Содержание:

1.Плотина. Виды плотин.

2. Натурные наблюдения и исследования

3.Требования к строительным материалам

4.Деформационные швы плотин и их уплотнение

5.Водосбросные, водоспускные и водовыпускные сооружения

6. Список литературы

Плотина — перегораживающее реку (или другой водоток) для подъёма уровня воды перед ним, сосредоточения напора в месте расположения сооружения и создания водохранилища. Водохозяйственное значение плотин многообразно: подъём уровня воды и увеличение глубин в верхнем бьефе благоприятствуют судоходству, лесосплаву, а также водозабору для нужд орошения и водоснабжения; сосредоточение напора у плотины создаёт возможность энергетического использования стока реки; наличие водохранилища позволяет регулировать сток, т. е. увеличивать расход воды в реке в меженные периоды и уменьшать максимальный расход в паводок, способный привести к разрушительным наводнениям. Плотина и водохранилище существенно воздействуют на реку и прилегающие территории: изменяются режим стока реки, температура воды, продолжительность ледостава; затрудняется миграция рыбы; берега реки в верхнем бьефе затопляются; меняется микроклимат прибрежных территорий. Плотина обычно является основным сооружением гидроузла.

Тип и конструкция плотины определяются её размерами, назначением, а также природными условиями и видом основного строительного материала. По назначению различают плотины водохранилищные и плотины водоподъёмные (предназначенные лишь для повышения уровня верхнего бьефа). По величине напора плотины условно подразделяют на низконапорные (с напором до 10 м), средненапорные (от 10 до 40 м) и высоконапорные (более 40 м).

По типу основного материала различают плотины:

• грунтовые

• бетонные

• металлические

• тканевые

• деревянные

• железобетонные

• габионные

Бетонные плотины обычно классифицируют по конструктивному признаку в зависимости от условий работы на сдвиг; соответственно этому различают 3 основных типа плотин — гравитационные плотины, арочные плотины, контрфорсные плотины. Основным материалом для современных бетонных плотин (преимущественно гравитационных) служит гидротехнический бетон. Один из важнейших вопросов при возведении бетонных плотин — снижение фильтрации воды в основании. С этой целью в основании высокой бетонной плотины вблизи верховой грани устраивается противофильтрационная завеса. На остальном участке основание дренируется для уменьшения давления воды на подошву плотины, что повышает устойчивость сооружения. Гравитационная и контрфорсная плотины, во избежание образования трещин вследствие температурных колебаний, разрезаются по длине на короткие секции, швы между которыми перекрываются водонепроницаемыми уплотнениями. Для предотвращения появления трещин в результате усадки бетона при твердении и снижения температурных напряжений плотину бетонируют отдельными блоками ограниченных размеров, применяют искусственное охлаждение составляющих бетонной смеси и уложенного в блоки бетона посредством циркуляции охлаждающей жидкости (от холодильной установки) по системе труб, проложенных в теле плотины. Бетонная плотина в русле реки обычно сооружается в 2 очереди под защитой ограждающих котлованы перемычек. При возведении первой очереди плотины река течёт по свободной части русла; при второй — через оставленные в плотине отверстия (прораны), которые закрывают по окончании всех строительных работ. Если русло реки узкое, бетонная плотина строится в один приём, с временным отводом реки в береговые водоводы. Распространённая в практике гидротехнического строительства низконапорная бетонная водосливная плотина, возводимая на нескальном основании и предназначенная для пропуска больших расходов воды, имеет конструкцию, основу которой составляют водосливные пролёты, образованные бетонным флютбетом и быками и перекрываемые гидротехническими затворами. За водосливами устраивается массивное крепление русла — водобой (иногда заглубленное в виде водобойного колодца), далее располагается более лёгкое крепление — рисберма. Под водобоем устраивается дренаж. С берегами или земляными плотинами водосливная плотина сопрягается массивными устоями. Низконапорная бетонная водосливная плотина обычно строится с применением армирования, часто всего сооружения. Флютбет и быки такой плотины с целью экономии материала иногда делают облегчённой ячеистой конструкции, с заполнением ячеек грунтом.

В лесных районах часто сооружают низконапорные деревянные плотины свайной и ряжевой конструкции (обычно их устраивают водосливными).

Особый тип водоподпорного сооружения — разборная судоходная плотина. Для её возведения в летнюю межень на плоском флютбете устанавливают контрфорсы из стальных ферм, по ним прокладывают мосты, на которые опирают затворы простейшей конструкции. Плотина подпирает уровень верхнего бьефа, а суда и плоты идут через шлюз. В многоводный период затворы и мосты убирают, фермы контрфорсов укладывают на флютбет, открывая судам и плотам путь через плотину.

