На главную
На главную

СНиП 2.06.05-84* «Плотины из грунтовых материалов»

Нормы распространяются на проектирование новых и реконструкцию существующих плотин (или напорных дамб) из грунтовых материалов (земляных насыпных и намывных, каменно-земляных и каменно-набросных), входящих в состав сооружений различных видов строительства (гидроэнергетического и водно-транспортного, мелиоративных систем, систем водоснабжения, рыборазведения, защиты территорий от затопления).

Обозначение: СНиП 2.06.05-84*
Название рус.: Плотины из грунтовых материалов
Статус: действующий
Заменяет собой: СНиП II-53-73 СНиП II-И.4-73
Дата актуализации текста: 01.10.2008
Дата добавления в базу: 01.02.2009
Дата введения в действие: 01.07.1985
Разработан: НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР 109428, г. Москва, 2-я Институтская, 6
МИСИ им. В.В. Куйбышева Минвуза СССР
Гидропроект им. С.Я. Жука
трест Гидромеханизации Минэнерго СССР
ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева 195220, г. Санкт-Петербург, Гжатская ул., 21
проектная контора "Гидромехпроект" Минэнерго СССР
В/О Союзводпроект Минводхоза СССР
институт Южгипроруда Минметаллургии СССР
институт мерзлотоведения СО АН СССР
Утвержден: Госстрой СССР (28.09.1984)
Опубликован: АПП ЦИТП № 1991

СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА

Плотины из грунтовых материалов

СНиП2.06.05-84*

ГОССТРОЙ СССР

МОСКВА 1991

РАЗРАБОТАНЫ ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева (д-р техн. наук И. Б. Соколов и канд. техн. наук А.П. Пак- руководители темы; проф., канд. техн. наук А.Л. Можевитинов; М.П.Павчич и Г.А. Чугаева, доктора техн. наук в.а. Мелентьев, П.Л. Иванов, Л.В. Горелики А.Л. Гольдин, канд. техн. наук Г.Х. Праведный, В.С. Кузнецов,Н.Ф. Кривоногова, Т.Ф. Липовецкая, Е.А. Смирнов) иПроектно-изыскательским и научно-исследовательским объединением «Гидропроект»им. С.Я. Жука (кандидаты техн. наук Л.П. Михайлов, И.С. Моисеев, В.Д.Новоженин - руководители темы; кандидаты техн. наук В.И. Вуцель, Н.А.Красильников, Г.Ф. Биянов) с участием треста «Гидромеханизация» ипроектной конторы «Гидромехпроект» Минэнерго СССР (Б.Г. Гурьев -руководитель темы; С.Т. Розиноер и Л.Н. Булаков), НИИОСП им. Н.М.Герсеванова Госстроя СССР (д-р техн. наук В.А. Ильичев - руководительтемы; проф., д-р техн. наук М.И. Горбунов-Посадов), В/О Союзводпроект (Б.в. Орлов и Ю.И. Аксенов- руководители работ; А.И. Василенко) и института ЮжгипрорудаМинметаллургии СССР (Ю.С. Богословский - руководитель работ; Э.А.Бакши и Р.И. Курбатов), института мерзлотоведения СО АН СССР(д-р техн. наук P.M. Каменский - руководитель темы; канд.техн. наук Р.В. Чжан) и МИСИ им. В.В. Куйбышева Гособразования СССР (д-ртехн. наук И.Х. Костин - руководитель работ; кандидаты техн. наук Я.А.Кроник и С.Г. Лосева).

Изменения разработаны ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева (канд. техн. наук А.Г.Василевский, канд. техн. наук А.П. Пак - руководитель темы; д-ртехн. наук А.Л. Гольдин; Е.А. Смирнов), канд.геолого-минерал. наук Н.Ф. Кривоногова; канд. техн. наук В.С.Кузнецов; М.П. Павчич и Всесоюзным проектно-изыскательским инаучно-исследовательским объединением «Гидропроект» им. С.Я. Жука (канд. техн.наук В.Д. Новоженин - руководитель темы; канд. техн. наук Г.Ф.Биянов) с участием треста «Гидромеханизация» и проектной конторы«Гидромехпроект» Минэнерго СССР (Б.Г. Гурьев - руководитель темы;С.Т. Розиноер), института мерзлотоведения СО АН СССР (д-р техн. наук P.M.Каменский -руководитель темы; канд. техн. наук Р.В. Чжан), МИСИ им. В.В. КуйбышеваГособразования СССР (д-р техн. наук И.X. Костин - руководитель работ;кандидаты техн. наук Я.А. Кроник и С.Г. Лосева) и ЛПИГособразования РСФСР (д-р техн. наук А.К. Григорьев - руководительработ; канд. техн. наук Г.Т. Трунков).

ВНЕСЕНЫ Минэнерго СССР.

ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮГлавтехнормированием Госстроя СССР (А.И. Голышев, В.А. Кулиничев).

С введением в действие СНиП2.06.05-84* «Плотины из грунтовых материалов» утрачивают силу СНиП 2.06.05-84«Плотины из грунтовых материалов».

В настоящие строительныенормы и правила внесены изменения, утвержденные постановлением Госстроя СССР от17 сентября 1990 г. № 77.

Пункты, таблицы иприложения, в которые внесены изменения, помечены звездочкой. Новые таблицы ичертежи приведены с двойной нумерацией.

Припользовании нормативным документом следует учитывать утвержденные изменениястроительных норм и правил и государственных стандартов, публикуемые в журнале«Бюллетень строительной техники», «Сборнике изменений к строительным нормам иправилам» Госстроя СССР и информационном указателе «Государственные стандартыСССР» Госстандарта СССР.

Госстрой СССР

Строительные нормы и правила

СНиП 2.06.05-84*

Плотины из грунтовых материалов

Взамен
СНиП
II-И.4-73
(
II-53-73)

__________

* Переиздание по состоянию на 1 января 1991 г.

Настоящие нормыраспространяются на проектирование новых и реконструкцию существующих плотин(или напорных дамб) из грунтовых материалов (земляных насыпных и намывных,каменно-земляных и каменно-набросных), входящих в состав сооружений различныхвидов строительства (гидроэнергетического и водно-транспортного, мелиоративныхсистем, систем водоснабжения, рыборазведения, защиты территорий от затопления).

При проектировании плотин,предназначенных для строительства в сейсмических районах, на просадочных инабухающих грунтах, а также на площадках, подверженных оползням, селям икарсту, надлежит учитывать дополнительные требования, предъявляемые кстроительству сооружений в указанных условиях соответствующими нормативнымидокументами, утвержденными или согласованными Госстроем СССР.

Классы плотинустанавливаются в соответствии с требованиями СНиП2.06.01-86.

Внесены
Министерством энергетики
и электрификации СССР

Утверждены
постановлением
Госстроя СССР
от 28 сентября 1984 г. № 169

Срок
введения
в действие
1 июля 1985 г.

1.ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1*. Инженерные изыскания, в томчисле инженерно-геодезические, инженерно-геологические,инженерно-геокриологические, инженерно-гидрометеорологические, необходимые дляпроектирования и строительства плотин из грунтовых материалов, следуетпроводить в соответствии с требованиями СНиП 1.02.07-87, СНиП2.01.14-83 и СНиП 2.02.04-88 сучетом специфики гидротехнического строительства и дополнительными исходнымиданными, содержащимися в задании на проектирование и учитывающими конкретныеусловия проектируемого объекта.

В севернойстроительно-климатической зоне состав, объем и методика инженерно-геологическихи геокриологических изысканий, площадь и глубина изученияинженерно-геологического разреза должны соответствовать стадии проектирования,сложности природной обстановки, принципу использования вечномерзлых грунтов вкачестве основания, типу и параметрам плотины.

1.2.* Плотины из грунтовыхматериалов в зависимости от материала их тел и противофильтрационных устройств,а также способов возведения, подразделяют на основные типы, указанные в табл. 1.

Таблица 1

Тип плотины

Отличительные признаки

Земляная насыпная (см. разд. 2)

Грунты от глинистых до гравийно-галечниковых; отсыпают насухо с уплотнением или в воду

Земляная намывная (см. разд. 3)

Грунты от глинистых до гравийно-галечниковых; намывают средствами гидромеханизации

Каменно-земляная (см. разд. 4)

Грунты тела - крупнообломочные; противофильтрационных устройств - от глинистых до мелкопесчаных

Каменно-набросная (см. разд. 4)

Грунты тела - крупнообломочные; противофильтрационные устройства - из негрунтовых материалов

В севернойстроительно-климатической зоне плотины из грунтовых материалов в зависимости отматериала их тел и противофильтрационных устройств, способов возведения, атакже температурного состояния грунтов плотин и их оснований подразделяют наосновные типы, указанные в табл. 1.1.

1.3.* Створ плотины следуетвыбирать на основании технико-экономического сопоставления вариантов в увязке скомпоновкой гидроузла и в зависимости от топографических, гидрологических,инженерно-геологических и инженерно-геокриологических условий площадкистроительства и требований охраны природной среды.

При этом следует учитывать:

а) необходимостьрасположения водопропускных сооружений таким образом, чтобы исключитьвозможность опасных размывов и термоабразии берегов, подмыва плотины при сбросеводы в нижний бьеф и отложения продуктов размыва в размерах, ухудшающих условияэксплуатации гидроузла;

Таблица1.1

Тип плотины

Отличительные признаки типов плотин

материалы и грунты

способы укладки и замораживания грунтов

принцип строительства

противофильтрационных устройств

тела плотины

Земляная насыпная талая

Глинистые грунты, мелкие и пылеватые пески, крупно-обломочные грунты с суглинистым или супесчаным заполнителем, искусственные грунтовые смеси, негрунтовые материалы

Крупнообломочные, песчаные глинистые1 грунты

Послойная укладка талых глинистых грунтов, в том числе и с включениями мерзлых комьев, насухо с уплотнением и отсыпка их в воду (прудки), в том числе со льда.

Послойная укладка талых крупнообломочных и песчаных, морозных крупнообломочных грунтов насухо с уплотнением.

Отсыпка мерзлых крупнообломочных и песчаных грунтов в воду (при безкотлованном методе строительства)

II

Земляная насыпная мерзлая

То же

То же

Послойная укладка талых глинистых грунтов, в том числе и с включениями мерзлых комьев, насухо с уплотнением.

Послойная укладка талых крупнообломочных и песчаных, морозных крупнообломочных грунтов насухо с уплотнением.

Отсыпка талых или мерзлых глинистых грунтов в воду возможна при технико-экономическом обосновании.

Устройство мерзлотной завесы в теле противофильтрационного устройства плотины и его основании

I

Земляная намывная талая

Пески мелкие, пылеватые и глинистые грунты

От песчаных до гравийно-галечниковых грунтов

Намыв средствами гидромеханизации

II

Земляная намывная мерзлая

Пески мелкие и пылеватые (для плотин с комбинированным профилем - глинистые грунты)

То же

То же, с устройством мерзлотной завесы

I

Каменно-земляная талая

Глинистые и крупнообломочные грунты с суглинистым или супесчаным заполнителем, искусственные грунтовые смеси

Каменная наброска (валунные или глыбовые грунты), горная масса

Послойная укладка талых глинистых грунтов, в том числе и с включениями мерзлых комьев, насухо с уплотнением и отсыпка их в воду (прудки).

Послойная укладка горной массы и грунтов переходных зон с уплотнением.

Поярусная укладка камня, валунных или глыбовых грунтов без уплотнения

II

Каменно-земляная мерзлая

То же

То же

Послойная укладка талых глинистых грунтов, в том числе и с включениями мерзлых комьев, насухо с уплотнением.

Поярусная укладка камня, валунных или глыбовых грунтов без уплотнения. Послойная укладка горной массы и грунтов переходных зон с уплотнением.

Устройство мерзлотной завесы в теле противофильтрационного устройства плотины и его основании

I

Каменно-набросная талая

Негрунтовые материалы

Каменная наброска (валунные или глыбовые грунты), горная масса

Поярусная укладка камня, валунных или глыбовых грунтов без уплотнения.

Послойная укладка горной массы и грунтов переходных зон с уплотнением

II

___________

1Для однородных плотин.

Примечание. Проектирование таломерзлыхземляных насыпных плотин с негрунтовыми противофильтрационными устройствами икаменно-земляных плотин разрешается при соответствующем обосновании.

б) возможность пропуска водычерез створ плотины в период ее строительства, а также возможность прокладки поплотине и на подходах к ней дорог различного назначения как в периодстроительства, так и в период эксплуатации;

в) целесообразностьвключения перемычек (банкетов), необходимых для перекрытия русла реки в периодстроительства гидроузла, в тело плотины;

г) режим расходов и уровнейводотока;

д) условия пропуска льда,наносов, леса, судов, рыбы и другие специальные требования, предъявляемые кпроектируемому объекту;

е) возможность образованиянезамерзающей зимой полыньи в нижнем бьефе и ее влияние на повышение влажностивоздуха и туманообразования на прилегающей территории.

1.4*. Тип плотины (см. табл. 1 и 1.1) следует выбирать в зависимости от топографических иинженерно-геологических или инженерно-геокриологических условий основания иберегов, особенно льдистости грунтов основания и размеров подруслового талика,гидрологических и климатических условий района строительства, величины напораводы, наличия грунтовых строительных материалов, сейсмичности района, общейсхемы организации строительства и производства работ, особенностей пропускастроительных расходов воды, сроков ввода в эксплуатацию и условий эксплуатацииплотины.

Тип и конструкцию плотиныследует выбирать на основании технико-экономического сравнения вариантов,учитывающих технологию строительных работ, а также общую компоновку гидроузла.Сравниваемые варианты должны иметь одинаковую степень проработанности инадежности. Для возведения плотины из грунтовых материалов надлежитпредусматривать использование грунта и камня, полученных из полезных выемок.

Выбор конструкций плотин,возводимых в сейсмических районах, а также мероприятий по повышению ихсейсмостойкости, следует производить с учетом требований СНиП II-7-81*.

1.5*. Возведение плотин из грунтовых материалов можно предусматривать как наскальных, так и на нескальных грунтах основания, находящихся в талом или вмерзлом состоянии с учетом прогноза изменения их криогенного состояния в периодстроительства и эксплуатации.

Возведение плотин нанескальных грунтах основания, содержащих водорастворимые включения в количествебольшем, чем указано в п. 2.5*, допускается только при проведенииисследований скорости расселения и выщелачивания и учете этих процессов приоценке фильтрационного расхода, устойчивости и деформируемости сооружения. Дляпредотвращения выщелачивания грунтов основания могут предусматриватьсяразличные конструктивные меры (например, устройство понуров, зубьев, завес,обеспечение насыщения раствора в основании плотины и др.).

При строительстве плотин изгрунтовых материалов на торфяном (заторфованном) основании необходимо выполнятьисследования по прогнозу разложения торфа во времени и учету этого процесса приобосновании устойчивости сооружения.

Плотины на илистых грунтахдопускается возводить только при наличии надлежащего обоснования.

На основаниях, сложенныхсильнольдистыми грунтами ii > 0,4 и сильносжимаемымипри оттаивании вечномерзлыми грунтами следует предусматривать строительствомерзлых плотин из грунтовых материалов.

1.6*. При оценке качества грунтовнескального основания надлежит обращать особое внимание на наличие в нем:

а) суффозионных итермопросадочных грунтов;

б) грунтов, в которых привозведении плотины может развиваться поровое давление в связи с ихконсолидацией. Условия необходимости учета порового давления изложены врекомендуемом приложении 1;

в) льдонасыщенных грунтов,теряющих несущую способность при оттаивании.

1.7*.При оценке качества скального основания следует обращать особое внимание на наличие в нем:

а) трещин, заполненныхлегковымываемыми мелкими фракциями грунта, а также полностью или частичнозаполненных льдом;

б) тектонических нарушений(сбросов и сдвигов);

в) ослабленных зон, которыемогут разрушаться под влиянием фильтрации и насыщения их водой и оказатьсянеустойчивыми.

1.8.Основные расчеты при проектировании плотин из грунтовых материалов следуетвыполнять в соответствии с требованиями разд. 5.

1.9*. При проектировании плотиниз грунтовых материалов выбор способов производства работ по их возведениюследует производить в соответствии с требованиями СНиП 3.02.01-87 и СНиП 3.07.01-85.Для каждого элемента плотин должны быть разработаны технические условия на еговозведение с учетом материала, способа производства работ, климатических,геокриологических и других местных условий, предусматривающие также контролькачества работ, обеспечивающего надежную работу плотин. Технические условия присоответствующем обосновании могут изменяться и уточняться в процессестроительства.

1.10*. В проектах плотиннеобходимо предусматривать специальный проект на установкуконтрольно-измерительной аппаратуры (КИА) для проведения натурных наблюдений заработой сооружения как в процессе строительства, так и в период егоэксплуатации согласно обязательному приложению 2*.

1.11. Реконструкцию плотин изгрунтовых материалов следует осуществлять при необходимости:

а) увеличения призмырегулирования водохранилища;

б) повышения требований кнадежности сооружения и условиям его эксплуатации;

в) повышения экономичностисооружения за счет уменьшения потерь воды и затрат на его эксплуатацию;

г) выполнения требований поохране природной среды.

1.12. Проектами реконструкцииплотин из грунтовых материалов должны быть учтены результаты обследованийэксплуатируемого сооружения и необходимость реконструкции сопрягающихся с нимсооружений (водосливных плотин, зданий ГЭС, шлюзов, рыбопропускных сооружений ит.д.).

1.13. В проектах грунтовых плотинпри соответствующем обосновании следует предусматривать возможность ихреконструкции в период эксплуатации.

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ

1.14*. Для проектирования плотин и дамб из грунтовых материалов необходимоопределять следующие основные характеристики грунтов, предназначенных дляукладки в тело сооружений:

а) зерновой состав, а дляглинистых грунтов, отсыпаемых в воду, дополнительно количественное содержаниекомьев грунта по размеру;

б) плотность грунта р;

в) плотность частиц грунта рs;

г) влажность талого грунта w,суммарную влажность мерзлого грунта wtot, влажность мерзлого грунта между включениями льда wm, суммарную льдистостьмерзлого грунта itot, льдистость мерзлого грунтаза счет включений льда ii;

д) плотность сухого грунта pd при влажности w = 0 (для сыпучих грунтов в максимально плотном Pd,max максимальнорыхлом Pd,min состоянии);

е) оптимальную влажность wopt,и оптимальнуюплотность сухого грунта Pd,opt.Для глинистых грунтов эти величины определяют с учетом конкретных типовгрунтоуплотняющих механизмов;

ж) границы пластичности дляглинистых грунтов (текучести и раскатывания wp), а при необходимости - и максимальную молекулярнуювлагоемкость wm, а также минеральный составглинистых частиц;

з) прочностные: уголвнутреннего трения j, удельное сцепление с, а также прочность на одноосноерастяжение st, (в случаях необходимостипроверки трещиностойкости глинистых противофильтрационных устройств плотин идамб);

и) показателидеформируемости:

для талых грунтов - коэффициентуплотнения а, модуль деформации Еи коэффициент поперечного расширения v;

для оттаивающих грунтов - коэффициент оттаивания Аth, коэффициент сжимаемости s, относительную осадку Sth;

для мерзлых грунтов - коэффициент сжимаемости sf,модуль деформации Ef;

к) коэффициент фильтрации k;

л) показатели фильтрационнойпрочности грунтов: критические градиенты напора (при расчетах выпора Icr,u, суффозии Icr,p и контактного размыва Icr,c) и критические скорости фильтрации;

м) показатели просадочностидля глинистых (лёссовых) грунтов;

н) показатели набухания иусадки для глинистых грунтов, а также пучения при воздействии отрицательныхтемператур;

о) теплофизические:

для талых грунтов - коэффициент теплопроводности lth, коэффициенттемпературопроводности аth, объемную теплоемкость Сth;

для мерзлых грунтов - коэффициент теплопроводности lf, коэффициенттемпературопроводности аf,объемнуютеплоемкость Сf;

п) температуру началазамерзания грунта Tb,f;

р) коэффициенты линейногорасширения глинистых грунтов в талом и мерзлом состояниях, соответственно аf и аtf .

Кроме того, необходимоопределять содержание в грунтах водорастворимых солей, а также органическихпримесей и степень их разложения. Для камня и крупнообломочных пород следуетопределять водопоглощение и морозостойкость (если они предназначены для укладкив зонах промерзания).

Виды грунтов плотин иоснований, их физико-механические и теплофизические характеристики необходимоопределять в соответствии с требованиями ГОСТ 25100-82*, СНиП 2.02.02-85 и СНиП2.02.04-88.

Характеристики грунтов(прочностные, деформационные, фильтрационные и теплофизические) следуетопределять экспериментально с учетом их состояния по плотности, влажности итемпературе, в котором грунты будут находиться в плотине в процессе еестроительства и эксплуатации, для плотин I класса - с учетомпоследовательности возведения и вида напряженно-деформированного итемпературно-влажностного состояния.

1.15*. Для проектирования плотин I и IIклассов дополнительно к характеристикам грунтов, указанным в п.1.14*,следует определять:

а) расчетное сопротивлениесжатию и коэффициент размягчаемости исходной горной породы - для камня икрупнообломочных грунтов;

б) анизотропныефильтрационные и прочностные характеристики намытых грунтов.

1.16*. Характеристики грунтов,предназначенных для укладки в тело плотин и дамб, а также грунтов их основанийследует устанавливать по материалам инженерно-геологических и геокриологическихизысканий и исследований.

При проектировании грунтовыхсооружений из искусственных смесей их характеристики определяют путемспециальных исследований.

Характеристики грунтовнамывных плотин устанавливают с учетом данных о плотинах-аналогах, возведенныхиз карьерных грунтов, близких по зерновому составу и форме частиц к грунтампроектируемого сооружения и намытых по одинаковой с аналогом технологии.

При назначении характеристикгрунтов намывных плотин надлежит учитывать изменение их показателей с течениемвремени по данным аналогов и исследований или по результатам проведенияопытного намыва.

Для неоднородных земляныхнамывных плотин (п. 3.1) физико-механические характеристикинамытого грунта следует определять отдельно для каждой зоны.

1.17*. Нормативные и расчетныезначения характеристик грунтов (плотность, деформируемость, фильтрационныепоказатели и т.п.) следует устанавливать статистической обработкой результатовполевых и лабораторных определений, руководствуясь требованиями СНиП 2.02.02-85и СНиП2.02.04-88.

При проектировании частейнамывных плотин, намытых выше уровня воды, из песчаных, гравийных игалечниковых грунтов расчетные значения физико-механических характеристикнамываемого грунта могут приниматься по данным табл. 2 с последующейкорректировкой по фактическим показателям. Плотность сухого грунта для частейнамывных плотин, намытых под воду, следует принимать как среднее арифметическоеплотности сухого грунта rd и плотности rd,min намываемого грунта в максимально рыхлом состоянии.

Таблица 2

Грунт

Плотность сухого грунта rd, т/м3

Угол внутреннего трения водонасыщенного грунта j, град

Коэффициент фильтрации k, м/сут.

Песок:

 

 

 

пылеватый

1,35-1,50

22-24

0,5-5

мелкий и средний

1,45-1,60

24-30

2-25

крупный

1,55-1,65

30-32

5-35

гравелистый

1,60-1,75

32-34

10-50

Гравийный с содержанием песка менее 50 %

1,70-1,90

34-36

Св. 30

Примечания: 1. Табл. 2составлена для грунтов с плотностью частиц rс= 2,65 - 2,70 т/м3.

2. Большие значения плотности rd икоэффициента фильтрации k относятся к грунту с зернами окатанной формы, меньшие - кгрунту с неокатанными зернами.

3. Большее значение угла внутреннего трения относится к грунту снеокатанными зернами, меньшее - к грунту с зернами окатанной формы.

4. При учетеанизотропии характеристик намытых песчаных грунтов рекомендуется в расчетахфильтрации и устойчивости откосов намывных плотин корректировать приведенные в табл. 2значения коэффициента фильтрации и угла внутреннего трения согласно опытнымданным.

Прочностные характеристикикрупнообломочных грунтов допускается определять на основе моделирования ихсоставов.

1.18. За расчетные значенияплотности сухого грунта в теле плотины следует принимать величины rd,соответствующиеодносторонней доверительной вероятности a = 0,95. Исходя из этого,устанавливают контрольные показатели физико-механических характеристик грунтадля сооружения в целом или отдельных его частей.

1.19*. В проектах необходимопредусматривать геотехнический контроль за возведением плотины и состоянием ееоснования. При выполнении геотехнического контроля следует учитывать требованияСНиП3.02.01-87, СНиП3.07.01-85 и проекта.

При строительстве плотин всеверной строительно-климатической зоне необходимо дополнительно осуществлятьконтроль за температурным состоянием грунтов тела и основания плотины, а такжеза температурным состоянием грунтов в карьерах, буртах зимнего хранения, притранспортировании и укладка

1.20*. Плотность сложения грунтаземляных насыпных, каменно-земляных и каменно-набросных плотин следует назначатьс учетом:

а) исследований свойствгрунтового материала и расположения его в теле плотины (как по высоте, так и поэлементам профиля);

б) внешних нагрузок;

в)напряженно-деформированного состояния;

г) способа отсыпки иуплотнения грунтового материала и интенсивности возведения.

Плотность сложения грунта,как правило, назначают переменной по высоте плотины. При этом, учитываяизменение его физико-механических свойств в процессе строительства иэксплуатации сооружения, более плотный грунт принимают для нижних частейплотины.

Для плотин, возводимых всейсмических районах, плотность сложения грунта в верхней части их профиля состороны верхнего бьефа должна быть выше, чем в остальных частях. Размеры этойчасти определяют расчетом в зависимости от конструкции плотины с учетомтребований СНиПII-7-81*.

В севернойстроительно-климатической зоне верхнюю промерзающую часть плотины (выше НПУ)следует возводить из уплотненных непучинистых или слабопучинистых грунтов.

Окончательно плотностьсложения грунта устанавливают сравнением технико-экономических показателейразрабатываемых вариантов.

1.21*. Для плотин I и IIклассов из грунтовых материалов следует, как правило, предусматривать опытныезаготовки, отсыпку и укатку или намыв грунтов на участках, предпочтительнорасполагаемых в пределах профильных объемов проектируемого сооружения, дляотработки технологии строительных работ, уточнения расчетных характеристик, адля намывных плотин также для определения раскладки грунта (фракционирования)по длине откоса намыва.

Плотность крупнообломочныхгрунтов каменно-земляных и каменно-набросных плотин III и IV классов допускаетсяназначать по аналогам с учетом зернового состава грунта, прочности камня насжатие, толщины отсыпаемого слоя, а также методов его уплотнения.

2.ЗЕМЛЯНЫЕ НАСЫПНЫЕ ПЛОТИНЫ

2.1*. Земляные насыпные плотиныпо конструкции тела и противофильтрационных устройств в теле и основанииподразделяют на основные виды, указанные в табл. 3 и на черт. 1.

Таблица 3

Элементы плотины

Вид плотины

Тело плотины

Однородная (черт. 1, а)

Неоднородная (черт. 1, б, в)

С экраном из негрунтовых материалов (черт. 1, г)

С грунтовым ядром (вертикальным или наклонным), черт. 1, д

С негрунтовой диафрагмой (черт. 1, е)

С грунтовым экраном (черт. 1, ж)

Противофильтрационное устройство в основании плотины

С зубом (черт. 1, г)

С инъекционной (цементационной и др.) завесой (черт. 1, д)

Со стенкой, шпунтом (черт. 1, е)

С понуром (черт. 1, ж)

Примечания: 1.Грунтовые противофильтрационные устройства неоднородной плотины при большой ихтолщине  называют верховыми (черт. 1,б) или центральными (черт. 1, в) призмами (противофильтрационными)соответственно их расположению.

2.Конструкции тела плотины могут сочетаться с различными конструкциямипротивофильтрационных устройств в ее основании; выбор зависит от геологииоснования и обосновывается расчетами и технико-экономическим сопоставлениемвариантов. Возможно сопряжение тела плотины с основанием безпротивофильтрационных устройств.

Черт 1. Видыземляных насыпных плотин

а-ж - см. табл. 3; 1- тело плотины; 2 -поверхность депрессии; 3 - дренаж; 4 - крепление откосов; 5 - верховая грунтоваяпротивофильтрационная призма; 6 - диафрагма; 7 - верховаяпризма; 8 - низовая призма; 9- переходный слой; 10 - экран из негрунтовых материалов; 11 - грунтовое ядро; 12 - центральная грунтоваяпротивофильтрационная призма; 13 -шпунт или стенка; 14 - понур; 15 - инъекционная (цементационная)завеса (висячая); 16 - зуб; 17 - грунтовый экран; h - высота плотины; b- ширина плотины понизу; bum- ширина противофильтрационного устройства понизу; bup - ширина плотины по гребню; mh- коэффициент верхового откоса; mt- коэффициент низового откоса

В севернойстроительно-климатической зоне земляные насыпные плотины в зависимости оттемпературного состояния грунтов, конструкции тела и противофильтрационныхустройств подразделяют на основные типы и виды, указанные в табл. 3.1и на черт.1.1.

Таблица 3.1

Тип плотины

Элементы плотины

Вид плотины

Земляная насыпная талая

Тело плотины

Однородная (черт. 1.1, а)

С грунтовым экраном (черт. 1.1, б)

С ядром (черт. 1.1, в)

С центральной призмой (черт. 1.1, г)

С диафрагмой (черт. 1.1, д)

С экраном из негрунтовых материалов (черт. 1.1, е)

Противофильтрационное устройство в основании плотины

С зубом (черт. 1.1, б, в, е)

С инъекционной (цементационной) завесой (черт. 1.1, е)

Со стенкой, шпунтом (черт. 1.1, д)

Земляная насыпная мерзлая

Тело плотины

Однородная с мерзлотной завесой (черт. 1.1, ж)

С ядром и с мерзлотной завесой (черт. 1.1, з)

С центральной призмой и с мерзлотной завесой (черт. 1.1, и)

Противофильтрационное устройство в основании плотины

С мерзлотной завесой (черт. 1.1, ж, з, и)

С зубом и мерзлотной завесой (черт. 1.1, з)

Черт. 1.1.Типы и виды земляных насыпных плотин, возводимых в севернойстроительно-климатической зоне

а - и - см. табл. 3.1;1 - тело плотины; 2 - поверхность депрессии; 3 - дренаж; 4 - крепление откосов; 5- теплоизоляционный слой; 6 -диафрагма; 7 - верховая призма; 8- низовая призма; 9 - переходныйслой; 10 - экран из негрунтовыхматериалов; 11 - грунтовое ядро; 12 - центральная грунтоваяпротивофильтрационная призма; 13 -шпунт или стенка; 14 - грунтовыйэкран; 15 - инъекционная(цементационная) завеса; 16 - зуб; 17 - цементационная галерея; 18 - замораживающая система; 19- линия раздела талого и мерзлого грунтов; h - высота плотины; b -ширина плотины понизу; bum - ширинапротивофильтрационного устройства понизу; bup - ширинаплотины по гребню; mh - коэффициентверхового откоса; mt - коэффициент низовогооткоса

2.2*. При проектировании земляныхнасыпных плотин на нескальном основании следует отдавать предпочтениеоднородным плотинам, а также плотинам с грунтовым противофильтрационнымустройством (призмой, ядром, экраном).

При проектировании плотин всеверной строительно-климатической зоне на нескальных основаниях, сложенных измало- и среднесжимаемых при оттаивании мерзлых грунтов, предпочтение следуетотдавать мерзлым плотинам с ядром, а на сильнольдистых основаниях - мерзлымплотинам с центральной противофильтрационной призмой.

2.3. При возведении плотин в двеили несколько очередей следует, как правило, проектировать их однородными илинеоднородными - с противофильтрационной верховой призмой или с экраном.

2.4*. Земляные плотины, дамбы,противофильтрационные устройства напорных сооружений в виде экранов, ядер ипонуров можно возводить отсыпкой грунтов в воду.

Грунт отсыпают в воду как вискусственные прудки, так и в естественные водоемы (без постройки перемычек иорганизации водоотлива) с учетом глубин и скоростей течения.

ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ

2.5*. Земляные насыпные плотины можно возводить из всехвидов грунтов, за исключением:

а) содержащихводорастворимые включения хлоридных солей более 5 % по массе, сульфатных илисульфатно-хлоридных более 10 % по массе;

б) содержащих не полностьюразложившиеся органические вещества (например, остатки растений) более 5 % помассе или полностью разложившиеся органические вещества, находящиеся в аморфномсостоянии, более 8 % по массе;

в) сильнольдистых и льдистыхгрунтов.

Указанные в подпунктах «а» и «б» грунты допускается применятьдля создания тела плотины при наличии соответствующего обоснования и приусловии проведения необходимых защитных инженерных мероприятий, а такжесоблюдения правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами.

В севернойстроительно-климатической зоне допускается применение мерзлых слабольдистыхгрунтов при возведении земляных насыпных плотин при соответствующем обосновании.

2.6*. Для создания грунтовыхпротивофильтрационных устройств в теле и основании плотины (экранов, ядер,понуров, зубьев) следует применять слабоводопроницаемые грунты.

При выборе этих грунтовнадлежит учитывать следующее:

а) наиболее пригодными грунтамидля образования противофильтрационных устройств являются глинистые скоэффициентом фильтрации k < 0,1 м/сут. и при числе пластичности Ip ³ 0,05 (при соответствующемобосновании Ip ³ 0,03);

б) допускается применятьискусственную грунтовую смесь, содержащую глинистые, песчаные, дресвяные икрупнообломочные грунты. Состав грунтовой смеси следует определять порезультатам исследований и проверки его в производственных условиях на опытныхотсыпках и выбирать на основании технико-экономического сравнения вариантов;

в) для экранов и понуровплотин III и IV классов допускается применять торф (с учетомуказаний п.1.5*), причем необходимо предусматривать защитное покрытие изминеральных грунтов.

В северной строительно-климатическойзоне допускается применение торфа в качестве материала для экранов и понуровплотин при соответствующем обосновании;

г) допускаемые величинызасоленности грунтов, предназначенные к укладке в ядра и противофильтрационныепризмы мерзлых плотин, следует устанавливать по результатам теплотехническихрасчетов и на основании технико-экономического сравнения вариантов.

2.7*. Песчаные грунты(мелкозернистые, средней крупности и крупные) следует применять для однородныхплотин и плотин с центральной или верховой противофильтрационной призмой, еслиобеспечивается фильтрационная прочность грунтов плотины, а величинафильтрационного расхода воды через ее тело допустима по результатамводохозяйственных и энергоэкономических расчетов.

2.8*. Песчаные и крупнообломочныегрунты при необходимой прочности, морозостойкости и водостойкости и приобеспечении сопряжения с противофильтрационным устройством и основаниемдопускается применять без ограничений для призм земляных насыпных плотин.Возможность укладки этих грунтов в тело плотины определяется фильтрационным,термовлажностным и напряженным состоянием плотины.

ОЧЕРТАНИЯ ОТКОСОВ И ГРЕБНЯ ПЛОТИНЫ

2.9. Крутизну откосов плотины надлежит назначать исходя из условия ихустойчивости с учетом:

а) физико-механических характеристикгрунтов откосов и основания;

б) действующих на откосысил: собственного веса, влияния воды (взвешивания, фильтрационных сил,капиллярного давления), сейсмических, динамических, внешних нагрузок на гребнеи откосах и др.;

в) высоты плотины;

г) производства работ повозведению плотины и условий ее эксплуатации.

При предварительномназначении крутизны откосов допускается пользоваться аналогичными даннымипостроенных сооружений с последующей проверкой расчетом устойчивости откосов.

При наличии на верховомоткосе плотины экрана, образованного материалом, имеющим более низкие значения j и с по сравнению ссоответствующими характеристиками грунтов тела плотины, крутизну верховогооткоса следует назначать с учетом не только возможности обрушения откоса вцелом, но и сдвига экрана по контакту с телом плотины, а также сдвига защитногослоя по поверхности экрана.

2.10. На откосах плотин, какправило, следует предусматривать устройство берм, определяя их число взависимости от высоты плотины, условий производства работ, типов крепленияоткоса и его общей устойчивости.

Бермы следуетпредусматривать на верховом откосе у нижней границы его крепления для созданиянеобходимого упора, на низовом откосе - для служебных проездов, сбора и отводаатмосферных вод, размещения контрольно-измерительной аппаратуры (КИА).

Устройство берм не должновести к уположению откоса, определенного расчетом.

2.11. Ширину гребня плотины следует устанавливать в зависимости от условийпроизводства работ и эксплуатации (использования гребня для проезда, прохода идругих целей), но не менее 4,5 м.

Ширину гребня плотины вместах сопряжения с другими сооружениями или с берегами следует устанавливать всоответствии с конструкцией сопряжения и необходимостью создания площадок.

2.12*. Отметку гребня плотины следует назначать на основерасчета возвышения его над расчетным уровнем воды.

Возвышение гребня плотинынадлежит определять для двух случаев стояния уровня воды в верхнем бьефе:

а) при нормальном подпорномуровне (НПУ) или при более высоком уровне, соответствующем пропускумаксимального паводка, входящего в основное сочетание нагрузок и воздействий;

б) при форсированномподпорном уровне (ФПУ), при пропуске максимального паводка, относимого к особымсочетаниям нагрузок и воздействий. Возвышение гребня плотины hs,в обоих случаяхопределяется по формуле

hs = Dhset + hrun1% + a,                                                           (1)

где Dhset- ветровойнагон воды в верхнем бьефе;

hrun 1% - высота наката ветровыхволн обеспеченностью 1 %;

а -запас возвышения гребня плотины.

При определении первых двухслагаемых формулы(1) следует принимать обеспеченности скорости ветра для расчетаэлементов волн, наката и нагона при основном сочетании нагрузок и воздействий(при НПУ) по СНиП2.06.04-82*, при особом сочетании нагрузок и воздействий (при ФПУ) этиобеспеченности следует принимать для сооружений I - II классов 20 %, для IIIкласса - 30 %, для IV класса - 50 %. Запас а для всех классовплотин следует принимать не менее 0,5 м.

Из двух полученныхрезультатов расчета выбирают более высокую отметку гребня.

При возведении плотины всейсмических районах отметку гребня следует назначать с учетом высотыгравитационной волны, возникающей в водохранилище в случае образования в немсейсмотектонических деформаций при землетрясении, определяемой в соответствии стребованиями СНиПII-7-81*.

Отметку гребня плотиныпроектируют с учетом строительного подъема, назначаемого сверх определенного поп.2.12*возвышения hs.Величину строительного подъема определяют по прогнозируемой осадке гребнясогласно пп.5.16* и 5.17*.

2.13. При наличии на гребнеплотины сплошного парапета, рассчитанного на воздействие волн, возвышение еговерха над уровнем верхнего бьефа надлежит принимать не ниже значений,полученных, по формуле(1). Возвышение гребня плотины в этом случае назначают на 0,3 м надНПУ или на отметке ФПУ, причем принимают высшую из них.

2.14*. При расположении автодорогина гребне плотины ограждения и направляющие устройства следует выполнять всоответствии с требованиями ГОСТ 23457-86.

2.15. В случае если гребеньплотины или ее откосы сложены из глинистых грунтов, следует предусматривать ихзащиту от сезонного промерзания слоем песчаного, гравийного или щебенистогогрунта. Толщину защитного слоя следует назначать в соответствии степлотехническими расчетами. При соответствующем обосновании допускается непредусматривать устройство защитного слоя.

КРЕПЛЕНИЕ ОТКОСОВ

2.16. Откосы земляных насыпныхплотин следует защищать специальными креплениями, рассчитанными на воздействиеволн, льда, течений воды, изменения уровня воды, атмосферных осадков, ветра ипрочих климатических и других разрушающих откос факторов (проникновения землеройныхживотных, пучения глинистого грунта в зимний период и др.).

2.17. Для защиты верховогооткоса, как правило, следует применять следующие виды креплений:

а) каменные (насыпные);

б) бетонные монолитные,железобетонные сборные и монолитные с обычной и предварительно напряженнойарматурой;

в) асфальтобетонные;

г) биологические.

При наличии данных,обоснованных исследованиями или опытом строительства и эксплуатации плотин,допускается применять и другие виды креплений верховых откосов, например,гравийно-галечниковые, грунтоцементные и др.

2.18. Вид крепления следуетустанавливать исходя из технико-экономической оценки вариантов с учетоммаксимального использования средств механизации и местных материалов, характерагрунта тела плотины и основания, агрессивности воды, долговечности крепления вусловиях эксплуатации, архитектурных требований.

2.19. Крепление верхового откосаплотины делится на основное, расположенное в зоне максимальных волновых иледовых воздействий, возникающих в эксплуатационный период, и облегченное -ниже основного крепления.

Верхней границей основногокрепления, как правило, следует считать отметку гребня плотины.

В случае значительноговозвышения гребня над расчетным уровнем воды основное крепление следуетзаканчивать ниже гребня на отметке высоты наката hrun; далее до гребня доводятоблегченное крепление.

2.20. Нижнюю границу основногокрепления следует назначать, считая от минимального уровня сработкиводохранилища на глубине

h= 2h1%.                                                                 (2)

При этом нижняя границаосновного крепления должна быть ниже минимального уровня сработки водохранилищане менее чем на 1,5t,где t - расчетная толщиналедяного покрова.

Примечание. Облегченное креплениедолжно защищать откос от повреждений при воздействии льда, волн и течений нетолько в процессе нормальной эксплуатации сооружений, но и в периоды наполненияи опорожнения водохранилища. Облегченное крепление должно сопрягаться соснованием плотины или с бермой, например, устройством упора из камня илибетона. В случае устройства крепления дна перед сооружением крепление откосаплотины должно быть сопряжено с ним.

2.21. При сопряжении основного иоблегченного креплений необходимо предусматривать конструктивные меры,например, устройство в виде упора из камня или бетона. Размеры упора следуетназначать в зависимости от крутизны откоса, а также коэффициента трениякрепления и упора по грунту откоса.

2.22. Для крепления откосовкаменной наброской следует применять, как правило, несортированный камень(горную массу).

2.23*. Необходимые массу и размерыотдельных камней в наброске крепления откосов, число камней размером менеерасчетного, а также толщину наброски следует определять расчетом в соответствиис требованиями СНиП2.06.04-82*.

2.24. Толщину каменной наброскиследует принимать с учетом возможности частичного выноса мелких частиц изнаброски при волновом воздействии, подвижки крупных камней, уплотненияматериала крепления, а также опыта эксплуатации аналогичных креплений, но неменее 3ds,85, где ds,85 - диаметр камня, массакоторого вместе с массой более мелких фракций составляет 85 % массы всейкаменной наброски крепления.

2.25. Каменные материалы длякрепления откосов следует применять из изверженных, осадочных и метаморфическихпород, обладающих необходимой прочностью, морозостойкостью и водостойкостью.

2.26. Монолитные железобетонныекрепления откосов следует проектировать, как правило, в виде секций размером неболее 45´45 м каждая, разделенныхмежду собой температурными поперечными и осадочными продольными швами. Секциикрепления следует проектировать состоящими из отдельных плит.

Плиты, как правило, следуетпринимать прямоугольной формы с соотношением сторон 1 £  £ 2, где bsl- меньшаясторона, располагаемая перпендикулярно урезу воды; размер bsl назначается равным 0,4 l, где l - расчетная длина волны, ноне более 20 м. Увеличение длины секций допускается при надлежащем обосновании.В пределах каждой секции армирование должно быть непрерывным.

2.27. Крепление откосов изсборных железобетонных плит следует проектировать с омоноличиванием их всекции. При соответствующем обосновании допускается крепление изнеомоноличенных плит с открытыми швами.

Максимальный размер плитследует устанавливать исходя из условий транспортирования и удобства укладки ихна откос.

2.28*. Толщину монолитных исборных железобетонных креплений следует определять расчетом в соответствии стребованиями СНиП2.06.04-82*, а также при соответствующем обосновании - по имеющимсяаналогам.

2.29. При пологих откосах плотин(1:7 - 1:12) и высоте волны не более 1 м может быть применено облегченноекрепление в виде слоя крупнообломочного грунта, крупность частиц и толщинукоторого следует определять расчетом или исследованиями.

2.30*. Крепление низового откосаследует выбирать в зависимости от материала, из которого возведена низоваяпризма плотины, с целью защиты его от атмосферных воздействий и разрушенияземлеройными животными. Для крепления низового откоса из песчаных или глинистыхгрунтов следует, как правило, применять посев трав по растительному слоютолщиной 0,2-0,3 м, отсыпку щебня или гравия слоем толщиной 0,2 м и другие видыоблегченных покрытий.

В севернойстроительно-климатической зоне толщину слоя крепления низового откоса плотины,отсыпаемого из щебня или гравия, следует принимать в соответствии степлотехническими расчетами.

2.31. Если низовой откосподвержен воздействию льда и волн со стороны нижнего бьефа, его креплениеследует рассчитывать так же, как и для верхового откоса.

2.32. Обратные фильтры подкреплением откосов, выполненным в виде каменной наброски, плит с открытыми швамиили со сквозными отверстиями и т.п., могут состоять из одного слояразнозернистого материала или двух слоев материалов с различными по крупностичастицами, а также из искусственных водопроницаемых материалов (стекловолокна,минеральной ваты и др.).

2.33. Материал для обратногофильтра, число слоев и их толщину выбирают в зависимости от вида грунта откоса,наличия и состава местного материала и результатов технико-экономическогосравнения вариантов.

2.34. Под обратными фильтрами наоткосах из глинистых, мелкозернистых песчаных или разжижающихся придинамических нагрузках грунтов следует укладывать песчаную пригрузку, зерновойсостав и толщину которой устанавливают на основании данных исследований ирасчетов.

