Вопросы устойчивости земляных плотин » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Вопросы устойчивости земляных плотин

07.07.2021

Прорыв земляных плотин любого типа в. процессе их эксплуатации приводит к более тяжелым последствиям, чем аварии сооружений любого другого вида. Поэтому вопросы устойчивости таких плотин должны быть всегда предметом особенно тщательных исследований. Примеры, приведенные ранее, свидетельствуют о том, что для обеспечения устойчивости плотин необходимо тщательное изучение как геологической обстановки, так и условий их строительства. В силу этого при проектировании плотин всех типов тесное сотрудничество и взаимопонимание между геологами и инженерами-грунтоведами оказывается еще более важным, чем при исследовании оснований под сооружения другого вида.

К области исследований, проводимых инженерами-грунтоведами, относятся в основном вопросы, связанные с телом земляных плотин. Они подвергают изучению два основных фактора, от которых зависит устойчивость и прочность этих сооружений. Прежде всего должны быть разрешены вопросы обеспечения надлежащей прочности грунтов в теле самой плотины и в ее основании, достаточной для восприятия сдвигающих напряжений, которые возникают по любой возможной потенциальной поверхности скольжения. Другими словами, заложение откосов плотин следует устанавливать в зависимости от характеристик сопротивляемости грунта сдвигу. Второй проблемой, подлежащей рассмотрению, является вопрос о фильтрационном режиме сооружения и фильтрационных силах, действующих в теле плотины и в ее основании. При этом следует исходить из необходимости предотвращения перехода грунта в любой зоне плотины в состояние плывуна, а также опасности потери плотиной по тем или другим причинам общей устойчивости.

Степень устойчивости откосов плотин обычно оценивают с помощью шведского метода круглоцилиндрических поверхностей скольжения, рассмотренного ранее. В некоторых случаях интенсивность сдвигающих напряжений, возникающих в теле плотин, оценивается с помощью методов теории упругости. При наличии в основании плотины слабых грунтов требуется назначать более пологие откосы. В соответствии с рис. 17.5, 17.12 и 17.13 следует отметить, что, как правило, заложение откоса должно изменяться по высоте плотины. Откосы принимаются обычно более крутыми у гребня плотины и уполаживаются к ее подошве.

Очень важным (особенно для сейсмических районов) с целью предотвращения аварий, связанных с возможностью разжижения песка в плотинах, является некоторое его уплотнение в теле сооружения. С другой стороны, возникает вопрос о значении возможного переуплотнения грунта в теле любых земляных сооружений при наличии в их основании слабых грунтов. Представляется возможным, что такое переуплотнение может оказаться вредным, так как сооружение приобретает при этом некоторую жесткость, которая вызовет перенапряжение сооружения при его деформации, связанной с деформацией слабого грунта в основании.

Материал насыпных плотин, подвергаемых укатке, должен уплотняться при влажности, несколько более низкой, чем оптимальная, так как иначе в плотине может возникнуть чрезмерное поровое давление. Поэтому большое значение в этом плане приобретают контрольные наблюдения, которые в определенных случаях могут указать на необходимость изменения данного варианта проекта. Метод возведения с проектированием сооружения «по ходу строительства» исходя из контрольных наблюдений является частью повседневной практики бюро мелиорации Соединенных Штатов. В соответствии с выражением (7.14) развитие чрезмерного порового давления и ведет к снижению в теле насыпной плотины сопротивляемости грунта сдвигу, определяемой внутренним трением. Оценка возможного значения этого явления в полусвязных грунтах требует проведения трудоемких испытаний в трехосном напряженном состоянии. В связных грунтах высокое поровое давление является показателем отсутствия дальнейшей их консолидации и соответственно дальнейшего увеличения плотности и сопротивляемости грунта сдвигу.

Вопросы устойчивости намывных плотин в период их возведения представляют собой специальную проблему. Боковые или упорные призмы, сложенные зернистым грунтом, воспринимают боковое, направленное наружу гидростатическое давление медленно консолидирующегося внутреннего ядра плотины. Решение этой проблемы в аналитической форме было дано Джильбоем. Иногда предпринимаются меры по ускорению консолидации глинистого ядра.

В земляных плотинах, находящихся под воздействием фильтрационных сил, центральная часть плотины возводится из менее проницаемого грунта или такой грунт укладывается по верховому ее откосу. При этом условии фильтрационные силы в пределах таких зон будут погашаться на безопасном расстоянии от низового откоса. Тем самым предотвращается опасность перевода здесь грунта в состояние плывуна и обеспечивается общая устойчивость низового клина в условиях достаточной мощности слоя грунта между зоной действия фильтрационных сил и низовым откосом. Следует отметить, что такой метод был использован при возведении обеих плотин, показанных на рис. 17.12 и 17.13, где грунт был соответствующим образом подобран и уложен в несколько слоев с прикрытием в откосе гравия более проницаемой галькой и каменной наброской. Низовой откос плотины, приведенной на рис. 17.13, в нижней части был значительно уположен. Тем самым путь фильтрации под плотиной был существенно удлинен; одновременно был уменьшен действующий здесь гидравлический градиент. Следует отметить, что сопряжение зуба этой плотины со скалой в данном случае обеспечено не было.

Пологие откосы, свойственные намывным плотинам, хорошо соответствуют условиям наличия в основании плотин в пределах значительной глубины толщи фильтрующих грунтов. В этих условиях может возникнуть необходимость в использовании дополнительных защитных мероприятий. В данном, случае подстилающая плотину песчаная толща с большой мощностью была перекрыта в природных условиях тонким покровным слоем суглинка, т. е. как бы естественным водонепроницаемым понуром. Этот понур под большей частью плотины и со стороны верхнего бьефа находился в ненарушенном состоянии, за исключением самого верхнего, в последующем снятого слоя толщиной 6 дюймов, который был значительно ослаблен корнями травы. Плотина была возведена непосредственно по верху этого водонепроницаемого слоя, за исключением участка под низовой призмой, где верхний грунт был снят, как это показано на рис. 17.5, вплоть до кровли песчаной толщи и где были уложены дренажные трубы. Таким образом, для предотвращения возможности проявления у подошвы низовой призмы чрезмерного противодавления плотины был применен прием, подобный, но несколько более эффективный, чем тот, который был использован с помощью более короткой дрены под подошвой модели плотины, показанной на рис. 5.6, г. Очевидно, что в таких случаях нет необходимости в специальном подборе материала для обратных фильтров, так как влияние любой его кольматации будет со временем компенсироваться благоприятным влиянием возрастания толщины водонепроницаемого понура с верховой стороны плотины в связи с отложением здесь ила из обычно несущих наносы вод рек, перекрытых плотиной.

На участках строительства некоторых плотин часто имеется недостаточное количество дренирующих материалов (песка или гравия), а в других случаях их вообще нет. В таких условиях иногда с низовой стороны плотины используют дренажные призмы. Однако при этом, чтобы избежать их быстрой кольматации, требуется самый тщательный подбор материала для обратных фильтров.

Таким образом, как и для других видов работ, связанных с фундаментостроением или с использованием грунта для сооружений, необходим для разработки надежного проекта плотин обоснованный окончательный выбор из огромного числа возможных вариантов конструктивного решения, наилучшим образом отвечающего общим геологическим условиям залегания, а также видам и свойствам грунтов, имеющих распространение в районе предполагаемого строительства.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: