Гидротехнические сооружения. Том I

Примененный поверхностный водоотлив при по стройке упомянутой гидростанции привел к тому, что песок , залегавший близ насосов , терял мель чайшие частицы, уходившие в насос , вследствие че го осадка сооружения в этих местах оказалас ь большей (увеличение процента пустот) , а именно: 6 2 мм, при наименьшей 28 мм, средней 37 мм, при давлении от сооружения 3 кг/см* (плывун испытан был при давлении 8,7 кг/см 3 ). Испытание было произведено в стальном цилин дре D —2,7 м и высотой более 10 м, погружен ном в грунт. Можно встретить разные пески, да ющие одну и ту же осадку при давлении 0 , 5 кг/см* и 5 кг/см 2 : ракушечный или слюляной пластинчатый песок в первом случае и плотный хорошо подобранный песок аллювиальных отложе ний во втором случае , (см. Pr en t i s and Whi te , Underpinning, 1931) . В отношении уменьшения осадки песчаного основания плотин сваи не играют роли, если они пе доведены до грунта , служащего им опорой (плотнейший гравий, скала , глина в е с ьма высокой плотности) . Однако сваи играют роль при дей ствии горизонтальной силы давления воды н а пло тину (см. ниже і . При скольжении плотины по песчаному основанию играют роль плотность пе с ка , прочность его частиц, острогранность (или округлость частиц, крупнозсрннстость (см. А, 111, 20, намывные плотины) . Ес те с твенно , свайное основание , уплотняющее песок , повышает устойчивость сооружения; голов ки с вай , втопленные в бетон, создают значитель ное дополнительное сопротивление при скольжении. В случае подмыва части основания фильтрующей водой с в аи играют большую роль, предотвращая разрушение сооружения. Таким образом, при действии горизонтальной силы, в особенности в условиях появления филь трации в основании, что имеем в нлотинострос нии, неосновательно о т к а зыв а т ь с я от свай , памя туя, что современный отказ от свай имеет про исхождением лишь вертикальную нагрузку при отсутствии горизонтальной (см. Terzaghi . T h e s c i enc e of foundat ions , 1927) . Однако • воевремешю поставить н а очередь экспериментальную иссле довательскую работу с нелыо выя снения к о л и ч е с т в е н н о й р о л и с в а й н о г о о с н о в а н и я при сопротивлении основания скольжению пло тины на песчаном основании. Ра в ным образом своевременно знать недостающие величины у гла внутреннего сопротивления влажных песков раз личной крупности: в г ла в е I I , 20 помещены данные лишь о грунтах с крупными фракциями: между том надо столь же обоснованно знать a r c lg /' и для пе сков мелких и средней крупности. Это последнее пока принимаем в виде величины f — ne более 0,40 , ля песков средней крупности, сильно перемешанных с мелкими песками. Плотина н а песчаном основании при подпоре с выше 5-6 м должна быть проверена на скольжение по криво линейной поверхности (см. разд. В) . Галечники и валуны в основании дают резко улучшенные условия устойчивости сооружения (см. I I I , 2 0 и таблицу в ней) . Плотица на песчаном основании имеет мень шую устойчивость при б о л ь ш е м д а в л с н и и н а г p у п т (см. главу I I I , 20) . Это у к а зыв а е т па предпочтительность полых железобетонных кон струкций при устройстве водосливов на пе с чаных грунтах значительной сжимаемости. О д н а к о п р и п о д п о р а х с в ы ш е 6 м при гравелистом основании с р а в н е н и е м и а -

муле: Е меньше P.f, где Е — горизонтальная сила, а Р — давление на основание за вычетом взвешива - ния. Сланцевая скала с горизонтальным или наклон ным (в сторону нижнего бьефа) напластованием, со слабой связью между пластами или с неустой чивым в воде грунтом шв а между пластами, с гли нистым цементирующим веществом обломочной породы, не позволяющим установить прочную с вяз ь с телом плотнны при цементации, или с в е - ществом, растворимым в воде ( гипс ) ,— т акая скала заставляет обратить особое внимание н а условия скольжения сооружения в нижний бьеф в плоско сти наименьшего трения. Эта плоскость может быть не при сопряжении тела плотины с грунтом, а ниже, в следующем шв е между пластами, где меньше трение . Величина коэфициента трения при скольжении, иногда падающая до 0 , 45 и даже До 0 , 38 (см. „Eng in . News " , vol. , 74, №4 , стр. 156 158, а также Pa r k e r , T h e Control of wa t er , 1925) , Должна быть найдена в этом случае опытом в по левой обстановке . К сожалению, этого не делалось При постройке большого ряда плотин па мало Удовлетворительном основании, чем и надо объяс - нить относительно в е с ьма высокий процент разру шений бетонных плотин н а подобных основаниях» 25

При испытании давление 8,7к/см 2

1 £ 1" ""

Ю 20 30 20 50 60 70 час. и Р и с . 102. Кривая осадки плывуна.

когда расчет произведен был по формуле: Е мень ше P.f, при величине f , взятой нз справочника , Т. с . при f - 0 , 65 - 0 , 75 . Таким образом, условный ра сче т при f — 0,65 0,75, дающий вполне удовлетворительные резуль таты для хорошего скалистого основания , явля ется причиной гибели ряда сооружений н а плохих скалах : плотины Остин в Т е х а с е и Пенсильвании, Плотина Френсис и др. П е р е й д е м к с л у ч а ю о с н о в а н и я и з и е с к а , г p а в и я и г а л ь к и с г р а в и е м и в а л у н а м и и рассмотрим его с точки зрения осадки и сопротивления скольжению сооружения в нижний бьеф. Песок в е с ьма сжимаем при 48-50°/,, пустот , но Ври 38°/о и до 420/ 0 почти вов с е несжимаем (см. Ггеп üs ami Whi te , Underpinning, 1931) . Следовательно, Весчаиое основание требует испытания на осадку. Плывун (состояние песка ) в зависимости от усло вий его образования и зале гания (процент пустот в нем) подчиняется тем лее законам. Т а к при Испытании плывуна в основании гидростации ПІерман Айленд получена была кривая (рис. 102) , Указывающая на высокую сопротивляемость плы ь Уна осадке ; этот плывун залегал до постройки Вод мощным слоем вышележащих грунтов (до 7 - 8 м) . Справочник