2.35. Под креплениями измонолитных или сборных железобетонных плит (с уплотненными швами илизамоноличенных в секции) на откосах из песчаных или глинистых грунтов следует,как правило, укладывать однослойный обратный фильтр.

2.36. Допускается применениемонолитных железобетонных бесфильтровых креплений при соблюдении условий,обеспечивающих надежную работу конструкции.

2.37. Крутизну неукрепленноговолноустойчивого грунтового откоса следует принимать в соответствии с расчетнымволновым воздействием. При этом очертание откосов должно быть принято с учетом«профиля динамического равновесия». применениенеукрепленных откосов должно быть обосновано исследованиями итехнико-экономическим сопоставлением с вариантами укрепленных откосов.

ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА

2.38*. Противофильтрационные устройства следует выполнять изслабоводопроницаемых грунтов (глинистых и мелкозернистых песчаных, глинобетона,а также торфа) или негрунтовых материалов (бетона, железобетона, полимерных,битумных материалов и др.) в виде верховой или центральной противофильтрационнойпризмы, экрана, диафрагмы, ядра, понура, шпунта, стенки, в том числе исоздаваемой методом «стена в грунте», цементационной и других завес, а присоответствующем обосновании - в виде комбинированной конструкции из грунтовых инегрунтовых материалов.

Водонепроницаемостьгрунтовых противофильтрационных устройств мерзлых плотин (ядер, центральныхпризм) следует обеспечивать устройством в них мерзлотных завес, смыкающихся, вчастности, с вечномерзлыми грунтами основания.

2.39. Противофильтрационныеустройства следует выбирать в зависимости от вида земляной плотины,характеристик грунтов ее тела и основания, наличия необходимых грунтовых илинегрунтовых материалов для противофильтрационных устройств, высоты плотины,положения водоупора основания и условий производства работ, от результатовтехнико-экономического сопоставления вариантов.

2.40*. Толщину грунтового экранаили ядра плотины следует увеличивать сверху вниз.

Минимальную толщину экранаили ядра поверху назначают из условий производства работ, но не менее 0,8 м, апонизу - такую, чтобы градиенты напора фильтрационного потока, принимаемые дляглинобетона, глины и суглинка, удовлетворяли критерию фильтрационной прочности(п. 5.5*).

Участки ядра или экрана, атакже понура, на которых возможны их промерзание и размыв вследствиезначительных скоростей течения воды (например, при подходе к донномуводоспуску), следует покрывать защитным слоем.

2.41*. Гребень грунтового экрана(после окончательной осадки плотины) должен быть выше форсированного уровняводы в верхнем бьефе с учетом высоты волны и нагона уровня воды (п. 2.12*).

Гребень ядра должен бытьвыше форсированного подпорного уровня воды с учетом нагона, но без учета накатаволны (п.2.12*).

2.42*. При глубоком залеганииводоупора следует при экране (ядре) предусматривать устройство понура илизавесы. Понур, как правило, следует выполнять из того же материала, что и экран(ядро).

Длину понура следуетназначать в зависимости от допустимых фильтрационных расходов, а также поусловию недопущения опасных фильтрационных деформаций грунта основания плотины.

Толщину понура следуетпринимать исходя из условий обеспечения его фильтрационной прочности (п. 5.5*).Наименьшую конструктивную толщину грунтового понура принимают не менее 0,5 м.

В случае если под экраномрасположен крупнозернистый грунт тела плотины, между экраном и этим грунтомследует укладывать обратный фильтр (то же при проектировании понура накрупнозернистом грунте основания).

2.43*. При отсутствии на местестроительства плотины грунтов, пригодных для противофильтрационного устройства,или при неблагоприятных климатических условиях необходимо предусматриватьнегрунтовые противофильтрационные устройства из асфальтобетона, железобетона,полимерных материалов или инъекционную диафрагму.

2.44*. Асфальтобетонные экраныследует выполнять из гидротехнического асфальтобетона или полимерасфальтобетонас заданными по условиям строительства и работы конструкции показателями егофизико-механических свойств. Свойства асфальтобетона для строительства экрановследует назначать из условия устойчивости его на откосе, трещиностойкости при отрицательныхтемпературах воздуха, усталостной прочности и жесткости при волновых нагрузках.

Применение асфальтобетонныхэкранов при температурных воздействиях ниже минус 50 °С не допускается.

Толщину асфальтобетонногоэкрана и его конструкцию следует устанавливать из условия сохранения егосплошности и прочности при волновых, ледовых и температурных воздействиях.Подготовку под экран выполняют по принципу переходного слоя. Его конструкциядолжна исключать появление противодавления под экраном.

2.45*. Асфальтобетонные диафрагмывыполняют из литого, пластичного и уплотняемого горячего асфальтобетона. Тип исостав асфальтобетона для строительства диафрагмы следует выбирать исходя изпрочностных свойств материала, технологических и экономических расчетов.

Применение асфальтобетонныхдиафрагм при температурных воздействиях ниже минус 50 °С не допускается.

Основным требованием кконструкции диафрагмы является обеспечение ее работы в сжатом состояниисовместно с грунтом тела плотины. При этом напряжения и деформации в диафрагмене должны превышать расчетных значений выбранного для данной диафрагмы составаасфальтобетона.

Состав грунта переходныхслоев следует проектировать из условия недопустимости проникания в его порыасфальтобетона диафрагмы и его непросыпаемости в поры грунта тела плотины.

Конструкция примыканийасфальтобетонной диафрагмы к основанию и к бетонным сооружениям должнаобеспечивать возможность скольжения диафрагмы по поверхности примыканий.Асфальтовый материал в зоне примыкания должен при этом работать в сжатомсостоянии.

2.46. Толщина асфальтобетоннойдиафрагмы назначается по расчету из условия сохранения ее сплошности и несущейспособности в строительный и эксплуатационный периоды. Предварительно еетолщина задается по формуле t = а + 0,008Н, где Н- напор в рассматриваемом сечении диафрагмы, а = 0,4 - 0,5 м.

Асфальтобетонные диафрагмыследует, как правило, применять при больших деформациях тела плотины.

2.47*. Железобетонные экраны вземляных насыпных плотинах следует применять при соответствующем технико-экономическомобосновании. Основные требования к проектированию железобетонных экрановизложены в пп.4.25, 4.26, 4.27, 4.28*.

2.48*. Бетонные и железобетонные(сборные и монолитные) диафрагмы следует проектировать в соответствии стребованиями СНиП2.06.08-87. Диафрагмы следует разрезать вертикальными и горизонтальнымишвами с соответствующими уплотнениями, допускающими температурно-осадочныедеформации.

2.49*. При использованииполимерных материалов (например, полиэтиленовой, поливинилхлоридной,бутилкаучуковой пленок и др.) для создания противофильтрационных устройствконструкция этих устройств и технология строительства должны обеспечиватьзащиту их от солнечной радиации и механических повреждений.

В зависимости от величиныдопускаемых фильтрационных потерь и материала соединение полимерных элементовмежду собой может быть сварным, клеевым или механическим в виде нахлеста.

Толщинупротивофильтрационного устройства из полимерного материала следует назначатьрасчетом исходя из следующих условий:

величина максимальныхрастягивающих напряжений в материале не должна превышать величины допускаемогорастягивающего напряжения, определяемого требуемой долговечностью;

зерновой составконтактирующего грунта должен обеспечивать неповреждаемость полимерногоматериала. В виде исключения, при соответствующем обосновании, допускаетсяснижение требования к неповреждаемости, что должно быть обоснованоэкспериментальными исследованиями общей и местной фильтрационной надежностисооружения. Противофильтрационные конструкции из полимерных материаловдопускается применять для плотин III и IV классов, а также принадлежащем обосновании, для плотин I и II классов высотой до 60 м.

2.50. Инъекционную диафрагму в плотине следует создавать путем нагнетания в поры грунта тела плотиныспециального уплотняющего раствора различного состава и консистенции.

Состав и технологиюнагнетания инъекционных растворов обосновывают соответствующими исследованиями,а при необходимости - опытными работами.

Толщину инъекционнойдиафрагмы в основании следует принимать не менее 1/10 напора на плотину.

Инъекционная диафрагмадолжна обладать необходимой фильтрационной прочностью, обеспечивающейдолговечность плотины.

ДРЕНАЖНЫЕ УСТРОЙСТВА

2.51. Устройство дренажа тела земляной плотины следует проектировать сцелью:

а) организованного отводаводы, фильтрующейся через тело и основание плотины в нижний бьеф;

б) предотвращения выходафильтрационного потока на низовой откос и в зону, подверженную промерзанию;

в) экономическиобоснованного снижения депрессионной поверхности для повышения устойчивостинизового откоса (внутренний дренаж),

г) повышения устойчивостиверхового откоса при быстрой сработке водохранилища, а также для снятияпорового давления, возникающего при сейсмических воздействиях;

д) отвода воды,профильтровавшейся через экран, ядро. В случае слабоводопроницаемого материаланизовой призмы плотины и наличия низовой переходной зоны отвод воды следуетосуществлять специальным дренажным слоем на поверхности основания, соединеннымс дренажем низовой призмы плотины.

В высоких плотинах,выполняемых из суглинистого или супесчаного грунта, для ускорения консолидациии устранения влияния порового давления может быть предусмотрено устройствогоризонтальных или вертикальных дрен в толще низовой и центральной частей телаплотины.

2.52*. При проектированиидренажных устройств необходимо учитывать физические характеристики грунтов телаи основания плотины, их суффозионность и условия фильтрации в области дренажа.

Размеры дренажных устройствследует определять для каждого конкретного случая исходя из фильтрационныхусловий, исключающих кольматаж грунта в области дренажа.

Конструкции дренажныхустройств низовой части плотины представлены на черт. 2.

Черт. 2. Схемыосновных видов дренажа

в русле: а - дренажный банкет; б - наслонный дренаж. На берегу: в - трубчатый дренаж; г- горизонтальный дренаж; д-ж - комбинированные дренажи; 1 - дренажный банкет; 2- поверхность депрессии; 3 - обратный фильтр; 4- наслонный дренаж; 5 -труба; 6- дренажная лента; 7 - отводящая труба; 8 - отводящая канава; df - максимальная глубина промерзания; mt - коэффициент низового откоса: bb- ширина банкета поверху

Дренаж талой плотины,возводимой в северной строительно-климатической зоне, следует располагать внепромерзающей части профиля плотины (черт. 1.1, а).

2.53. Для устройства обратногофильтра дренажа должны применяться несвязные естественные или получаемыедроблением грунты, а также искусственные пористые материалы - пористый бетон идр. (п. 2.71).

Дренажный коллектор следуетпроектировать из камня, бетонных, железобетонных, асбестоцементных, гончарныхтруб и др. с учетом агрессивности воды.

2.54*. Дренажный банкет (черт. 2, а) следует выполнять, какправило, на русловых участках плотины при ее возведении без перемычек и приперекрытии реки отсыпкой камня в воду.

Превышение гребня дренажногобанкета hs (при отсутствии наслонногодренажа) над максимальным уровнем нижнего бьефа (черт. 2, а, б) следует определятьс запасом на волнение, величину которого устанавливают в соответствии с п. 2.12*,но не менее 0,5 м. Ширину банкета поверху назначают из условий производстваработ, но не менее 1 м.

При сопряжении тела плотиныс дренажным банкетом должна быть обеспечена фильтрационная прочность сопряженияза счет устройства обратного фильтра по внутреннему откосу банкета. При наличиив основании мелкозернистого грунта и больших выходных градиентов напора поддренажным банкетом надлежит предусматривать горизонтальный обратный фильтр.Гребень дренажного банкета следует защищать от засорения поверхностнымистоками.

2.55*. Наслонный дренаж (черт. 2, б) следует выполнять на участкахплотины, перекрывающих затопляемую пойму, а также при отсутствии на местестроительства достаточного количества камня.

Толщину наслонного дренажа собратным фильтром следует назначать из условий производства работ, но не менеевеличины

t = 5ds,85+ tf,                                                                (3)

где ds,85 - диаметр частиц, масса которых вместе с массойболее мелких фракций составляет 85 % массы грунта всего дренажного слоя; tf- толщинаобратного фильтра.

Материал наслонного дренажадолжен сопрягаться с материалом обратного фильтра и защищать низовой откос отволнового воздействия в нижнем бьефе, а в некоторых случаях - и от промерзания.

Превышение гребня наслонногодренажа hs над максимальным уровнемнижнего бьефа следует принимать, как и для дренажного банкета (п. 2.54*),с учетом высоты выклинивания фильтрационного потока на низовой откос плотины иглубины промерзания.

2.56. Трубчатый дренаж (черт. 2, в) следует применять, как правило, натех участках плотины, где в период ее эксплуатации вода в нижнем бьефеотсутствует или присутствует кратковременно.

Трубчатый дренаж следуетпредусматривать из бетонных или асбестоцементных труб (перфорированных) сзаделанными или незаделанными стыками, с обсыпкой обратным фильтром.

Сечение дренажных трубследует определять гидравлическими расчетами. Диаметр дренажной трубы следуетпринимать не менее 200 мм.

По длине трубчатого дренажанеобходимо предусматривать смотровые колодцы, располагаемые с учетом рельефаместности и требуемых уклонов.

2.57. Горизонтальный дренаж (черт. 2, г) следует проектировать ввиде сплошного дренажного слоя или отдельных горизонтальных поперечных или продольныхдренажных лент, выполняемых из крупнозернистого материала и защищаемых обратнымфильтром.

2.58. Комбинированный дренаж (черт. 2, д- ж) представляет собой одну из возможных комбинаций дренажей,указанных в пп.2.54* - 2.57. Отметку гребнябанкета комбинированного дренажа (см. черт. 2, д) следует назначать с учетом условий перекрытия русла реки.

2.59. Размеры дренажных устройствв виде плоских дренажей или дренажных лент следует определять гидравлическими ифильтрационными расчетами с учетом условий выполнения дренажа.

2.60*. Вид дренажных устройствможет меняться на различных участках плотины, и их конструкцию следует выбиратьна основании технико-экономического сравнения вариантов в зависимости от:

а) вида плотин,инженерно-геологических и гидрогеологических условий основания и берегов;

б) физико-механическиххарактеристик грунтов для дренажей;

в) условий производстваработ;

г) климатических условийрайона строительства;

д) условий эксплуатации итемпературного режима сооружения;

е) степени агрессивностиводы.

2.61. Дренажи тела плотины, какправило, не устраивают в следующих случаях:

а) при возведении плотин наводопроницаемом основании, в которых депрессионная поверхность без устройствадренажа оказывается достаточно удаленной от поверхности низового откоса и непопадает в зону промерзания;

б) в низовой части плотин сэкранами, ядрами и диафрагмами при условии обеспечения отводапрофильтровавшейся воды;

в) в плотинах, низовая частькоторых выполнена из каменной наброски или из другого крупнообломочногоматериала (гравийного, галечникового и т. п.).

2.62. В случае, если землянаяплотина сопрягается с бетонной, дренажи их должны быть увязаны между собой.

2.63. В местах примыкания плотинык береговым участкам, расположенным выше уровня нижнего бьефа в межень, долженбыть предусмотрен организованный отвод воды, профильтровавшейся через плотину(например, горизонтальный дренаж).

2.64. При строительстве земляныхнасыпных плотин на водонасыщенных грунтах, в которых под нагрузкой возникаетпоровое давление, которое нарушает прочность основания и не может бытьуменьшено за счет снижения интенсивности возведения плотины, поверхностьоснования в пределах низкой части плотины следует покрывать горизонтальнымдренажем, а для отвода воды, отжимаемой из грунта основания, рекомендуетсядополнительно устраивать вертикальные дрены. Необходимость и размеры такогодренажа и расстояние между вертикальными дренами должны быть обоснованырасчетом консолидации основания с учетом интенсивности возведения плотины.

2.65*. Устойчивость верхнего слоягрунта основания в нижнем бьефе следует оценивать расчетом на выпор от действиявосходящего фильтрационного потока, если этот слой имеет водопроницаемостьменьшую, чем нижележащий грунт.

При недостаточнойустойчивости слоя грунта подошвы низового откоса плотины надлежит устраиватьвертикальный дренаж, прорезающий этот слой и снижающий противодавление.

Вместо вертикальногодренажа, при соответствующем обосновании, следует предусматривать пригрузкуоснования за низовым откосом плотины с устройством при необходимости обратногофильтра.

ОБРАТНЫЕ ФИЛЬТРЫ

2.66. Обратные фильтры надлежитпредусматривать на контакте дренажа (или пригрузки) и дренируемого телаплотины, ядра, экрана или основания плотины.

Материалы обратного фильтраследует подбирать из условия обеспечения фильтрационной прочности сопрягающихсягрунтов в месте контакта в процессе возведения и в период эксплуатации плотин.

Обратные фильтры допускаетсяне устраивать при специальном обосновании; в частности, устройство такогофильтра по контакту с дренажем необязательно, если дренируемое тело сложеногравелистыми песками, гравийными грунтами и т.п.

2.67. Зерновой состав материалаобратного фильтра должен быть подобран с учетом физических характеристикдренируемого грунта и имеющихся местных фильтровых материалов. Состав фильтрадолжен исключать:

а) отслаивание глинистогогрунта на контакте с материалом фильтра - для плотин из глинистого грунта илиплотин на глинистом основании;

б) проникание (просыпание)частиц защищаемого грунта в поры фильтра на участках нисходящегофильтрационного потока - для плотин из песчаного грунта;

в) выпор и вдавливаниечастиц грунта в поры фильтра - для песчаного основания на участках восходящегопотока;

г) размыв защищаемого грунтана границе с фильтром - в случае фильтрационного потока, направленного вдольконтакта (контактный размыв);

д) кольматаж фильтра мелкимичастицами, выносимыми фильтрационным потоком из защищаемого грунта, выноскоторых допускается в проекте;

е) опасную для прочностифильтра суффозию в самом слое фильтра.

Состав фильтра долженобеспечивать «самозалечивание» трещин в ядре в случае их образования.

Для плоти III и IVклассов и временных сооружений допускается отслаивание связного грунта в порахфильтра на глубину, не влияющую на его прочность (на 0,5 d0,max, где d0,max - максимальный диаметр порфильтра).

2.68. Число слоев обратногофильтра и их состав следует определять на основании технико-экономическогосравнения вариантов, при этом необходимо стремиться к назначению возможноменьшего числа слоев фильтра.

2.69. Материал обратного фильтрадренажей для плотин I и II классов следует проверятьэкспериментальным путем на грунтах и в условиях работы, в которых он будетнаходиться в сооружении, а для плотин III и IV классов - согласносоответствующим расчетам.

2.70. Толщина каждого слоя обратного фильтра по фильтрационным условиямдолжна быть не менее 5 ds,85, но неменее 0,2 м.

Толщину слоев обратныхфильтров необходимо назначать с учетом производства работ итехнико-экономических расчетов.

2.71. Для устройства обратных фильтров следует применять естественныенесвязные или получаемые дроблением грунты из твердых морозостойких каменныхпород, не содержащие водорастворимых солей, и гранулированные шлаки (предварительноисследованные в лаборатории).

СОПРЯЖЕНИЕ ТЕЛА ПЛОТИНЫ С ОСНОВАНИЕМ, БЕРЕГАМИ И БЕТОННЫМИСООРУЖЕНИЯМИ

2.72*. Для предотвращения опасной фильтрации по контакту земляной плотины сее основаниемследует предусматривать меры, зависящие от характера и состояния грунтовоснования и обеспечивающие плотное примыкание грунта тела плотины к грунтуоснования.

В проектах плотин,возводимых на нескальном основании, следует предусматривать мероприятия поподготовке основания, в том числе по вырубке леса и кустарника, выкорчевываниюпней, удалению растительного слоя и слоя, пронизанного корневищами деревьев икустов или ходами землеройных животных, а также по удалению грунта, содержащегозначительное количество органических включений или солей, легко растворимых вводе (пп. 1.52.5*),удалению сильнольдистых грунтов по всей площади основания талой плотины илитолько под верховым клином мерзлой плотины, и в случае необходимости -мероприятия по созданию противофильтрационного устройства в основании плотин(зуба, стенки, шпунта, мерзлотной завесы и т.п.). При проектировании мерзлыхплотин допускается не предусматривать удаление растительного слоя в пределахнизовой упорной призмы плотины.

При сопряжении талой плотиныс вечномерзлыми грунтами береговых примыканий противофильтрационное устройствоплотины следует заводить в берега на глубину зоны оттаивания грунтов береговыхмассивов при эксплуатации плотины, определяемую теплотехническим расчетом.

При проектировании плотинраспластанного профиля частичный или полный отказ от мероприятий по подготовкеоснования допускается при соответствующем обосновании согласно требованиям п. 3.3*.

При проектировании земляныхплотин, возводимых на скальном основании, должно быть предусмотрено удалениеразрушенной скалы (в том числе должны быть удалены отдельные крупные камни ископления камней) на площади сопряжения противофильтрационных устройств плотиныс основанием, заделаны разведочно-геологические и строительные выработки.

На участках сопряжения соснованием частей профиля плотины, выполняемых из более водопроницаемыхматериалов, чем противофильтрационные устройства, удаление разрушенной скалынеобязательно.

При наличии в основанииповерхностного слоя грунта, имеющего более низкие прочностные характеристики,чем грунт плотины, необходимо определять экономическую целесообразностьудаления этого слоя (или его верхней части), учитывая, что при этом откосы плотинымогут быть более крутыми.

Строительство плотин всейсмических районах на основаниях, сложенных из грунтов, способных разжижатьсяпри динамических воздействиях, требует специальных технико-экономическихобоснований.

2.73*. Наклонные поверхностиберегов в пределах профиля примыкания плотины должны быть соответственноспланированы, при этом не допускаются нависающие участки в пределах примыканияплотины и уступообразные участки в пределах примыкания противофильтрационногоустройства плотины.

При наличии в основанииплотин быстровыветривающихся пород в проектах плотин из грунтовых материаловнеобходимо учитывать изменения свойств этих пород или предусматриватьсоответствующие конструктивно-технологические мероприятия.

При наличии в скальномосновании местных сквозных тектонических нарушений в виде трещин надлежитпринимать меры к их расчистке и заделке, а также меры, обеспечивающиефильтрационную прочность материала, заполняющего эти трещины.

2.74*. Для земляных плотин спротивофильтрационными устройствами и однородных земляных плотин, выполняемыхиз глинистых грунтов на сильнофильтрующих (в том числе после оттаивания)аллювиальных отложениях, прикрывающих скальные породы основания, при небольшой(до 5 м) мощности слоя аллювия, как правило, следует доводить противофильтрационныеустройства до скалы врезкой зуба.

При мощности аллювиальногослоя более 5 м следует сравнивать варианты плотин с ядром ипротивофильтрационной преградой (цементационной завесой, бетонной стенкой идр.) с плотинами с экраном и понуром.

Проектом необходимопредусматривать сопряжение противофильтрационных устройств плотины с основаниемв месте примыкания зуба к скале (например, путем инъекции раствора в местепримыкания, а в случае необходимости - устройства противофильтрационной завесы,в том числе и мерзлотной завесы в основании мерзлой плотины).

Глубину висячейпротивофильтрационной преграды и длину понура следует устанавливать наосновании фильтрационных расчетов.

2.75. При сопряжениипротивофильтрационных устройств плотины с наклонными неровными поверхностямискальных берегов следует предусматривать подготовку поверхности скалы от гребняплотины (ядра, экрана) к основанию с постепенным уположением, без резкихпереломов, с наименьшим технически и экономически обоснованным наклоном береговыхконтактов, срезку выступающих участков поверхности скалы и выравнивание бетономместных понижений.

Угол между смежнымиучастками поверхности скалы в сопряжении с противофильтрационными устройствамине должен превышать 20°.

Очертание продольногопрофиля плотины по основанию следует назначать из условия недопущенияобразования трещин на основе результатов расчета егонапряженно-деформированного состояния.

2.76*. В земляных плотинах насильнотрещиноватых скальных основаниях, по которым (в том числе и послеоттаивания) может происходить опасная для тела плотины фильтрация, необходимопредусматривать устройство зуба и противофильтрационной завесы под ним, а такжеповерхностную инъекцию раствора (цементационного, глинистого илимелкопесчаного) в пределах подошвы противофильтрационного устройства плотины.Проектирование однородных плотин без противофильтрационных устройств в такихслучаях должно быть обосновано.

В севернойстроительно-климатической зоне при проектировании мерзлых земляных плотин насильнотрещиноватых скальных основаниях следует предусматривать устройствомерзлотной завесы в основании при необходимости с предварительным оттаиваниемоснования на заданную глубину и его цементацией.

2.77*. При проектировании земляныхплотин на слабоводонепроницаемом (в том числе после оттаивания) ислаботрещиноватом скальном, полускальном и глинистом основаниях допускаетсяпредусматривать укладку грунта тела плотины непосредственно на основание безпротивофильтрационных устройств.

2.78*. В местах сопряжения телаили противофильтрационного устройства плотины с основанием, берегами ибетонными сооружениями следует предусматривать тщательную укладку и уплотнениегрунта вблизи поверхности сопряжения, для чего контактный слой (толщиной 2-3 м)необходимо отсыпать из грунта более пластичного, менее водопроницаемого и болеевлажного (не более чем на 1-3 %), чем грунт остального тела плотины илипротивофильтрационного устройства.

При строительстве талыхплотин в северной строительно-климатической зоне при необходимости дополнительноследует предусматривать обогрев контактного слоя грунта противофильтрационногоустройства плотины с основанием.

2.79*. При проектировании восновании плотины противофильтрационных устройств (шпунтового ряда, стенки избетона, глинистого грунта или возводимой методом «стена в грунте» инъекционнойзавесы, мерзлотной завесы и др.) следует предусматривать сопряжение ихнепосредственно с противофильтрационными устройствами тела плотины (ядром,экраном или диафрагмой).

2.80. Сопрягающие устройстваземляных плотин с бетонными и железобетонными сооружениями должны обеспечивать:

а) защиту земляной плотиныот размыва водой, пропускаемой через водосбросные сооружения;

б) плавный подход воды кводоприемным и водосбросным сооружениям со стороны верхнего бьефа и плавноерастекание потока в нижнем бьефе, предотвращающее подмыв тела и основанияплотины;

в) предотвращение опаснойфильтрации в зоне примыкания.

Проекты сопрягающихустройств плотин I и II классов должны бытьобоснованы данными гидравлических и фильтрационных исследований.

2.81*. Для обеспечения надежногопримыкания тела земляной плотины к бетонному сооружению следует, как правило,предусматривать уклон сопрягающих граней бетонной конструкции в сторонуземляной насыпи не более чем 10:1.

Сопряжение земляной плотиныс бетонными сооружениями, прорезающими ее тело, следует осуществлять дляплотин, имеющих противофильтрационные устройства, в зоне этих устройств, а дляоднородных плотин - в пределах верхового клина и центральной части плотины.

Сопряжение тела землянойплотины с бетонным сооружением надлежит предусматривать в виде заделанных внего диафрагм, врезающихся в земляную плотину (шпунтового ряда, бетонной стенкии др.). Длину диафрагм сопряжения следует устанавливать на основаниифильтрационных расчетов.

В севернойстроительно-климатической зоне длину диафрагм сопряжения талых и мерзлых плотинс бетонными сооружениями следует устанавливать на основании фильтрационных итеплотехнических расчетов. Сопряжение тела мерзлой земляной (каменно-земляной)плотины, имеющей в своем составе сезоннодействующие охлаждающие устройства(СОУ) с бетонным сооружением (в том числе с водосбросом) следует осуществлятьзаведением СОУ плотины в сопрягающий устой бетонного сооружения. Установку СОУв месте примыкания к бетонному сооружению следует предусматривать с шагом,величина которого обосновывается теплотехническим расчетом при учете тепловогопотока в бетоне сооружения.

Противофильтрационныеустройства в основании земляных плотин и бетонных сооружений должны бытьвзаимоувязаны.

2.82. При сопряжении участков земляной плотины, выполняемых насыпным и намывным способами,необходимо предусматривать мероприятия, не допускающие сосредоточеннуюфильтрацию в месте сопряжения и неравномерную осадку тела плотины и основания.

ТРЕБОВАНИЯ К РЕКОНСТРУКЦИИ ПЛОТИН

2.83. Наращивание однороднойгрунтовой плотины на слабоводопроницаемом основании при реконструкциисооружения следует осуществлять как с верховой, так и с низовой сторон плотины.

Увеличение высоты плотины сдиафрагмой (ядром) и завесой в основании возможно как с низовой ее стороны -путем наращивания диафрагмы экраном, так и с обеих сторон - с сохранениемвертикальной диафрагмы, при этом следует определить необходимость усиленияпротивофильтрационной завесы в основании.

Увеличение высоты плотины сэкраном и противофильтрационным устройством в основании возможно только снизовой ее стороны с проверкой фильтрационной прочности экрана (из грунтовыхили негрунтовых материалов) и при необходимости с усилениемпротивофильтрационного устройства в основании.

2.84. При реконструкции плотин изгрунтовых материалов необходимо предусматривать соответствующие мероприятия пообеспечению нормальной работы дренажа.

2.85. Для надежного сопряжениянаращиваемой призмы с низовым откосом плотины растительный слой должен бытьубран.

ЗАМОРАЖИВАНИЕ ГРУНТОВ ТЕЛА И ОСНОВАНИЯ ПЛОТИНЫ И СОХРАНЕНИЕ ИХМЕРЗЛОГО СОСТОЯНИЯ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ В СЕВЕРНОЙ СТРОИТЕЛЬНО-КЛИМАТИЧЕСКОЙ ЗОНЕ

2.86*. Замораживание талых грунтовпротивофильтрационного устройства плотины и его основания, сохранение их вмерзлом состоянии при эксплуатации плотины, а также сохранение или усилениеестественного мерзлого состояния грунтов основания противофильтрационногоустройства и низового клина плотины при ее эксплуатации, следует выполнять спомощью СОУ воздушного, жидкостного или парожидкостного вида.

К основным видам СОУ,применяемым при строительстве мерзлых плотин из грунтовых материалов,относятся:

воздушные с принудительнойциркуляцией воздуха (черт. 2.1, а);

жидкостные с естественнойконвекцией теплоносителя (черт. 2.1, б);

парожидкостные (черт. 2.1,г).

Кроме основных видов СОУмогут быть применены жидкостные с принудительной циркуляцией теплоносителя (черт. 2.1,в), а также рассольные замораживающиесистемы с охлаждением рассола в наружном теплообменнике.

Черт. 2.1.Схемы основных видов СОУ

а - воздушное с принудительной циркуляцией воздуха; б - жидкостное с естественной конвекциейтеплоносителя; в - жидкостное с принудительнойциркуляцией теплоносителя; г -парожидкостное; Нgr - глубина СОУ; Нout - высота наземной части СОУ

Применение рассольныхзамораживающих систем на базе холодильных машин и жидкостных СОУ спринудительной циркуляцией теплоносителя допускается при надлежащемтехнико-экономическом обосновании.

Использование жидкого азотадля замораживания грунта допускается в целях предупреждения или ликвидацииаварийной ситуации при эксплуатации плотины.

2.87*. При проектированиивоздушной замораживающей системы, состоящей из воздушных СОУ, объединенныхподводящим или (и) отводящим коллектором, следует предусматривать:

герметизацию системы натеплый период года;

автоматическое отключениесистемы при снегопаде, повышении температуры наружного воздуха выше величины,установленной проектом, и включение при снижении температуры ниже проектнойвеличины;

возможность очистки системыот льда или инея.

Работу воздушныхзамораживающих систем следует считать целесообразной при температуре воздуханиже минус 12-15 °С (в первый сезон замораживания грунта).

При проектированиизамораживающих систем, состоящих из автономных жидкостных или парожидкостныхСОУ, необходимо предусматривать герметизацию устройств и вертикальностьустановки СОУ. Применение внешней трубы грунтовых теплообменников устройствдиаметром более 180 мм нерационально.

2.88*. Бурение скважин, установкуСОУ и устройство замораживающих систем следует производить после возведенияплотины.

В случае необходимости дляплотин высотой более 25 м допускается применять двухъярусное замораживание:грунтов основания из потерны и грунтов противофильтрационного устройстваплотины - с гребня.

2.89*. При строительстве низконапорныхплотин водохозяйственного назначения эффективным является сочетание СОУ вцентральной части плотины с теплоизоляцией гребня и низового откоса. В качестветеплоизоляционного материала рекомендуется пенопласт типа ПХВ-1 толщиной 6-10см. Теплоизоляционный слой необходимо защищать от механических поврежденийгрунтом толщиной 15-20 см.

3.ЗЕМЛЯНЫЕ НАМЫВНЫЕ ПЛОТИНЫ

3.1. Намывные плотины в зависимости от грунтов тела плотины и способоввозведения подразделяют на основные виды, указанные в табл. 4 и на черт. 3 и 4.

3.2*. Конструкцию плотины следуетвыбирать в соответствии с указаниями п. 1.4*, при этом следуетстремиться к максимальному использованию естественных грузов, не требующихсортировки при разработке карьера или выемки.

3.3*.При наличии соответствующих карьерных грунтов предпочтение следует отдавать однородным песчанымплотинам, характеризуемым высокой технологичностью производства работ.

Однородные песчаные плотиныраспластанного профиля со свободно формируемыми откосами следует применять притехнико-экономическом обосновании в случаях залегания слабых грунтов в основании,необходимости уменьшения объема крепления откосов, а также при намыве под воду.

При проектировании плотинраспластанного профиля или с уширенной нижней частью («подушкой») на слабых,обводненных, заболоченных и заторфованных грунтах основания допускается непредусматривать полностью или частично работы по удалению поверхностного слоягрунта основания и растительности при условии, что это не приведет к нарушениюустойчивости и фильтрационной прочности сооружения.

При возведении однородныхплотин на слабых грунтах следует, как правило, намывать уширенную нижнюю часть(«подушку»), а верхнюю часть возводить после стабилизации осадок «подушки».

Таблица 4

Вид плотины

Грунты тела плотины

Способ возведения плотины

Однородная:

 

 

с принудительно формируемыми откосами (черт. 3, а)

Пески, супеси, суглинки (в том числе лёссовидные)

Двусторонний намыв с дамбами обвалования на откосах

со свободно формируемыми откосами - верховым (черт. 3, б) или обоими

Пески, гравийные (дресвяные)

Односторонний намыв с дамбами обвалования на низовом откосе (черт. 4, в) и центральный намыв без дамб обвалования

узкопрофильная (черт. 4, в)

То же

Пионерный намыв с выпуском пульпы из торца трубы и непрерывным устройством обвалования по откосам

Неоднородная:

 

 

с ядром (черт. 3, в)

Гравийные (дресвяные), галечниковые (щебенистые) с содержанием песчаных и глинистых фракций

Двусторонний намыв с дамбами обвалования на откосах и отстойным прудом в центральной части плотины (черт. 4, а)

с центральной зоной (черт. 3, г)

Гравийные (дресвяные), галечниковые (щебенистые) или песчаные разнозернистые, содержащие мелкозернистые фракции

То же

Комбинированная:

 

 

с насыпным ядром из глинистого грунта и намывными боковыми зонами (черт. 3, д)

Гравийные (дресвяные), галечниковые (щебенистые) или песчаные

Двусторонний намыв без пруда

с насыпными банкетами из горной массы и намывной однородной центральной зоной (черт. 3, е)

То же

То же

Черт. 3. Видынамывных плотин

а-е см. табл. 4; 1- крепление верхового откоса; 2 - дренаж; 3 - намывное ядро; 4- намывные промежуточные зоны; 5- намывные боковые зоны; 6 - намывная центральнаяслабоводопроницаемая зона; 7 - боковые насыпные призмы (банкеты);8 - сейсмостойкое крепление откоса; 9 - насыпное глинистое ядро

Черт. 4. Основные схемы возведения намывных плотин

a -двусторонний намыв неоднородной плотины с ядром; б - одностороннийнамыв однородной плотины с верховым откосом, формируемым при свободномрастекании пульпы; в - намывузкопрофильной плотины; 1 - распределительный пульпопровод; 2 - откос намыва; 3 - отстойный пруд; 4 - граница ядра; 5 - дамба попутного обвалования; 6 - дамба первичного обвалования; 7 - граница прудка; 8 - водоотводящая труба; 9 - временная перемычка; 10 - водосбросный колодец

3.4. Неоднородные плотиныследует проектировать при наличии соответствующих карьерных грунтов и необходимостиснижения фильтрационного расхода по сравнению с однородными плотинами, а такжедля уменьшения объема тела плотины. При этом следует учитывать усложнениетехнологии производства работ по созданию ядра с заданным размером и составомгрунта и недопущению его перемыва крупным грунтом.

Для обеспечения однородныхсвойств ядра заданного размера и исключения перемыва крупным грунтомдопускается включать в проекты при соответствующем обосновании принудительноеперемешивание грунта в пределах ядерной прудковой зоны плотины.

3.5*. Намывные плотины с боковыминасыпными или каменно-набросными призмами следует применять при условиииспользования высоких перемычек или камня из полезных выемок котлованов. Припроектировании плотин для сейсмических районов необходимо предусматриватьустройство каменно-набросных призм и сейсмостойкого крепления откосов.

3.6. Намывной способ возведенияплотины допускается совмещать с насыпным, когда, например, верховую призмуплотины намывают из песка, а низовую отсыпают из гравийно-галечникового грунта.

Намывные плотины спротивофильтрационными устройствами в виде диафрагм, экранов, понуров и т.п.можно предусматривать в исключительных случаях при надлежащем обосновании.

3.7. В проекты намывных плотинследует включать мероприятия по обеспечению качества намыва грунта иустановленной плотности его укладки, а также устойчивости откосов плотины встроительный период, в частности, с учетом фильтрационного потока,образующегося за счет водоотдачи свеженамытого грунта, инфильтрации с поверхностинамыва и из отстойного пруда. Для намывных плотин должна быть установленапредельная интенсивность их наращивания по условию обеспечения водоотдачинамытого грунта, а для частей плотин, намываемых под воду, - пределы подводнойи надводной крутизны откоса.

ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ

3.8*. Зерновой состав карьерныхгрунтов следует считать основной характеристикой для оценки техническойвозможности возведения намывных плотин и экономической целесообразностивыбранной конструкции.

Содержание органических иводорастворимых примесей в грунтах для намыва плотины следует допускать вколичествах, при которых их остаток в теле намывной плотины после производстваработ по ее намыву будет не выше величин, указанных в п. 2.5*.

3.9. Предварительную оценкупригодности карьерного грунта для намыва плотин в зависимости от зерновогосостава следует производить по графикам черт. 5. Предпочтительными длянамыва однородных плотин являются песчаные грунты I группы; песчаные игравийные грунты II группы целесообразно предусматривать длянеоднородных плотин с мелкопесчаной центральной зоной или глинистым ядром.

Черт. 5. Группы грунтов, используемых дли намыва плотин

Супеси (IIIгруппа), суглинки (IV группа), гравийные и галечниковые грунты (Vгруппа), а также лёссовидные грунты можно использовать для намыва присоответствующем технико-экономическом обосновании. При этом супеси илёссовидные суглинки следует использовать для намыва однородных плотин, а такжедля намыва центральной слабоводопроницаемой зоны неоднородных плотин,гравийно-галечниковые грунты - для намыва боковых зон этих плотин.

Запас грунта в карьередолжен быть в 1,5-1,8 раза больше объема грунта, принятого в проекте плотины.

При выборе карьеровинженерно-геологические изыскания следует проводить с детальностью, позволяющейвыделить и исключить из запасов участки грунта, не отвечающего требованиямукладки в плотину, а также не поддающегося разработке средствамигидромеханизации.

Грунт для намыва плотиндолжен быть проверен на содержание негабаритных включений (валунов, камней ит.п.), не проходящих через рабочие органы грунтовых насосов.

3.10. Для неоднородных плотин предпочтительны грунты с высокой степеньюразнозернистости, например, гравийные с пылеватыми, глинистыми фракциями и присодержании песчаных частиц не менее 25 - 30 %. Содержание в ядре глинистыхчастиц размером d £ 0,005 мм допускается не более 20 % по условиям консолидации грунта;более высокое содержание глинистых частиц следует допускать при специальномобосновании.

3.11. Возможность применения длянамыва искусственных смесей грунтов из разных карьеров или сортированныхкарьерных грунтов должна быть обоснована технико-экономическим расчетом.

3.12. При необходимости следуетпредусматривать дополнительное искусственное уплотнение намытого песка(глубинное гидровибрирование, уплотнение взрывами, послойное вибрационноеуплотнение или укатку и др.). Мероприятия по дополнительному уплотнению намытыхгрунтов должны быть обоснованы, как правило, полевыми опытными работами.

ФРАКЦИОНИРОВАНИЕ ГРУНТА В ТЕЛЕ ПЛОТИНЫ

3.13. Фракционирование грунта в поперечном профиле плотины в результатегидравлической раскладки следует учитывать при коэффициенте разнозернистостинамываемого грунта k60,10 ³ 2,5 или k90,10 ³ 5. Раскладка грунта зависит от его зернового состава, расхода пульпы иее консистенции, ширины пляжа намыва.

Здесь k60,10 = d60 : d10 и k90,10 = d90 : d10,где d90, d60, d10 - диаметр фракций грунта, масса которых вместе смассой более мелких фракций составляет соответственно 90, 60 и 10 % массы всегогрунта.

3.14*. При определении зернового состава грунта намывных плотин необходимо учитывать отмыв и сбросмелких частиц грунта. При возведении песчаных однородных плотин следует обеспечиватьсброс глинистых и частично пылеватых частиц, однако технологически неизбеженотмыв и более крупных частиц вплоть до мелких песчаных. Расчет нормы отмывагрунта допускается производить по методике, приведенной в рекомендуемом приложении 3*.

При намыве неоднородныхплотин сброс глинистых частиц следует назначать с учетом требований п.3.10.

3.15. При проектированииоднородных плотин зерновой состав намытого грунта следует принимать посредневзвешенному составу карьерного грунта с учетом отмыва мелких частиц приусловии незначительной вариации в поперечном сечении плотины состава грунта икоэффициента фильтрации. При этом следует учитывать небольшое увеличениесодержания мелких частиц, грунта в центральной части плотины при еедвустороннем намыве и в наиболее удаленной от выпуска пульпы части плотины приодностороннем намыве.

3.16. При проектированиинеоднородных плотин зерновой состав грунта в отдельных их частях необходимоустанавливать с учетом фракционирования при намыве.

Фракционирование грунта принамыве определяют по аналогам или расчетом по методике, приведенной врекомендуемом приложении 4.

Осредненный зерновой составгрунта следует определять отдельно для ядра и боковых зон плотины или для этихчастей плотины и дополнительно для промежуточных зон. Разбивка профиля плотинына части принимается в соответствии с имеющимися аналогами или данными рекомендуемогоприложения4.

Для плотин I и IIклассов фракционирование грунта следует уточнять при проведении опытногонамыва, соблюдая условия технологии возведения данной плотины.

3.17. Ширину ядра неоднородной плотины следует предварительно назначать в зависимости от составакарьерного грунта в пределах 10-20 % ширины плотины на данной высоте, ацентральной зоны из мелкопесчаного грунта - а пределах 20-35 % указаннойширины. Эти размеры надлежит корректировать в соответствии с рекомендуемым приложением 4или по результатам начального этапа намыва.

ОЧЕРТАНИЕ И КРЕПЛЕНИЕ ОТКОСОВ ПЛОТИНЫ

3.18. Крутизну откосов намывныхплотин и вид крепления назначают в соответствии с требованиями пп.2.9-2.37,при этом крутизну откосов следует устанавливать не только с учетом конструкциии высоты плотины, характеристик грунтов ее тела и основания, но и с учетомнеблагоприятного для устойчивости откосов фильтрационного режима, возникающегов процессе намыва плотины, а также отсутствия в период строительства постоянныхдренажных устройств.

Предварительно средниезначения крутизны откосов намывных плотин можно назначать по аналогии с построеннымисооружениями в соответствии с данными табл. 5.

Таблица 5

Вид плотины

Грунты основания

Крутизна откоса

Однородная песчаная

Песчаные, супесчаные

1:3,5 - 1:5

Старичные отложения, торф, ил

1:5 - 1:8

Неоднородная гравийно-песчаная с ядром

Скальные, плотные глины

1:3 - 1:4

3.19. Если в результате расчетаустойчивости откосов плотины в стадии ее намыва с учетом технологиипроизводства работ получатся более пологие откосы, чем по расчету откосов впериод эксплуатации плотины, крутизна должна быть принята по расчетам длястроительного периода.

При необходимости выполненияболее крутых откосов следует изменить технологию или применить конструктивныемероприятия, например, строительный дренаж.

3.20. Откосы намывных плотинраспластанного профиля, формирующиеся при свободном растекании пульпы,допускается проектировать без крепления или с облегченным гравийным,галечниковым или биологическим креплением при обеспечении его сохранности вусловиях волнового и ветрового воздействий.

На откосах таких плотин принеобходимости следует предусматривать поперечные буны для предотвращенияперемещения грунта течениями вдоль плотины.

3.21. Ширину гребня намывныхплотин следует устанавливать в соответствии с требованиями п. 2.11.

Минимальную ширину гребнянамывной части профиля плотины строительного периода следует назначать с учетомвозможности работы гидротранспортной установки и используемых при укладкегрунта средств механизации: для неоднородных плотин с центральной зоной - неменее 50 м, с ядром - не менее 70 м; для однородных плотин - не менее 20 м.

При необходимости возведенияплотины с меньшей шириной по гребню верхнюю ее часть следует выполнять отсыпкойгрунта насухо.

