Гидротехнические сооружения. Том I

: Ш »

!

СПРАВОЧНОЕ РУКОВОДСТВО ДЛЯ ИНЖЕНЕРОВ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ

ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР 9. Ф. РОЗЕHT АЛЬ

МОСКВА

*

Л Е Н И Н Г Р А Д

djL} , АІ^Йі

i l

5b . Г И Д Р О Т Е Х Н И Ч Е С К И Е СООРУЖЕНИЯ

TOM I ВОДОХРАНИЛИЩНЫЕ ПЛОТИНЫ, ТУРБИНЫ, БЫСТРОТОКИ, УРАВНИТЕЛЬНЫЕ БАШНИ, ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ТРУБОПРОВОДЫ ^

РЕДАКТОР

проф. Я. И.

АНИСИМОВ

1 9 3 4 Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н О Е Т Р А Н С П О Р Т Н О Е

И З Д А Т Е Л Ь С Т В О

2015147812

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

•

Стр.

17. Фильтрация через тело плотины из од нородного грунта; метод подсчета филь трационного расхода для различных случаев 18. Упрощенпый подсчет фильтрационного расхода через земляные плотины; его ценность для целей проектирования . 36 19. Действительное положение кривой де прессии в теле плотины 36 20. Намывные плотины; примеры . . . . 37 21. Полунамывные плотины; примеры . . 43 IV. Торфяные плотппы. Авторы Н. И. Аіга спмов н И. К. Федичкин 44 V . Смешанные плотпны 43 VI . Плотины пз каменной наброски . . . 47 1. Сфера применения плотин из каменной наброски 47 2. Профиль плотины 48 3. Качество камня, идущего в наброску.. 48 4. Состав тела плотины 48 5. Усадка тела плотины 48 6. Расположение противофильтрационного экрана . . . . . . . . . . . . 49 7. Типы напорного экрана и случаи их применения 49 8. Дополнительные меры для улучшения условий работы экрана 51 9. Требования, предъявляемые к бетону экрана . . . ^ . . . . . . . 5 2 10. Зуб и цементация основания под зуб. . 52 11. Рабочие, водоспуски плотин из камен ной наброски 52 12. Пропуск паводков прп постройке и эксплоатации плотин из каменной па броски 52 13. Современные темпы постройки плотин из камениой наброски 53 . . 32 1. Глухая бетонная массивная плотина гравитационного типа 2. Колебание температуры в бетонных плотинах при твердении бетона . . 3. Современное состояние вопроса о за щите бетонных плотин от действия мо роза • . 4. Расчет бетошшх плотин на землетря сение 53 55 . . 57 57 VI I . Бетонные плотпны 53

Предисловие

.

8

А. ВОДОХРАНИЛИЩНЫЕ ПЛОТИНЫ А в т о р проф. Н. И. АНИСИМОВ I . Совромспноо состояние вопроса о водо храпнлпщных плотинах I I . Геологические изыскания, пшкенерно геологическпо и геофизические иссле дования 2. Помощь геолога при постройке плоти ны 4. Основные требования, предъявляемые к скалистой породе в месте постройки плотины 5. Исследования в районе водохранилища. 6. Исследования места под п л о т и н у . . . . 7. Случай плотины на песчаном или гли нистом основании; инженерно-геологи ческие исследования 8. Объем исследований и период их про изводства 9. Цементация скалистого основания . . 3. Район работы геолога 10. Геофизические исследования 1. Сфера применения земляпых плотин в современных условиях СССР 2. Основы проектирования земляной пло тины 3. Насыпная, полунамывпая или намыв ная плотина 4. Основание земляной плотины . . . . 5. Угол наклона к горизонту и устойчи вость откосов насыпной плотины . . . 6. Сопряжение плотины с основанием и бе регами 7. Грунты, пригодные для постройки зем ляных плотин, состав профиля плоти ны 8. Диафрагмы земляных плотин 9. Превышение гребня плотины над под порным горизонтом воды 10. Укрепление откосов земляной плотины и гребня; ширина гребня плотины . . 27 11. Водоспуски и водосливы в теле земля ной плотины 28 12. Дренаж земляной плотины 29 13. Подготовка основания и укладка грунта в тело насыпной плотины 29 14. Осадка тела насыпной плотины . . . 30 15. Фильтрация воды через земляные пло тины 30 16. Коэфициент фильтрации грунтов осно вания и тела плотины 31 20 20 21 22 23 23 24 26 9 12 12 13 13 1. Введение 13 13 13 15 15 16 17 I I I . Земляные ялотппы 20 20

VI I I . Арочные плотпны

58

1. Сфера применения одиоарочных пло тин в СССР . • 2. Сфера применения миогоарочиых пло тин в СССР

58

58

Стр.

Стр.

V. Метод ипж. Петерсона VI . Метод проф. Крен

121 126

3. Современное состояние вопроса об оп ределении напряжений в теле арочной плотины ' 4. Арки с направляющей, очерченной по дуге круга, и постоянной толщиной от ключа к пятам . одиоарочных плотин на колебание температуры . . . 6. Напряжения в арке от колебания тем пературы; суммарные напряжения . . 64 7. Замечания о некоторой неточности из лагаемой теории 67 8. Действие неравномерного гидростати ческого давления 67 9. Арки, кривизна и толщина которых увеличивается от ключа к пятам . . . 68 10. Арки, сечение которых, нормальное к напорной грани, очерчено по дуге круга. . . . • 69 11. Суммарные напряжения в арочной пло тине с наклонной напорной гранью . . 70 12. Взаимная зависимость в работе отдель ных арок, мысленно выделяемых при расчете арочной плотины 70 13. Условия применения основных уравне ний теории упругости к расчету ароч ных плотин при современном состоянии знаний . . 75 76 2. Устройство контрфорсной плотины . . 77 3. Плотина типа Noetzly 77 4. Плотина типа Ambursen 78 5. Многоарочные плотины 88 X . Бетонные и железобетонные плотины па плохих скалистых основаниях, гли нистых и песчаных • . . 96 X I . Водосбросы п водоспуски во'дохранп лпіцных плотин 99 X I I . Общие нормативные и справочные дапныо И2 1. Давление наносов • . . . 112 2. Давление льда 112 3. Увеличение давления воды на верти кальную напорную грань плотины вслед ствие волнения 4 . Устойчивость бетонных и железобетон ных плотин . . . . • Б . РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ ПЛОТИН ПРОТИВ СДВИГА ПО КРИВОЛИНЕЙНЫМ ПОВЕРХНОСТЯМ А в т о р инж. Г. Г. ЛОРХ I . Вступление 118 I I . Общая характеристика существую щих методов расчета устойчивости илотии против сдвига 118 I I I . Метод проф. Герсованова 119 IV. Проверка устойчивости грунта не посредственно под основанием пло тины ' 58 • . . 61 5. Данные для расчета 61 I X . Контрфорсныо плотины 76 1. Экономичность коитрфорсных плотин . 112 116 116 117 5. Качество бетона для плотин Литературные источники

VI I . Дальнейшее развитие методов рас чета устойчивости против сдвига но

криволинейным поверхностям . . . 128

Перечень литературы

128

В . ТУРБИНЫ СОВРЕМЕННЫХ ГІІДРО УСТАНОВОК А в т о р доцеит н. Н. ПОПОВ I . Общая характеристика современного развития гидротурбин 129 И. Значение ннзкопапорпых ГЭС для гидротурбостроения в СССР 134 I I I . Связь между n s и II S (высота всасы вания) п значение І І 3 в установках низкого напора 135 IV . Турбинные характеристики п их практическое применение 140 V. Схемы регулирования современных гидротурбин 148 VI . Данные о новейших гидроустановках. 157 "VII. Тенденции дальнейшего развитии гидротурбин 199 Г . НАСОСНО-АККУМУЛИРУІОІЦПЕ УСТАНОВКИ А в т о р — доцент Н. Н. попов I . Принцип насосного аккумулирова ния • . . . . 203 I I . Агрегаты насосио-аккумулнругощпх установок 205 I I I . Основные соображения относительно насоспо-аккумулируюншх установок. 207 IV . Примеры насоспо-аккумулирующнх установок 208 V . обратимые гпдромашипы 211 VI . Умформер Лавачека 214 VI I . Использование приливов И отливов. 216 VI I I . Значение иасосно-аккумулпрующнх установок для СССР 216 I X . Тенденция дальнейшего развития. . 217 Д. ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТА ПОД ГИДРОГЕНЕРАТОР А в т о р проф. А. И. ЛУРЬЕ I . Основные расчетные схемы 218 I I . Свободные горизонтальные колеба ния абсолютно жесткой рамы (пли ты) при упругих стойких 219 V. Свободные колебания абсолютно же сткого массива на упругом основа нии; постановка задачи . . . . . . VI. Частоты глаиных колебаний; чис ленный пример VI I . Влияние упругости грунта на ча - стоту колебаний рамного фунда мента . VI I I . Общий метод определения частот колебаний системы масс, упруго связанных одна с другой I X . Приближенные методы определения основной частоты. Формула Dunker ley. Метод Нпанолло I I I . Нмнуждеііиыо колебания IV. Числовой пример

222 224

226

227

234

235

121

Стр.

Стр.

2. Башня переменного сечения А. Расчет верхней камеры Б. Расчет нижней камеры 287 a) Полное мгновенное открытие . . 287 b) Частичное мгновенное открытие . 287 289 a) Полное мгновенное закрытие . . 289 b) Полное мгновенное открытие . . 291 293 a) Полное мгновенное закрытие . . 293 b) Мгновенное открытие 295 VI I . Расчетные ноложсішя н выбор тина башни 298 3. ГРАФИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ УРАВНИ ТЕЛЬНЫХ БАШЕН А в т о р ИНЖ. М. М. СОНОЛЬСНИЙ I . Основы метода Нрессоля 300 I I . Выпадеиие мощности 301 1. Мгновенное выпадение всей мощности при башне постоянного сечения . . . 301 2. Выпадение всей мощности с учетом времени закрытия при башне постоян ного сечения 304 3. Мгновенное выпадеиие части мощности при башне постоянного сечения . . . 304 4. Мгновенное выпадение всей мощности при башне переменного сечения . . . 307 5. Мгновенное выпадеіше всей мощности при башне с дополнительным сопро тивлением 307 6. Мгновенное выпадение всей мощности при башне с водосливом 308 I I I . Мгновенное включение мощности. . . 310 1. Включение всей мощности при башне постоянного сечения . . . . . . . . 310 2. Включение части мощности при башне с дополнительным сопротивлением . 310 3. Включение части мощности при башне произвольного сечения 311 IV. Расчет башни с двумя резервуарами. 313 И. ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ТРУБОПРОВОДЫ. А в т о р ИНЖ. А. И. ЕРМОЛОВ I . Материалы 317 I I . Статический расчет игелезобетонных трубопроводов 322 I I I . Эмпирические формулы и трафики для расчета :к.-б. трубопроводов . . 327 IV. Типы конструкций 341 V . Определение наивыгоднейшего диа метра трубопровода в гидроустанов ках 351 VI . Гидравлический расчет железобетон ных трубопроводов 352 VI I I . Табличные данные о выстроенных железобетонных напорных трубопро водах Перечень литературных источников . . . . VI I . Производство работ . 353 3. Башня с дополнительным сопротивле нием . . 4. Диференциалыіая башня 286 286

X . Упругие колебания элементов верх ней рамы XI I . Приведение равномерно распределен ных масс к сосредоточенным . . . . X I I I . Вычисление основной частоты коле баний рамы X I . .Статическая задача

237 237

241

242 245

X I V . Сводка результатов

Е . БЫСТРОТОКИ А в т о р ИНЖ. А. А. НИЧИПОРОВИЧ

I . Вступление

244

I I . Общая характеристика и снецифп ческие особенности быстротоков при гидростанциях I I I . Некоторые данные по выстроенным быстротокам нормальной шерохова тости как в СССР, так и за грани цей IV. Методы гидравлических расчетов, применившиеся до последнего вре мени ; V. Ряд изменений и дополнений к су ществующим методам, полученным на основе исследования быстрото ков в натуре ц лаборатории . . . . VI . Ряд практических указаний для проектирования, вытекающих нз наблюдений в натуре и в лабора тории VI I . Некоторые соображения о дальней шем изучении вопросов, связанных с расчетом быстротоков нормальной шероховатости Ж. АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ УРАВНИ ТЕЛЬНЫХ БАШЕН А] в Т О р ИНЖ. Н. П. MАНАРОВ П р и н я т ы е о б о з н а ч е н и я 268 1. Назначение уравнительной башни . . 268 I I . Тины уравнительных башен 269 I I I . Вывод основного уравнения 271 IV. Влияние уравнительной башни на ве личину гидравлического удара . . . . 271 V. Влияние автоматического регулирова ния на выбор сечения уравнительной башни 273 VI . Расчет уравнительных башен 276 244 244 258 260 265 • . . 267 Перечень литературных источников . . . . 267 1. Башня постоянного сечения 276 А. Расчет без учета трения в тоннеле. 276 Б. Расчет с учетом трення в тоннеле. 277 a) Закрытие полное, мгновенное . . 277 b) Открытие полное, мгновенное . . 280 c) Постепенное закрытие . . . • . 282 ' cl) Постепенное открытие 284 е) Водосливная башня . Полное - мгновенное закрытие 285

354 355

-

ПРЕДИСЛОВИЕ

8

ПРЕДИСЛОВИЕ Настоящее справочное руководство предназна чается для работников водного транспорта, полу чивших законченное образование в транспортных и строительных втузах. Придавая огромное зпаченпе вопросу повыше ния квалификации инженеров, ныне занятых на водном транспорте, редакция остановила особое внимание на необходимости сообщения в справо чном руководстве данных, полученных в резуль тате критической переработки новейших дости жений науки и техники в капиталистических стра нах и критической оценки материалов, накоплен ных в научно-исследовательских институтах, а также у отдельных научных работников и на строительствах СССР. Эти данные приведены пе в виде конечных ре зультатов, а со всеми выводами, что позволяет полностью овладеть накопленными материалами. Совершенно естественно, что теории и специаль ным экспериментальным данным уделено при этом особое внимание.

В результате имеем руководство, по целому ряду моментов являющееся литературным перво источником сведений, в нем заключенных. На от дел гидротехнических сооружений выделено два тома примерно равного объема. В первом томе помещены следующие разделы: водохранилищные плотины, расчет устойчивости плотин на скольжение по криволинейным поверх ностям, турбины современных гидроустановок,, динамический расчет фундамента под гидрогене ратор, насосное аккумулировапие в гидростанциях быстротоки, аналитический и графический рас четы уравнительных башен и железобетонные трубопроводы. Во второй том справочного руководства войдут следующие разделы: водоподъемные плотины, судоходные шлюзы и судоподъемники, каналы судоходные и утилизационные и сооружения по их трасе, деревянные трубопроводы, лед и борь ба с ним в гидротехнике.

А. ВОДОХРАНИЛШЦНЫЕ ПЛОТИНЫ I . СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА О ВОДОХРАНИЛИЩНЫХ ПЛОТИНАХ

овладения наукой и техникой, что догнать пло тиностроение США не только осуществимо для СССР, но и вполне возможно за короткие сроки. Проектируя и строя водохранилища, наши инже неры не только овладели научно-техническими основаниями плотипостроения зарубежных стран, но и сумели притом, при всей краткости срока, дать новое в технике. Наиболее показательный пример — плотины на торфяном основании, успешно работающие лишь в СССР, тогда как зарубежная техника еще не освоила торфяных оснований (Моздокская плотина). Далее, своей интенсивной борьбой за широкое при менение местных материалов в строительстве СССР способствует прогрессу в плотиностроеніш, вытесняя отзкивающие типы плотин, расточитель ные как с точки зрения общих затрат, так в особен ности с точки зрения огромного количества по требных заводских материалов и вызываемой за груженности транспорта. В этом отношении СССР оперезкает передовую научно-техническую мысль США, пришедшую к тому лее. Передовая научно-техническая мысль США за последние пять лет особо настойчиво работает над вытеснением устарелого типа массивной гравита ционной плотины из бетона, расширяет сферу применения плотин б ы с т р е й ш и х т е м п о в строительства (миогоарочные и Ambursen), подво дит более серьезные основания для проектиро вания плотин из местных материалов. Практика, плотипостроения идет следом за устойчивыми тече ниями научной мысли, но не без отставаний, объя сняемых влиянием кризиса и консервативным мышлением широких кругов ннзкенеров-практиков США. Так, ни один передовой проектировщик США из лиц, известных в плотиностроешш, не иоддерэкпвает необходимости сохранения нерацио нального типа глухой плотины —• гравитационной массивной из бетопа; мезкду тем строительство плотин данпого типа еще продолзкается в США, что не молсет не влиять па плотиностроение прочих капиталистических стран и на взгляды инженеров этих стран. Примером торэкества консерватизма в плотиностроенин является решение сената США строить плотину Hoover высотой 223 м как грави тационную, тогда как в данных топографических и экономических условиях долзкна быть соорузкена арочная плотина. Последовавший в 1932 г. протест крупнейшего теоретика США проф Westergaard возможно успеет оказать свое действие, если пред США не стоит задача израсходования запасов цемента. Однако, наряду с такими уродливыми отклонени ями от завоеваний научно-технической мысли, наблюдаем в США постройку плотин новейших типов, наблюдаем дальнейшее наступление по пути овладения основаниями, доселе считавшимися

Развернутое гидротехническое строительство на водном транспорте началось в годы Октябрьской революции. От Волховстроя к Днепрострою и Бел морстр >го — та ов грандиозный путь, пройденный в послереволюционные годы. Значительный рост гидротехнического строительства в СССР обеспе чил резкое повышение использования гидроэнер гетических ресурсов. Мощность гидроэлектростанций СССР, состав лявшая в 1928 г. 112 тыс. кет, достигла к началу 1933 I. 437,8 тыс. кет. Важнейшие гидротехни ческие сооружения СССР имеют своей "задачей планомерное, комплексное использование водных ресурсов для целей энергетики, транспорта и ирригации. Наряду с ростом гидростроительства в СССР, в капитали тических странах имеет место резкое снижение гидр г троительства и строительства в в целом. Вот что показывает сравнение индексов объема строительства в СССР, США и Германии (1928 год принят за 100«/ 0 ):

Германия — общий ин декс город ского строи тельства

США - общий ин декс раз реш. стр-ва в 37 штатах

СССР — объем строи тельства

Г о д ы

«

1923 . . . . 1932 . . . .

100,0 357,4

100,0 20,8

100,0 37,6

Значительный рост имеется в СССР и в обла сти строительства водохранилищных плотин. Строительство водохранилищных плотин в па шей стране до 1923 г. было крайне незначитель ным. В 1923 г. приступлено было к постройке со лидной земляной плотины на арыке Бозсу близ Таш кента, а чр з два года началось проектирование крупной плотины на реке Сызрань (закончена по стройкой в 1928 г). Этим положено было начало строительству крупных водохранилищ, созданных исключительно вследствие постройки плотин на реках. В настоящее время в СССР имеется боль шое число крупных водохранилищ в Донбассе, Средней Азии, на Северном Кавказе, в Сибири и на Дальнем Востоке с плотинами земляными, из каменной наброски, смешанными и из железо бетона. Завершение первой пятилетки ознаменовалось созданием гигантского водохранилища на Днепре при использовании его энергии у Кнчкаса. Такой темп роста масштаба плотипостроения в стране не имеет прецедентов в истории. Он говорит о том, что народы СССР нашли пути быстрейшего

Таблица 1 Высочайшие плотины мира, построеішыо и находившиеся в постройке в 1933 г . (каменные, железобетонные, из каменной наброска и земляные) •don on ô^gf Наименование плотины Где построена Год оконча ния по стройки Назначение плотины Т и п п л о т и н ы Лмакс (M) Объем тела пл ітины (м 3 )

Arizona — Newada

Hoover

строится

1

232,50

2 599 640

гравптац.

р с + ГЭС

Giustina Sautet О ѵѵ увее Diablo Spitallarri Wäggital Sarrans Camarasa

2 3 4 5

150,50 136,00 123,44 118,57 114,00 110,00 105,00 102,00 100,13

Italia Prance Oregon

арочная арочная

я

ГЭС

—

я

5Î

—

ирригация

1932 1931 1932 1924 1933 1922 1932 1931 1928 1925

арочно-гравит.

420 530 267 100

Washington

арочная

ГЭС

6 7 8 9

арочно-гравит. гравптац.

Schweiz

344 ООО 236 ООО 500 000 218000 2 293 800

» я »

я

France Espafia California

,5

Я

}}

10

Salt Springs

нз каменной на-

У)

броски

74,80 61,00 58,00 57,00

11 12 13 14

1 376 280 163 ООО

Cobble Mountain Massachusetts

земляная

ВС + ГЭС

железобетонная

Tirso

Sardegna (Italia)

ГЭС

строится

Aaensira Pavana

Norway Italia

—

J5

V

»

П р и м е ч а н и е . См. обозначения таблицы 2.

