ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ. ПОПЕРЕЧНЫЕ ПРОФИЛИ

Гравитационной называется плотина, устойчивость которой против сдвига обеспечивается силой тяжести. Сдвигу плотины препятствуют силы трения и сцепления, возникающие по контакту между подошвой плотины и основанием.

Гравитационные плотины возводят водосливные и глухие.

Основным материалом для современных гравитационных плотин служит бетон. В различных зонах профиля плотины бетон испытывает различные напряжения и физико-механические воздействия, поэтому для экономии цемента следует предусматривать зональное распределение различных марок его по поперечному профилю.

Требования морозостойкости предъявляются к бетону, расположенному в пределах переменных уровней воды и выше. Водонепроницаемым должен быть бетон наружного контура профиля плотины в пределах переменных уровней воды и ниже, включая подошву сооружения. Бетон внутренней зоны должен быть низкотермичным во избежание значительного разогрева этой зоны плотины вследствие экзотермии бетона и последующего трещинообразования. Отказ от зонального распределения бетона допускается только при небольшой высоте плотины и малом объеме бетонных работ.

Водонепроницаемость и морозостойкость обеспечиваются приготовлением плотного бетона при предельно возможном малом водоцементном отношении, равном 0,55—0,60. Морозостойкость повышается введением воздухововлекающих добавок. Для экономии цемента в бетон втапливают камни размером 20—40 см.

Бетонные гравитационные плотины рекомендуется располагать на скальных основаниях, обладающих однородной по площади основания деформируемостью и фильтрационной прочностью.

К скальным породам относятся изверженные, метаморфические и осадочные породы, обладающие пределом прочности при сжатии в водонасыщенном состоянии не менее 50 кг/см².

Поверхность скалы, на которую укладывается бетон, должна быть здоровой, без трещин. С этой целью последние 0,5—0,8 м выемки скалы удаляют вручную. Сильнотрещиноватые зоны основания цементируют. Глубина скважин составляет 5—15 м. Цементация — наиболее эффективное и распространенное средство упрочнения и уплотнения скальных пород. Перед укладкой бетона основание очищают струей воды, металлическими щетками, иногда сжатым воздухом.

В большинстве случаев гравитационные бетонные плотины проектируют треугольного профиля. Учитывая значительную протяженность плотины по сравнению с размерами поперечного сечения, при статических расчетах работу сооружения рассматривают в условиях плоской задачи.

Для определения напряжений в теле плотины пользуются методами сопротивления материалов. При расчете выделяют в направлении оси сооружения участок длиной 1 м. Для плотин с расширенными швами при расчете рассматривают целиком одну секцию между смежными швами.

При проектирований экономичного поперечного профиля плотины следует исходить из условий: 1) отсутствия растягивающих напряжений в плотине и 2) обеспечения устойчивости ее против сдвига.

Устойчивость сооружения следует обеспечивать не только за счет собственного веса бетона, но и путем: а) использования водных и грунтовых пригрузок и анкерных понуров; б) устройства противофильтрационных завес; в) выноса противофильтрационных устройств подземного контура сооружений на нескальных основаниях в сторону верхнего бьефа; г) применения дренажных устройств в основании сооружений; д) анкеровки сооружений к скальному основанию.

Реальные профили несколько отличаются от теоретических. Глухая плотина не может оканчиваться острым углом, ширину гребня устанавливают в зависимости от использования его для проезда, размещения крановых путей и т. п. При значительном давлении льда ширину гребня определяют расчётом прочности.

Волков И. М., Кононенко П. Ф., Федичкин И. К., Гидротехнические сооружения, М., Колос, 1968