3.22. При проектированиидренажных устройств в теле намывной плотины следует наряду с требованиями пп.2.51-2.71учитывать возможность одновременного ведения работ по намыву тела плотины и поустройству дренажа, отдавая предпочтение конструкциям дренажа, представленнымна черт. 2,б, д, е.

Для понижения поверхностидепрессии в плотине во время намыва надлежит при наличии обоснованияпредусматривать специальные дренажи.

3.23. Средние значения уклонаоткосов при свободном намыве песчаных и гравийных грунтов (при торцовомбезэстакадном способе намыва с 10 %-ной консистенцией пульпы) можноориентировочно назначать по табл. 6 с последующей корректировкой по даннымначального этапа намыва.

При консистенции пульпы,отличающейся от 10 %-ной, уклоноткоса i рассчитывают по формуле

                                                                    (4)

где С -консистенция пульпы, % по массе;

i10 - уклон откоса при С = 10 %.

Таблица 6

Грунт

Уклон откоса при расходе пульпы, м3

до 2000

2000-4000

св. 4000

Песок:

 

 

 

мелкий

1:40

1:60

1:100

средний

1:33

1:40

1:65

крупный

1:25

1:33

1:40

гравелистый

1:20

1:25

1:30

Гравий

1:15

1:20

1:25

3.24. Уклон откоса при намывениже уровня воды определяют по расчету в зависимости от зернового составагрунта. Предварительно уклон откоса может быть принят от 1:10 до 1:4, причемменьшие значения уклона соответствуют мелким пескам при наличии течения воды вводоеме. С увеличением крупности грунта и снижением скорости течения уклоноткоса увеличивается.

ТРЕБОВАНИЯ К РЕКОНСТРУКЦИИ ПЛОТИН

3.25. При реконструкции земляныхнамывных плотин повышение гребня однородной плотины может быть обеспечено засчет примыва низовой призмы к существующему откосу плотины. Примыв следуетвыполнять из карьерного грунта более крупного состава, чем грунт, из которогонамыт основной профиль плотины. Допускается выполнять низовую призму плотиныотсыпкой грунта насухо с послойной укаткой.

3.26. При повышении гребнянамывной плотины с ядром кроме примыва низовой призмы необходимопредусматривать создание противофильтрационного устройства, выполненного,например, в виде экрана, сопряженного с существующим ядром.

3.27. Перед возведением низовойпризмы должен быть снят растительный слой на существующем низовом откосеплотины.

До начала примыва низовойплотины должны быть реконструированы все действующие дренажные устройства.

ТРЕБОВАНИЯ К ПЛОТИНАМ, ВОЗВОДИМЫМ В СЕВЕРНОЙСТРОИТЕЛЬНО-КЛИМАТИЧЕСКОЙ ЗОНЕ

3.28*. Намывные талые плотины длясеверной строительно-климатической зоны следует проектировать с учетомежегодных сроков начала и окончания сезона намыва грунта, мероприятий поускорению оттаивания промерзшего в холодный период грунта, при которых ковремени принятия расчетного напора тело плотины будет полностью в таломсостоянии.

3.29*. Для низконапорных талыхплотин из песчаного грунта, возводимых на слабых основаниях, следуетпредусматривать при технико-экономическом обосновании конструкции сраспластанными профилями, при которых верховой откос является волноустойчивымбез дополнительного крепления, а низовому откосу придается профиль, позволяющийвыводить основную часть фильтрационного потока в основание плотины.

3.30*. Для однородных намывныхплотин с принудительно формируемым низовым откосом должно быть предусмотренозащитное покрытие сухого откоса для предотвращения в эксплуатационный периодсолифлюкции, в том числе устройством пригрузок.

3.31*. В проектах талых плотин,возводимых на основаниях, сложенных льдистыми грунтами (при ii ³ 0,05), должно бытьприведено обоснование допустимости осадок грунта тела плотины при оттаиванииоснования.

3.32*. При проектированиидренажных устройств талых намывных плотин следует учитывать возможность ихпопеременного замораживания и оттаивания в строительный период.

3.33*. В проекты должны бытьвключены мероприятия по обеспечению устойчивости откосов плотины в процессестроительства при ежегодном оттаивании поверхностного слоя грунта.

3.34*. На основаниях, сложенныхльдистыми грунтами (0,4 ³ ii ³ 0,05), при соответствующемобосновании допускается строительство мерзлых плотин высотой до 10 м.

3.35*. В проектах реконструкциинамывных плотин должны быть предусмотрены меры, обеспечивающие надежноекачество сопряжения старой и новой частей плотины, в том числе мерзлого илиталого состояния грунта плотины.

4.КАМЕННО-ЗЕМЛЯНЫЕ И КАМЕННО-НАБРОСНЫЕ ПЛОТИНЫ

4.1*. Каменно-земляные икаменно-набросные плотины по конструкции противофильтрационных устройств испособу производства работ подразделяют на основные виды, указанные в табл. 7 ина черт. 6-8.

Таблица 7

Тип плотины

Конструкция противофильтрационного устройства

Каменно-земляная

Грунтовый экран (черт. 6, а)

Грунтовое ядро (черт. 6, б)

Верховая грунтовая призма (черт. 6, в)

Центральная грунтовая призма (черт. 6, г)

Инъекционная диафрагма (в плотине, возводимой направленным взрывом, черт. 7, а)

Экран (в плотине, возводимой направленным взрывом, черт. 7, б)

Каменно-набросная

Экран из негрунтовых материалов (черт. 8, а)

Диафрагма (черт. 8, б)

Черт. 6. Видыкаменно-земляных плотин

а-г - см. табл. 7; 1 - крепление верхового откоса; 2- грунтовый экран; 3 -переходные слои (обратные фильтры); 4- грунтовое ядро; 5, 6- верховая и низовая призмы; 7, 8 - верховая и центральная грунтовыепротивофильтрационные призмы

Черт. 7. Видывзрывонабросных плотин

а, б- см. табл.7; 1 - контур навала; 2 - контуррасчетного профиля; 3 - инъекционное ядро; 4- инъекционная завеса; 5 -экран; 6 - понур

Черт. 8. Виды каменно-набросных плотин

а, б - см. табл. 7; 1 - тело плотины; 2 - цементационнаязавеса; 3 - бетонный зуб; 4- железобетонный экран; 5 -подэкрановая кладка; 6 - верховаяпризма; 7 - диафрагма; 8- переходные слои; 9 - низовая призма

В севернойстроительно-климатической зоне каменно-земляные и каменно-набросные плотины взависимости от температурного состояния грунтов плотины и ее основания,конструкции тела и противофильтрационных устройств в теле и основанииподразделяют на основные типы и виды, указанные в табл. 7.1 и на черт. 6; 6.1; 8.

Таблица7.1

Тип плотины

Конструкция противофильтрационного устройства

Принцип строительства

Каменно-земляная талая

Грунтовый экран (черт. 6, а)

II

Грунтовое ядро (черт. 6, б)

Центральная грунтовая призма (черт. 6, г)

Каменно-земляная мерзлая

Грунтовое ядро и мерзлотные завесы в ядре и основании (черт. 6.1, а)

I

Центральная грунтовая призма и мерзлотные завесы в призме и основании (черт. 6.1, б)

Грунтовое ядро и мерзлотная завеса в ядре и мерзлотная завеса в основании, выполняемая из потерны (черт. 6.1, в)

Каменно-набросная талая

Экран из негрунтовых материалов (черт. 8, а)

II

Диафрагма (черт. 8, б)

Черт. 6.1. Виды мерзлых каменно-земляных плотин в северной строительно-климатической зоне

а-в - см. табл. 7.1;1 - переходные слои (обратные фильтры); 2 - грунтовое ядро;3, 4 - верховаяи низовая призмы; 5 - центральная грунтоваяпротивофильтрационная призма; 6 -СОУ; 7 - естественная граница подруслового талика; 8- цементационная галерея; 9 - линияраздела талого и мерзлого грунта; h - высота плотины; bum- ширина противофильтрационного устройства понизу

4.2*. Каменно-земляные икаменно-набросные плотины следует возводить как на скальных, так и нанескальных основаниях.

В севернойстроительно-климатической зоне талые каменно-земляные и каменно-набросныеплотины следует возводить на скальных и нескальных основаниях, сложенныхмалосжимаемыми при оттаивании грунтами. На основаниях, сложенных сжимаемыми приоттаивании грунтами, разрешается проектировать мерзлые каменно-земляныеплотины.

4.3. При проектированиикаменно-земляных и каменно-набросных плотин наряду с требованиями разд. 1необходимо также учитывать требования разд. 2 в части, относящейся кматериалам для возведения земляных насыпных плотин, проектирования откосов игребня плотин, противофильтрационных устройств и их сопряжений с основанием,берегами и бетонными сооружениями, а также при разработке проектовреконструкции таких плотин.

4.4. Возведение каменно-земляныхи каменно-набросных плотин следует предусматривать отсыпкой каменного материала(каменной наброски, горной массы, галечникового грунта) слоями, принимая меры кего уплотнению (послойная укатка, гидроуплотнение) или ярусами высотой 3 м иболее.

4.5*. Возведение каменно-земляныхплотин направленным взрывом допускается в благоприятных для этого методаприродных условиях: в узком створе ( < 3, где В -ширина створа), при скальных породах берегов, удовлетворяющих требованиям,предъявляемым к каменным материалам плотин.

Противофильтрационныеустройства этих плотин следует выполнять путем инъекции раствора в центральнуюпризму, отсыпкой верховой слабоводопроницаемой призмы или экрана, а также изнегрунтовых материалов. В проектах этих плотин надлежит предусматривать доводкусооружения до необходимых размеров. При надлежащем обосновании направленнымвзрывом можно возводить и однородные плотины.

ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ

4.6. Пригодность материала длявозведения каменно-земляных и каменно-набросных плотин должна быть обоснованаданными соответствующих исследований в лабораторных и натурных условиях.

Пригодность скальных породкарьера (по прочности, морозостойкости, химическим свойствам) следуетустанавливать в зависимости от высоты плотины, местоположения их в профилеплотины и от климатических условий района строительства, учитывая условияразработки и транспортирования.

4.7. Состав каменного материалаплотин следует подбирать исходя из:

а) обеспечения требуемойплотности укладки;

б) учета сегрегации приотсыпке высокими ярусами;

в) учета местоположениягрунтов в теле плотины.

При соответствующемобосновании допускается применение слабых выветрелых пород с учетом измененияих характеристик во времени.

Окончательный составматериала каменно-земляных и каменно-набросных плотин необходимо принимать наоснове технико-экономических расчетов рассматриваемых вариантов плотин.

4.8. Предельную крупностькрупнообломочного грунта, отсыпаемого в тело плотины, и его зерновой составследует устанавливать в проекте в зависимости от качества камня и методавозведения плотины. Крупность материала, отсыпаемого послойной укаткой, должнабыть не более 0,75 толщины отсыпаемого слоя.

4.9. Для плотин I и IIклассов высотой более 50 м лабораторные данные физико-механическиххарактеристик грунтов следует, как правило, уточнять исследованиями на опытныхнасыпях (по возможности включаемых в полезный объем плотины), для плотинвысотой более 100 м такие исследования обязательны.

4.10. Для наброски следуетиспользовать камень без сортировки. Сортировку камня можно производить толькопри наличии соответствующего обоснования.

4.11. Укладку различногоматериала по частям профиля плотины, как правило, следует предусматривать привысоте плотины 50 м и более, при этом прочный материал следует использовать вболее напряженных частях, а материал морозостойких пород - во внешних частяхпрофиля.

4.12*. Для материала,предназначенного к укладке в тело плотины ниже поверхности воды илиподверженного ее воздействию, коэффициент размягчаемости должен быть не ниже0,9 для изверженных и метаморфических пород и 0,8 - для осадочных. Меньшиезначения коэффициента размягчаемости допускается принимать при соответствующемобосновании.

4.13. К грунтампротивофильтрационных устройств (экранов, понуров, ядер, слабоводопроницаемыхпризм), переходных слоев и обратных фильтров каменно-земляных плотинпредъявляют те же требования, что и к соответствующим элементам земляныхнасыпных плотин.

Если противофильтрационноеустройство возводят средствами гидромеханизации, необходимо, чтобы грунтудовлетворял требованиям, предъявляемым к грунтам намывных плотин.

4.14. Для переходных слоев иобратных фильтров каменно-земляных плотин следует использовать, как правило,карьерные разнозернистые грунты.

Применение для этих целейобогащенных грунтов, полученных сортировкой, промывкой, добавлением илисмешиванием различных фракций, следует допускать только при соответствующемтехнико-экономическом обосновании. Во всех случаях надлежит отдаватьпредпочтение однослойным переходным слоям и обратным фильтрам.

ОЧЕРТАНИЕ ОТКОСОВ ПЛОТИНЫ

4.15. Основные размерыпоперечного профиля каменно-земляных и каменно-набросных плотин следуетназначать в соответствии с требованиями пп. 2.9-2.15.

4.16. Ширину берм на откосахплотин необходимо принимать из условия обеспечения требуемого осредненногозначения крутизны откосов, но не менее 3 м.

4.17. Крутизну откосовкаменно-земляных и каменно-набросных плотин следует назначать по расчету (пп. 5.10*-5.13*).

При назначении крутизныоткосов плотин, возводимых направленным взрывом, необходимо учитывать начальнуюкрутизну откосов, свободно формирующихся в результате сброса грунта взрывом.

ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА

4.18*. При проектированиипротивофильтрационных устройств из грунтовых и негрунтовых материаловкаменно-земляных и каменно-набросных плотин следует учитывать требования пп. 2.38*-2.50.

4.19. Противофильтрационныеустройства каменно-земляных и каменно-набросных плотин должны сопрягаться соснованием и береговыми склонами и сохранять водоупорность, прочность игибкость при возможных относительных смещениях.

4.20. Градиент напора фильтрационногопотока для ядра или экрана из глинобетона или глинистого грунтакаменно-земляных плотин следует принимать по критерию фильтрационной прочности(п. 5.5*).

4.21. Между грунтовымпротивофильтрационным устройством и крупнообломочным материалом тела плотинынадлежит предусматривать обратные фильтры и переходные слои.

Толщину переходных слоевследует назначать исходя из условия производства работ с учетом возможныхгоризонтальных смещений плотины и принимать не менее 3 м.

Между негрунтовымпротивофильтрационным устройством и грунтом тела плотины следует такжепредусматривать переходные слои.

4.22. Материалы переходных слоеви обратных фильтров плотин следует принимать в соответствии с требованиями разд. 5.

Зерновой состав переходныхслоев плотин I и II классов надлежит уточнятьэкспериментально с учетом условий их работы.

4.23. Для повышенияфильтрационной прочности грунтовых противофильтрационных устройств каменно-земляныхплотин следует предусматривать:

а) уширение ядра или экранана береговых примыканиях и в основании;

б) укладку дополнительногослоя обратного фильтра в пределах сопряжения грунтового противофильтрационногоустройства с основанием и берегами;

в) возведение экрана илиядра из разнозернистых глинистых грунтов, способных в случае образования трещиних закольматировать.

4.24*. Противофильтрационныеустройства каменно-набросных плотин выполняют, как правило, из железобетона,бетона, асфальтобетона, полимерных материалов. Допускается применение металла(см. рекомендуемое приложение 9*).

4.25. Железобетонные экраны в зависимости от высоты плотины и ожидаемойосадки могут быть двух типов: жесткие (однослойные) и гибкие (многослойные).Для высоких плотин следует, как правило, предусматривать гибкие конструкциижелезобетонных экранов.

Железобетонные экраныследует проектировать в соответствии с требованиями СНиП2.06.08-87.

4.26. Однослойные железобетонные экраны следует предусматривать из отдельныхплит споперечными температурными продольными осадочными уплотненными швами. Разрезкуэкрана на плиты следует предусматривать с учетом конфигурации береговыхсклонов.

Для предотвращения оползанияи отслаивания экрана от тела плотины плиты должны иметь анкеры, заделываемые вподэкрановую кладку.

Толщину плит железобетонногоэкрана и их армирование следует определять в соответствии с расчетомустойчивости плит на откосе, прочности при действии волновых, ледовых имонтажных нагрузок, а также с учетом деформации откоса плотины.

4.27. Гибкие железобетонные экраны надлежит предусматривать из нескольких слоев плит с прослойкамигидроизоляции между ними. Плиты экрана необходимо разделять температурными иосадочными швами и укладывать их в слои с перевязкой швов.

Размеры плит следуетвыбирать такими, чтобы была обеспечена гибкость экрана в целом при минимальновозможном числе швов. Длину и ширину плит, бетонируемых на месте, можнопринимать в пределах от 10 до 20 м.

Для обеспечения связи междуслоями плит и всего экрана с телом плотины следует предусматривать анкеры илидругие конструкции, предотвращающие сползание плит по откосу.

4.28*. Сопряжение негрунтовых экранов плотины с основанием следует предусматривать при помощибетонного зуба, в котором, как правило, устраивается потерна для созданияинъекционной или мерзлотной завесы.

Соединение экрана с зубомследует предусматривать в виде разрезной или гибкой конструкции (слоистой - сзаделкой экрана в зуб, шарнирной - с устройством гибкого шва по периметру).

4.29*. Асфальтобетонные экраны идиафрагмы допускается предусматривать при температурных воздействиях на них впериоды строительства и эксплуатации до минус 50 °С.

4.30. Под экраном из негрунтовыхматериалов следует выполнять подэкрановую подготовку.

Подэкрановую подготовку изуплотненного крупнообломочного грунта или мелкого камня необходимо укладыватьпо каменной наброске.

Толщину подэкрановойподготовки следует назначать в зависимости от материала экрана, крупностиматериала подэкрановой подготовки, крупности материала в наброске, высотыплотины и условий производства работ.

ТРЕБОВАНИЯ К ОСНОВАНИЯМ ПЛОТИН. СОПРЯЖЕНИЕ ПЛОТИН С ОСНОВАНИЕМ

4.31*. При оценке грунтовоснования следует учитывать требования пп. 1.5*-1.7* и 2.72*-2.82.

4.32. При строительстве плотин наскальном и особенно на нескальном основании необходимо определять расчетомнеравномерность осадок основания как в продольном, так и в поперечномнаправлении их для проверки трещиностойкости противофильтрационных устройствплотин.

4.33. При проектированиикаменно-земляных плотин с грунтовыми противофильтрационными устройствами,возводимыми методом отсыпки грунтов в воду, должен быть предусмотрен контактгрунтов этих устройств с грунтом основания.

4.34. Сопряжение грунтовыхпротивофильтрационных устройств плотины со скальным основанием допускаетсяпредусматривать в виде торкретирования основания и береговых склонов, врезки идр.

4.35. Для улучшения статическойработы, повышения трещиностойкости противофильтрационных устройств высокиеплотины, расположенные в узком ущелье, следует проектировать с криволинейнойосью, выпуклой в сторону верхнего бьефа.

4.36*. В севернойстроительно-климатической зоне сопряжение противофильтрационных устройств талыхкаменно-земляных и каменно-набросных плотин с трещиноватым скальным основаниемследует производить с помощью бетонного зуба с потерной для выполненияцементационной (инъекционной) завесы в основании. В пределах подрусловоготалика цементацию основания следует выполнять до заполнения водохранилища, а вбереговых примыканиях - по мере оттаивания основания. На сильнотрещиноватыхоснованиях следует проводить предпостроечное искусственное оттаиваниевечномерзлых грунтов основания с последующей их цементацией до началазаполнения водохранилища.

На контакте грунтовых ядер иэкранов талых каменно-земляных плотин с сильнотрещиноватым скальным основаниемследует предусматривать устройство слабоармированной бетонной плиты в видеоткрылков бетонного зуба с укрепительной цементацией основания под ней.

4.37*. На нескальных основаниях,сложенных слабосжимаемыми и слабоводопроницаемыми (в том числе и приоттаивании) грунтами, сопряжение противофильтрационных устройствкаменно-земляных плотин с основанием следует производить врезкой их в основаниена глубину верхнего разуплотненного слоя. При наличии в основании верхнего слояаллювиальных отложений из песчано-гравийно-галечниковых грунтов мощностью до 5м сопряжение следует осуществлять с помощью зуба, входящего в коренные породыоснования.

5.ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА ПЛОТИН

5.1*. При проектировании плотин I и IIклассов из грунтовых материалов необходимо выполнять следующие основныерасчеты:

а) фильтрационные (пп. 5.3 и5.4*);

б) фильтрационной прочности(п. 5.5*);

в) обратных фильтров,дренажей и переходных слоев (пп. 5.6 - 5.9);

г) устойчивости откосов,экрана и защитного слоя (пп. 5.10* - 5.13*);

д) напряжений и деформаций (пп. 5.145.15*);

е) осадок тела плотины иоснования (пп.5.16* и 5.17*);

ж) горизонтальных смещений (п. 5.19*);

з) креплений откосов напрочность от действия волн, льда и др. (п. 5.21).

Кроме того, дополнительноследует выполнять:

для неоднородных земляныхнамывных плотин расчеты фракционирования грунта и устойчивости боковых призм (пп. 3.13,3.14*, 3.17,5.12*), расчеты консолидации и перовогодавления п.5.18);

для земляных насыпных икаменно-земляных плотин, у которых тело, ядро, экран или основание сложены изглинистых грунтов, - расчеты порового давления при их консолидации и проверкутрещиностойкости (пп. 5.18, 5.22*);

для каменно-земляных плотинс ядром, кроме того, - проверку устойчивости на сдвиг низовой призмы плотины.

Для плотин III и IVклассов следует ограничиться расчетами, указанными в подпунктах «а» - «г», «е»,«з».

Расчеты следует производитьдля всех характерных поперечных сечений плотин.

При проектировании плотин изгрунтовых материалов в северной строительно-климатической зоне необходимодополнительно к указанным расчетам произвести расчеты температурного режиматела и основания плотины, ложа и бортов водохранилища и русла в нижнем бьефеплотины в ходе ее строительства и эксплуатации (п. 5.23*).

5.2*. Расчеты плотин во всехслучаях следует выполнять для основных и особых сочетаний нагрузок вэксплуатационный период работы плотин и для сочетаний нагрузок в период ихвозведения (строительный период).

Расчеты плотин, возводимых всейсмических районах, следует выполнять согласно требованиям СНиП II-7-81*.

5.3. Фильтрационные расчеты тела плотины, основания и берегов следуетвыполнять для:

а) определенияфильтрационной прочности тела плотины, ее основания и берегов;

б) расчета устойчивостиоткосов плотины и берегов;

в) обоснования наиболеерациональных и экономичных форм, размеров и конструкций плотины, еепротивофильтрационных и дренажных устройств.

При выполнениифильтрационных расчетов следует учитывать кольматаж ложа водохранилища иверхового откоса плотины при его развитии во времени.

5.4*.Фильтрационными расчетами (а также исследованиями) надлежит определять следующие параметрыфильтрационного потока:

а) положение поверхностифильтрационного потока (депрессионной поверхности) в теле плотины и берегах;

б) фильтрационный расходводы через тело плотины, основание и берега;

в) напоры (или градиентынапора) фильтрационного потока в теле плотины, основании, а также в местахвыхода фильтрационного потока в дренаж, в нижний бьеф за подошвой низовогооткоса, в местах контакта грунтов с различными характеристиками и на границахпротивофильтрационных устройств (черт. 9).

Черт. 9. Фильтрационные деформации в земляных и каменно-земляных плотинах и их основаниях

а - однородная плотина на слоистом основании; б - каменно-земляная плотина на скальном основании; А,Б - сопряжение несвязного исвязного грунтов оснований; В -область местного выпора грунта в случае выхода потока на откос; Je,max - расчетный (максимальный) градиентнапора в зоне высачивания потока на уровне воды нижнего бьефа; a- угол наклона низового откоса ядра к горизонту; Jp, Jc, Ju, Ji, Jrun -градиенты напора соответственно суффозии, контактного размыва, выпора, входафильтрационного потока в дренаж, пульсации в обратном фильтре от наката и спадаволн

При неоднородном илианизотропном геологическом строении основания указанные в настоящем пунктепараметры фильтрационного потока следует определять с учетом этих особенностей.

При выполнениифильтрационных расчетов талых плотин из грунтовых материалов, возводимых всеверной строительно-климатической зоне, указанные параметры фильтрационногопотока следует определять с учетом изменения границ зон мерзлых грунтов в телеи основании плотины в ходе ее строительства и эксплуатации.

5.5*. Фильтрационную прочность тела плотины, а также противофильтрационныхустройств оценивают на основе соответствующих расчетов и экспериментальныхисследований грунтов при действующих в сооружении градиентах напора с учетомнапряженно-деформированного состояния сооружения и его основания, особенностейконструкции, методов возведения и условий эксплуатации.

Расчеты фильтрационнойпрочности надлежит выполнять исходя из наибольшего напора, действующего наплотину.

При оценке фильтрационнойпрочности необходимо выполнить условие

Jest,m £                                                              (5)

где Jest,m- действующийсредний градиент напора в расчетной области фильтрации;

Jcr,m - критический среднийградиент напора, принимаемый на основании исследований грунтов в условиях,отвечающих реальным условиям эксплуатации сооружения. В предварительныхрасчетах и при отсутствии необходимых исследований значения Jcr,m могут быть приняты в соответствии с имеющимисяаналогами или по табл. 8;

gn - коэффициент надежности поответственности сооружений, определяемый по СНиП2.06.01-86.

Таблица 8

Грунт

Значения критических средних градиентов напора Jcr,m для

понура

экрана и ядра

тела и призмы плотины

Глина, глинобетон

15

12

8 - 2

Суглинок

10

8

4 - 1,5

Супесь

3

2

2 - 1

Песок:

 

 

 

средний

-

-

1

мелкий

-

-

0,75

Примечание. Проверку фильтрационной прочности телаили призмы плотины из грунтовых материалов выполняют для поперечного профиля,назначенного исходя из расчетов устойчивости откосов.

В результатепроверки фильтрационной прочности уточняют конструкцию плотины, в частностиместоположение дренажа.

Значениякритического среднего градиента принимают в зависимости от физико-механическихсвойств грунта и способа его укладки, причем большие значения Jcr,m назначаютдля более плотного грунта.

5.6. При проектировании обратных фильтров, дренажей и переходных слоевнадлежит:

а) устанавливать расчетныепараметры (зерновой состав, плотность, пористость, коэффициент фильтрации ипр.) грунтов, защищаемых обратными фильтрами, оценивать их суффозионнуюпрочность (суффозионность) и определять расчетные размеры сводообразующихчастиц и диаметр пор (da и da,max) защищаемого грунта в зависимости от его состава иусловий фильтрационного потока;

б) выбирать естественныекарьерные грунты или искусственно получаемые (щебеночные, гранулированный шлаки др.), которые могут быть использованы для устройства обратных фильтров;

в) подбирать зерновой составпервого слоя обратного фильтра и последующих слоев (если в этом естьнеобходимость) из выбранных естественных карьерных или искусственныхматериалов;

г) проверять суффозионнуюпрочность и устойчивость грунтов, защищаемых обратным фильтром, и грунтовобратных фильтров;

д) устанавливать толщину ичисло слоев обратных фильтров;

е) устанавливать допустимыепределы отступлений в зерновом составе, толщине слоев и плотности грунтовфильтра при их укладке в дренажи или переходные слои.

5.7. Для обратных фильтров,дренажей и переходных слоев допускаемый коэффициент разнозернистости фильтровыхматериалов k60,10 должен удовлетворять условиям:

а) если защищаемый грунтнесуффозионный сыпучий,

k60,10 £ (20 - 25),

где меньшее значение k60,10 следует принимать дляскатанных частиц песчаных и гравийных грунтов, а большее - для щебенистыхгрунтов фильтра;

б) если защищаемый грунтсуффозионный сыпучий,

k60,10 £ 15;

в) если защищаемый грунтглинистый с числом пластичности Ip³ 0,07 (допускается приобосновании Ip ³ 0,05),

k60,10 £ 50.

Формулу k60,10 £ 50 следует принимать какдля обратных фильтров дренажей, так и для переходных слоев плотин.

При толщине переходного слояплотин более 3 м величина k60,10 может быть принята более 50(при соответствующем обосновании);

г) для фильтров,устраиваемых из пористого бетона,

k60,10 £ 12;

д) для фильтров, выполняемыхотсыпкой материалов в воду,

k60,10 £ 10.

Здесь

k60,10 = d60 : d10,                                                                                             (6)

где d60, d10 - размеры фракций грунта, масса которыхвместе с массой более мелких фракций составляет соответственно 60 и 10 % массывсего грунта.

Для фильтров, выполняемых изматериалов с k60,10 £ 10, толщину слоев назначают согласноуказаниям п.2.70, а для фильтров, выполняемых из материалов k60,10 > 10, толщину слоев необходимо назначать порезультатам опытных отсыпок с учетом сегрегации фильтровых материалов,возникающей при транспортировании, отсыпке и разравнивании слоев фильтра.

5.8. Отказ от устройстваобратных фильтров или переходных слоев для противофильтрационных призм,укладываемых по насыпи крупнообломочных грунтов, допускается при наличиисоответствующего обоснования.

5.9. Вместо грунтовых обратныхфильтров допускается предусматривать при соответствующем обосновании обратныефильтры из пористого бетона и других пористых материалов.

5.10*. Расчеты устойчивости откосов грунтовых плотин всех классов следуетвыполнять для круглоцилиндрических поверхностей сдвига. При наличии в основанииили теле сооружения ослабленных зон, прослоек грунта с более низкимипрочностными свойствами, при оценке устойчивости экрана или защитного слоя ит.д. следует выполнять расчеты для произвольных поверхностей сдвига.

При расчетах следуетиспользовать методы, удовлетворяющие условиям равновесия призмы обрушения и ееэлементов в предельном состоянии и учитывающие напряженное состояние сооруженияи его основания. Применительно к конкретным геологическим условиям иконструкции плотины могут быть использованы при соответствующем обоснованиипроверенные практикой упрощенные методы расчета. При однородных характеристикахгрунта и отсутствии фильтрационных сил можно пользоваться методами,предполагающими монолитную призму обрушения. В тех же условиях при плоскойповерхности откоса и несвязном грунте достаточно оценивать устойчивость малогообъема (частицы) грунта на его поверхности сопоставлением коэффициентавнутреннего трения материала с крутизной откоса. Для расчета устойчивостиоткосов плотин I и II классов может быть примененметод, приведенный в рекомендуемом приложении 5*.

При расчетах устойчивостиоткосов грунтовых плотин всех классов, возводимых в севернойстроительно-климатической зоне, используя методы, удовлетворяющие условиямравновесия призмы обрушения и ее элементов в предельном состоянии, следуетучитывать как напряженное, так и температурное состояние грунтов плотины и ееоснования.

5.11*. Устойчивость откоса плотиныдолжна быть проверена по возможным поверхностям сдвига с нахождением наиболееопасной призмы обрушения, характеризуемой минимальным отношением обобщенныхпредельных реактивных сил сопротивления к активным сдвигающим силам.

Критерием устойчивостиоткосов плотины является соблюдение (для наиболее опасной призмы обрушения)неравенства

                                                         (7)

где          F- расчетноезначение обобщенного силового воздействия, определяемое с учетом коэффициентанадежности по нагрузке gf (в зависимости от метода расчета устойчивостиоткосов F - равнодействующая активных сил или моментов этих силотносительно оси поверхности сдвига);

R -      расчетное значение обобщенной несущей способности системы«сооружение - основание», определяемое с учетом коэффициента безопасности погрунту gg,т.е. обобщенное расчетное значение сил предельного сопротивления сдвигу порассматриваемой поверхности;

gf, gn, gfc - коэффициенты надежностипо нагрузке, ответственности сооружения, сочетания нагрузок, определяемые по СНиП2.06.01-86;

gg - коэффициент надежности по грунту, определяемый по СНиП 2.02.02-85;

gc - коэффициент условийработы.

При поиске опаснойповерхности сдвига может быть использована зависимость для коэффициентаустойчивости ks:

                                                                                                        (8)

Полученные расчетом значениякоэффициента устойчивости при соответствующем сочетании нагрузок не должныпревышать величины  более чем на 10 %, если это необусловлено особенностями сооружения.

Числовые значениякоэффициентов gn, gc и gfc приведены в табл. 9 - 11.

Таблица 9

Класс сооружения

I

II

III

IV

Значение gn

1,25

1,20

1,15

1,10

Таблица10

Сочетание нагрузок

Основное

Особое

Строительного периода

Значение gfc

1,00

0,90

0,95

Таблица 11

Методы расчета

Удовлетворяющие условиям равновесия

Упрощенные

Значение gc

1,00

0,95

5.12*. При расчетах устойчивости откосов плотин необходимо рассматривать следующие случаи.

Для низового откоса:

а) первый расчетный случай (основной): в верхнем бьефе -нормальный подпорный уровень (НПУ), в теле плотины - установившаяся фильтрация;при наличии воды в нижнем бьефе глубину ее принимают максимально возможной приНПУ, но не более 0,2hi, где hi - высота откоса;

б) второй расчетныйслучай (основной) при открытых водосбросах (без затворов): подпорный уровень иуровень нижнего бьефа определяются максимальным расходом, относимым к основнымсочетаниям нагрузок и воздействий;

а) третий расчетныйслучай (особый): в верхнем бьефе - форсированный подпорный уровень воды (ФПУ),в нижнем бьефе глубину воды принимают максимальной, соответствующей ФПУ.

Для верхового откоса:

а) первый расчетныйслучай (основной): максимальное возможное снижение уровня воды в водохранилищеот НПУ или от подпорного уровня, соответствующего пропуску максимальногорасхода, относимого к основным сочетаниям воздействий, с наибольшей возможнойскоростью, при этом учитывают фильтрационные силы неустановившейся фильтрации;

б) второй расчетныйслучай (строительного периода): уровень воды в верхнем бьефе находится на самойнизкой отметке, но не ниже 0,2hi, где - hi- высотаоткоса; уровень грунтовой воды в теле плотины принимают соответствующимустановившемуся;

в) третий расчетный случай(особый): максимальное возможное снижение уровня воды в водохранилище от ФПУ снаибольшей возможной скоростью, при этом учитывают фильтрационные силынеустановившейся фильтрации.

Примечания: 1.Для земляных плотин с волногасящими откосами следует производить расчетустойчивости с учетом волнового воздействия (согласно рекомендуемому приложению 6*).

2. Прирасчете устойчивости откосов земляных намывных плотин необходимо учитывать фильтрациюиз прудка при проектируемом его положении в период намыва плотины и насыщениеводой грунтов откосов (расчетный случай строительного периода).

3. Прирасчете устойчивости откосов плотин в сейсмических районах сейсмическиевоздействия учитывают согласно СНиП II-7-81*.

Устойчивостьверхового откоса плотины в условиях сейсмического воздействия следует проверятькак для случая быстрого снижения уровня воды в водохранилище от МПУ до наиболеенизкого эксплуатационного уровня, так и для случая продолжительного стояния НПУ(или ПУ, соответствующего пропуску расхода, относимого к основнымвоздействиям).

4. Есликонсолидация связных грунтов плотины и ее основания не завершается к моментуокончания строительства, в расчетах устойчивости откосов следует учитыватьпоровое давление как для строительного, так и для эксплуатационного случаев.

5. Для плотинс грунтовым экраном следует рассчитывать устойчивость экрана на откосе плотиныи устойчивость крепления на экране. Для участков поверхности сдвига на контактеэкрана и плотины или крепления экрана прочностные характеристики принимают длягрунта экрана.

6. Расчетустойчивости боковых призм земляных намывных плотин с ядром из глинистогогрунта надлежит выполнять с учетом порового давления в период консолидации ядра(расчетный случай строительного периода).

5.13*. При расчете устойчивости откосов плотин прочностные характеристики грунтов тела плотин III и IVклассов следует принимать постоянными, а плотин I и II классов - переменными взависимости от напряженного и температурного состояния грунта в зонепрохождения поверхности сдвига.

5.14*. Напряженно-деформированное и температурное состояния тела плотины изгрунтовых материалов и ее основания следует учитывать в расчетах устойчивостиоткосов плотины, фильтрационной прочности на контакте водоупорных элементов соснованием, проверки трещиностойкости водоупорных элементов, прочностинегрунтовых противофильтрационных устройств, анализа поведения плотины при проведениинатурных исследований, а также для подбора материалов плотины.

5.15*. В расчетах напряженно-деформированного состояния плотин I и II классов следует, как правило,применять нелинейные модели, учитывающие пластические деформации грунта впредельном состоянии, при условии определения параметров деформированияиспытанием образцов грунта в одометрах и стабилометрах. При этом размерыобразцов должны отвечать зерновому составу грунта тела плотины и основания. Длякрупнозернистого грунта допускается использовать модельный грунт, в расчетахнеобходимо учитывать поэтапность возведения плотины, скорость заполненияводохранилища, а для плотин, возводимых в северной строительно-климатическойзоне, последовательность промораживания и оттаивания тела и основания плотины.

Для плотин III и IVклассов допускается производить расчеты по модели линейно-деформированноготела.

5.16*. Расчет осадок тела и основания плотины следует производить дляопределения требуемого строительного подъема плотины, а также для уточнения объема работ по сооружению плотины.Для намывных плотин строительный подъем определяют согласно требованиямнастоящего пункта и пп.5.17*, 5.18 независимо от запаса грунта на уплотнение в теле сооружения в процессенамыва, устанавливаемого в соответствии с требованиями СНиП 3.02.01-87 .

Расчет осадок плотиныследует производить в каждом характерном ее поперечном сечении по несколькимвертикалям, проходящим в элементах плотины из различных материалов (ядре,экране, призме и т.д.).

При расчете осадок основанияи тела плотины следует соблюдать требования СНиП 2.02.02-85 и СНиП2.02.04-88.

5.17*. Для плотин I и II классов расчет осадок и их изменения во времениследует производить на основаниирезультатов экспериментальных исследований сжимаемости грунтов с учетомнапряженно-деформированного состояния плотин Поровое давление, ползучестьгрунта, его просадочность и набухание при повышении влажности в периодэксплуатации необходимо учитывать в зависимости от их наличия.

Напряженно-деформированноесостояние плотин, возводимых в северной строительно-климатической зоне, следуетопределять с учетом температурного режима грунтов плотины и ее основания.

Для плотин III и IVклассов допускается производить расчет осадок по приближенным зависимостям сиспользованием значений модулей деформаций по СНиП 2.02.02-85.

5.18. Поровое давление следует учитывать в расчетах вслучаях, когда максимальное значениекоэффициента порового давления ru,max, определяемое отношением порового давления u к максимальному значениюприложенного напряжения s, превышает нормативное значение коэффициента порового давления run = 0,1.

Величину ru,max следует определять по формуле

ru,max = ruc ruo,                                                                                                              (9)

используя известные значения ruc - коэффициента поровогодавления, определяемого по схеме закрытой системы (без учета оттока воды изгрунта), и ruo - коэффициента порового давления, определяемого по схеме открытой системы(с учетом оттока воды из грунта).

Величины ruc и ruo следует устанавливать по графикам рекомендуемого приложения 1.

5.19*. Горизонтальные смещения плотин определяют путем расчетанапряженно-деформированного состояния с учетом изменения сжимаемости грунтовпри повышении их влажности, а в северной строительно-климатической зоне - приизменении их температурно-влажностного состояния.

Для плотин II - IVклассов допускается оценивать горизонтальные смещения на основе аналоговплотин, построенных в подобных условиях и такой же конструкции. Дляпредварительных оценок горизонтальных смещений гребня плотины следует приниматьих равными осадке гребня после наполнения водохранилища.

5.20*. При проектировании плотин сэкраном или ядром (диафрагмой) необходимо учитывать деформации береговыхсклонов.

В плотинах с негрунтовымиэкранами и диафрагмами надлежит рассчитывать продольные и поперечные смещенияэкранов и диафрагм. Напряженно-деформированное состояние диафрагмы (экрана)следует рассчитывать с учетом трения грунта по поверхности диафрагмы (экрана),схем опирания устройства на основание и разрезки деформационными швами.

5.21. Плиты крепления откосов плотин следует проверять на прочность отвоздействия давления волн и льда в соответствии с требованиями СНиП 2.06.04-82 *.

5.22*. Трещиностойкость земляных плотин и водоупорных элементов каменно-земляных плотин следуетопределять путем расчета их напряженно-деформированного состояния. При этомследует учитывать поровое давление, а для плотин I и II классов - изменениесжимаемости и ползучести в соответствии со свойствами грунтов, слагающих телоплотины и основания. В северной строительно-климатической зоне расчетнапряженно-деформированного состояния плотины необходимо выполнять с учетомизменения ее температурно-влажностного состояния в ходе строительства.

5.23*. При проектировании плотин из грунтовых материалов, возводимых всеверной строительно-климатической зоне, следует выполнять:

для талых плотин- расчетытемпературного режима в ходе строительства и эксплуатации с определениемположения границ зон талых и мерзлых грунтов, в теле, основании и береговыхпримыканиях плотины на любой задаваемый период до установленияквазистационарного температурного состояния плотины;

для мерзлых плотин смерзлотными завесами в теле и основании - расчеты толщины мерзлотной завесы, образующейсявокруг линейной системы СОУ или замораживающих колонок за первый и последующиесезоны работы СОУ;

для талых и мерзлых плотин - расчеты температурногорежима ложа и бортов водохранилища и русла в нижнем бьефе вблизи плотины напериод до установления квазистационарного состояния.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Рекомендуемое

УСЛОВИЯ НЕОБХОДИМОСТИ УЧЕТА ПОРОВОГОДАВЛЕНИЯ

1. Поровое давление необходимоучитывать при расчетах деформаций основания и тела плотины из грунтовыхматериалов, а также при определении ее устойчивости, если коэффициент поровогодавления ru,max кконцу ее возведения превышает величину run в какой-либо части тела плотины и ее основания.

Указанные условияопределяются критерием

ru,max = ruc ruo.

2. Величину ruc находят по графикам черт. 1 в зависимости отнапряжения s, равного давлениювышележащего грунта на горизонтальную площадку, и параметра П.

Черт. 1. Hомограмма для определениякоэффициента парового давления ruc

Параметр П определяют по графикам черт. 2для начального значения степени влажности грунта Sr,in и отношения , где ein - начальное значение коэффициента пористости; аmax - максимальное значение коэффициента уплотнения, найденного покомпрессионной зависимости.

Черт. 2. Номограмма для определения параметра П

3. Величину ruo определяют по графику черт. 3 в зависимости откоэффициента степени консолидации , равного:

,

где cv,min - наименьшее значениекоэффициента консолидации;

t- время ростанагрузки s до наибольшего значения smax (черт. 4, а, б);

d = h (черт. 4, a);  (черт. 4,б);

t- времявозведения плотины (черт. 4, в, г);

 (черт. 4, в);

 (черт. 4, г);

Черт. 3. График зависимости коэффициента порового давления ruo от

4. При оценке величины ru,max рекомендуется вначале определить ruc. Если ruc £ run, то поровое давление можноне учитывать.

Черт. 4.Различные случаи определения коэффициента порового давления ruo

а - слой на водоупоре; б - слой на дренаже; в - однородная плотина; г- ядро каменно-земляной плотины; 1- нагрузка; 2 - основание; 3 -дренаж; 4 - ядро; 5 - водоупор

В тех случаях, когда ruc > run,необходимо определить величину ruo, а затем ru,max = ruc×ruo.

Величину cv,min рекомендуется определять экспериментально.

5. В случае неоднородногогрунта следует принимать для расчета характеристики грунта с наибольшимивеличинами Sr,in и а.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2*
Обязательное

КОНТРОЛЬ ЗА СОСТОЯНИЕМ СООРУЖЕНИЙ ИОСНОВАНИЙ В ПЕРИОД СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ

1. В проектах плотин I-IIIклассов необходимо предусматривать установку контрольно-измерительнойаппаратуры (КИА) для проведения натурных наблюдений за работой и состояниемсооружений и их оснований как в процессе строительства, так и в периодэксплуатации, используя результаты этих наблюдений для оценки надежностиобъекта, своевременного выявления дефектов, назначения ремонтных мероприятий,предотвращения аварий и улучшения условий эксплуатации. Натурные наблюдениямогут быть контрольными и специальными.

2*. Контрольные натурныенаблюдения следует проводить в целях изучения основных параметров работыплотины и основания, комплексного анализа их состояния и оценкиэксплуатационной надежности. Состав и объем контрольных наблюдений следуетназначать в зависимости от класса плотины, ее конструктивных особенностей,геологических, геокриологических, гидрогеологических, климатических,сейсмических условий, а также условий возведения и требований эксплуатации.

При наблюдениях, какправило, следует определять:

а) отметки уровней водыверхнего и нижнего бьефов;

б) положение депрессионнойповерхности в теле плотины и берегах;

в) качество работы дренажа ипротивофильтрационных устройств;

г) расходы воды,фильтрующейся через плотину и ее основание, а также в берегах и местахпримыкания плотины к бетонным сооружениям;

д) мутность, температурупрофильтровавшейся воды, а при необходимости и ее химический состав;

е) поровое давление вглинистых элементах тела плотины и основания;

ж) осадку тела плотины,основания и береговых примыканий;

з) горизонтальные смещениягребня, берм и противофильтрационных устройств;

и) напряжения и деформации втеле плотины, противофильтрационных устройствах, а также в основании;

к) сейсмические колебания;

л) ледовые воздействия.

В состав контрольныхнаблюдений следует включать систематические визуальные наблюдения за состояниемкреплений и местными деформациями откосов и гребня плотины, водосбросныхкюветов, появлением выходов профильтровавшейся воды, размывами откосов иберегов, появлением наледи, заилением и зарастанием дренажных траншей.

В севернойстроительно-климатической зоне, помимо указанного состава наблюдений, следуетопределять температуру воды в верхнем бьефе, включая температуру придонногослоя воды в водохранилище, и температуру грунтов тела и основания плотины, атакже проводить наблюдения за работой и состоянием СОУ.

3. Для плотин IVкласса и их оснований следует предусматривать комплексные визуальныенаблюдения. Инструментальные наблюдения следует, как правило, ограничиватьнаблюдениями за смещениями, осадкой, положением депрессионной поверхности ифильтрационными расходами. При соответствующем обосновании допускается не проводитьинструментальных наблюдений.

4. Специальные натурныенаблюдения проводят при соответствующем обосновании в целях получения данныхдля уточнения методов и результатов расчета и модельных исследований,обоснования конструктивных решений, методов производства работ и улучшенияусловий эксплуатации плотин.

5. Проект натурных наблюденийдолжен включать:

а) программу наблюдений сизложением цели, задач, состава, объема, методики с указанием сроков,номенклатуры и технических характеристик КИА;

б) общие схемы и рабочиечертежи размещения и монтажа КИА в плотине, основании, береговых примыканиях иотдельных элементах, прокладки и коммутации кабельных линий и устройстваизмерительных пультов;

в) рабочие чертежи закладныхдеталей и монтажных приспособлений для установки КИА;

г) спецификацииустанавливаемой КИА, вторичных приборов, вспомогательного оборудования,кабелей;

д) инструкцию по установкеКИА, прокладке кабельных линий и оборудованию пультов;

е) смету на приборы,вспомогательное оборудование, кабельную продукцию, проведение наблюдений,обработку и анализ результатов.

Номенклатуру, число приборови их местоположение в теле плотины, основании, береговых примыканиях иотдельных элементах сооружения назначают, исходя из состава задач и объеманаблюдений и исследований. При этом следует стремиться к автоматизации всехнаблюдений.

6. В проект должны бытьвключены требования по периодичности проведения, обработке и систематизациинатурных наблюдений за работой и состоянием сооружения и его основания как впериод строительства так и в период эксплуатации.

7. При расчетах плотин всехклассов должны устанавливаться предельно допустимые значения параметровсостояния плотин и их оснований, контролируемые натурными наблюдениями.

Значения предельнодопустимых параметров в виде отдельной таблицы включают в проект.

8. Предельно допустимыезначения параметров состояния плотины принимаются равными расчетным значениямдля основного и особого сочетаний нагрузок и могут уточняться в процессестроительства и эксплуатации.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3*
Рекомендуемое

РАСЧЕТ НОРМЫ ОТМЫВА ГРУНТА ПРИ ВОЗВЕДЕНИИЗЕМЛЯНЫХ НАМЫВНЫХ ПЛОТИН

Норму отмыва устанавливаютпо характеристике состава карьерного грунта (грунта выемки) с учетом принятойтехнологии намыва земляного сооружения.

Грунтыпесчано-гравийных и песчаных карьеров в зависимости от показателей ихгранулометрического состава и технологии намыва делятся на пять групп (см.таблицу).

Номер группы грунта

Грунт

Вид технологии намыва

Содержание фракций в составе грунта, %

k60,10

d90, мм

d = 0,25 - 0,10 мм

d > 2 мм

1

Разнозернистые пески с гравием

Двусторонний с технологическим прудком

< 50

> 5

> 1

2,5-300

> 2

2

Среднезернистые пески

То же

< 50

< 5

> 1

< 5

< 2

3

Мелкозернистые пески

»

> 50

-

-

< 5

-

4

Тонкозернистые и пылеватые пески

»

< 50*

-

< 1

> 5*

-

5

Разнозернистые пески с гравием, среднезернистые и мелкозернистые пески

Односторонний со свободным откосом

-

-

-

-

-

___________

* В большинствеслучаев.

Для каждой группы грунтов ипринятой технологии намыва сооружения норму отмыва НО определяют по следующим формулам в процентах к объемунамываемого сооружения.

1-я группа: разнозернистый песок с гравием, двусторонний намыв -

НО = 0,1 [d= 0,25 - 0,10мм]% + 0,35 [d= 0,10 - 0,05мм]% +

+ 0,9 [d= 0,05 - 0,01мм]% + 0,9[d = 0,01 - 0,005 мм]% + 1 [d< 0,005мм]%;

2-я группа: среднезернистый песок, двусторонний намыв -

НО = 0,025 [d= 0,25 - 0,10мм]% + 0,35 [d= 0,10 - 0,05мм]% +

+ 0,8 [d= 0,05 - 0,01мм]% + 1 [d< 0,01 мм]%;

3-я группа: мелкозернистый песок, двусторонний намыв -

НО= 0,05 [d= 0,25 - 0,10мм]% + 0,3 [d= 0,10 - 0,05мм]% +

+0,9 [d= 0,05 - 0,01мм]% + 1 [d< 0,01 мм]%;

4-я группа: мелкозернистые и пылеватые пески, двусторонний намыв -

НО= 0,11 [d= 0,10 - 0,05мм]% + 0,5 [d= 0,05 - 0,01мм]% +

+0,6 [d = 0,01 - 0,005 мм]% + 0,9 [d< 0,005мм]%;

5-я группа: разнозернистые, среднезернистые и мелкозернистые пески, одностороннийнамыв со свободным откосом -

НО= 0,15 [d= 0,25 - 0,10мм]% + 0,5 [d= 0,10 - 0,05мм]% +

+0,9 [d= 0,05 - 0,01мм]% + 1 [d< 0,01 мм]%;

Примечания: 1.Отмыв грунта при одностороннем намыве тонкозернистых и пылеватых грунтов, атакже при намыве грунтов в воду без устройства обвалования устанавливают припроектировании технологических схем намыва сооружений с использованием аналоговили результатов опытного намыва.

2. В случаях,когда проектом установлена целесообразность использования для намыва сооруженийкарьерных грунтов или грунтов полезных выемок без предварительного удалениявскрышного слоя, средневзвешенный гранулометрический состав, по которомуопределяют норму отмыва, устанавливают по всей толще карьера (выемки) - отповерхности до подошвы забоя.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Рекомендуемое

РАСЧЕТЫ ГРАНИЦ ЗОН ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ ИОСРЕДНЕННОГО ЗЕРНОВОГО СОСТАВА НАМЫТОГО ГРУНТА В ПОПЕРЕЧНОМ СЕЧЕНИИ ПЛОТИНЫ

1. Расчет границ зонфракционирования и осредненного зернового состава намытого грунта в поперечномсечении выполняют для неоднородных плотин.

Фракционирование грунта -процесс, положенный в основу конструкции намывных плотин и проявляющийся враскладке зерен грунта по крупности по длине откоса намыва с постеленнымуменьшением средней крупности намытого грунта по мере удаления от выпускапульпы из распределительного пульпопровода.

2. Для неоднородных плотин сядром, намываемых из песчано-гравийного грунта, содержащего пылеватые иглинистые фракции (см. черт. 3, в разд. 3), расчет границ зонфракционирования выполняют по формулам:

расстояние от откоса плотиныдо внутренней границы боковой зоны X1

                                                   (1)

где  - содержание всехфракций крупнее 2 мм в составе карьерного грунта, %;

L - расстояние от откоса до оси плотины;

расстояние от откоса плотиныдо границы ядра X2

                                                   (2)

где  - содержание всехфракций крупнее 0,1 мм в составе карьерного грунта, %.

3.Для неоднородных плотин с центральной зоной, намываемых из песчано-гравийных грунтов (см. черт. 3, г, разд. 3) расчет расстояния ототкоса плотины до границы центральной зоны X2выполняют по формуле

                                                  (3)

где  - содержание всехфракций крупнее 0,25 мм в составе карьерного грунта, %.

Примечание к пп. 2 и 3.В расчет вводят осредненный состав карьерного грунта.

4. Осредненный зерновой составнамытого грунта в пределах выделенных зон фракционирования определяют с помощьюграфиков  черт. 1 - 5,построенных в результате обработки данных геотехнического контроля намываразличных плотин,

где  - процентноесодержание составляющих частиц;

 - крупность составляющихчастиц намытого грунта;

 - средневзвешенная крупностькарьерного грунта:

,                                                          (4)

где  -среднеарифметическое значение крупности i-й стандартной фракции всоставе карьерного грунта;

 - процентное содержание i-йстандартной фракции;

90 - суммарное содержаниеучитываемых фракций в составе карьерного грунта, %.

Черт. 1. Графикзависимости . Однородные песчаные плотины

Черт. 2.График зависимости . Неоднородные плотины из мелкого песчано-гравийного грунта сцентральной песчаной зоной

I - боковая зона; II - центральная зона

Черт. 3.График зависимости . Неоднородные плотины из крупного песчано-гравийного грунтас центральной песчаной зоной

I - боковая зона; II - центральная зона

Черт. 4.График зависимости . Гравийные плотины с ядром высотой менее 30 м

I - боковая зона; II - ядро

Черт. 5. График зависимости . Гравийные плотины с ядром высотой более 30 м

I - боковая зона; II - промежуточная зона; III - ядро

Примечание. При вычислении  отбрасываются всефракции мельче , и крупнее , где  и  - крупность частиц,соответствующая обеспеченности 5 и 95 % по массе в составе карьерного грунта.

Отношение  - снимают сосредненной кривой графиков для разной обеспеченности (10 %, 20 %, ...).Величину di (d10, d20,...) определяют умножением указанного отношения назаданную величину  по формуле

                                                             (5)

С помощью полученныхзначений di строят кривую зернового,состава намытого грунта по каждой зоне.

ПРИЛОЖЕНИЕ 5*
Рекомендуемое

РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСОВ ПО СПОСОБУНАКЛОННЫХ СИЛ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

Согласно п. 5.10*настоящего СНиП в числе рекомендуемых методов расчета устойчивости откосовгрунтовых плотин названы методы, оперирующие с расчлененной на вертикальныеэлементы призмой обрушения и с произвольной или круглоцилиндрическойповерхностью сдвига, удовлетворяющие условиям равновесия в предельномсостоянии.

В качестве таковых могутбыть использованы методы, основанные на гипотезе наклонных сил взаимодействиямежду элементами призмы обрушения.

Угол наклона к горизонту b этих сил может бытьопределен из условий равновесия призмы обрушения в предельном состоянии,которое достигается пропорциональным изменением характеристик прочности грунтовот расчетных значений tgj,с до критических tgjk,сk.

При произвольной поверхностисдвига для оценки устойчивости призмы обрушения сопоставляют проекцииравнодействующих активных сил FE и сил сопротивления RE на направление сил взаимодействия. При круглоцилиндрическойповерхности сдвига можно сопоставлять как моменты этих равнодействующих Fo, Ro относительно осиповерхности сдвига, так и их проекции. Критерием устойчивости призмы обрушенияявляется соотношение

                                                              (1)

где  - коэффициентысочетаний нагрузок, условий работы, надежности по ответственности сооружения.

Откос устойчив, если обеспеченаустойчивость призмы обрушения с наиболее опасной поверхностью сдвига.

Проекции равнодействующихопределяют из условия равновесия элементов призм обрушения по формулам (см.схему):

                                (2)

где Q= qdx - равнодействующая активных сил, действующих на элемент призмы обрушения;

d - угол отклонения силы Q от вертикали;

а - угол наклона элемента поверхности сдвига к горизонту;

С = cds- силасцепления, действующая на элемент поверхности сдвига.

Схема сил, действующих на элемент призмы обрушения

Моменты равнодействующихопределяют по формулам:

                                     (3)

где r - радиус поверхности сдвига;

b- возвышениеточки приложения силы Qнад поверхностью сдвига.

Угол b в обоих случаях допустимо определять поприближенной зависимости

                                                           (4)

Устойчивость откоса впредположении кругло-цилиндрической поверхности сдвига можно проверять по формулам (2)или (3). Отношения  и  - разные механическиепонятия, поэтому оценки устойчивости по ним получаются разными. Однако этиоценки совпадают при -  = 1 и достаточноблизки при - < 1,3, так что разногласий в суждении об устойчивостиоткоса не возникает.

Если принять в качествеуниверсальной оценки устойчивости отношение , т.е. подобрать такие значения характеристик прочности, прикоторых Ro= Fo и RE = FE, результаты расчета обоимиспособами должны совпадать.

Такой расчет может служитьконтролем правильности определения угла b, т.е. соблюдения условийравновесия призмы обрушения в предельном состоянии, для найденной наиболееопасной поверхности сдвига.

Влияние воды, насыщающей откос, допускается учитывать двумя способами:

а) первый - вес грунтав пределах каждого элемента определяют с учетом ее капиллярного поднятия, а поконтуру элемента (поверхности откоса, поверхности сдвига и плоскостям разделамежду элементами) определяют давление воды фильтрационным расчетом;

б) второй - вес грунта элемента определяют с учетом его взвешиванияводой; на уровне ее поверхности к грунту прилагают капиллярные силы и кнасыщенному водой объему грунта элемента прилагают фильтрационные силы,определяемые расчетом.

Оба способа дают,естественно, тождественные результаты и распространяются на неустановившуюсяфильтрацию, в том числе при незавершенной консолидации грунта. При вычисленииактивной силы FE и активного момента Fî давление воды по плоскостямраздела можно не учитывать, в сумме оно равно нулю. При вычислении Fî можно не учитывать также давление воды покруглоцилиндрической поверхности сдвига, его момент равен нулю.

Влияние сейсмических воздействий на откос определяют по СНиП II-7-81* в форме объемныхсейсмических сил, действующих на объем грунта каждого элемента с учетом егонасыщения водой, и изменения давления воды на поверхность откоса в пределахэлемента.

В расчеты откосов с учетомсейсмических воздействий вводят динамические характеристики прочности грунтов,если они отличаются от статических. Учитывают в соответствующих случаяхвозникновение избыточного порового давления как следствие сейсмических толчков.

Сейсмические воздействияотносятся к особым нагрузкам, их учет исключает другие особые нагрузки.

ПРИЛОЖЕНИЕ 6*
Рекомендуемое

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРУТИЗНЫ ВОЛНОУСТОЙЧИВОГОНЕУКРЕПЛЕННОГО ОТКОСА ПЛОТИН ИЗ ПЕСЧАНОГО ГРУНТА ПРИ «ПРОФИЛЕ ДИНАМИЧЕСКОГОРАВНОВЕСИЯ»

Предварительная оценкапараметров динамически устойчивого при воздействии волн профиля неукрепленногооткоса плотин из песчаного грунта («профиля динамического равновесия») можетбыть выполнена по формулам:

                                                    (1)

где m - коэффициент откоса;

mо - коэффициент естественного откоса грунта телаплотины под водой;

hcdl- высотарасчетной волны, м;

l - длина расчетной волны, м;

do - средневзвешенный диаметрчастиц грунта тела плотины, м;

                                                             (2)

где di - размер фракций, м;

рi- доля фракций, % по массе;

kl - коэффициент, принимаемый:

kl = 0,37 для подводной частипляжного откоса от расчетного уровня воды в водохранилище (или в реке) донижней границы размывающего действия волн (h2), определяемой по формуле

                                                          (3)

kl = 0,17 для надводной частипляжного откоса от расчетного уровня воды до верхней границы размывающегодействия волн (h2), зависящей от высоты наката, определяемой по СНиП2.06.04-82*. В первом приближении можно принять h2 = 05 hcdl(см. чертеж).

Определениекрутизны верхового неукрепленного откоса песчаной плотины

1 - расчетный уровень воды; 2- участок откоса при kl = 0,37; 3 -то же, при kl = 0,17

Примечания: 1. При определении крутизны динамическиустойчивого откоса необходимо учитывать размывающее влияние косого подходаволн, особенно сильно проявляющееся при углах подхода a = 45-57°.

2. Профильсооружений необходимо уточнять по данным лабораторных или натурных исследованийна основе результатов эксплуатации земляных сооружений с неукрепленнымиоткосами, построенных из аналогичных грунтов и в условиях, близких по волновыми ветровым воздействиям.

ПРИЛОЖЕНИЕ 7*
Обязательное

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИГИДРОТЕХНИЧЕСКОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ В СЕВЕРНОЙ СТРОИТЕЛЬНО-КЛИМАТИЧЕСКОЙ ЗОНЕ

Принцип строительства I -вечномерзлые грунты основания плотины сохраняются в мерзлом состоянии при еестроительстве и эксплуатации, а талые грунты противофильтрационного устройстваплотины и его основания замораживаются до начала заполнения водохранилища исохраняются в мерзлом состоянии при эксплуатации.

Принцип строительства II -допускается оттаивание вечномерзлых грунтов основания в ходе строительства иэксплуатации плотины или искусственное их оттаивание на заданную глубину доначала заполнения водохранилища.

Мерзлая плотина - плотина, водонепроницаемость которой обеспечивается мерзлымсостоянием грунтов ее противофильтрационного устройства и его основания.

Талая плотина - плотина, грунты тела и основания которой имеют положительнуютемпературу или находятся частично в мерзлом состоянии и позволяют существоватьфильтрационному потоку в теле и основании или только в основании плотины.

Тало-мерзлая плотина - плотина, у которой отдельные по напорному фронтуучастки возводятся по разным принципам строительства. Сопряжения между талыми имерзлыми участками плотины осуществляются за счет использования охлаждающихустройств.

Талик- участок горной породы с положительной температурой, расположенный в массивевечномерзлых пород.

Талик речной - талая зона пород под руслом реки, ограниченная мерзлыми породами.

Талик сквозной - талик, прорезающий всю толщину вечномерзлых грунтов в основанииводотока и сопрягающийся с подмерзлотными талыми породами.

Мерзлотная завеса - ледогрунтовая стенка, создаваемая в массиве талого грунта с помощьюохлаждающих устройств, обладающая водонепроницаемостью и способностьювыдерживать механические нагрузки.

Висячая мерзлотная завеса - завеса, нижняя часть которой не смыкается сверхней гранью вечномерзлых грунтов.

Глухая мерзлотная завеса - завеса, которая смыкается с толщей вечномерзлыхгрунтов основания.

Замораживающие системы - комплексы, состоящие изотдельных или объединенных в группы охлаждающих устройств, установленных в телеи (или) основании плотины, для замораживания и охлаждения грунта.

Сезоннодействующие охлаждающие устройства (СОУ) - теплообменные устройстваразличного типа, применяемые для охлаждения и замораживания грунта за счетестественных температур воздуха.

ПРИЛОЖЕНИЕ 8*
Рекомендуемое

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТА

1. Теплофизическиехарактеристики грунта (теплопроводность l и объемная теплоемкость С) определяют опытным путем всоответствии с ГОСТ26263-84.

2. При расчетах температурногосостояния сооружений II - IV классов и их оснований, атакже при выполнении предварительных теплотехнических расчетов расчетныезначения теплофизических характеристик талых и мерзлых песков, супесей,суглинков, глин, заторфованных грунтов и торфа допускается принимать по табл. 3обязательного приложения 1 СНиП 2.02.04-88.

3. Для супесчано-суглинистыхгрунтов, укладываемых в противофильтрационные устройства плотин, рекомендуетсяпринимать расчетные значения теплофизических характеристик при аналогичных поплотности и влажности величинах по табл. 3 приложения 1 СНиП 2.02.04-88, адля больших значений плотности уложенного грунта и оптимальных влажностей - по табл. 1настоящего СНиП.

4. Расчетные значениятеплофизических характеристик дресвяно-щебенистых грунтов ссупесчано-суглинистым заполнителем, грунтовых смесей с содержанием крупныхфракций (диаметром более 2 мм) Рk = 0,1-1,0 исупесчано-суглинистых грунтов с содержанием крупнообломочных включений Рk > 0,1 по массе допускается принимать по табл. 2настоящего приложения.

5. Для засоленных хлоридами Na и Саискусственных грунтов и грунтовых смесей, используемых для укладки в телоплотины, теплофизические характеристики рекомендуется определять по табл. 3настоящего приложения.

Таблица 1

Плотность (сухого грунта) rdf, т/м3

Грунты

талый

мерзлый

суммарная влажность Wtot,, доли единицы

теплопроводность, lth , Вт/(м×°С) [ккал/(м×ч×°С)]

теплоемкость Cth, Дж/(м3×°С)10-6 [ккал/(м3×°С)]

плотность (сухого грунта) rdf, т/м3

суммарная влажность Wtot,, доли единицы

теплопроводность, Вт/(м×°С) [ккал/(м×ч×°С)]

теплоемкость, Дж/(м3×°С)10-6 [ккал/(м3×°С)]

-

-

-

-

1,7

0,03

0,56 (0,51)

1,35 (320)

1,8

0,02

0,47 (0,41)

1,40 (330)

-

-

-

-

2,2

0,03

1,13 (0,98)

2,30 (550)

2,2

0,03

1,14 (0,98)

2,05 (490)

-

-

-

-

1,6

0,06

0,52 (0,44)

1,35 (320)

1,9

0,08

1,13 (0,98)

2,15(510)

1,9

0,07

0,92 (0,79)

2,20 (525)

2,1

0,08

1,18 (1,02)

2,50 (595)

2,1

0,08

1,26 (1,08)

2,25 (535)

2,2

0,07

1,87 (1,61)

2,50 (595)

2,2

0,07

1,09 (0,94)

1,80 (420)

1,6

0,12

0,63 (0,54)

2,05 (490)

1,6

0,11

0,54 (0,49)

1,80 (420)

1,8

0,12

0,85 (0,73)

2,30 (550)

1,8

0,12

0,78 (0,67)

2,20 (525)

2,2

0,12

1,55 (1,33)

3,00 (715)

2,2

0,13

0,84 (0,72)

2,75 (655)

1,6

0,13

0,68 (0,58)

2,15 (510)

1,6

0,13

0,76 (0,66)

1,75 (420)

1,8

0,13

1,02 (0,87)

2,30 (550)

1,8

0,13

1,12 (0,97)

2,35 (560)

2,0

0,13

1,31 (1,12)

3,05 (725)

2,0

0,13

1,37 (1,14)

2,55 (610)

1,6

0,19

1,09 (0,93)

2,80 (665)

1,6

0,19

1,09 (0,94)

2,25 (535)

1,8

0,19

1,31 (1,13)

3,00 (715)

1,8

0,19

1,20 (1,03)

2,30 (550)

1,9

0,19

1,82 (1,39)

3,20 (760)

1,9

0,19

1,35 (1,16)

2,70 (645)

1,6

0,23

1,21 (1,04)

3,15 (750)

1,6

0,24

1,05 (0,91)

2,30 (550)

1,8

0,24

1,56 (1,35)

3,35 (795)

1,8

0,24

1,20 (1,03)

2,35 (560)

Таблица 2

Содержание крупных фракций d > 2 мм, rk доли единицы

Плотность сухого грунта r, т/м3

Суммарная влажность грунта Wtot, доли единицы

Теплопроводность грунта, Вт/(м×°С) [ккал/(м×ч×°С)]

Объемная теплоемкость грунта, Дж/(м3×°С)10-6 [ккал/(м3×°С)]

lth

lf

Cth

Cf

0,10

1,60

0,04

0,40 (0,34)

0,48 (0,41)

1,53 (365)

1,03 (244)

1,60

0,08

0,63 (0,55)

0,63 (0,54)

1,86 (444)

1,59 (380)

1,60

0,13

0,88 (0,76)

0,74 (0,64)

2,37 (565)

1,60 (380)

1,60

0,16

1,19(1,02)

1,26 (1,09)

2,54 (605)

1,95 (465)

1,60

0,21

1,20 (1,03)

1,28 (1,10)

3,32 (790)

2,30 (550)

0,20

1,60

0,12

0,83 (0,72)

0,77 (0,66)

2,32 (550)

1,51 (360)

1,60

0,16

0,88 (0,76)

1,04 (0,90)

2,42 (580)

1,93 (460)

1,60

0,21

1,11 (0,96)

1,27 (1,09)

3,10 (740)

1,97 (470)

0,30

1,60

0,05

0,44 (0,38)

0,38 (0,33)

1,60 (380)

0,87 (205)

1,60

0,08

0,65 (0,56)

0,59 (0,51)

2,05 (485)

1,40 (340)

1,60

0,14

0,81 (0,70)

-

2,25 (535)

-

1,60

0,22

1,08 (0,93)

-

2,80 (660)

-

0,45

1,60

0,04

0,36 (0,31)

0,33 (0,28)

1,38 (330)

1,21 (290)

1,60

0,12

0,65 (0,56)

0,72 (0,62)

2,18 (520)

1,48 (350)

1,60

0,16

0,81 (0,70)

0,76 (0,66)

2,18 (520)

1,64 (390)

1,80

0,20

1,13 (0,97)

1,13 (0,97)

3,18 (760)

2,43 (580)

0,60

1,60

0,12

0,80 (0,69)

0,85 (0,73)

2,13 (730)

1,42 (340)

2,00

0,16

1,63 (1,41)

1,66 (1,43)

2,66 (635)

2,27 (540)

1,80

0,20

1,70 (1,47)

1,64 (1,41)

3,18 (760)

2,50 (600)

0,70

1,70

0,04

0,37 (0,32)

0,55 (0,77)

1,63 (390)

1,16 (280)

1,60

0,08

0,49 (0,42)

0,65 (0,56)

1,87 (445)

1,59 (380)

1,60

0,12

0,92 (0,79)

0,77 (0,66)

2,11 (500)

1,61 (385)

1,85

0,16

1,51 (1,30)

1,45 (1,25)

2,50 (600)

2,10 (500)

1,85

0,17

1,63 (1,41)

1,70 (1,74)

3,01 (720)

2,38 (550)

0,85

1,60

0,04

0,36 (0,31)

0,41 (0,35)

1,44 (345)

0,93 (220)

1,60

0,09

0,71 (0,61)

0,59 (0,51)

1,91 (450)

1,53 (364)

1,70

0,12

1,00 (0,86)

0,97 (0,84)

2,25 (540)

1,35 (321)

1,85

0,16

1,77 (1,53)

-

2,74 (650)

2,31 (550)

1,80

0,17

1,80 (1,55)

1,51 (1,30)

3,11 (740)

2,23 (530)

1,00

1,60

0,04

0,42 (0,36)

0,42 (0,36)

1,50 (360)

0,88 (210)

1,60

0,09

0,88 (0,76)

0,80 (0,69)

1,98 (470)

1,47 (350)

1,60

0,12

1,01 (0,87)

1,05 (0,91)

2,09 (500)

1,60 (380)

1,60

0,16

1,07 (0,92)

1,49 (1,28)

2,28 (540)

2,12 (510)

1,60

0,21

1,35(1,16)

1,64(1,40)

2,88 (690)

2,10 (500)

Обозначения, принятые в таблице:

lth; lf - теплопроводностьсоответственно талого и мерзлого грунтов;

Cth; Cf- объемная теплоемкостьсоответственно талого и мерзлого грунтов.

Таблица 3

Концентрация порового раствора К, т/м3

Плотность сухого грунта r, т/м3

Суммарная влажность грунта Wtot, доли

единицы

Теплопроводность грунта, Вт/(м×°С) [ккал/(м×ч×°С)]

Объемная теплоемкость грунта Дж/(м3×°С)10-6 [ккал/(м3×°С)]

lth

lf

Cth

Cf

А. Засоление хлоридами Nа

0,04

1,55

0,13

0,90(0,78)

0,70(0,60)

2,45(580)

1,55(370)

1,80

0,13

0,99(0,85)

0,86(0,74)

2,95(700)

1,80(430)

1,90

0,13

1,20(1,03)

1,06(0,91)

3,20(760)

2,05(490)

1,60

0,19

1,08(0,93)

1,12(0,97)

2,50(595)

2,50(595)

1,80

0,19

1,27(1,09)

1,04(0,90)

2,95(702)

2,80(665)

1,95

0,19

1,43(1,23)

1,24(1,07)

3,30(785)

3,00(715)

1,60

0,22

1,19(1,03)

1,24(1,07)

2,65(630)

2,60(705)

1,80

0,22

1,44(1,24)

1,26(1,08)

3,35(800)

2,40(570)

1,55

0,26

1,28(1,10)

1,15(1,03)

3,10(740)

2,95(705)

0,16

1,60

0,13

0,97(0,84)

0,78(0,67)

2,25(535)

3,80(905)

1,80

0,13

1,14(0,98)

1,04(0,89)

2,85(680)

4,25(1015)

2,00

0,13

1,40(1,21)

1,28(1,10)

2,30(550)

4,45(1060)

1,60

0,17

1,00(0,86)

0,83(0,72)

2,35(560)

3,30(785)

1,85

0,17

1,19(1,03)

1,01(0,87)

2,70(645)

4,60(1100)

1,95

0,17

1,51(1,30)

1,00(0,86)

3,00(715)

4,55(1085)

1,60

0,21

1,16(1,00)

1,02(0,88)

2,70(645)

4,10(975)

1,70

0,20

1,27(1,09)

1,43(1,23)

2,85(680)

4,35(1035)

1,80

0,20

1,55(1,34)

1,28(1,10)

3,10(740)

5,70(1360)

1,60

0,25

1,24(1,07)

1,16(1,00)

2,80(665)

4,45(1060)

0,26

1,60

0,13

0,86(0,74)

0,91(0,79)

2,15(510)

1,95(465)

1,80

0,13

1,08(0,93)

0,92(0,80)

2,50(595)

1,95(465)

2,00

0,13

1,27(1,09)

1,16(1,00)

2,85(680)

2,10(500)

1,60

0,17

0,93(0,80)

0,72(0,62)

2,35(560)

1,70(405)

1,80

0,16

1,12(0,97)

1,05(0,91)

2,70(645)

2,30(550)

2,00

0,17

1,38(1,18)

1,06(0,92)

3,05(730)

2,35(560)

1,60

0,19

1,01(0,87)

1,01(0,87)

2,65(630)

2,05(490)

1,80

0,19

1,30(1,12)

1,11(0,96)

3,05(730)

2,20(525)

1,60

0,21

1,21(1,04)

0,94(0,81)

2,85(680)

2,75(655)

Б. Засоление хлоридами Ca

0,05

1,70

0,13

0,95(0,82)

0,92(0,79)

2,65(630)

1,95(465)

1,80

0,13

0,88(0,76)

0,93(0,80)

2,75(655)

2,05(490)

2,00

0,13

1,44(1,24)

1,20(1,03)

2,75(655)

2,25(535)

1,60

0,17

0,98(0,85)

1,00(0,86)

2,65(630)

2,35(560)

1,80

0,17

1,29(1,11)

1,14(0,98)

3,05(725)

2,50(595)

2,00

0,17

1,42(1,22)

1,24(1,07)

3,15(750)

2,95(700)

1,50

0,22

0,86(0,75)

0,94(0,81)

2,55(610)

2,35(560)

1,60

0,23

0,99(0,85)

1,04(0,90)

3,05(730)

2,75(655)

1,80

0,22

1,24(1,07)

1,64(1,41)

3,15(750)

2,70(645)

0,12

1,60

0,13

0,55(0,47)

0,54(0,47)

2,85(680)

2,20(525)

1,90

0,13

1,45(1,25)

1,07(0,92)

2,95(705)

3,30(785)

2,00

0,13

1,55(1,34)

1,13(0,97)

3,05(725)

3,70(880)

1,60

0,15

0,84(0,72)

0,73(0,63)

2,55(610)

2,95(700)

1,80

0,15

1,45(1,25)

0,92(0,79)

2,95(705)

3,25(775)

2,00

0,15

1,59(1,37)

0,94(0,81)

3,20 (760)

3,85 (915)

1,60

0,21

0,90(0,78)

1,16(1,00)

2,75 (665)

3,90 (930)

1,80

0,21

1,36(1,17)

0,91(0,79)

2,88 (690)

3,90 (930)

0,27

1,55

0,12

0,70 (0,60)

0,64 (0,55)

2,10 (500)

1,50 (360)

1,80

0,12

0,81 (0,70)

0,98 (0,84)

2,30 (550)

1,95 (465)

2,00

0,12

1,20 (1,03)

1,15 (0,99)

2,40 (570)

2,05 (490)

1,60

0,15

0,90 (0,78)

0,79 (0,68)

2,20 (525)

1,90 (450)

1,80

0,15

1,18 (1,02)

0,91 (0,78)

2,60 (620)

1,91 (455)

2,00

0,15

1,21 (1,04)

0,94 (0,81)

2,80 (665)

2,15 (510)

0,39

1,60

0,11

0,71 (0,61)

0,63 (0,54)

2,30 (545)

1,55 (370)

1,90

0,11

1,21 (1,04)

1,12 (0,96)

2,50 (595)

2,05 (490)

2,00

0,11

1,34 (1,16)

1,19 (1,03)

2,55 (610)

2,05 (490)

1,60

0,13

0,97 (0,84)

0,70 (0,60)

2,35 (560)

1,90 (450)

1,75

0,13

1,06 (0,91)

0,90 (0,78)

2,40 (570)

2,10 (500)

2,00

0,13

1,33 (1,15)

0,93 (0,80)

2,75 (655)

2,20 (525)

1,60

0,16

0,72 (0,62)

0,47 (0,41)

2,65 (630)

1,50 (360)

1,80

0,16

1,12 (0,96)

1,02 (0,87)

2,70 (645)

2,05 (490)

2,00

0,16

1,35 (1,16)

1,12 (0,96)

2,90 (690)

2,50 (595)

1,60

0,18

1,08 (0,93)

0,71 (0,61)

2,65 (630)

1,90 (450)

1,80

0,18

1.35 (1,16)

0,99 (0,85)

3,10 (740)

2,85 (680)

Обозначения, принятые в таблице:

lth; lf - теплопроводностьсоответственно талого и мерзлого грунтов;

Cth; Cf- объемная теплоемкостьсоответственно талого и мерзлого грунтов.

ПРИЛОЖЕНИЕ 9*
Рекомендуемое

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛОТИН СО СТАЛЬНЫМИДИАФРАГМАМИ

1. Грунтовые плотины состальными диафрагмами могут быть рекомендованы: для строительства в севернойстроительно-климатической зоне; при отсутствии вблизи строительства грунтов,пригодных для устройства ядра, экрана или обратных фильтров; для районов сочень влажным климатом; во всех других случаях при соответствующемтехнико-экономическом обосновании их преимуществ перед другими видами плотин.

2. Плотины со стальнымидиафрагмами могут возводиться из каменной наброски, горной массы, песчаных,гравийных, галечных, дресвяных и щебеночных грунтов.

3. Стальные диафрагмыдопускается применять в плотинах I - IV классов.

4. Стальную диафрагмурекомендуется располагать в теле плотины вертикально в плоскости, проходящей пооси гребня или по его верховой бровке.

5. Сопряжение стальнойдиафрагмы с основанием плотины и береговыми склонами должно осуществлятьсяпосредством бетонного зуба, плиты или цементационной потерны с устройством подопорным элементом диафрагмы периметрального шва из битумных или другихгидроизоляционных материалов, либо другими способами, обеспечивающими смещениеопоры диафрагмы по опорной плоскости при воздействии горизонтальных нагрузок, атакже водонепроницаемость шва. С бетонными сооружениями, встроенными в плотину(водосброс, водоприемник и пр.), стальную диафрагму рекомендуется сопрягатьзаделкой ее в бетон устоев, но с устройством в ней в непосредственной близостиот устоя вертикального деформационного шва-компенсатора, обеспечивающегосмещения (без натяжения) диафрагмы под действием горизонтальных нагрузок.

6. Стальные диафрагмы следуетвыполнять из нелегированных углеродистых сталей с пределом прочности 300-400МПа и относительным удлинением 20-30 %. В условиях длительного воздействия надиафрагму низких температур наружного воздуха (минус 40 °С и ниже) по условиямпроизводства работ рекомендуется применять сталь спокойного плавления типаВСт3Гпс2 или ВСт3ГпсЗ.

7. В стальной диафрагмеследует предусматривать вертикальные и горизонтальные деформационные швы,местоположение которых определяется соответствующими расчетами.

8. Количество и местоположениевертикальных деформационных швов в диафрагме назначаются исходя из эпюры ееплановых горизонтальных смещений от действия гидростатического давления с учетомвозможных местных деформаций тела плотины, пересеченности рельефа створа,геологического строения основания. Обязательным следует считать устройство вдиафрагме вертикальных швов в местах резкого излома поверхности основания(седловине, бугре, бортах каньона и др.), а также в местах заделки диафрагмы вустои бетонных сооружений и на границах участков основания, сложенных грунтами,резко отличающимися по деформативным свойствам.

9. Количество и местоположениегоризонтальных деформационных швов в стальной диафрагме назначают расчетом изусловия обеспечения прочности диафрагмы на сжатие, которое возникает вследствиетрения о ее поверхности грунта призм плотины при их осадке и действия весадиафрагмы. Напряжение в диафрагме s определяют по формуле

,                                                      (1)

где Q - вес диафрагмы;

N- нагрузка надиафрагму от трения грунта;

Rу - расчетное сопротивление стали сжатию по пределутекучести;

 - коэффициент надежности поответственности;

Aп - площадь поперечного сечениядиафрагмы (расчет ведения на единицу длины плотины).

Нагрузку на диафрагму наглубине х от трения тела плотиныопределяют как произведение бокового давления на нее грунта на коэффициенттрения грунта по стали:

N1(x) =  (r1l1 + r2l2 + r3)gf,                                             (2)

где r1; r2; r3 - соответственно, плотность грунта верховой инизовой призм плотины и воды;

l1 и l2 - коэффициенты боковогодавления грунта призм плотины на диафрагму;

g- ускорениесилы тяжести;

f - коэффициент трения грунта тела плотины по поверхности стальнойдиафрагмы;

х - глубина расположения расчетного сечения от гребня плотины.

Расстояние х1 от гребня плотины до первого горизонтального деформационногошва определяют подбором. Задавшись предварительно толщиной диафрагмы иординатой х1, определяютзначения Q(х1) и N(х1), а также проверяютусловие прочности (1).

Местоположение второготретьего и всех последующих швов определяют последовательными расчетаминапряженного состояния фрагментов диафрагмы, расположенных между двумясоседними швами с ординатами хn и хn+1. Вэтом случае нагрузку N(х) вычисляют как разность

N(х) = N(хn+1) - N(хn).                                                          (3)

В опорном фрагментедиафрагмы в пределах зоны его изгиба, равной отношению , в формуле(1) учитывают влияние опорного момента и силы трения опоры пооснованию (k - коэффициент постели, EI- жесткостьдиафрагмы).

Для предварительного проектированиясхемы разрезки диафрагмы горизонтальными деформационными швами рекомендуютсяграфики, приведенные на черт. 1.

Черт. 1. Зависимость расстояния между горизонтальными швами диафрагмыпо высоте L от толщины диафрагмы d, величины коэффициента трения грунта по диафрагме f и высоты диафрагмы Н

10. В местах расположения вдиафрагме вертикальных швов устраивают также поперечные (герметичные)деформационные швы в ее опорном элементе по типу, приведенному на черт. 2.

Черт. 2.Устройство деформационного шва в опорном элементе диафрагмы

1 - диафрагма, соединенная с бетонным зубом; 2 - уплотнение деформационного шва опорного элемента; 3 - опорный элемент диафрагмы; 4- покрытие из битумматов; 5 -бетонный зуб

11. Значения коэффициентовтрения песчаных, гравийных и галечных грунтов тела плотины или переходных слоевпо стальной диафрагме рекомендуется назначать по графикам черт. 3 споследующим их уточнением специальными испытаниями для конкретных случаев.

Черт. 3.Зависимость коэффициентов трения грунтов по стальной диафрагме от их крупностии влажности

1 - грунт влажностью 2-7 %; 2- грунт влажностью 100 %; 3 - грунтпри покрытии диафрагмы битумом

12. Окончательные размерыконструктивных элементов профиля плотины, ее подземного контура, толщиныдиафрагмы, шага деформационных швов уточняют по данным статических,динамических и фильтрационных расчетов плотины.

13. Для определениягоризонтальных смещений и прогибов диафрагмы рекомендуется использоватьметодику ее расчета по схеме балки конечной жесткости на упругом податливомосновании, в качестве которого рассматривается низовая призма плотины.Податливость низовой призмы выражается коэффициентом постели k,изменяющимся поее высоте.

смещение опоры диафрагмыимитируется в расчетной схеме введением в опорное сечение реактивной силытрения То и момента Мо (черт. 4).

Черт. 4. Схемарасчета диафрагмы как балки на упругом основании

Р(х) - расчетная нагрузка на диафрагму; dр(х)- реактивные напряжения в грунте низовой призмы; Мо, То - реактивные соответственно момент исила трения, действующие в опоре диафрагмы; хi -смещения диафрагмы; Н - высота диафрагмы

14. Напряженно-деформированноесостояние плотины со стальной диафрагмой рекомендуется рассчитывать численнымиметодами в постановке упругой или упругопластической задачи с учетом поэтапногоее возведения и наполнения водохранилища. При расчете плотины с подвижной вопоре диафрагмой рекомендуется учитывать проскальзывание боковых призм плотиныпо основанию вблизи диафрагмы введением в расчетную схему на указанных участкахскользящих опор (черт.5).

Черт. 5. Схемарасчета плотины с диафрагмой по методу конечных элементов с учетомпроскальзывания грунта тела плотины по основанию и диафрагме

Т - сила трения

В расчетах необходимо учитыватьсобственный вес с учетом взвешивающего действия воды, гидростатическоедавление, силы трения боковых призм по диафрагме и в ее опорном сечении.

15. Исходя из того, что тонкаястальная диафрагма практически полностью передает активную горизонтальнуюнагрузку низовой призме, общую статическую устойчивость низовой призмырекомендуется проверять на плоский сдвиг по поверхности основания.

16. Толщину стальной диафрагмыпри соответствующем обосновании можно назначать, допуская работу стали вконструкции на пределе ее текучести. Диафрагма должна отвечать требованиямкоррозионной долговечности.

Для севернойстроительно-климатической зоны значение толщины стальной диафрагмы с учетомкоррозии и оценку ее долговечности рекомендуется производить исходя из расчетныхзначений скорости равномерной коррозии стали в водно-грунтовой среде иt = 0,004-0,005 мм/год, а такжеграфика, приведенного на черт. 6, и формулы

иt =                                                (4)

где t - длительность коррозии, годы.

Черт. 6. Изменение средней скорости коррозии стальной диафрагмы вводно-грунтовой среде северной строительно-климатической зоны

В условиях развития язвеннойкоррозии диафрагму рекомендуется оборудовать системой электрохимической (катодной)защиты. Расчетную скорость язвенной коррозии стальной диафрагмы в условияхсеверной строительно-климатической зоны рекомендуется принимать 0,02-0,05мм/год.

При монтаже диафрагмы в нейрекомендуется устраивать сплошную полосу заземления.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие положения. 2

Физико-механические и теплофизические характеристики грунтов. 5

2. Земляные насыпные плотины.. 8

Требования к материалам.. 10

Очертания откосов и гребня плотины.. 10

Крепление откосов. 12

Противофильтрационные устройства. 14

Дренажные устройства. 16

Обратные фильтры.. 18

Сопряжение тела плотины с основанием, берегами и бетонными сооружениями. 19

Требования к реконструкции плотин. 21

Замораживание грунтов тела и основания плотины и сохранение их мерзлого состояния при эксплуатации в северной строительно-климатической зоне. 21

3. Земляные намывные плотины.. 23

Требования к материалам.. 25

Фракционирование грунта в теле плотины.. 25

Очертание и крепление откосов плотины.. 26

Требования к реконструкции плотин. 27

Требования к плотинам, возводимым в северной строительно-климатической зоне. 28

4. Каменно-земляные и каменно-набросные плотины.. 28

Требования к материалам.. 30

Очертание откосов плотины.. 31

Противофильтрационные устройства. 31

Требования к основаниям плотин. Сопряжение плотин с основанием.. 32

5. Основные положения расчета плотин. 33

Приложение 1. Условия необходимости учета порового давления. 40

Приложение 2*. Контроль за состоянием сооружений и оснований в период строительства и эксплуатации. 41

Приложение 3*. Расчет нормы отмыва грунта при возведении земляных намывных плотин. 43

Приложение 4. Расчеты границ зон фракционирования и осредненного зернового состава намытого грунта в поперечном сечении плотины.. 44

Приложение 5*. Расчет устойчивости откосов по способу наклонных сил взаимодействия. 47

Приложение 6*. Определение крутизны волноустойчивого неукрепленного откоса плотин из песчаного грунта при «профиле динамического равновесия». 49

Приложение 7*. Термины и определения, применяемые при гидротехническом строительстве в северной строительно-климатической зоне. 49

Приложение 8*. Теплофизические характеристики грунта. 50

Приложение 9*. Проектирование плотин со стальными диафрагмами. 53

Разъяснение по п. 2.12 СНиП 2.06.05-84

В связи с поступающимипросьбами дать разъяснения по определению величин, входящих в формулу (1) п. 2.12 СНиП2.06.05-84 «Плотины из грунтовых материалов», Главтехнормирование Госстроя СССРдает следующее пояснение.

Отметку гребня плотиныследует назначать на основе расчета необходимого возвышения его над расчетнымуровнем воды, определяемого по формуле (1) п.2.12.

При определении первых двухслагаемых в формуле(1) следует принимать обеспеченности скорости ветра для расчетаэлементов волн, наката и нагона при основном сочетании нагрузок и воздействий(при НПУ) - по СНиП 2.06.04-82, при особом сочетании нагрузок и воздействий(при ФПУ) эти обеспеченности принимаются: для I-II классов сооружений - 20 %,для III класса - 30 %, для IV класса- 50 %.

Запас «а» для всех классовплотин следует принимать не менее 0,5 м.

20
Мне нравится
Комментировать Добавить в закладки

Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи.

Пожалуйста зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.