Земляные плотины

Для всякого гидротехнического сооружения, в том числе и для земляных плотин, устанавливают предельный нормативный срок службы, который может быть обеспечен лишь в результате постоянного наблюдения за общим состоянием плотины и выполнения эксплуатационных ремонтных работ. В зависимости от объема и характера выполняемых работ различают аварийный, профилактический, текущий и капитальный ремонты. Аварийный ремонт является внеплановым, его проводят … Читать далее

Наблюдения за состоянием и работой земляных плотин имеют большое практическое значение, вместе с тем систематизированный материал наблюдений представляет научную ценность. Обработка и обобщение такого материала позволяют внести коррективы в теоретические формулы по расчету плотин, уточнить опытные коэффициенты, входящие в формулы, а в некоторых случаях и получить новые экспериментальные зависимости. Эксплуатационные наблюдения за земляными плотинами делятся … Читать далее

Эксплуатацию земляных плотин следует рассматривать в неразрывной связи с эксплуатацией всех сооружений, входящих в гидротехнический узел. Однако учитывая, что содержание книги относится только к земляным плотинам, приводимые основные сведения по эксплуатации излагаются применительно к последним. Другие сооружения узла упоминаются лишь в связи с обеспечением нормальной работы земляной плотины. Эксплуатация гидротехнических сооружений водохранилищных узлов на местном … Читать далее

Понуры, экраны и ядра, как противофильтрационные элементы плотин, обеспечивающие повышенную устойчивость низового откоса и снижающие фильтрационные потери воды, необходимо выполнять особенно тщательно. Это относится как к подбору грунтового материала, так и к выполнению работ по укладке и уплотнению. Противофильтрационные устройства, как правило, имеют небольшие размеры в ширину, и поэтому малейшее отступление в технологическом процессе поведет … Читать далее

Места для карьеров выбирают на основе инженерно-геологических изысканий, с учетом минимальных затрат на вскрышные работы. Для уменьшения затрат на перемещение грунта карьеры желательно располагать возможно ближе к плотине. Карьеры обычно закладывают в зоне нижнего бьефа на расстоянии от подошвы плотины не менее 50 м, чтобы не нарушить устойчивости низового откоса. Устройство карьеров допускается и в … Читать далее

При возведении земляных плотин осушение котлованов почти неизбежно. Это ответственная работа, от которой в значительной степени зависит успех других строительных работ, а также и эксплуатационная устойчивость земляных сооружений. Особенно это относится к участкам плотины, перекрывающим русловую часть водотока. Насыпные плотины с искусственным уплотнением грунта можно возводить только в сухом котловане. Работы по водоотливу, производимые при … Читать далее

Строительство узлов гидротехнических сооружений неизбежно сопряжено с пропуском расходов воды, проходящих по водотоку, в условиях нарушения естественного режима потока вследствие его стеснения, а в некоторых случаях резкого изменения направления. Только в редких случаях возведения водохранилищных узлов можно обойтись без пропуска расходов воды и все работы вести «насухо». Этот случай встречается при сооружении земляных плотин на … Читать далее

Возведению любых гидротехнических сооружений, в том числе и земляных плотин, предшествуют работы по переносу проекта в натуре. Такие работы принято называть разбивкой сооружения, в результате чего на местности закрепляют главные оси сооружения и намечают положение отдельных частей сооружения. Кроме этого, в состав разбивочных работ включают геодезический контроль строительных процессов в период возведения сооружения. Основой для … Читать далее

Откосы, принятые при конструировании поперечного профиля плотин, подвергаются поверочному расчету на статическую устойчивость. На основании расчетов определяется коэффициент устойчивости, значение которого должно быть больше единицы. Необходимость иметь запас обусловливается в общем случае тремя обстоятельствами: 1) неполным соответствием натуре той, обычно несколько условной модели, которую берут в основу вывода расчетных зависимостей, необходимых для определения искомых параметров; … Читать далее

Осадка в сжимаемых основаниях, которые сложены из маловодопроницаемых грунтов (глины, суглинка и пр.), длится годами. Учитывая это, различают стабилизированную (конечную) осадку и осадку для любого момента времени. Расчетные формулы осадок основания, приведенные выше, справедливы для стабилизированных осадок. Процесс осадки пористого грунта во времени объясняется тем, что сближение частиц грунта, за счет чего собственно и получается … Читать далее

Под осадкой основания понимают вертикальное перемещение поверхности грунта от внешних сил, передаваемых через фундамент сооружения, или нагрузки, действующей непосредственно на грунт. В земляных плотинах различают два вида осадки: осадка самого тела плотины, возникающая вследствие сжатия материала, образующего насыпь, и осадка основания, при которой тело плотины рассматривают как внешнюю нагрузку. Если грунт в насыпь плотины укладывают … Читать далее

Уплотняющие напряжения, возникающие в толще грунтового массива, зависят от вида внешней нагрузки, ее интенсивности и величины загружаемой площадки. Применительно к расчету земляных плотин на осадку внешней нагрузкой, как указывалось ранее, служит вес тела плотины, расчлененный на два вида нагрузки — равномерно распределенную и треугольную. Напряжения в основании земляных плотин от этих нагрузок могут быть вычислены … Читать далее

Напряженное состояние грунта складывается под действием собственного веса грунта (соответствующее этому состоянию напряжение называется природным или бытовым напряжением) и под действием внешней нагрузки, приложенной на поверхности грунта (уплотняющее напряжение). Напряжения от собственного веса грунта распределяются по гидростатическому закону и определяются глубиной рассматриваемой точки, измеренной по вертикали от граничной поверхности. Для однородных грунтов, лежащих выше уровня … Читать далее

Расчеты таких плотин по методу Е. А. Замарина являются приближенными, исходя из принятых допущений и применения закона Дарси по средним градиентам. Допущения, положенные в основу этого метода, сводятся к следующему: а)  потери напора в защитном слое не учитывают; б)   экран и понур считают абсолютно водонепроницаемыми; в)   заложение экрана принимают по средней линии; г)  водоупор, расположенный … Читать далее

Фильтрационные расчеты дренированных плотин с экраном производятся с использованием уравнения Н. Н. Павловского (формула 1 системы 131). Движение фильтрационного потока за экраном рассматривается, как в земляной плотине из однородного грунта, но с дренажем. Учет дополнительных потерь производится путем построения фиктивного профиля с вертикальным откосом, расположенным от ординаты h3 на расстоянии , определяемом зависимостью (136). При … Читать далее

При фильтрационных расчетах плотин с ядром реальный профиль заменяется расчетным так же, как это делается в недренированных плотинах, т. е. ядро заменяют эквивалентной толщиной, равной .   Полученный таким  образом  профиль переводится в профиль с вертикальным откосом, в результате чего получается плотина из однородного грунта с дренажем и постоянным коэффициентом фильтрации. Дальнейшие расчеты производят по фильтрационным … Читать далее

Вэтом типе плотин Е.А. Замарин также принимает для расчета фиктивный профиль плотины с вертикальным откосом (рис. 93), положение которого определяется по зависимости (136). Рис. 93. Схемa к фильтрационному расчету плотины из однородного грунта с дренажем В эквивалентном профиле с вертикальным откосом для двух сечений А—А и ОУ по формуле Дюпюи  можно написать (146) где Пренебрегая … Читать далее

Для фильтрационных расчетов плотин с экраном (рис. 92) Е. А. Замарин Рис. 92. Схема к фильтрационному расчету плотины с экраном. использует уравнение, выведенное Н. Н. Павловским (формула 1, система 131), учитывающее падение напора через экран, и дальше рассматривает движение фильтрационного потока, как в земляной плотине из однородного грунта, с начальным напором h3. В последней плотине … Читать далее

Фильтрационный расчет таких плотин по методу Е. А. Замарина производится с учетом предложения Н. Н. Павловского, согласно которому ядро заменяется эквивалентной в фильтрационном смысле призмой (растянутое ядро), ее коэффициент фильтрации равен коэффициенту тела плотины. Этим самым плотина с ядром приводится к расчетной схеме однородной земляной плотины на непроницаемом основании. Трапецеидальное ядро при этом заменяется прямоугольной … Читать далее

