4-3. ПЛОТИНЫ ИЗ КРУПНООБЛОМОЧНЫХ ГРУНТОВ
Крупнообломочные грунты используются для возведения каменно-земляных плотин в тех случаях, когда их применение более экономично, чем применение каменной отсыпки. Так, современный русловой и пойменный аллювий, а также древний, образующий речные террасы, применен на плотинах Иркутской и Нурекской, пролювиально-делювиальные и моренные отложения — на плотинах Ортотокойской, Гешёненальп и Маттмарк.
Самые высокие плотины по причинам, изложенным в § 1-8, построены и строятся из крупнообломочных грунтов. Основные данные по некоторым из таких плотин приведены в приложениях I и II.
Ширина плотин по основанию составляет примерно 4,9 Н, против 3,9 Н для плотин, боковые призмы которых выполняются из каменной наброски. Ширина ядра по подошве в зависимости от наличия грунта для его отсыпки изменяется от 1,65 Н для плотины Тринити, ядро которой выполнено из элювиальных отложений, до 0,75 Н в плотине Оровилл, где ядро отсыпано из валунной глины.
Исследованиями установлено, что суффозия в крупнообломочных грунтах с хорошим песчаным заполнителем в значительной степени определяется их плотностью и при надлежащем уплотнении может быть устранена, а потому конструкции переходных зон в этих плотинах существенно упрощаются, а иногда и отсутствуют (плотины Араке и Иркутская).
Плотины из крупнообломочных грунтов строятся обычно с ядром. Исключением является плотина Маттмарк (рис. 4-10) высотой 115,0 м, построенная в 1966 г. в высокогорном районе Швейцарии. Плотина отсыпана из моренного грунта с валунами. Толстый экран плотины Маттмарк выполнен из сортированной морены, из которой удалены валуны крупнее 120 мм.
На рис. 1-12 приведена строящаяся в Азербайджанской ССР Сарсангская плотина из отсыпки аллювия высотой 125,0 м, объемом 5893 тыс. м3, в том числе боковых призм 4454, переходных зон 630, ядра 665 и наброски камня 144 тыс. м3.
На рис. 4-11 приведены плотины Аит Адель высотой 100,0 м и Юсеф Бен Тахфин высотой 73,0 м, построенные в Марокко.
Плотина Аит Адель длиной 715 м имеет криволинейное расположение в плане.
Основанием плотины являются базальты и долериты, прикрытые в русле толщей аллювия 7— 8 м.
Аллювий (фракции крупнее 5 мм) характеризуется углом внутреннего трения 35—40° и коэффициентом фильтрации 10-1 см/с (по данным полевых опытов) и 10-4 см/с (уплотненного, по данным лабораторных исследований). Поэтому верховая призма из такого грунта дренирована. Объем плотины 5300 тыс. м3, в том числе аллювия боковых призм 4000, ядра 700, дренажей и фильтров по 300 тыс. м3.
Основанием плотины Юсеф Бен Тахфин являются кварциты, прикрытые в русле толщей аллювия до 13 м. Профиль и конструкция плотины определились наличием на месте грунтов и камня. В боковые призмы отсыпано около 1000 тыс.м3 песчано-гравелистого и галечно-валунного грунта, в котором валунов крупнее 100 мм содержится от 5 до 35%, а песка мельче 5 мм — от 15 до 50% и пыли (фракции мельче 0,08 мм) всего 5—6%. Наружные откосы пригружены наброской камня (кварциты) объемом около 1500 тыс. м3. Центральное ядро 1000 тыс. м3 отсыпано из делювиального суглинка, в котором содержится до 50% фракций 5—150 мм. Объем плотины 3750 тыс. м3.
Рис. 4-10. Плотина Маттмарк.
1 — экран из отсортированной морены; 2 — двухслойные переходные зоны; 3 — отсыпка крупной (карьерной) и отсортированной морены; 4 — дренажные тюфяки; 5 — наброска камня; 6 — крепление крупным камнем; 7 — глиноцементная противофильтрационная завеса; 8 — дренажная труба; 9 — озерные отложения; 10 — аллювий; 11 — морена; 12 — отложения ледника; 13 — скала.
Рис. 4-11. Плотины Аит Адель и Юсеф Бен Тахфин.
а — плотина Аит Адель: 1 — ядро из суглинка; 2 — боковые призмы из аллювия; 3 — фильтр: 4 — дренаж; 5 — скважины поверхностной цементации; 6 — цементационная и дренажная штольня; 7 — противофильтрационная завеса; 8 — аллювий; 9 —долериты; 10 — перемычка; 11 — крепление откоса камнем; 12 — крепление откоса; б — плотина Юсеф Бен Тахфин: 1—ядро из щебенистого суглинка; 2 — фильтры; 3 — дренаж; 4 — отсыпка аллювия; 5 — каменная наброска из кварцитов; 6 — противофильтрационная завеса; 7 — аллювий; 8 — кварциты.
