Плотины набросные и из сухой кладки вообще менее требовательны к основаниям, чем массивные гравитационные, но более требовательны, чем земляные. Для набросных плотин пригодны все виды оснований, а из нескальных - гравелисто-галечные и при ограниченной высоте - основания из крупнозернистого песка, глины и плотных суглинков. Мелкий песок, слабые глины и суглинки, илистые, торфяные грунты непригодны в качестве оснований для набросных плотин, так как дают большую осадку под нагрузкой, что приводит к расстройству каменной кладки и особенно водонепроницаемого экрана. Основания из мелкозернистого песка могут быть легко размыты случайными сосредоточенными фильтрационными токами через трещины в экране и вызвать неравномерную осадку плотины, а с нею и новые трещины в экране.
В случае нескального основания необходимо перед началом наброски уложить на основание достаточный переходный слой из щебня, гальки или мелкого камня, защищающий основание от повреждений сбрасываемым камнем и от возможной эрозии турбулентной фильтрацией воды, проникающей через экран и движущейся вдоль основания в наброске.
На фильтрующих основаниях в переходном слое материал должен быть уложен по принципу обратного фильтра, по крайней мере, на 30% ширины основания, считая от зуба. При глинистых грунтах, как показывают последние исследования, обратный фильтр не обязателен.
Нескальное основание обязательно надо проверить на прочность, т.е. на возможность деформации его у низового откоса плотины, следствием чего явится недопустимая осадка и даже авария низовой части плотины. Проверка устойчивости основания может быть сделана аналогично тому, как это рекомендовано для земляных плотин.
Устойчивость основания может быть повышена: 1) устройством более пологого низового откоса, что снизит интенсивность давления от плотины на основание у низового откоса; 2) пригрузкой отвального грунта за низовым откосом; в последнем случае в отсыпи должны быть предусмотрены дрены для выпуска фильтрационной воды из наброски.
Водонепроницаемая часть плотины (экран, диафрагма) должна быть соединена зубом, шпунтом или другими способами с водонепроницаемой зоной основания. В скале под зубом должна быть проведена цементация трещин.
Для плотины с пластичным экраном коэффициент устойчивости на сдвиг определяется по формуле
где кс - коэффициент запаса устойчивости на сдвиг, согласно СНиП 2.06.05-84 в зависимости от класса плотины;
Yi - объемный вес каменной наброски, в среднем 1,8 т/м3;
/- объемный вес воды, т/м3;
/ - коэффициент трения наброски по основанию, принимается по
таблице 14;
Ъ - ширина плотины по гребню;
а - угол заложения верхового и низового откосов плотины (для удобства
принимается одинаковыми).
Расчет устойчивости на сдвиг плотин с диафрагмой определяется по формуле
Таблица 14 - Значения коэффициента трения наброски по основанию
Грунты | Коэффициент трения | Грунты | Коэффициент трения |
Глинистые Суглинистые | 0,20-0,30 0,25-0,35 | Полускальные Известняки и песчаники | 0,30-0,50 0,50-0,60 |
Супесчаные Галечно-гравелистые | 0,35-0,40 0,50-0,60 | Скальные изверженные породы | 0,65-0,70 |
Расчет устойчивости откосов производится по методам, приведенным для расчета откосов земляных плотин. Для плотин на скальном основании надо принимать положения кривых скольжения таким образом, чтобы они были касательными к основанию.
Расчет устойчивости пригрузки и наклонного грунтового экрана ведется методом, изложенным в п. 3.9.
Рисунок 44 - Расчетная схема фильтрации через каменноземляную плотину с экраном