Грунт основной части профиля плотины

В пределах этой части профиля плотины практически применимы все виды нескальных грунтов, а также отходы металлургической промышленности и тепловых электростанций. Вместе с тем следует отметить, что в ряде случаев приходится воздерживаться от применения   грунтов,   которые или по условиям прочности не обеспечивают устойчивость плотины заданного очертания, или меняют свои свойства под влиянием фильтрационного потока. Например, недопустимо использовать грунт с водорастворимыми примесями, содержание которых выше определенного предела, употреблять растительный грунт, а также ограниченно применять илистые грунты.

До последнего времени считалось возможным использовать грунты с водорастворимыми веществами, если количество их не превышало 3%. Сейчас наметилась тенденция к повышению этого процента до 8-10. Учитывая, что обобщения опыта возведения плотин из грунтов с повышенным содержанием солей пока еще нет, а отдельные исследования по этому вопросу не дают основания принять эти рекомендации для повсеместного исполнения, следует проявлять осторожность в применении грунтов с повышенным содержанием солей для земляных плотин. Тем более это следует учитывать, когда речь идет о средних и высоких плотинах.

Содержание растворимых солей в грунте до 8-10% чрезмерно, особенно для песчаных и супесчаных грунтов, где процессы выщелачивания и выноса растворимых веществ происходят относительно быстро.

Ограничение применения грунтов с водорастворимыми веществами, особенно такими, как каменная соль, гипс, вытекает из того, что в процессе фильтрации в тело плотины поступает пресная вода, способная к непрерывному растворению солей. Если грунт вместе с солями в сухом состоянии обладает структурной прочностью, то по мере выщелачивания солей фильтрационным потоком устойчивая структура грунта нарушается, вслед за этим происходит деформация земляного сооружения, которая может привести к катастрофическим последствиям.

Растительные грунты не допускается укладывать в основную часть поперечного профиля плотины, особенно там, где есть фильтрационный поток. В низких плотинах растительные грунты, если они отвечают условиям водостойкости, допустимо использовать в основной части профиля плотины, но с условием укладки выше кривой депрессии в низовой части плотины. Без ограничения растительный грунт можно использовать для залужения низовых откосов на плотинах всех типов.

В низовой части плотины этот грунт является благоприятной средой для землеройных животных, ходы и норы которых могут пропускать воду с повышенными скоростями, вследствие чего будет деформироваться низовая часть плотины. Поэтому следует предусмотреть химическую обработку растительного грунта, а в процессе эксплуатации плотины вести наблюдения за низовым откосом и заделывать ходы землероев.

Грунты с примесями гумуса можно укладывать в тело земляных плотин основной части профиля. Для низких однородных плотин в таких грунтах допускается содержание гумуса до 8%, а в других типах плотин грунты с органическими примесями следует укладывать в низовой части после удаления неразложившихся включений.

Однако, применяя гумусированные грунты, необходимо учитывать, что их объемный вес меньше, чем минеральных грунтов, а влажность, которая требуется для эффективного уплотнения больше.

Илистые грунты тоже ограниченно применяют для основной части профиля плотины. Прямых нормативных указаний о запрещении илистых грунтов нет, но тем не менее укладывать их в тело плотины не следует. Дела в том, что они в перенасыщенном водой состоянии имеют очень малый угол внутреннего трения и незначительное сцепление. Эти два показателя определяют устойчивость плотины, а при тех значениях, которые характерны для ила, поперечный профиль получается очень распластанным. Во всех случаях применению илистого грунта должны предшествовать физико-механические испытания, на основе которых решается вопрос о возможности и целесообразности его укладки.

Галечниковые и щебенистые грунты, с точки зрения устойчивости, применимы для основной части профиля, если только по условиям водохозяйственных расчетов фильтрационные потери не препятствуют этому. Следует отметить, что показатели прочности таких грунтов остаются более или менее постоянными независимо от влажности грунта. Чаще галечниковые и щебенистые грунты используют в разнородных плотинах (тип 4, б), укладывая их в низовой части профиля. Для снижения фильтрационных потерь в плотинах из таких грунтов предусматривают противофильтрационные устройства.

За последнее время для строительства основной части профиля земляных плотин широкое распространение получили песчано-галечниковые смеси. При удачном гранулометрическом составе объемный вес такой смеси превышает объемный вес составляющих и достигает 2 т/м3. Ориентировочно это получается, когда содержание фракций диаметром 80-20 ммсоставляет 35-45%, а содержание фракций диаметром менее 2 мм- 20- 30%. При оптимальном уплотнении коэффициент фильтрации смеси уменьшается в 15-20 раз по сравнению с коэффициентом фильтрации, который каждый из составляющих грунтов имел в карьерах. Показатели прочности песчано-галечниковых смесей после уплотнения тоже повышаются по сравнению с такими же показателями составляющих. Примером земляной плотины, выполненной из песчано-гравелистых смесей, является Орто-Токойская плотина высотой около 60 м.

Песчаные грунты также широко используются для основной части профиля плотины. Препятствий для применения песка как строительного материала в земляных плотинах нет. Повышение водонепроницаемости тела

плотины из таких грунтов достигается за счет устройства противофильтрационных преград. Значительное распространение песчаные грунты получили в намывных плотинах.

Суглинистые грунты являются хорошим материалом для основного профиля плотины; из них, как правило, строят однородные плотины (рис. 4,а). Суглинки обладают сравнительно малой водопроницаемостью и достаточной прочностью, так как в них наряду с внутренним трением есть и сцепление.

Супесчаные грунты, как и песчаные, также используют при возведении земляных плотин как для насыпных укатанных, так и для намывных.
Глинистые грунты по основным физико-механическим свойствам пригодны для основного профиля тела плотины. Недостаток их - пучение при промерзании. Поэтому плотины из таких грунтов рекомендуется выполнять  с защитным покрытием непучинистыми грунтами по всему наружному контуру. Пример однородной плотины из апских глин - плотина Симферопольского гидроузла на реке Салгир.

Для суждения о пригодности тех или иных грунтов в основной части профиля плотины целесообразно использовать опыт возведения земляных плотин, удачно эксплуатируемых продолжительное время. Наиболее показательно для этой цели сравнение гранулометрического состава грунтов. Если грунты для вновь проектируемых плотин будут расположены в пределах крайних кривых гранулометрического состава достроенных плотин, есть основание полагать, что они применимы для рассматриваемого случая. Это, конечно, не значит, что таким приемом решаются все вопросы, связанные с подбором грунта. Но такая приближенная оценка дает основание полагать, что последующие расчеты подтвердят пригодность этого грунта.