Проектирование и строительство земляных плотин

Как отмечалось выше, большинство построенных земляных намытых плотин после перехода на безэстакадный способ относятся к классу однородных безядерных плотин, хотя наличия ядра сокращает фильтрацию через тело плотины и объем самой плотины. Объясняется это следующими причинами:

1. Для создания гравийных призм и глинистого ядра необходимо располагать месторождением песчано-гравийного грунта с включением глины. Далеко не всегда такие месторождения имеются вблизи будущей плотины.

2. Регулирование раскладки грунта в теле плотины можно выполнять только размерами прудка: его длиной и глубиной с помощью установки слоя перелива воды через шандоры сбросного колодца. В литературе (Нурок) приведены расчеты размеров прудка как отстойника с определенной длиной и глубиной для обеспечения выпадения глинистых частиц. Но при безэстакадном намыве пульпа поступает на карту из торца наращиваемого пульпопровода, которая при выполнении цикла поступает на карту в створе колодца, при этом прудок не имеем длины и все мелкие частицы грунта сбрасываются в колодец. Поэтому метод расчета намыва с прудком не имеет аналогии с отстойником.

При эстакадном намыве с равномерным поступлением пульпы на обе стороны карты, и при тщательном контроле, можно обеспечить определенные размеры прудка, и его можно рассматривать как отстойник с определенными параметрами, но и по мере увеличения высоты намыва плотины эти параметры изменяются.

3. Производительность земснаряда при разработке гравийных грунтов, особенно с включением валунов, в несколько раз менее чем при разработке песчаных грунтов. Применение мощных земснарядов на разработке песчаных грунтов при безэстакадном намыве обеспечивает низкую себестоимость намыва грунта. Поэтому устойчивость откосов и уменьшение фильтрации можно обеспечить уширением плотины, уположением откосов, и при увеличении объема себестоимость работ при намыве однородной плотины будет ниже стоимости возведения ядерной плотины.

Плотина Цимлянской ГЭС проектировалась как приближающееся к ядерной, но приведенные в отчете фактические сведения о полученном коэффициенте фильтрации в призмах и центральной прудковой зоне подтверждают почти однородность грунтов в намытой плотине.

Лабораторными исследованием отобранных проб грунта установлено, что коэффициент фильтрации песков в центральной части составляет 0.003 — 0.06 см/c, боковых призм 0.006 — 0.07 см/с. Эти данные получены при эстакадном намыве и жестком контроле за параметрами прудка.

Поэтому к чисто ядерным намывным плотинам можно отнести только несколько построенных плотин, в том числе плотину Мингечаурской ГЭС рекордной высоты 80 м. Но там использовался намыв с высоких эстакад и специальная подготовка гравийно-песчаной смеси с глиной в бункере из привозных грунтов разных карьеров. Её профиль и гранулометрический состав приведен в разделе 11.3.

11.9. Плотины с пляжным динамически волноустойчивым откосом

К третьему типу намывных плотин, нашедшим широкое применение при строительстве сравнительно низких дамб высотой до 5—7 м относятся песчаные и песчано — гравийные дамбы с неукрепленным пляжным динамически волноустойчивым откосом. Идея возможности возведения таких дамб взята от природных естественных морских пляжей Балтийского моря, где даже на очень мелких песках Рижского залива сохраняются берега с подводным заложением откоса до m = 100 -200. Изучением этого природного явления занимались русские ученые, в том числе академик М. А. Великанов.

Сегодня расчет таких дамб введен в [1] как рекомендуемый. Намыв таких дамб производится со свободным пляжным откосом m = 30 — 40 со стороны водохранилища, и принудительным откосом m = 2—3 с противоположной стороны. Грунт для намыва такой дамбы желательно подбирать из близлежащих месторождений с максимально возможной крупности частиц, включая гравий. От крупности частиц грунта и способа намыва зависит заложение откоса.

Как правило, обычно, намыв осуществлялся торцевым безэстакадным способом с большим заложением откоса, известно, что при рассредоточенном намыве из выпусков пульпопровода можно получить заложение откоса до полутора раз меньший. Но получаемый пляжный откос должен иметь заложение выше расчетного, рекомендованного СНиП 2.06.05—84* на воздействие волны. Приводим этот расчет.

11.10. Определение крутизны волноустойчивого неукрепленного откоса плотин из песчаного грунта при профиле динамического равновесия

Предварительная оценка параметров динамически устойчивого при воздействии волн профиля неукрепленного откоса плотин из песчаного грунта («профиля динамического равновесия») может быть выполнена по формулам:

(1)

где m — коэффициент откоса;

m_о — коэффициент естественного откоса грунта тела плотины под водой;

h_cdl — высота расчетной волны, м;

λ — длина расчетной волны, м;

d_o — средневзвешенный диаметр частиц грунта тела плотины, м;

(2)