Каменно-земляные, каменно-набросные, бетонные и железобетонные плотины
Каменно-земляные плотины (рисунок 14). Тело плотин выполняют из камня, а противофильтрационные устройства - из грунта (глина, глинобетон и суглинок). Плотины строят с экраном, ядром и грунтовой призмой на скальных и нескальных основаниях при наличии камня и грунтов, пригодных для противофильтрационных устройств. Для защиты грунтовых экранов от повреждений их прикрывают сверху слоем гальки, гравия и камня.
Коэффициент заложения откосов каменно-земляных плотин принимают не менее 2,0 [21].
а - с экраном; б - отсыпью из малопроницаемого грунта на призме каменной наброски; в - на слое более проницаемого материала; г - в виде центрального ядра из глины, суглинка или глинобетона; д - с обсыпкой более проницаемыми материалами.
Рисунок 14 - Виды каменно-земляных плотин с водонепроницаемой частью
(по Моисееву, 1970)
Каменно-набросные плотины. Тело плотины выполняют из каменной наброски (рисунок 15), а противофильтрационные устройства - в виде экранов и диафрагм из негрунтовых материалов. Плотины целесообразно строить на скальных основаниях при наличии на месте достаточного количества камня определенного качества и при отсутствии грунтов, пригодных для возведения противофильтрационных устройств. Камень для плотин должен быть прочным, морозостойким и водостойким. Экраны в каменно-набросных плотинах принимают давление воды и передают его наброске, поэтому они должны быть достаточно прочными и гибкими. Экраны выполняют из бетона, железобетона, металла, асфальтобетона, дерева и полимерных пленок. Коэффициент заложения откосов каменно-набросных плотин должен быть не менее 1,1. Камень в тело плотины укладывают слоями до 2,5 м с уплотнением катками. Наиболее крупные камни следует отсыпать у откосов плотин [2].
а, б - каменно-набросные; в - из каменной сухой кладки; г - полунабросная (с напорной частью из сухой кладки и низовой - из каменной наброски);
д - набросная (с бетонной напорной стенкой).
Рисунок 15 - Типы каменных плотин (по Айрапетяну, 1968)
Бетонные и железобетонные плотины по конструктивным особенностям делят на гравитационные, арочные, контрфорсные и ячеистые, по способу пропуска воды - на глухие (при отсутствии сброса воды) и водосбросные (при сбросе воды). Если сбросные отверстия расположены на гребне плотины, то их называют поверхностными или водосливными, а плотину водосливной, если ниже уровня воды, то их называют глубинными или водоспускными. В некоторых случаях в плотинах могут быть и водосбросные, и водосливные отверстия. Водоспускные отверстия обязательно перекрывают затворами, водосливные отверстия обычно также снабжают затворами, однако они могут быть и без затворов [4].
Тип плотины выбирают на основе технико-экономического сравнения вариантов в зависимости от топографических, гидрологических, геологических и климатических условий, величины напора и расчетного максимального расхода воды.
Плотины возводят как на скальных, так и на нескальных грунтах. На скальных основаниях рекомендуется строить для водосбросных участков напорного фронта преимущественно бетонные и железобетонные плотины облегченных конструкций, но с учетом местных и производственных условий. В узких и высоких скальных ущельях строят арочные или арочно гравитационные плотины. Плотины на скальном основании при прочном сопряжении с ним могут воспринимать большие давления при малой площади основания и малом объеме всей плотины.
На нескальных основаниях бетонные и железобетонные плотины допускается строить только в качестве водосбросных. Глухие бетонные или железобетонные плотины на нескальных основаниях допускается строить только при специальном обосновании. Плотины должны иметь большую площадь основания и больший объем тела плотины.
Бетонные и железобетонные плотины проектируют и строят согласно СНиП («Бетонные и железобетонные гравитационные плотины на нескальных основаниях. Нормы проектирования») и СН («Нормы и технические условия проектирования бетонных гравитационных плотин на скальных основаниях»). Бетонные и железобетонные плотины возводятся на реках при создании крупных водохранилищ и имеют значительные размеры, например высота арочных плотин Саянской (на р. Енисей) и Ингурской (на р. Ингури) составляет соответственно 242 и 273 м [20].
