7. Фильтрация воды под бетонными плотинами на нескальных основаниях. Эпюра противодавления на подошву плотины с различными противофильтрационными устройствами.

Движение воды в порах грунта называется фильтрацией. Она работает на опрокидывание плотины. Существую элементы которые уменьшают воздействие фильтрации на плотину. Так на нескальных основания устанавливают шпунт, понур, дренажи, а на скальных основаниях: цементационную завесу и вертикальные дренажи. Расчет фильтрационного давления можно проводить по методу коэффициентов сопротивления и по методу удлинённой контурной линии.

Понуры. По степени водонепроницаемости понуры подразделяют: на во­донепроницаемые и слабоводопроницаемые (с коэффициентом фильтрации около 10^-6 см/с). Первые используют при глинистых и суглинистых грунтах основания, вторые — при песчаных и супесчаных. Длина понура принимается (1 - 1,5)Н, иногда до 2,5Н. При большей длине понур становится не эффективным.

Вертикальные преграды фильтрационному потоку выполняют в виде шпунтовых стенок, а в последнее время и в виде стенок в грунте. Шпунт представляет собой металлический профиль шириной до 0,5 м. Масса 1 м шпунта около 60 — 80 кг; длина шпунта 12 и 25 м. При его забивке (или вибропогружении) в основание замок между отдельными шпунтинами не герметичен. Шпунты делают и из железобетона и даже деревянные. Глубокие зубья, стенки и завесы обычно используют в тех случаях, когда устройство шпунтовых завес невозможно по геологическим условиям — наличие большого количества валунов, прослоек скалы и др.

Дренаж является действенной мерой уменьшения фильтрационного давления на подошву плотины и потому, как правило, применяется дренирование подошвы плотины и крепления нижнего бьефа.

Понятие о фильтрационных деформациях. Фильтрационными деформациями называют деформации, возникающие в грун­тах под действием фильтрационного потока. Способность грунта сопротивляться фильтрационным деформациям называют фильтрационной прочностью грунта.

В нескальных грунтах возможны четыре вида фильтрационных деформаций: суффозии, фильтрационный выпор, контактный выпор, контактный размыв.

Возникновение того или иного вида деформаций оценивается одним из параметров фильтрационного потока (гидравлическим градиентом напора) и механическими характеристиками грунта (диаметром частиц, объемным весом, сцеплением, коэффициентом неоднородности).

Суффозии. Механическая суффозия — это перемещение мелких частиц грунта через более крупные поры в грунтовом массиве под воздействием фильтрационного потока. Химическая суффозия характеризуется растворением содержащихся в грунте водорастворимых солей и выносом их фильтрационным потоком.

Фильтрационный выпор. Этот вид фильтрационных деформаций характеризуется отрывом и перемещением грунта восходящим фильтрационным потоком. Отрыв и перемещение грунта при выпоре происходит со всеми слагающими его фракциями.

Контактный выпор.— это разрушение грунта на контакте с более крупнозернистым материалом (фильтром) из-за выдавливания фильтрац силами некоторого его объема в поры фильтра.

Контактный размыв. Этот вид фильтрационных деформаций возникает под действием фильтрационного потока на контакте двух различных по крупности грунтов (например, песка и гравия или глины и смежного гравелистого грунта).

Кольматация – отложение в порах более крупнозернистого грунта мелких частиц, выносимых фильтрационным потоком

Противодавление представляют в виде двух составляющих, взвешивающего и фильтрационного давления. Взвешивающее давление направленное снизу вверх определяют по прямоугольной эпюре с ординатой равной глубине погружения рассматриваемой точки подошвы под уровень нижнего бьефа.

Метод удлинённой контурной линии: