11.3. Типы намывных плотин

Конструктивно намывные плотины ограничены тремя основными типами:

1. Однородные плотины с принудительно формируемыми откосами;

2. Плотины с ядром и принудительно формируемыми откосами;

3. Плотины с пляжным динамически волноустойчивым откосом.

Более подробная классификация намывных плотин приведена в [1].

ВИДЫ НАМЫВНЫХ ПЛОТИН

1. Большинство намытых в России плотин являются однородными, то есть, созданы из одного материала, в основном из песка, с малым коэффициентом разнозернистости или неоднородности (? = 2- 3; ? = d₆₀/d₁₀ по гранулометрическому составу грунта) и небольшим содержанием (до 10%) фракций диаметром меньше 0.05 мм.

Рис. 11.3.1 — крепление верхового откоса; 2 — дренаж; 3 — намывное ядро; 4 — намывные промежуточные зоны; 5 — намывные боковые зоны; 6 — намывная центральная слабоводопроницаемая зона; 7 — боковые насыпные призмы (банкеты); 8 — сейсмостойкое крепление откоса; 9 — насыпное глинистое ядро.

Но и при однородном материале при намыве происходит классификация потоком воды, более крупные фракции откладываются в зоне откоса, мелкие откладываются в центре плотины (в прудке), глинистые фракции удаляются через сбросную систему.

Из намывных однородных песчаных плотин, возведенных на реках центральной зоны России, приведен как типичный профиль на рис. 11.8 — разрез плотины Цимлянского гидроузла [5]:

2. Только несколько намывных плотин в СССР являются ядерными. Среди них -Мингечаурская [11] на р. Куре в Азербайджане. Она одна из самых высоких в мире земляных намывных плотин высотой 80 м, объемом 15 млн. м³. На рис. 11.8 представлен её профиль и гранулометрический состав грунтов.

Рис. 11.3.2. Намывная песчаная однородная плотина Цимлянской ГЭС, построена 1952 г. Намывные плотины Цимлянского гидроузла: а — пойменная; б — русловая; 1 — бетонные армированные плиты; 2 — песок тела плотины; 3 — трехслойный ленточный фильтр; 4 — закрытый дренаж; 5 — щебеночное покрытие; 6 — дренажная призма и наслонный дренаж.

Плотина была возведена намывом из грунтов, которые добывали в разных карьерах — гравийном и песчаном, доставляли их по железной дороге в бункер-смеситель. Грунты строго дозировались для разных зон плотины, в бункере — смесителе размывались гидромониторами и подавались с помощью грунтового насоса 20-Р11 на карты намыва, где естественным путем при поддержании определенных границ прудка грунты сегрегировались и откладывались в определенные зоны плотины. В результате были сформированы боковые призмы их гравия, переходная зона и ядро из мелкопесчаных грунтов с низким коэффициентом фильтрации.

Такая конструкция плотины обеспечила высокую устойчивость плотины и малую водопроницаемость. Но ядерные намывные плотины не получили большого применения ввиду редкого наличия в районе строительства карьеров с разными грунтами и сложности технологии. Преимуществом ядерных плотин заключаются в возможности возведения высоких плотин и сокращения объема плотины за счет откосов повышенной крутизны.

При возведении этой сложной плотины, по предложению группы инженеров, в том числе инженера Звонцова А. А., был успешно внедрен безэстакадный намыв при намыве гравийных призм.

Рис. 11.3.3. Мингечаурская ГЭС с ядерной плотиной

1 — ядро: 2 — промежуточные зоны; 3 — боковые призмы; 4 — верховая перемычка; 5 — проектные границы; 6 — фактический состав смеси грунтов в бункере-смесителе.

3. Третий тип плотин, нашедший широкое распространение при намыве ограждающих дамб сравнительно небольших водоемов (охладители ТЭС и др.), относится к одностороннему намыву дамб с верхним пляжным откосом укладки грунта с заложением m = 30 — 40 при песчаных грунтах и m = 15 -20 при гравийных грунтах. Эти заложения откосов достигаются при торцовом безэстакадном намыве. При рассредоточенном намыве из выпусков и средней концентрации пульпы свободные откосы растекания приобретают заложение в 2 — 1.5 раза круче. Этих заложений откосов в большинстве случаев достаточно для защиты от волнового размыва и позволяет отменить их бетонное или каменное крепление. Экономия от отмены крепления откоса перекрывает увеличение объема намыва со свободным откосом.

Рис. 11.3.4. Дамба с динамически устойчивым для волны откосом.

В [2] приводится рекомендуемый расчет заложения волноустойчивого откоса в зависимости от высоты волны в водоеме и среднего диаметра частиц грунта. Схема такого сооружения приведена на рис. 11.3.4.