Арочная плотина — криволинейная в плане плотина, прочность которой обеспечивается в основном работой её как свода с передачей горизонтального давления воды почти полностью берегам или устоям. Арочные плотины сооружают преимущественно из бетона при наличии прочного (скального) основания и скалистых берегов. Арочные плотины могут быть глухими, т. е. без сброса воды, или водосбросными. В зависимости от отношения толщины b плотины понизу к её высоте h арочные плотины подразделяются на собственно арочные (b/h = 0,35) и гравитационно-арочные (b/h = 0,35—0,6). Толщина арочной плотины зависит от формы поперечного сечения долины в створе плотины (наиболее благоприятна близкая к треугольной, наименее — прямоугольная) и отношения ширины долины (В) на уровне гребня плотины к её высоте (B/h). Это отношение обычно изменяется от 0,5 до 3,5 (в некоторых случаях достигает 8 и более).

Кроме того, различают:

• Арочная плотина с защемленными пятами — арочная плотина, сопрягающаяся с берегами посредством глубокой врезки, заполняемой бетоном в распор. Глубина врезки составляет не менее половины толщины арки в месте опирания

• Арочная плотина с периметральным швом — арочная плотина, опирающаяся на седло, отделенная от плотины периметральным швом.

• Гравитационно-арочная плотина — криволинейная в плане плотина из бетона или каменной кладки, устойчивость и прочность которой обеспечивается (в основном) действием собственного веса и (частично) работой плотины как свода с передачей нагрузки на скальные берега. Гравитационно-арочная плотина является переходным типом между гравитационной и арочной плотиной.

Водосливная плотина, плотина для подъёма уровня воды в реке или создания водохранилища, допускающая перелив воды при пропуске излишних (паводковых) расходов по всей длине гребня или через водосливные отверстия. В зависимости от величины расхода и уровня воды перед плотиной открытие водосливных отверстий регулируется затворами. Водосливные отверстия могут быть использованы также для пропуска сплавляемого леса, льдин, наносов (при низком пороге), судов (при допускаемых скоростях течения). Промежуточные водосливные отверстия ограничены быками, а крайние — устоями, служащими, кроме того, и для сопряжения водосливной плотины с берегами или отдельными сооружениями гидроузла.

Гравитационная плотина, бетонная или каменная плотина, устойчивость которой по отношению к сдвигающим силам (давление воды, льда, волн и пр.) обеспечивается в основном силами трения по основанию, пропорциональными собственному весу плотины.

Гравитационная плотина — весьма распространённый тип плотин, применяемый как на скальных (Бухтарминская, Красноярская ГЭС), так и на нескальных (водосливные плотины волжских гидроузлов) грунтах. Наиболее экономичные формы очертания поперечного профиля гравитационной плотины близки к треугольнику или трапеции. Основной параметр гравитационной плотины — отношение толщины плотины по основанию к её высоте — зависит от характера грунта или пород основания и изменяется от 0,6 (скала) до 1,2 (глина). Наибольшая высота существующих гравитационных плотин (1970) 284 м (плотина Гран-Диксанс в Швейцарии).

Наличие значительного запаса прочности у гравитационных плотина позволяет облегчать их конструкции путём устройства широких температурных, осадочных швов (Братская ГЭС), пустот, заполняемых балластом, или без балласта (Боткинская ГЭС), продольных полостей и осуществления др. инженерных мероприятий, улучшающих условия работы плотин и уменьшающих их стоимость.

У деревянных плотин основные конструкции, воспринимающие нагрузку, выполнены из дерева преимущественно хвойных пород (сосна, ель). Деревянные плотины строятся для небольших напоров (2-4 м, реже 4-8 м), обычно водосливными; по конструкции флютбета они делятся на свайные, ряжевые, свайно-ряжевые и контрфорсные. Отверстия деревянных плотин ограничиваются береговыми устоями; при большой длине водосливного фронта он разделяется на несколько отверстий промежуточными опорами: быками, контрфорсами, стойками. Перекрываются отверстия деревянными щитами, обычно в несколько рядов по высоте. Для подъёма и опускания щитов служат простые подъёмники — вороты (стационарные или передвижные).

Железобетонная плотина сооружаются в основном из железобетона, обеспечивающего прочность конструкции. По условиям пропуска воды железобетонные плотины могут быть глухими (главным образом при высоких напорах) и водосбросными с поверхностными или глубинными отверстиями (при различных напорах). По конструктивному признаку различают железобетонные плотины гравитационные, контрфорсные и арочные. Железобетонная плотина гравитационного типа представляет собой ячеистую или ряжевую конструкцию, секции которой заполняются балластным грунтом. Вес грунта, а также устранение фильтрационного давления на подошву плотины (благодаря отсутствию сплошной фундаментной плиты) позволяют сэкономить значительную часть объёма бетона и обеспечивают устойчивость сооружения против сдвига. Контрфорсная железобетонная плотина выполняется в виде тонкостенной конструкции с небольшим объёмом железобетона. Недостающий для устойчивости плотины вес компенсируется весом воды над её напорным перекрытием (плоским или сводчатым), наклоненным к горизонту под углом 45-55°. Арочные железобетонные плотины сооружают редко; по сравнению с бетонными арочными плотинами они в ряде случаев менее экономичны вследствие значительного расхода стали.

