Существует ряд факторов, влияющих на проектирование насыпных плотин. Поэтому проектировщику необходимо учитывать эти факторы при проектировании. Эти факторы будут кратко рассмотрены в следующих разделах.
Факторы, влияющие на проектирование и строительство насыпных плотин
- Доступность материалов для строительства
- Характеристики места возведения насыпной плотины
- Форма и размер долины, в которой возводится плотина
- Климат района
- Направление реки
- Время, доступное для строительства
- Функция водохранилища
- Вероятное волновое воздействие
- Активность землетрясений в данном районе
Наличие материалов для строительства плотины
Как правило, строительные материалы для насыпных плотин широко доступны и часто могут быть получены на строительной площадке или вблизи нее по низкой цене.
Использование различных типов материалов для строительства плотины
Тип материала, имеющегося на строительной площадке, влияет на конструкцию насыпной плотины. В таблице 1 приведен тип плотины, спроектированной на основе имеющихся материалов. Экономичность строительства может быть улучшена за счет использования в строительстве вынутого грунта, например, грунта, вынутого для строительства водосброса.
Таблица-1: Проектирование и строительство насыпной плотины на основе имеющихся строительных материалов
Тип материала, имеющегося на площадке проекта
Спроектированная насыпная плотина на основе имеющегося строительного материала
Непроницаемый грунтовый материал
Однородная насыпная плотина, рисунок 2
Скальный и непроницаемый материал
Насыпная плотина из скальных пород, рисунок 3
Предшествующий и непроницаемый материал
Зональная земляная плотина, рисунок 4
Однородная насыпная плотина
Насыпная плотина из скального материала
Зональная земляная плотина
Характеристика участка насыпной плотины
Как правило, насыпные плотины можно строить практически на всех видах грунта. Свойства грунта, на котором возводится плотина, оказывают существенное влияние на проектирование. Одним из наиболее важных факторов является контроль над типом обработки, используемой для фундамента.
Кроме того, свойства грунта влияют на размеры плотины, например, если грунт имеет низкую несущую способность, то необходимо уменьшить уклоны, использовать большее поперечное сечение и свободный борт.
Эти меры необходимы для решения проблемы ослабления осадки насыпной плотины.
Место возведения насыпной плотины, уплотнение грунтового основания
Форма и размер долины, в которой возводится плотина
Если долина, на которой возводится насыпная плотина, узкая и имеет примыкания с крутыми склонами, то это повлияет на конструкцию насыпи. В этом случае строительное пространство будет ограничено, поэтому следует использовать более простую конструкцию, которая может потребовать специального строительного обеспечения. Что касается широкой долины с низкими склонами примыканий, то это не повлияет на конструкцию.
Насыпная плотина, построенная в узкой долине
Насыпная плотина на открытой местности
Климат региона
Как правило, климат региона влияет на конструкцию насыпи. Например, рекомендуется использовать наклонное ядро для плотины, если строительство ведется в сезон дождей.
Кроме того, если насыпная плотина строится в засушливой местности, то может потребоваться еще один год для сбора воды и начала строительства. Это связано с тем, что содержание строительной влаги в мелкозернистой почве в этом районе невозможно контролировать.
Отвод реки
Отвод реки – еще один фактор, влияющий на конструкцию плотины. Для узкой долины река отводится через туннели.
Отвод реки через туннель, слева – вход в туннель, справа – путь по туннелю с каждой стороны реки
В этом случае проектировщик должен изучить все возможные случаи отвода реки и разработать проект с учетом вариантов отвода реки. Если насыпная плотина строится на крупной реке, то каждая сторона плотины возводится с уступов, а центральная часть плотины оставляется и используется как отводная река.
Река пропускается с одной стороны долины, а строительство плотины начинается с другой стороны долины.
Эта часть плотины, называемая секцией закрытия, возводится на заключительном этапе строительства плотины. Секция перекрытия должна быть построена быстро, чтобы предотвратить переполнение плотины. Поэтому при строительстве участка перекрытия необходимо использовать специальные проектные и строительные меры, например, введение дополнительного дренажного фильтра.
Время, отведенное на строительство
Время, отведенное на строительство насыпной плотины, является еще одним фактором, на котором основывается ее проектирование. Если высота плотины значительна, а плотину необходимо построить в короткие сроки, то возможно более высокое давление поровой воды.
Следовательно, необходимо предусмотреть более пологий уклон для плотины, чтобы справиться с давлением поровой воды. Следует знать, что мелкозернистая почва требует длительного времени для обработки, поэтому, если время строительства ограничено, для экономии времени следует создать противофильтрационный слой.
Функция водохранилища
Функция водохранилища определяет допустимые потери воды в результате просачивания через фундамент и насыпь. Впоследствии это повлияет на конструкцию плотины. Например, если плотина используется для сохранения воды, то она должна быть непроницаемой, в то время как более ранние плотины принимаются для целей борьбы с наводнениями.
Вероятное волновое воздействие
Длина водохранилища и скорость ветра определяют серьезность волнового воздействия и степень защиты, необходимой для верхнего бьефа плотины. Верхний бьеф плотины подвергается эрозии из-за циклического воздействия волн, если не предпринять надлежащих мер по защите верхнего бьефа плотины.
Сообщается, что покрытие верхнего бьефа слоем отвальной породы является не только эффективным средством защиты, но и значительно экономичным.
Насыпная плотина со скальной облицовкой для защиты верхнего бьефа от волнового воздействия
Активность землетрясений в районе
Если плотина строится в районе, подверженном землетрясениям, то проектировщик должен предусмотреть более консервативные характеристики при проектировании.
Например, более пологий откос, лучший фильтр, более толстое ядро, более длительное время строительства, большая пропускная способность нижнего бьефа.
- 21 тип плотин в строительстве.
- Топ-5 крупнейших провалов плотин в мире.
- Разрушение плотины в Остине: Одна из крупнейших катастроф в истории США.
- Мосульская плотина в Ираке: Самая опасная плотина в мире.
- Воздействие плотин на окружающую среду.
- Причины разрушения земляных плотин.
- Силы, действующие на конструкцию плотины, и расчеты.