Материал для строительства земляных насыпных плотин
Для образования основной части тела земляной насыпной плотины пригодны все виды грунта, за исключением следующих: 1) содержащих не полностью разложившиеся органические вещества (остатки растений) в количестве более 5 % по массе или полностью разложившиеся вещества, находящиеся в аморфном состоянии, в количестве более 8 % по массе; 2) содержащих водорастворимые включения в виде солей хлоридных и сульфатнохлоридных в количестве более 5 % по массе или солей сульфатных в количестве более 2 % по массе; впрочем, такого рода грунты могут укладываться в ту часть плотины, которая не подвергается воздействию фильтрующейся воды.
Несколько опасными грунтами являются: а) сыпучие суффозион ные грунты; при фильтрации воды через эти грунты может происходить опасная внутренняя суффозия; б) глинистые грунты, которые, вопервых, часто склонны к пучению в зимнее время и, во вторых, в насыщенном водой состоянии могут снижать свою прочность при быстром приложении к ним нагрузки.
Несмотря на указанные отрицательные свойства, суффозион. ные и глинистые грунты все же применяют для строительства плотин. При этом в случае сыпучих суффозионных грунтов строят плотину с водонепроницаемым экраном или ядром, чтобы пресечь фильтрацию, которая в данном случае является особенно нежелательной; при наличии глинистых грунтов их покрывают защитными слоями соответствующей толщины из песчаных или крупнообломочных грунтов, чтобы предотвратить промерзание гли — ны; кроме того, откосы, выполненные глинистыми грунтами, делают относительно пологими.
Наилучшим грунтом следует считать грунт достаточно рис. 2.62. Кривые депрессии при разводонепроницаемый, Деформи личном характере изменения коэффицирующийся без образования ента фильтрации вдоль потока, трещин и зон разрыхления, характеризующийся относительно большим углом внутреннего трения и удельной силой сцепления, удобообрабатываемый, т.е. легко уплотняемый.
Таким требованиям удовлетворяют супесчаные и суглинистые грунты, а также песок мелкий и средней крупности.
Идеальным грунтом для возведения тела плотины является грунт, скелет которого образован крупными частицами, а поры заполнены глиной. Такой грунт характеризуется относительно высоким углом внутреннего трения, отвечающим крупнозернистому грунту, и малым коэффициентом фильтрации, отве шюгцим глинистому грунту.
Для возведения плотин используют грунты, имеющиеся в достаточном количестве в карьерах, находящихся возможно ближе к месту строительства и расположенных несколько выше этого места. При выборе карьеров грунта учитывают, что глинистые грунты нельзя укладывать в тело насыпной плотины в дождливую погоду, а также при весьма малых отрицательных температурах.
Иногда искусственно улучшают качество грунт. 1, обогащают его теми или другими фракциями или отсеивают нежелательные фракции, просушивают глинистые грунты или увлажняют их, чтобы ускорить строительство.
На рис. 2.62 представлено поперечное сечение плотины; на этом рисунке кривая депрессии 1 отвечает случаю, когт а тело плотины возведено из однородного грунта. Предположим, что коэффициент фильтрации k изменяется вдоль течения грунтовой воды; если k будет увеличиваться по течению, то кривая депрессии снизится и займет положение 2; если же k будет уменьшаться по течению, то кривая депрессии поднимется и займет положение 3. Наиболее невыгодным положением кривой депрессии следует считать положение 3, так как при таком положении: а) большая часть тела низового откоса будет насыщена водой, а потому сила сцепления может существенно снизиться; б) значительная часть низового откоса будет подвержена действию фильтрационных сил; в) возможно зимнее пучение грунта, образующего низовой клин плотины, если этот грунт глинистый.
Таким, образом, при образовании тела плотины из грунта разной проницаемости следует стремиться к тому, чтобы коэффициент фильтрации k увеличивался по направлению течения грунтовой воды.
Для образования грунтовых противофильтрационных устройств (экранов, понуров, ядер, зубьев) применяют преимущественно суглинистые грунты и глины. В некоторых случаях противофильтра ционные устройства выполняют из так называемого глинобетона — искусственной смеси гравия (или щебня), песка и глины. Эту смесь приготовляют в таких пропорциях, при которых поры гравия (или щебня) оказываются полностью заполненными песком, а поры песка— глиной. Глинобетон обладает положительными свойствами глины (малой водопроницаемостью), песка и гравия (большой величиной угла внутреннего трения). Кроме того, глинобетон является грунтом, мало склонным к пучению зимой. Необходимо, однако, помнить, что стоимость глинобетона высока.
Экраны и понуры малоответственных плотин небольшой высоты иногда выполняют из торфа, имеющего степень разложения не менее 50 %.