В книге рассмотрены вопросы проектирования и строительства современных каменно-земляных и каменнонабросных плотин. На основе анализа построенных грунтовых плотин, а также основных принципов проектирования и строительства плотин в книге приведены рекомендации по выбору типа, конструкции и материала грунтовых плотин и их расчету. Основное внимание уделено высоким и сверхвысоким плотинам, получившим в настоящее время широкое распространение. В приложении приведены характеристики 80 построенных и строящихся плотин с описанием наиболее примечательных из них. Книга предназначена для инженеров-гидротехников, а также может быть полезна студентам вузов гидротехнической специальности.

Предисловие

Глава первая. Общие сведения о каменно-земляных и каменнонабросных плотинах
1-1. Классификация плотин
1-2. Условия, необходимые для возведения плотин
а) Природные условия
б) Производственные условия
1-3. Преимущества и недостатки каменно-земляных и каменнонабросных плотин

Глава вторая. Проектирование каменно-земляных и каменнонабросных плотин
2-1. Основные требования к проекту
2-2. Исходные данные для проектирования
2-3. Анализ типов и конструкций плотин
а) Осуществленные конструкции плотин
б) Современные тенденции в проектировании плотин
2-4. Требования к материалам для возведения плотины
а) Камень и каменные материалы для боковых призм
б) Крупнообломочные грунты для боковых призм
в) Грунты и искусственные грунтовые смеси для экранов и ядер
г) Материалы для фильтров и переходных зон
д) Материалы для негрунтовых экранов
2-5. Выбор типа и конструкции плотины
2-6. Устройство элементов плотин и методы их возведения
а) Укладка камня в тело плотины    
б) Устройство ядра и экрана из грунтовых материалов
в) Устройство переходных зон
г) Устройство экранов и диафрагм из негрунтовых материалов
2-7. Выбор профиля плотины
а) Крутизна откосов плотины
б) Ширина и отметки гребня и берм плотины
в) Размеры ядра и экрана из грунтов
2-8. Основание плотины и его подготовка
а) Подготовка котлована под плотину
б) Противофильтрационные устройства в основании плотины
2-9. Натурные исследования плотин и размещение контрольно-измерительной аппаратуры
2-10. Причины аварий и повреждений плотин и их предупреждение

Глава третья. Расчеты прочности и устойчивости плотин
3-1. Общие положения и основные предпосылки
3-2. Расчеты устойчивости откосов плотин с ядром или экраном из грунтовых материалов
а) Метод расчета по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения
б) Метод расчета по плоским поверхностям скольжения
3-3. Учет особых сил в расчетах устойчивости откосов плотин
а) Определение сейсмических сил
б) Определение порового давления консолидации
3-4. Расчеты плотин на осадку
3-5. Расчет напряженного состояния каменно-земляных плотин
3-6. Расчеты плотин на фильтрацию

Глава четвертая. Типы и конструкции экранов из полимеров
4-1. Применение полимеров в качестве противофильтрационных элементов
а) Общие сведения
б) Исследования полиэтиленовых и поливинилхлоридных пленок для применения в экранах плотин
4-2. Расчет конструкций экранов из полимеров
а) Основные принципы проектирования
б) Конструкции экранов из полимерных пленок и листов
в) Расчет толщины полиэтиленовых экранов
г) Расчеты устойчивости откосов плотины с экраном из полимерных пленок
4-3. Производство работ при устройстве экранов из полимерных пленок
а) Укладка экрана
б) Сопряжение экрана с основанием и с примыкающими сооружениями
в) Условия, обеспечивающие темпы возведения плотины

Приложение I. Основные показатели высоких каменно-земляных и каменнонабросных плотин
Приложение II. Описание некоторых высоких каменно-земляных и каменнонабросных плотин
Список литературы

Предисловие

Современное плотиностроение развивается в основном в направлении создания облегченных гравитационных и арочных плотин из бетона и плотин рациональных конструкций из грунтовых материалов.

Применение современных высокопроизводительных строительных механизмов и прогрессивных методов производства земельно-скальных работ значительно снижает единичную стоимость разработки и укладки грунтовых и каменных материалов и ускоряет процесс производства работ, создавая благоприятные условия для широкого внедрения плотин из грунтовых материалов, Поэтому при наличии на месте достаточных запасов камня и грунта, пригодных для возведения каменно-земляных, каменнонабросных и земляных плотин, эти плотины являются весьма рентабельными, способными конкурировать со всеми другими типами, требующими применения привозных материалов.

Благодаря этому начиная с 50-х годов наблюдается рост строительства каменно-земляных и каменнонабросных плотин как в СССР, так и за рубежом.

