Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях


Протидавление в случае бетонных плотин

1. Фильтрация в скальном основании. Сама скала (ее тело) является практически водонепроницаемой, однако всегда, особенно на поверхности, оиа бывает трещиноватой. Трещины от долей миллиметра до весьма большой ширины возникают в скале благодаря имевшим место геологическим сбросам, сдвигам, выветриванию породы, а также в связи с взрывными работами и т. п. Трещиноватость распространяется на глубину 10...20 м и более. Трещины бывают обычно заполнены различной мелочью, способной иногда вымываться фильтрующейся водой. Фильтрация воды в трещинах может носить турбулентный характер и не подчиняться закону Дарси.

Если ширина трещин и расстояние между ними несоизмеримо малы по сравнению с шириной подошвы плотины, то при решении задач фильтрации фильтрационный поток в скальном основании можно рассматривать как сплошную движущуюся среду (однородную или неоднородную, изотропную или анизотропную). При этом, принимая для такой среды соответствующий закон турбулентной фильтрации, можно определить необходимые параметры фильтрационного потока. Однако такого рода задача в настоящее время еще не решена.

С точки зрения строительства плотин данная фильтрация представляет интерес: 1) при выяснении возможности химической суффозии (выщелачивания скального грунта);

2) при оценке фильтрационного расхода в основании плотины и берегах; в случае больших трещин расход воды может быть значительным; 3) при определении давления фильтрационного потока снизу на подошву плотины, т. е. при установлении так называемого противодавления. При этом рассуждают так: поскольку закон падения напора в трещиноватых породах неизвестен, то в первом приближении можно считать, что такое падение (вдоль подошвы плотины dc) происходит по прямой линии ab (рис. 7.10). Легко убедиться, что построенная таким образом приближенная эпюра обусловливает большую силу W противодавления, причем эта сила в значительной мере должна снижать устойчивость рассматриваемой гравитационной плотины. Учитывая это, чтобы удешевить плотину, принимают различные конструктивные меры по снижению противодавления.


2. Фильтрация в бетоне плотины. Бетон является пористым телом. Можно различать три вида пор в бетоне: 1) поры в крупном заполнителе (обычно ими пренебрегают); 2) поры в цементном растворе; 3) поры между цементным раствором и крупным заполнителем. Если иметь в виду не бетон, а бетонное сооружение, то следует различать еще четвертый вид пор — различные трещины, а также каверны, которые часто появляются в бетонном сооружении. Трещины могут быть температурные, усадочные и осадочные. Особенно часто трещины возникают по рабочим швам бетонирования. Итак, бетон следовало бы расссматривать в фильтрационном отношении как водопроницаемый грунт. Опыт показывает, что бетон оказывается более водопроницаемым, чем, например, глина.

Говоря о фильтрации воды в бетонном сооружении, необходимо различать: 1) микрофильтрацию в порах, например цементного раствора, и 2) макрофильтрацию — в трещинах, образующихся в сооружении.

В бетоне получаются как бы два разных фильтрационных потока, причем поток макрофильтрации «задает» пограничные условия для потока микрофильтрации.

В настоящее время при учете противодавления в бетонных гидротехнических сооружениях существуют две разные концепции: 1-я концепция (теория воображаемой трещины), согласно которой бетон условно рассматривая как абсолютно водонепрониц мое тело; при этом допускают возможность раскрытия в том или другом месте сооружения трещины (на ту или другую глубину), в которую проникает во да верхнего бьефа, взвешивающая вышележащую часть рассматриваемого сооружения. В соответствии с этим были разработаны различные условные приемы расчета противодавления, действующего внутри тела бетонной плотины; 2я концепция, согласно которой бетон рассматривают как водопроницаемый грунт. По методу ЭГДА для бетонного массива плотины строят поверхности равного напора и затем определяют фильтрационные силы (см. § 2.3). С учетом этих сил и ведут статический расчет бетонной плотины. В этом случае, разумеется, эпюры гидростатического давления, действующего на грани плотины (см. рис. 7.6), не учитывают.


У нас в основном руководствуются «теорией воображаемой трещины» (1-й концепцией), так как 2я концепция не учитывает трещин, появляющихся в бетоне.

3. Противодавление, действующее на подошву плотины. Часто под плотиной устраивают инъекционную завесу 7 и вертикальный трубчатый дренаж 6 (см. рис. 7.1). В связи с наличием таких устройств противодавление снижается: вместо эпюры, показанной на рис. 7.10, получают эпюру ABCDE (рис. 7.11), где вертикалью 1—1 показана ось или инъекционной завесы, или вертикального дренажа. Эпюра противодавления ограничена сверху ломаной линией АВС, снизу — горизонталью ED, совпадающей с подошвой плотины (насыщение бетона капиллярной водой не учитывают). Противодавление, выражаемое частью эпюры, расположенной выше линии СС (выше уровня нижнего бьефа), называют избыточным противодавлением; противодавление, выражаемое прямоугольной частью эпюры CCDE, — взвешивающим противодавлением, а сумму избыточного и взвешивающего противодавлений — полным противодавлением. Избыточное противодавление — это часть полного противодавления, которая представляет собой давление на подошву плотины, действующее сверх архимедовой силы, отвечающей уровню воды нижнего бьефа.


4. Противодавление, действующее в горизонтальном шве (в воображаемой трещине), намеченном в теле плотины.


Гидротехнические сооружения. Учеб. пособие для студ. гидротехн. спец. вузов. В 2-х ч. — 2-е изд., перераб. и доп. Ч. I. Глухие плотины. — М.: Агропромиздат, 1985. — 318 с.

??????????

??????? ?.?., ??$B!`(B?????? ?.?., ??????? ?.?., ?????????????? ???????????

?????? ?.?., ???????????? ??????????? ?????????? ????????????

?.?. ???????, ????????????? ???????????

?.?. ???????, ???????? ?????? ?? ??????? ???????????

?. ???????, ????????$B!`(B????? ???????????? ???????????

???????? ?.?., ??????????? ?.?., ???????? ?.?., ???????????????? ?????????? ???????????

?.?. ???????, ?????????? ???????????

?.?. ?????????, ?. ????, X. ???????, ????? ???????????? ?????

?.?. ???????, ?????? ???????

?????? ?.?., ??????????: ??? ??? ???????? ? ??? ??? ??$B!`(B?????

?. ????????, ???????????? ????????????? ???????????? ??????

?.?. ???????, ?????????????$B!`(B????? ?????????

?.?. ???????, ????????? ??????????$B!`(B?????? ? ?????????????????? ?????????????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. I. ?????? ???????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. II. ??????????? ???????

???????????? ??????????$B!`(B????? ?????

?.?. ???????, ??????????$B!`(B????? ??????????

?. ?. ????, ????????????????

????????????$B!`(B????? ??????????????? ???????

????????????? ?????????????? ???????

????? ? ???????????, ????????? ??????

??????????? ????????? ? ??????????? ???????? ??????????