Таблица 3

Величайшие бетонные плотпны Европы, построенные до 1933 г .

Год .окончания постройки

Объем кладки ( Л» )

Где построена

и и: Ьз Й ft Й §

Наименование плотины

-Ц макс ( * )

Н а з н а ч е н и е

1 1 5 0 0 0 0 8 2 0 ООО 5 0 0 ООО 3 4 4 ООО 3 4 0 ООО 3 0 0 ООО 2 9 6 0 0 0 2 9 ) 0 0 0 2 3 6 0 0 0 2 2 0 ООО 2 1 8 0 0 0 2 0 0 ООО 1 8 0 ООО 1 7 2 ООО 1 5 3 ООО

Использование водной энергии

Днепровская

1 9 3 2

6 2 , 0 0

1

С С С Р

Франция Швейцария Франция Герм» ания Швейцария Франция Испания

Sarrans Spitallam Grimsel Chambon

1 9 3 3 1 9 3 2 1 9 2 4 1 9 3 2 1 9 1 5 1 9 2 5 1 9 2 4 1 9 2 8 1 9 2 2 1 9 2 5 1 9 3 2 1 9 3 2 1 9 4 0

1 0 5 , 0 0 1 1 4 , 0 )

2 3 4 5

» я » »

9 6 , 0 0 9 0 , 0 0

Waldeck Schwarzenbach Wäggital Eguzon Camarasa

4 8 , 0 0 6 7 , 0 0 1 1 0 , 0 0 6 4 , 0 0 1 0 2 , 0 0

6 7 8 9

я » »»

1 0

я

Швейцария Чехо-Словакия Италия

Barberine Bleiloch Frein Cignana

7 8 , 0 0 6 5 , 0 0 5 5 , 0 0 5 8 , 0 0

1 1 1 2 1 3 1 4

я я я я

И р и м е ч а и и я: 1. См. обозначения таблицы 2.

2. Двойная кубатура имеет в виду объем бетон і Диоирэстрэя и отдельно плотины.

Величайшие плотины США, построенные, а также находящиеся (по данным New Reclamation Er a 1932 г . )

ч ^ M f я t. - Я ы V H f os чо с, . о и2

Г д е п о с т р о е н а

Н а и м е н о в а н и е п л о т и п ы

Т и п плотины

gag к S g. е* Ч о в і

п „

Canal Zone South Caroliua Mcssaohusetts

Gatun , Saluda Wachusett North Di t e Englemood Bouquet Canyon

1912 1930 1905 1922

ox

вемляиая

35 , 05 63 , 40 24 , 38 37 , 80 50 , 38

2 537 2 377 3 048 1 448

17 533 755 8 410 600 4 205 300 2 752 500 2 070 100 2 640 281 2 599 040 2 484 850 2 293 800 2 217 340 1 970 986 1 9 і 1 500 1 911 500 1 838 863 1 761 638 1 082 120 1 529 200 1 526 377 1 4 52 740 1 389 278 1 376 280 1 347 894 1 335 756 1 285 014 1 223 360 1 171979 1 146 900 1 108 670 і 078 080 1 070 440 1 067 382 1 06 ' 794 993 980 986 334 956 750

ГЭС BO po BO

Ohio

California

335

I*)

Calaveras Hoover Stand ley Lake Sal t Springs Eagle Mountain

т а м я: ѳ

67 , 00 232 , 50 34 , 44 100,13 24 , 38

300 360

1925 <**) 1911 1931 (**)

BO

гранита ц. земляная из кам. набр. земляная

Arizona — Newada

—

Itpp г а с

Colorado California

2 021

396

Texas

B c - j - p c

1 219

„ „ „ „ „ „ »

Lover San Fernando 8cituate W'yman El Capitan Mo Kay

California Rhode Island

1920 j 928 1931 (*) 192Ö 1920 1920 1925 1924 1919 1931 1929 1925 1030 191" 1927 1924 1918 1931 1920 1922 1931 <*) 1 9 : 2 1919 1920 1908 1908 (**) 1922 1913 1921 1913 1910 1907

39 , 62 54 , 86 47,24 70 , 20 48,77 07 , 00 24 , 38 07,07 00 , 96 30 , 58 74 , 80 30 , 88 83 , 82 47 , 24 37 , 19 39 , 62 30 , 48 50 , 29 30 , 58 42,07 22 , 25 33,Г,3 83 , 39 23 , 77 48,77 05,79 12 , 19 21 , 34 48,77 00 , 96 32 , 31 23,77 93,57 90 , 53 82 , 00 97,27 109,12 01,44 100,38 45,11 123,44 10,15 00 , 14

610 975 680 390 792

BO BO

Maine

,

ГЭО

California Oregon

BO

lipp

San Pablo Garza Tieton Davis Bridge Catawba

California

BO BO

381

Texas

3 170

ирр

Washington Vermont North Carolina

276 381 389

гэо гэо

„

Cobble Mountaiu Lafayette Dix River Echo Belle Fourche

ВС-|-ГЭС

Massachuset ts California

213 355 582 5 5

во гэо ирр ирр

из кам.набр.

Kentucky

Utah

земляная

South Dakota

1 890

•

„ „ „

Big Meadows Wichi ta Fal ls Paddy Creek Hardy Wilson

California

гэо ирр ро

381

Texas

2 286

North Carolina

449 853

Michigan Alabama

ГЭС ГЭО

б ѳ т.-гравит.

1 494

„

Huffman Bridgeport San Gabriel Ni 2 Taylorsvi l le Linvillo Upper San Leandro Lower Deer Flat Upper Deor Flat Sant iago Creek Lake Arrowhead

Ohio Texas

земляная

ро ро ро

1 097

в о + р с

010 177 914 381

California

из кам. набр. земляная

Ohio

North Carolina

гэо

-

California

во

201

954 221 923 336 910 84 807 418 764 000 704 000 764 000 741 002 088 140 083 733 507 094 472 933 472 303 458 700 447 391 421 295 420 530 420 530 401 415

„ „

Idaho т а м

ирр ирр ирр гэо

2 195 1 219

ж е

California

143 274

т а м

ж е

Somerset Lookington Pat i l las Kensloo New Croton

Vermont

гэо ро гэо во ВС

831

Ohio

т п

1 951

Porto Rico New Jork т а м ж е

' 44,81

311 502 494

бет.-грав.

-

Conowingo Elephant Butte Pardee Pine Canyon Arrowrook Bagnell Owyhee Keokuk Jndkin Narrows

Maryland New Mexico California

гэо ирр ВО ирр во гэо ирр гэо гэо

1928 1910 1929 <*) 1915 1931 1932 1913 1919

1 417

и „

352 408 274 335

т а м Idaho

бет.-грав.

ж е

-

Missouri Oregon

775 266

Iowa — Jllnois North Carolina

1 395

m

427

П p и u e ч а п н я : 1. прр — ирригация, гэо — гидростанция, no — водоснабжение, po — регулирование отока, ox — оу доходотпо. (*) - проект одобрен для постройки. (**) - п поотроііке. 2. Объем бетона и плогиие Wilson (M 8 j по порядку) отиооится ко всей гпдроусгановке.

ненадежными, являемся свидетелями резкого по вышения темпов постро іки плотин из местных материа ов и с удовлетворением отмечаем рост теоретической базы для проектирова шя этих последних, а также плотин контрфорсных под давлением ряда неуіач, вызванных примитивно стью расчетов, примененных в 1926—1928 гг. в крупнейших сооружениях, известных гидротех никам всех стран (плотины Lakj Pleasant, Lake Hodges, Palmdale и др.). Плогиностроение Европы, в особенности Италии, Франции и Швеции, свободно от ошибок этого последнего вида; оно идет вперед, но медленио продвигается по пути научно-технического про гресса, часто и іидержпваясь консервативных ре шени I (отсталые взгляды итальянцев па земля ные плотины и на плотины из кіменной на броски, постройка ряда плотин массивных бетон ных гравитационного типа за годы 1926—1933), Явления в основании плотины и в районе водо хранилища до сих пор остаются злободневными вопросами, невзирая на огромный мировой опыт плотиностроения. Компетентное их разрешение требует совместного участия лиц разных специ альностей, углубивших свою м ы с л ь в пр е д е - л а х с в о е й с п е ц и а л ь н о с т и применительно к плотиностроениго: геолога, хорошо знакомого с приложением геологии к плотиностроениго, изу чившего и продумавшего накопившиеся матери алы, и инженерагстроителя, располагающего всеми данными о причинах и с у д а ч в плотиностроенни,' вызванных недооценкой г е о л о г и ч е с к и х факто ров. К сожалению, не всегда наблюдается такой опыт с той и другой стороны. В результате из-за неучтенных явлений в основании плотин за пос ледние 30 лет мы имеем 19 случаев крушения одних бетонных плотин, имеем случаи отказа от осуществления запроектированных плотин (Сан Габриель в 1930 г., Аджарис-Цхали в 1928 г., Гизельдон в 1930 и др.) Из-за неучтенных явлений в районе водохрани лища и на месте плотины получен ряд „тяжело больных" водохранилищ, а именно: а) Maria Crlstina с проектным объемом 28 млн. и« 3 при подпоре 31 м, где удалось поднять воду лишь на 12 м при объеме водохранилища лишь в 4 млн. л« 3 (Испания, близ Caslillon de la Plana); б) Monte-Jaoqe с плотиной высотой 83 м, где водохранилище никогда пе наполнялось и где часто можно ходить в верхнем бьефе посуху (рис. 1); в) Saint-Guilhelm-le Désert на реке Hérault, вы строена іе во Франции в известняках юрского ярус а; здесь вовсе не удалось поднять напора; г) ВИталии близ D imodossola есть плотица Са valli из каменной наброски; сооружение выстроено на известняк той породе, близкой к мрамору, но прорезанной вкраплениями кристаллических слан цев; водохранилище имеет сильнейшие потери воды; д) Camarasa в Испании с плотиной высотой 101,30 м, где потеря вод .і в кавернозных извест няках юрского яруса достигала 11 .и 3 /сек; е) Trcmp на песчанике (близ Camarasa), где наблюдается утечка 2 м*Ісек;

лишь иногда открывая смелые пути (плотины du Sautet и Giustina). В условиях СССР резко выдвигаются плотины из местных материалов и многоарочные и другие контрф ірсные плотины, требующие минимального срока для постройки. Сфера применения одноароч ных плотин в СССР весьма суживается, так как у нас, при имеющейся пока дефицитности неко торых материалов, плотины из местных материа лов сильнее конкурируют с одноарочными пло тинами, чем за рубежом. Обращаясь к перспективным планам стоптель ства СССР, надо заявить, что в них вовсе не найти предположений о постройке одноарочных плотин. Приводимые таблицы 1, 2, 3 свидетельствуют о размахе и достигнутых успехах в крупном строи тельстве и ютии во всем мире.

JŒ. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ I . ВВЕДЕНИЕ ж) Bouvante во Франции, где при поднятом под поре весь приток уходил в галечники склонов (известняки), и другие примеры.

Путь к устранению подобных явлений в после дующем плотиностроенки указан выше; он обязы вает и геолога н инженера тщательна изучать подобные неудачные случаи в плотиностроенни, п р е л о м л я я п о л у ч е н н ы е с в е д е н и я в п р е д е л а х с в о е й с п е ц и а л ь н о с т и .

Д Р и о. 1. Плотина Monte Jaoke в Испапии.

Однако в данное время опубликованы труды геологов с мировыми именами, работавших много лет в плотиностроенни, в которых подробно изло жен вопрос о постройке плотиц с точки зрения геолога с учетом мирового опыта. Таким образом, появилось то, чего так недоста вало: 1) Prof. M. Lugeon. Barrages et géologie, 1933; 2) Prof. Ransome. High dams (the view-point of the Geologist), Trans. Amer. S. С. E., vol. 95, 1931; 3) Bryan Kyrk. Geology of reservoir and dam sites, U. S. Geological Survey, W. S., paper 597 A. Первые два труда представляют особую ценность для геолога и инженера.

2. ПОМОЩЬ ГЕОЛОГА ПРИ ПОСТРОЙКЕ ПЛОТИНЫ Помощь геолога особенно нужна в случае ска листых грунтов основания плотины и водохрани лища при рассмотрении вопросов устойчивости сооружения и утечки воды. Если бы скала была совершенно однородной и залегала на значитель ную толщу, то надобности в геологе не было бы: достаточно было испытать образцы на прочность, водоустойчивость и водонепроницаемость и решить вопрос о постройке плотины. ß действительности скалистые породы никогда не бывают вполне однородными на значительном протяжении. Далее в изверженных породах, зале гавших в больших массах на глубине и обнару женных лишь в результате длительной эрозии, надо считаться с возможн'стыо существования сбросов, трещин, зон раздробленного состояния, со включениями другой породы, например слан цев и проч. В р а с п о з н а в а н и и и и с т о л к о в а н и и п о д о б н ы х о т к л о н е н и й п о р о д ы от од н о р о д н о й и з а к л ю ч а е т с я г л а в н а я по мощь г е о л о г а при у с т р о й с т в е в одо - х р а н и л и щ а , к о г д а г е о л о г д о л ж е н р а с с м о т р е т ь я в л е н и я под у г л о м со з д а н и я п о д п о р а п у т е м у с т р о й с т в а с о о р у ж е н и я , и м е ющ е г о о п р е д е л е н - н ый в е с . Вопрос о том, можно ли или нельзя строить плотину в данном месте, решает инлсенер-строи тель, а никак не геолог (см. Prof. Ransome, High dams, 1931). К этому заключению пришли круп нейшие геологи мира в результате многолетнего опыта в плотиностроении. 3. РАЙОН ГАВОТЫ ГЕОЛОГА Для получения ответов на возникающие вопросы не всегда достаточно бывает ограничиться райо ном, интересующим инженера-строителя; о б ъ я с - н е н и я н е к о т о р ы х г е о л о г и ч е с к и х яв - л е н и й м о г у т б ы т ь п о л у ч е н ы и в н е э т о г о р а й о н а , в т о же в р е м я в л и я я н а в ы б о р м е с т а д л я п о с т р о й к и пло т ин ы. Чтобы распознать их и оценить их значение, требуется знание методов геологических иссле дований, а также б о л ь ш о й г е о л о г и ч е - с к и й о п ы т в применении к инженерно-строи тельному делу. Таким опытом, как показали факты (см. разд. II, 1), располагает д а л е к о н е к а ж д ы ft г е о л о г . і. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯ ЕМЫЕ К СКАЛИСТОЙ ПОРОДЕ В МЕСТЕ ПОСТРОЙКИ ПЛОТИНЫ Порода должна удовлетворять следующим основ ным требованиям: а) обладать достаточной иеханической проч ностью для сопротивления нагрузке от сооруже ния, например, прочностью бетона тела плотины; б) быть достаточно водонепроницаемой; в) не изменять объема, не размягчаться и но растворяться под действием воды; г) не давать смещений, которые могли бы по вредить сооружению или вовсе его разрушить. Рис. 2 изображает колонки, полученные буре нием основания днепровской плотины. По колон кам молено судить о качестве пройденной породы

(трещиноватость, плитняковое строение, участки рыхлой скалы и сплошное залегание прочной скалы на значительную толщу). 5. ИССЛЕДОВАНИЯ В РАЙОНЕ ВОДОХРА НИЛИЩА Эти исследования имеют целью установить: а) не может ли в бассейне произойти с м еще - н и е горных пород при подмятом напоре, о п а с - н о е сточки зрения устойчивости сооружения или в отношении утечки воды; б) не имеются ли в подпертой части бассейна каверны или сильно проницаемые породы, сооб щающиеся с нижним бьефом или соседними бас сейн іми (например пласты гравия со слабой при месью песка); в) нет ли в подпертой части гипса илп камен ной соли с давно появившимися в них каналами, не произойдет ли засоление воды водохранилища с обнаженными пластами соли; г) при содержании гипса в породе ('/а — 1 — 2°/ 0 и т. д ) - в какой срок произойдет вымывание гипса из породы с образованием каналов в ней. Вопросы ai и в) разрешаются геологом, а вопрос г) требует для своего разрешения знания условий залегания гипса (геолог) и применения закона Дарси (^ ѵ — К -J- = К-і^ ; длина и направление L должны быть найдены геологом; коэфициент филь трации должен быть найден опытным путем. Растворимость гипса в воде определяется 400 л па 1 г гипса Зная приток воды в секунду и про цент содержания гипса, находим срок вымывания. Обычно он настолько велик, что небольшое содер жание гипса не представляет интереса для ниже нера. Пункт г) должен быть учтеп и при исследовании места под плотину. 6. ИССЛЕДОВАНИЯ МЕСТА ПОД ПЛОТИНУ Исследованиями должно быть установлено: а) наличие или отсутствие сброса вдоль русла (исследование отрогов и гребней, пересекающих русло у места плотины); б) условие образования русла, роль сброса, гео логический разрез; в) влияние геологической структуры на проч ность породы в массе, а не в отдельных кусках, роль сдвига; г) над ние и простирание пластов (потери воды и устойчивость плотины); д) сцеплсиие между пластами породы (коэфици ент трения при скольжении пласта ко пласту); е) прослойки между пластами, их водоустойчи вость и проницаемость (вымывание прослойков резко уменьшает коэфициент трения); ж) влияние структурных особенностей породы па прочность и устойчивость плотины; з) нрошшасмость основания и склонов, нахож дение страі »графического разреза и общего фильтрационного расхода; и) наличие или отсутствие отрицательной роли коротких трещин на склонах ущелий (обычно они не опасны, что молено установить расчисткой ска лы на 3-5 л) ; к) степень водоустойчивости породы (конгло мерата, глинистого песчаника, слабого известняка и др.); поверка производится путем погрулсенпя породы в воду;

„ ДН 1 П Р 0 С Т Р 0 Й "

От и PÛ бурений ттш лтот ѣ т ш . > тгт ашшШ

Р и с . 2. „Днепростроіі" Образцы грунта скважилы M 12—пробурений станком алмазного бурели* скот. Кроллиус па при, мыкании плотины (лев. берег .

л) нет ли гипса в качестве цементирующего вещества в песчапике (такой песчаник не годится в качестве основания); м) не может ли произойти изменение объема с к а л и с т о й породы в основании (в этом отно шении опасен лишь змеевик); н) возраст сброса, пересекающего ось плотины, и вероятность новых его подвижек.

Отметим, что погружение в воду красного кон гломерата основания плотпны Френсис, разру шившейся в 1928 г., произведенное п о с л е ка - т а с т р о ф ы , показало, что порода распалась в воде, выделив хлопья; цементирующее вещество в породе, содержавшее гипс, способствовало разру шению плотины после поднятия подпора.

СЛУЧАИ ПЛОТИНЫ НА ПЕСЧАНОМ ИЛИ ГЛИНИСТОМ ОСНОВАНИИ (см. гл. X ) ; . ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Здесь геологические изыскания места под пло тину сводятся к построению геологического раз реза по избранному профилю и к установлению роли оползней, если имеются опасения таковых. В дальнейшем центр внимания переносится на инженерно-геологические исследования: на опре деление угла внутреннего сопротивления грунта (расчет сооружения на скольжение и на получе ние характеристики грунта в отношении осадки (допустимая осадка определит допустимую на грузку и тип сооружения). При испытании грунтов иа осадку в полевой обстановке необходимо указывать также размеры и площадь штампа, чтобы можно было учесть й п роль величины -р , где й — площадь штампа, а Р — его периметр. Коэфициенты фильтрации грунтов по геологи ческому разрезу должны быть найдены с исполь зованием ненарушенных образцов, лучше в поле вой обстановке, но ни в к о е м с л у ч а е и ни при к а к и х о б с т о я т е л ь с т в а х н е по ф о р м у л а м (Hazen, Slichtcr и др.), см. III, 16. Подсчет фильтрационного расхода должен быть сделан по каждому пласту грунта и просуммиро ван при различных величинах К, г и ш. В заключение остается рекомендовать находить вес единицы объема грунта в условиях его зале гания, а также влажность грунта при атом весе; эта данность косвенно характеризует сжимаемость грунта. Еще в 1927 г. Терцаги установил, что инженеру надо знать сжимаемость грунта, коэфициент филь трации и сцепление. Остальное неинтересно в во просе об осадке основания. Исследования начинаются перед составлением эскизного проекта плотпны, деталируются до со ставления окончательного проекта, иногда не прекращаясь до отрглтия пригодного основания. Это последнее требует также испытаний в целях выяснения метода уменьшения водопроницаемости. Таким образом, совместная работа геолога и инже нера при постройке ответственного сооружения не прекращается до закладки основания. Толщина аллювиального слоя при гальке диа метром 15 — 20 см с изредка попадающимися гальками до 40 — 50 см может быть определена путем забивки рельсов паровым копром с бабой весом 250 кг, падающей с высоты 2,5 м. Работа идет с понтона или подмостей, в зависимости от глубины реки. От каждого удара рельс погружа ется на 6—1 2 мм, редко более. При достижении скалы углубление от удара падает до 2 - 3 мм. Глубина забивки рельса при зондировании дна р. Роны достигала 20 м. Число ударов бабы достигало при этом на рельс до 3053 (см. стр. 45 труда M. Lugeon, Barrages et géologie, 1933). Однако валуішо-галечноо дно реки не позволяет применить этот метод. Здесь необходима разведка путем пробития шахт и штолен (см. II. И. Лниси мов, Водохрашшіщііие плотины, изд. 1931 г.), как это сделано в 1931—1932 гг. при постройке 8. ОБЧ.ЕМ ИССЛЕДОВАНИИ И ПЕРИОД ИХ ПРОИЗВОДСТВА

известнейшей арочпой плотины du Sautet, высотой 136 м (рис. 3). Исследованиями может быть также установлен объем выемки в дне и склонах тальвега ущелья. Об этом объеме при составлении эскизного про екта обычно не знают. Для иллюстрации помещаем таблицу 4, (стр. 16), дающую сведения о выстроенных плотинах (H—вы сота плотины в метрах, Е—длина но гребню в мет рах, Q—объем кладки в куб. метрах, F—- объем вы емки в куб. метрах). Исследование проницаемости скалы проф. Lugeon (гидрогеолог, с участием которого выстро ено свыше 120 плотин в различных странах) рекомендует производить так: бурят скважину

Р и о. 3. Схема обследования основания плотины du Sautet .

на 5 м глубины и находят число литров воды, поглощенное 1 пог. м скважины в минуту под давлением в 10 атм ; опыт ведут 5—10 минут; на гнетают раствор цемента и дают ему затвердеть; затем бурят скважину через него еще на о м и вновь определяют коэфициент К с водопроница емости скалы в л/мин на 1 пог. м скважины под. давлением 10 кг/см*. ІІроф. Lugeon допускает для плотин высотой до 30 м величину К с до 3 л\ при высоте свыше 30 м Lugeon предъявляет к скале требование — не давать К с в течение 10 мин. испытания свыше 1 л/мин. Такое требование скала в состоянии выполнить лишь после цементации ее. Приведен ные цифры являются руководящими при испытании скалы после цементации; они показывают, следует ли прекратить цементацию или продол жать ее 1). 9. ЦЕМЕНТАЦИЯ СКАЛИСТОГО ОСНОВАНИЯ Цементация скалистого осповапия под плотину имеет целью повышение прочности породы, ее сцепление с сооружением и уменьшение водо проницаемости породы до 1 л/мин на I йог. м скважины при нагнетании воды под давлением 10 кг/см 2 (см. разд. И, 8 настоящей главы). Задача, процесса — привести всю скалу на известную толщу в указанное состояние, а также создать непроницаемый экран с напорной стороны на

Таблица à

BS Л И а д MS И о -Î

eu о И о ta

S вЯ S3 g И S 5 H S О й я

Тип плотины

Н а з в а н и е п л о т и н ы

П о р о д а

8гН Мо>

te!

fc^

«

гранит изве тняк гранит слюдистый сланец гранит

14 500 166 500 57 700 15 000 18 260 81 ООО 70 000 68 900 10 300 340 000 260 000 274 ООО 220 ООО 451 ООО 340000 70 753 52 578 28 257 18 909 35 971 87 500 133 700 50 778 53 398 237 119 133 700

700 4 850 4 700 1880 1630

12,10 16 16,45

одноа »рочная бет.-гравит.

8 500 88 300 77 300 10 654 9 465

1 2 3

45 100 18

60 160 215

59 53 135,3

Bromrae Castillon Charpal

4

27

L'Etroit

71 52

5,6 5,8

89

5

Roche

27,5

120

35

6 7 8 9

358 288

8000 15 500 25 065 29 000 110 ООО 37 ООО 44 3(0 45 000 151 ООО 47 370 28 000 32 ООО 84 000 69 364 52264

9,9 22,1 36,4 28,1 32,3

Gelmer Seuferegg Guerlédan Chavanou Barberine Tremp Camarasa Sarrans Spitallam

6100 5 500 3 820 4 604 10800 7 450 7 548 6188 11000 11500 3000 445') 8000 13 744 8 025 5 541 2 420 1500 3 740 5 200 7750

1,31 2,82 6,5 6,5

п пейс кварцит гнейс

. . . . 42

St. Marc . . . . . 41,50 166

20 1 360 250 206 151 218 260

. . . . 45 . . . . 86 . . . . 78 . . . . 102 . . . . 114 82 114

10

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

4,97 5,9 7,3

18 16

я песчаник известняк гранит п

20,5 33,5 14

13,7

4,16

48 58 31 52 74

9.3 7.4 10,5 5 6,4 4.4 1.5 13,1

трещ. гнейс гиейс 5»» У!

Cingino

50,85 146

С mposecco . . . 33,50 346 Campliccioli . . . 80,11 276 Gardenello . . . . 75 260

37

200

Stuetta

62 70

28

24 308 3 722 19 700 34 000 39 300 29 000

46 13 104

гранит сланец и гнейс гранит песч. и сланец сланец извести, и морена

Truzzo

Colombera . . . . 55

23

72

14

•24 St. Lorenzo . . . 17

94,5 45 22

9,1 7,5 4

—

25 26

Pinet Cavalli

35

170

из кам.набр.

41,60 180

большую глубину, чем и определяется положение и потребное расстояние между скважинами. Разме щение контрольных скважин и их испытание позволяет избежать каких-либо пропущенных мест, где скала недостаточно цементирована.

Определению участков скалы с повышенной водопроницаемостью весьма способствуют гео физические методы разведки (см. разд. 11,10). Сква жины для цемент іции надо брать возможно мень шего диаметра, например 4 см и не более 10 см. Начальный состав раствора * / і о — ( "вБ^а" ) * при сильном поглощении состав постепенно до водят до 1 используя разведепие '/в и Ч 3 . При каждом данном составе в таком случае нагне тание ведут в течение 12 часов. Поглощение воды не более 25 л за 5 мин. при давлении 40— 45 кг/см « можно считать признаком законченной цементации. Рис. 4 изображает ущелье ныне строящейся плотины du Sautet с показанием намеченных скважин для цементации и зоны вероятного зацементиров ыіия скалы. Чем плотнее порода, тем меньше требует она цемента (см. ниже таблицу 5b Слабые известняки поглощают огром ное количество раствора, плотные известняки требуют умеренного количества цемепта. Кавер нозные известняки и песчаники (а также рыхлые конгломераты с глинистым цементирующим веще ством) плохо поддаются цементации, требуя при том огромных количеств цемента. В таких случаях уместно поставить вопрос о глинизации грунта,

паАодОобав боЛоспусАи à й

/ .

I

, '

С

- J —И—

I I граница распрю ! S,/стронениаpoemto- 1 / 4 » поОчонюнтпиии

s , . \ « , • 1 і I

а/

^J

\

1 \ f L/'

Л

Il

V , , y

бонной спусЯ

Р и о. 4. Ущелье па реке Драк; план работЦно цементации основ ишя и уклонов ущелья.

нагнетая разжиженную глину тем же способом, что и цемент. Добавка воды (степень разжижения данной глины) должна быть установлена на месте опытом (см. проф. Н. И. Аниснмов, Проектирование глухих плотин, изд. 1934 г.), так как она опреде ляется свойствами данной глппы.

отчетливое представление об объеме предстоящих работ, а иногда даже об осуществимости намечен ных проектных предположений (водохранилшцные плотины). Здесь разница в электропроводности горных пород и может быть использована. Практически все минералы, входящие в состав Таблица 5

Расход цемента на цементацию скалистого основания и склонов тальвега

Количество израсходов. цемента на цементацию (кг)

о , о в о в

Цемента на 1 пог. м скважины (кг)

Площадь основания (М*)

Общая длина скважин (-и)

Н а з в а н и е п л о т и н ы

II о р -о д а

Я Я

11500 5 500 6 100 1630 11000 700 7 450 3 820 13 744 ЗООО 4 450 8 000 1 880 5 200 2 421

122 252 190

гранит

Spitallam Seuferegg Gelmer Roche . Таіаші Bromme Barheiine St. Marc Spluga Cingino

> .

1 738 1139 575 104 1915

223 589 287 700 109 290

1 3 5 2 4 6 7 8 9

430

4

240

478000

98 37 23

293 812 330 995

28 825 30 500 7 697 158 700 295 ООО 409 ООО 328 ООО 204 185 1 200 ООО 365

гнейс

166 242 231 173

1 220

10 11 12 13 14 15

1771 1895 130 1 254 600

Camposeeco CampJiccioli L'Etroit

3

слюд, сланец » слюд, сланец и гнейс с оби лием трещин известняк п известняк и морена песчаник и сланец

Pinet

163

Colombera

2 000

16 17 18 19

Camarasa

45 ООО 851055 310 ООО

6188 7 750 3 740

1 640 800

520 387

Cavalli

Lorenzo

800

87

70000

10 . ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОИАНИЯ Геофизические исследования мест под гидро технические сооружения впервые начали приме няться лишь несколько лет тому назад. Однако в последние 4 года предварительная геофизическая разведка уже дала хорошие результаты для 35—40 плотни в США, Канаде и Европе, избавив от ожидания результатов дорогого и длительного алмазного бурения. В частности исследования при составлении проекта французской плотины Sarrans, ныпо находящейся в постройке, были произведены с помощью геофизического метода. Из всех геофизических методов, успешно при меняющихся с 1921 г. для исследования недр, в гидротехнике наиболее пригодным и надежным является электрический метод, решительно завое вавший позиции в инженерно-строительном деле вообще. При этом направляющую роль играют результаты общей геологической разведки- Метод основан на различии в электропроводности горных Пород. При постройке плотин и тоннелей чрезвычайно важно знать заранее глубину залегания скалы Во всему профилю сооружения, чтобы иметь 2 Справочишс.

скалистой породы, чрезвычайно плохие проводники электричества. Однако степень пористости породы и влажности ее играет при этом весьма большую роль. Очевидно одна ы та же горная порода может иметь различное удельное электрическое сопроти вление на различных участках; все же эта раз ница не является препятствием для исследования мест под инженерные сооружения. Так, гранит и вообще изверженные породы суше и более плотны, чем осадочные породы, а потому они менее электро проводам. Аналогично, различные осадочные породы отли чаются между гобой в отношении электропровод ности, например сланцы более электропроводны, чем песчаники и известняки. Для иллюстрации приведем таблицу 6 величин удельной электро проводности (стр. 18). Сущно ть метода разведки уясняется из приме нения закона. Ома к изотропной породе с у д е ль н и м с о п р о т и в л е н и е м р, по которой про пускается электрический ток шлой J unie. 5). Эквипотенциальные поверхности в разрезо дают окружности разных радиусов. Рассмотрим две окружности радиусов г и r+dr, где сіг бесконечно малая величина.

Таблица 6

Каменная соль Плотный гранит Разрушенный гранит . . . . Известняк Морена Глина Морена и песок, насыщенные водой с растворенными со лями

1,10 s омів-м* 5,10' — 10,10 3 и более. 1,10 s — 5,10 3 1,10 2 —1,10 3 20 —109 20 - 30 и до 60

0,5 —10 Применение закона Ома к поверхности радиусов г и r-\-dr дает (рис. 6): — dv--р- — • J , где dv — падение потенциала.

dr

:

Р в с . 7 . Объем гр.нта , захваченное измерением при расстоя пни А ме. .ду щупами С, и Р „ Р 1 и Р., Р 3 и С',.

/іі-

Г

-і !—

:

1—г I I

I 1 * 1

'

'

v. I I

4 ^

тока, дает сопротивление в омах межу щупами Рі и Р 2 . Так к ік сопротивление меняется с изме нением расстояния между щупами, необходимо определить удельное сопротивление грунта, чтобы получить данные для сравнения. Все четыре щупа (С',, Р { , Р. 2 , Су находятся при работе прибора на одной прямой, в расстоянии А один от другого (рис. 7). Пусть А выражено в м. Сопротивление грунта между щупами Р , и Р 2 обозначим I i (в омах;. Его находим, как указано выше. Назовем удельное электрическое сопротивлении породы через р (в ие'-ом). Объем грунта, сопротивление которого

\

- -

'

\ \

/

'

Ж У

v

4

'

X

N

/

/

\ /

> /

V \

/

s

Wov V

P и с . 5. Раополэзагние эквипотенциальных поверхностей.

Прибор для разведки имеет 2 крайних щупа С і и С 2 , входящие в цепь С { С 3 Р 2 Р 2 , щупы 6', и С 2 погружены в грунт. В промежуточных точках Р, и Р 2 потенциал может быть найден интегрированием предыдущего 1 Р уравнения: ѵ = • , вследствие чего при учете о б о и х электродов С { и 0 2 имеем в точке Р 4 потенциал г р , = і . ^ - J - - — L ^ - ) . Точиотак же находим потенциал в точке Р 2 , равный ^ = І і ( і Т Т Т 2 - Х з ) - Следовательно, = _ _pJ Г

— -г—т—j- + -т-1 • Так как ~ = 11 (сопротнвле A j -+- А 2 A 3 I j ние грунта между точками Р , и Р 2 ), то при А { = А 3 = А 3 = А получим, что р=2т - J t -A.

і — I

—

k —

P, * P я с. 6. Схема для определэішя потенциала в т ѳ чісах Р , и Л Теперь перейдем к некоторым подробностям о работе прибора, применяемого U. S. Bureau of Standards для разведки в местах постройки плотин. В грунт забивают два металлических щупа С\ и 6 2 и пропускают между ними через грунт ток напряжением, скажем, 50 в (рис. 8). Изм -ряют силу тока. В то же время отмечают падение напряжения между двумя промежуточными щупами Р { и Р 2) .погруженными также в грунт. Величина падения напряжения, деленная на величину силы

і

гравии п/іоткыа\

скола

1

1

1

. ,1

.

Оасітимие между і/кктрфіми - щупами

Р и с . 8. Кривые измонени

оопротмплоішя основания в аа

висішооти a i глубины (породы).