Особенно большое распространение каменно-земляные и каменнонабросные плотины получили в США; из общего числа построенных там за I960—1966 гг. плотин 91% составляют каменно-земляные. Среди строящихся плотин 77%, а проектируемых 79% представляют плотины из местных грунтовых материалов.

Подобная тенденция наблюдается и в СССР: если за весь период до 60-х годов построено 8 плотин высотой от 22 до 59 м, то за последние 10 лет строятся такие высокие плотины, как Нурекская (300 м), Понойская (146 м), Сарсангская (125 м), Жинвальская (102 м), Толорсская (69 м), Усть-Хантайская (65 м) и построены Чарвакская (167 м), Серебрянская (78 м), Вилюйская (74,5 м). В СССР запроектирована Высотная Асуанская плотина высотой 110 м.

В настоящее время проектируются высокие каменно-земляные плотины: Рагунская (325 м) на р. Вахше, Xyдонская (170 м) на среднем течении р. Ингури и др.

Следует упомянуть и о проектах высоких каменно-земляных плотин, разработанных в качестве вариантов для выбора типа; среди них заслуживают внимания: Саяно-Шушенская высотой 225 м, Красноярская 110 м, Братская 116 м, Бзыбская 168 м, Чиркейская 250 м, Ингурская 270 м, Токтогульская 210 м, Намахванская 160 м, Усть-Илимская 97 м, Понышская 94 м, Зейская 100 м, Курпсайская 110 м и др.

Благодаря достигнутому в проектировании и строительстве прогрессу существенно увеличились высота и объем указанного типа плотин; стали использоваться створы и местные грунтовые материалы, ранее признанные непригодными, а также выработались более экономичные типы и конструкции плотин из местных материалов и рациональные методы их возведения (направленным взрывом, отсыпкой в воду и др.).

Освоено и широко развернулось строительство в суровых климатических условиях (Вилюйская, Серебрянская 1, Усть-Хантайская, Мессауре и др.).

Широко используются новые способы устройства противофильтрационных завес в сильнофильтрующих грунтах основания и тела плотин. Инъекционная диафрагма осуществлена, например, в нижней части профиля Атбашинской и Асуанской плотин, также в теле Ортотокойской плотины. Глубокие инъекционные завесы устроены в толще речных отложений в основаниях плотин Серр-Понсон, Маттмарк, Асуанской, Зильвенгптейн и других.

Созданы новые типы противофильтрационных буро-бетонных стенок-диафрагм, выполняемых траншейным способом, заменяющих глубокие зубья, ранее устраиваемые в открытых котлованах с интенсивным водоотливом.

Совершенствуются методы расчета с применением современной вычислительной техники, позволяющие установить напряженно-деформированное состояние плотины и ее элементов, а также их устойчивость и фильтрационную прочность.

Действующий в настоящее время СНиП П-53-73 «Плотины из грунтовых материалов» охватывает большой круг вопросов, подлежащих нормированию; однако не все положения удается нормировать, так как многообразие факторов, от которых зависят основные положения по проектированию, а именно — выбор и обоснование типа и конструкции плотины, материалов и методов укладки и уплотнения, не позволяет ограничивать решения рамками нормативов.

Затрудняет расчет также отсутствие технических условий на проектирование плотин указанного типа и во многих случаях бывает полезно пользоваться аналогами из практики плотиностроения.

После выхода первого издания книги в 1968 г. накоплен опыт современного отечественного и зарубежного проектирования и строительства высоких каменно-земляных и каменнонабросных плотин. Это привело к необходимости развить и дополнить первое издание книги, особенно в расчетной части, на основе новых положений в проектировании и обновленных нормативных документов.

В книге использованы теоретические исследования и расчеты, лабораторные и натурные исследования отечественных институтов: Гидропроекта имени С.Я. Жука, ВНИИГ имени Б.Е. Веденеева, ВОДГЕО, ВНИИГиМ имени А.Н. Костякова, кроме того, использованы доклады Международных конгрессов по большим плотинам, книги и статьи зарубежных авторов, обзоры по зарубежному опыту, опубликованные в периодической печати.

В книге рассмотрены основные вопросы проектирования и строительства современных высоких каменно-земляных и каменнонабросных плотин; собран и систематизирован материал по построенным, строящимся и запроектированным плотинам как в СССР, так и за рубежом, и приведены некоторые рекомендации по выбору конструкции и материала плотин данного типа.

За просмотр рукописи и ценные указания автор приносит благодарность канд. техн. наук В.М. Липкинд и инж. Г.Б. Дубинской, а также заслуженному инженеру Грузинской ССР М.И. Мамасахлисову.