Класс бетонных и железобетонных плотин следует устанавливать а соответствии со СНиП 11-50-74. При определении класса плотины ее высота принимается равной высоте плотины в наиболее заглубленном участке створа. Длина такого участка вдоль гребня плотины принимается равной: для плотин на нескальном основании — длине одной секции; для плотин на скальном основании — длине одной секции или 1/50 длины плотины по гребню (принимается меньшее значение). Высота плотины определяется по разности отметок гребня (исключая парапет) и подошвы сооружения под верховой гранью (без учета местных заглублений в основание для заделки крупных трещин, устройства зуба и т.п.). Если наиболее глубокая часть створа выполнена в виде массивной пробки, служащей основанием для расположенной на ней плотины, то высота плотины определяется от верха пробки до гребня плотины. Если отдельные участки напорного фронта выполнены из плотин разных видов, то класс их принимается равным классу плотины, расположенной в наиболее глубокой части створа.

Натурные наблюдения и исследования

В бетонных и железобетонных плотинах I, II, III классов необходимо предусматривать установку контрольно-измерительной аппаратуры (КИА) для проведения натурных наблюдений и исследований за состоянием сооружений и их оснований как в период строительства, так и в процессе эксплуатации. Для плотин IV класса и их оснований установку КИА следует обосновывать. Состав и объем натурных наблюдений и исследований должны предусматриваться проектом, включающим программу наблюдений, схему размещения КИА. Натурные наблюдения на бетонных и железобетонных плотинах подразделяются на контрольные и специальные. Контрольные наблюдения в строительный период следует проводить за деформациями основания, температурным режимом, термонапряженным состоянием, раскрытием швов и за трещинообразованием в блоках бетонирования, фильтрацией в основании. Контрольные наблюдения в эксплуатационный период следует проводить за вертикальными (осадка) и горизонтальными (прогибы, наклоны) перемещениями, противодавлением и фильтрационными расходами, напряженным и термонапряженным состоянием сооружения и его основания, напряжениями в арматуре, за контактным швом сооружение — основание, раскрытием постоянных и временных швов, гидравликой потока на водосбросных сооружениях и в бьефах, за состоянием сооружения при сейсмических и других динамических воздействиях. Специальные наблюдения за плотинами проводятся в целях получения данных, связанных с необходимостью подтверждения проектных решений, совершенствования методов расчета, модельных исследований, выбора оптимальных методов производства работ и условий эксплуатации.

Требования к строительным материалам

Строительные материалы для бетонных и железобетонных плотин и их элементов должны удовлетворять требованиям СНиП II-56-77, СНиП II-23-81 и настоящего раздела. В плотинах и их элементах в зависимости от условий работы бетона в отдельных частях плотины в эксплуатационный период надлежит различать четыре зоны (черт. 3) :

Черт. 3. Распределение бетона тела плотины по зонам а - глухая плотина; б — водосливная плотина; I — IV — зоны плотины

I — наружные части плотин и их элементов, находящиеся под атмосферным воздействием, не омываемые водой; II — наружные части плотин в пределах колебания уровней воды в верхнем и нижнем бьефах, а также части и элементы плотин, периодически подвергающиеся действию потока воды: водосбросы, водоспуски, водовыпуски, водобойные устройства и др.; Ill — наружные, а также примыкающие к основанию части плотин, расположенные ниже минимальных эксплуатационных уровней воды верхнего и нижнего бьефов; IV — внутренняя часть плотин, ограниченная зонами I - III, в том числе бетон конструкций, прилегающий к замкнутым полостям контрфорсных плотин. К бетону различных зон бетонных и железобетонных плотин всех классов необходимо предъявлять требования, приведенные в табл. 2.

Таблица 2

Требования, предъявляемые к	Зоны плотин
бетону для различных зон плотин	бетонных	железобетонных
По прочности на сжатие	I, II, III, IV	I, II, III
По прочности на растяжение	I, II, III	I, II, III
По водонепроницаемости	II, III	II, III
По морозостойкости	I, II	I, II
По предельной растяжимости	I, II, III, IV	Не предъявляется
По стойкости против агрессивного воздействия воды	II, III	II, III
По сопротивляемости истиранию потоком воды при наличии взвешенных и влекомых наносов, а также стойкости против кавитации при скорости воды по поверхности бетона 15 м/с и более	II	II
По тепловыделению при твердении бетона	I, II, III, IV	Предъявляется при соответствующем обосновании
Примечание. Для плотин IV класса требования к бетону по предельной растяжимости и тепловыделению допускается не предъявлять.