Причины разрушения земляных плотин

Земляные плотины менее жесткие и более подвержены разрушению. Как и большинство инженерных сооружений, земляные плотины могут разрушаться по различным причинам, таким как неправильное проектирование, неправильное строительство, плохая практика обслуживания и т.д. Ниже описаны различные причины разрушения земляных плотин.

Причины разрушения земляных плотин

Ниже перечислены различные причины разрушения земляных плотин:

1. Гидравлические отказы земляных плотин

4 из каждых 10 земляных плотин разрушаются из-за гидравлических отказов. Гидравлические отказы земляных плотин возникают по любой из следующих причин.

• Эрозия верхового мыска
• Эрозия нижнего бьефа
• Вследствие переполнения
• В результате действия мороза
• Из-за образования оврагов

Различные причины разрушения земляных плотин

1.1 Эрозия верхового бьефа

Верхний бьеф плотины может подвергаться воздействию водных волн, которые образуются из-за ветра, и эти волны вырывают грунт из верхнего бьефа, что вызывает эрозию. Иногда это также может вызвать сползание откоса верховодки. Для преодоления этой проблемы на верховьях плотины следует устраивать каменные откосы или откосы-откосы.

Эрозия в верхнем течении

1.2 Эрозия нисходящей части плотины

Попутная вода, присутствующая со стороны нижнего бьефа, или поперечные течения, возникающие в ковшах водосброса, могут воздействовать на нижнюю часть носка плотины и вызвать эрозию.
Чтобы предотвратить эту проблему, на нижнем бьефе плотины следует предусмотреть каменную отсыпку или отмостку глубиной до нормального уровня воды в нижнем бьефе. Для предотвращения поперечных течений от водосброса, боковые стенки водосброса должны быть построены достаточной высоты и длины.

Эрозия нижнего течения из-за переполнения водосброса

1.3 Вследствие перелива

Гидравлическое разрушение также происходит, когда вода переливается через гребень плотины. Это может быть вызвано недостаточной пропускной способностью водосброса или проектированием без надлежащей оценки уровня паводка, или проблемой подъема затворов водосброса во время паводка. Для предотвращения перелива воды через плотину необходимо обеспечить достаточный запас прочности.

Переполнение плотины

1.4 Вследствие действия мороза

В зонах с низкими температурами верхняя часть плотины может подвергнуться воздействию мороза, в результате чего в грунте могут образоваться пучения и трещины. Эти трещины приведут к просачиванию через них воды, что вызовет разрушение. Поэтому в таких зонах необходимо предусмотреть дополнительный свободный борт, который обычно на 1,5 м больше, чем обычно предусмотренный свободный борт.

1.5 Эрозия нижнего бьефа из-за оврагов

Когда нижний бьеф плотины подвергается сильным дождям, дождевая вода или стоки текут с большой скоростью вниз, что вызывает эрозию почвы на нижнем бьефе, а также может привести к образованию оврагов.
Это можно предотвратить путем устройства берм на подходящей высоте. На этих бермах должны быть предусмотрены дренажные сооружения, чтобы стоки собирались здесь до достижения высокой скорости нисходящего потока, что приведет к устранению эрозии.
Посадка травы на нижней стороне также может быть предотвращена эрозия из-за стока. Также важно время от времени осматривать и засыпать овраги или выемки новым грунтом в дождливые сезоны.

Образование оврагов из-за дождевой воды

2. Просачивание Разрушение земляных плотин

Просачивание воды через земляную плотину – явление случайное, но оно считается безвредным, если оно ограничено или контролируемо. Если просачивание неконтролируемое или концентрированное, то возникают такие проблемы, как трубопровод и оползание. Каждый третий случай разрушения плотины связан с просачиванием.

2.1 Просачивание через основание

Если основание земляной плотины состоит из слоев гравия или крупнозернистого песка, трещин и т.д., вода из верхнего бьефа будет просачиваться через него. Просачивание под большим уклоном размывает почву и создает пустоты внутри основания, которые называются просачиванием воды через основание.
Эта проблема приведет к проседанию плотины вниз, что приведет к ее разрушению. Для предотвращения просачивания грунта через основание плотины следует выбирать твердые и непроницаемые пласты.

Трубопровод через основание

2.2 Трубопровод через тело плотины

Трубопровод через тело плотины возникает в результате просачивания воды через тело плотины. В основном это происходит из-за недостаточного уплотнения грунта, используемого для плотины, неправильного строительства плотины, усадочных трещин, норы животных в теле плотины и т.д.
Эта проблема возникает в основном вблизи трубных каналов, проходящих через тело плотины. Просачивание может произойти из-за просачивания по наружной стороне трубопровода или из-за протечки трубопровода внутри тела плотины. Для предотвращения этого необходимо полностью уплотнить слои грунта вокруг трубопроводов, а также не допускать перегрузки трубопроводов.

Прокладка трубопровода через тело плотины вблизи области водовода

2.3 Оползание нисходящей части плотины

Если нижний бьеф плотины насыщается трубопроводами или просачивается, он подвергается эрозии и образует небольшой оползень или небольшую просадку. Оползень создает более крутую поверхность, которая снова подвергается эрозии из-за просачивания и снова образует оползень. Это постепенное удаление насыщенного грунта называется оползанием. Это в конечном итоге приведет к удалению грунта со всей поверхности нисходящего потока и сделает тело плотины тонким, что приведет к разрушению плотины.

Оползание нижнего бьефа

3. Структурное разрушение земляных плотин

Другой причиной разрушения земляных плотин являются структурные разрушения. Примерно 1/4 часть земляных плотин разрушилась из-за структурных нарушений.

3.1 Сползание основания

Сползание основания – это не что иное, как сползание всего тела плотины. Это происходит, когда основание содержит мягкую глину, мелкий ил и т.д. Такой тип материала основания вызовет скольжение всей плотины, что приведет к образованию трещин на вершине насыпи и формированию грязевых волн в районе верховьев плотины.

Сползание основания

3.2 Сползание насыпи

Сползание насыпи происходит, когда уклон насыпи слишком крутой. Когда уровень воды в водохранилище внезапно понижается, возникает вероятность сползания склона вверх по течению. Аналогичным образом, когда водохранилище находится на полном уровне, существует вероятность разрушения склона в нижнем течении.

Разрушение склона вверх по течению

Вышеуказанные разрушения происходят в основном из-за чрезмерного давления поровой воды, которое снижает прочность почвы на сдвиг. В обоих случаях очень опасно обрушение откоса вниз по течению. Большинство насыпей разрушается в процессе консолидации.

• 7 различных типов водосбросов.
• Топ-5 крупнейших провалов плотин в мире.
• 21 тип плотин в строительстве.
• Мосульская плотина в Ираке: Самая опасная плотина в мире.
• Разрушение плотины в Остине: Одна из крупнейших катастроф в истории США.
• Проектирование компонентов земляной плотины.
• Силы, действующие на конструкцию плотины, и расчеты.