Проектирование грунтовой плотины

Грунтовые плотины строятся как в России, так и во всем мире, так как они отличаются простотой конструкции и высокой долей механизации труда.

Грунтовая плотина

Распространенность грунтовых плотин объясняется наличием широких возможностей для их устройства и отсутствием серьезных ограничений, они могут возводиться даже в сейсмически опасных районах. Для их устройства используются местные материалы, что снижает стоимость возведения объекта. Плотины устраиваются для сельскохозяйственных или промышленных целей. При этом они могут быть водоудержательные (для скопления воды) или водоподъемные (для создания подпора в водотоке).

Для возведения плотины используют материал, имеющийся вблизи от объекта. Считается, что лучшим материалом для возведения плотины служит лесс. Для того, что увеличить срок службы плотины избегают использования грунтовых пород, в которых могут устроить норы грызуны или могут повредить мыши, кроты.

По форме плотина напоминает призму с поперечным трапецеидальным сечением. Она состоит из:

• гребня (верхняя площадка, длина плотины равна длине гребня, ширина плотины равна ширине гребня);
• откосов (плоскости с низовой и верховой стороны);
• бровка (линия пересечения откоса и гребня);
• подошва (нижняя часть поперечного сечения плотины).

Габариты плотин существенно отличаются в зависимости от конкретных условий, но в большинстве случае их высота не достигает 20 метров, а ширина 3 метров. Гребень может служить проездом, тогда его ширина составляет около 6 метров.

Плотина должна противостоять давлению воды и не смещаться (прочность на скольжение и опрокидывание), а просачивающаяся через тело плотины вода не должна производить в ней разрушений. Не допускается перелив воды через гребень.

Плотина может состоять из однородного грунта или из водонепроницаемого грунта (ядра) в теле плотины, плотина может иметь в своем теле защитную стенку из бетона или железобетона или каменную наброску, инъекционную или висячую завесу, шпунтованную стенку. По способу возведения бывают насыпные и намывные плотины.

Рисунок 1. Пример насыпной грунтовой плотины. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Этапы проектирования грунтовой плотины

Для начала работы проводят оценку качества оснований - строительство плотины возможно как на скальных, так и на нескальных основания. Насыпные плотины могут устраиваться на любом основании, кроме грунтов, содержащих водорастворимые вещества. В результатах гидрологических изысканий должна быть отражена информация об объеме и расчетных расходах воды, в результатах геологических изысканий перечислены грунты в основании плотины, наличие избыточного порового давления. Если в основании проектируемой плотины имеется торф, то необходимо учесть его осадку, иловые грунты требуют системы дренирования основания.

Расчет плотины ведется согласно следующей схеме:

• выбор принципиальной схемы. На этом этапе необходимо подобрать профиль сооружения, который был бы наиболее целесообразен в конкретной ситуации. Как правило в результате предварительный изысканий подбирают суженое место, между высокими незатопляемыми берегами;
• определение высоты плотины. Одним из ключевых параметров является глубина воды перед плотиной, от него зависит высота плотины, а также заложение откосов;
• проектирование гребня плотины. Ширина гребня зависит от его назначения, если по нему организован проезд, то ширина должна соответствовать категории дороги;
• выполнение фильтрационных расчетов. На этом этапе строятся кривые депрессии о определяется фильтрационный расход через тело плотины.

К самым распространенным повреждениям плотин относят их осадку, оползание откосов, появление трещин и просачивание воды. При обнаружении трещин их заделывают замками, при опускании гребня устраивают подсыпку. Небольшие оползания откосов останавливают с помощью дополнительных замков и подсыпкой.

Грунтовые или земляные плотины распространены во всем мире, они устраиваются веками и имеют гораздо больше достоинств, чем недостатков. Назначение плотин многообразно, их используют для орошения земель, регулирования стока реки в период паводков, для обеспечения водой в меженный период, для обеспечения судоходства и т.д. Частой практикой являет устройство плотины совместно с гидроэлектростанцией, для использования энергии воды.