В методе Е. А. Замарина реальный профиль земляной плотины заменяется расчетным, эквивалентным в фильтрационном отношении профилем с вертикальным верховым откосом (рис. 90). Этим самым компенсируются потери напора в верховом клине. Рис.  90.  Схема  к   фильтрационному   расчету   плотин из однородного грунта по Е. А. Замарину Вертикальный откос плотины (у Е. А. Замарина он  называется раздельным сечением) … Читать далее

В плотинах из однородного грунта на водопроницаемом основании потери воды могут быть ощутимыми. Поэтому такие плотины наиболее применимы только в подпорных узлах гидротехнических сооружений, где через бетонную часть плотины постоянно сбрасывается вода. В таких узлах фильтрационные потери через земляную плотину можно рассматривать как часть сбросного расхода из верхнего бьефа в нижний, потому что профильтровавшаяся вода … Читать далее

Для дренированных плотин низовой клин в фильтрационном смысле отсутствует, следовательно, используя систему фильтрационных уравнений недренированных плотин при заданной той или иной схеме, в которой h1 = 0, можно получить формулы для дренированных плотин. Так, для плотины из однородного грунта с дренажем на водонепроницаемом основании (рис. 88), используя систему уравнений (126), принимая h1 = 0 (для … Читать далее

Для плотин с экраном (рис. 87) Н. Н. Павловский, как и в предыдущем случае на основе закона Дарси составляет дифференциальные уравнения фильтрационного потока для экрана, а затем для остальной части плотины, рассматривая ее как плотину из однородного грунта, состоящую из трех частей — верхового, среднего и низового клина. Граница между верховым клином и средней частью … Читать далее

В земляных плотинах с ядром, где коэффициент фильтрации ядра    меньше   коэффициента фильтрации тела плотины, Н. Н. Павловский заменяет ядро, имеющее форму призмы длиной с коэффициентом фильтрации на эквивалентную в фильтрационном отношении призму (растянутое ядро) длиной Lя с коэффициентом фильтрации (рис. 86). Рис.  86.  Расчетная  схема  фильтрации  плотины  с  ядром Допустимость такой замены устанавливается из равенства … Читать далее

Втаких плотинах без дренажа, когда в нижнем бьефе есть вода (рис. 85), Н. Н. Павловский для каждого участка составляет дифференциальные уравнения движения фильтрационного потока, используя для этого закон Дарси. Рис. 85. Расчетная схема фильтрации для плотины из однородного грунта. В результате интегрирования этих дифференциальных уравнений получается система из трех фильтрационных уравнений, в которые входят четыре … Читать далее

Академик Н. Н. Павловский один из первых дал стройную теорию фильтрационных расчетов земляных плотин. В дальнейшем отдельные положения этой теории подвергались уточнениям, но и до сих пор она не потеряла своего значения. Теория Н. Н. Павловского правильно отражает физическую сущность фильтрации с теми допущениями, которые использованы при выводе дифференциальных уравнений. Учитывая различную роль в фильтрационном … Читать далее

Земляные плотины рассчитывают по упрощенным схемам, к которым приводят реальные профили с различным сочетанием грунтов тела плотины и основания. Но любая расчетная схема должна соответствовать   самому   невыгодному   случаю,   при   котором получаются наиболее неблагоприятные результаты, как в отношении расходов, так и положения кривой депрессии. Основные расчетные схемы: однородные плотины на непроницаемом основании и однородные плотины на … Читать далее

В земляных плотинах под действием напора вода движется по порам грунта от верхнего бьефа к нижнему. Фильтрационный поток в теле плотины подчиняется основному закону движения грунтовых вод в пористой среде, открытому экспериментальным путем французским ученым Дарси. Этот закон дает связь между скоростью фильтрации и градиентом напора — пьезометрическим уклоном и выражается формулой: (119) где   v … Читать далее