Грунтовые плотины (ГП).

ГП возводятся из местного грунта или из грунтов ближайших карьеров.

К преимуществам ГП можно отнести:

а) невысокую стоимость строительного материала – грунта,

б) возможность строительства в любых гидрогеологических условиях - на скальных и нескальных основаниях,

в) грунт практически не теряет своих свойств со временем,

г) возможность возведения плотины любой высоты на основе высокомеханизированных технологий.

Недостатки грунтовых плотин:

а) ограниченность возможности сброса воды через гребень плотины,

б) наличие в теле плотины фильтрационных потоков,

в) сложность укладки грунтов в тело плотины при длительных отрицательных температурах воздуха.

По способу строительства плотин различают:

а) насыпные – отсыпка грунта по слоям насухо или в воду,

б) намывные - подача грунта в виде пульпы из карьера,

в) методом направленных взрывов.

Для строительства грунтовых плотин используют практически все типы грунтов. При этом объем воднорастворимых солей, хлоридов и сульфатов не должен превышать 2%, а органических включений – 8%. Предпочтение отдается супесчаным грунтам.

Конструктивные элементы грунтовых плотин приведены на рис.32.

В грунтовых плотинах, которые выполнены их хорошо проницаемых материалов, необходимо предусматривать строительство противофильтрационных устройств (ПФУ).

Они предназначены:

а) для уменьшения фильтрационных утечек через тело плотины,

б) для повышения устойчивости низового откоса тела плотины.

При больших фильтрационных потоках, которые будут выклиниваться на низовом откосе, происходит его разрушение с потерей устойчивости всей плотины.

ПФУ могут быть выполнены из любых материалов, обладающих низкими фильтрационными свойствами.

На рис. 33 представлены основные типы ПФУ:

В теле плотины различают ПФУ:

а) с прямым и наклонным ядром,

б) экраном,

в) диафрагмой.

В основании плотины в качестве ПФУ устраивают:

а) т.н. зуб,

б) шпунтовую стенку,

в) цементную завесу (цементный, битумный, глинистый раствор закачивается в скважины),

г) понур - из бетона, глины, суглинки, пленки (для увеличения пути фильтрации).

 

 

Рис. 33. Противофильтрационные устройства

В теле плотины: 1 – прямое ядро, 2 – наклонное ядро

3 - экран, 4 – диафрагма

В основании: 5 – зуб, 6 – шпунтовая стенка,

7 - цементная завеса, 8 - понур

 

 

Необходимым элементом грунтовых плотин являются дренажные устройства (ДУ). Они предназначены для приема и отвода воды и имеют повышенную водопроницаемость по сравнению с прилегающим грунтом. Цель их строительства – исключить разрушение нижнего откоса из-за выпора грунта и выноса мелких частиц – суффозии грунта.

В задачу ДУ входит понижение кривой депрессии фильтрационного потока и недопущение её выхода на нижней откос плотины.

Различают следующие виды ДУ (рис. 34):

а) наслонный (он не понижает кривую депрессии, но защищает нижний откос от фильтрационных деформаций - выпора, суффозии). Отсыпают в виде обратного фильтра,

б) дренажная призма – банкет,

в) плоский дренаж,

г) трубчатый дренаж.

Для обоснования конструкций и расчета ДУ применяют:

а) экспериментальные физические модели. (они строятся и используются в лабораторных условиях),

б) метод ЭГДА,

в) гидромеханические формулы.

 

 

Рис. 34. Дренажные устройства в грунтовой плотине

а) Наслонный дренаж б) Дренажная призма

в) Плоский дренаж г) Трубчатый дренаж

 

 

4. Бетонные и ж/бетонные плотины

. К основному преимуществу их применения относят возможность пропуска паводковых вод через гребень плотины. Недостатком является большой расход дефицитных материалов и трудозатраты на строительство. На скальных основаниях строятся как глухие, так и водосливные плотины, на нескальных основаниях - преимущественно водосливные.

В теле плотины предусматриваются система смотровых галерей и дренаж. ПФУ бетонных плотин в основном аналогичны тем, которые применяются для грунтовых плотин.

Различают следующие основные типы плотин (рис. 35):

а) массивные (гравитационные),

б) контрфорсные,

в) арочные и многоарочные.

в) арочные (одно и многоарочные).

 

 

Рис. Основные типы бетонных и железобетонных

плотин на скальных основаниях

Гравитационные:

а) массивные, б) с расширенными швами, в) с полостью,

г) с экраном, д) с анкеровкой.

Контрфорсные и арочные:

е),…….з).

 

 

Рис. 35. Бетонные и ж/бетонные плотины

 

Металлические плотины имеют, как правило, неюольшую высоту (4-ый класс), по типу конструкции они близки к контрфорсным плотинам.

На малых и средних реках применяют резинотканевые и полимерные плотины, заполняемые водой или воздухом. Их высота не превышает 5 м. Применяют для водоснабжения небольших населенных пунктов и для орошения с/х земель.