В книге на основе отечественных и зарубежных материалов дается анализ проектирования, строительства и эксплуатации наиболее экономичных типов каменно-земляных плотин. 2-ое издание книги вышло в свет в 1970 г. В настоящем издании основное внимание уделено производству работ по возведению плотин: материалам и их заготовке, способам укладки грунтов и камня в тело плотины, устройству противофильтрационных элементов, выбору транспортных схем. Книга предназначена для инженеров-гидротехников, занимающихся проектированием, строительством и эксплуатацией гидроузлов.

Предисловие

Часть первая. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛОТИН

Глава первая. Общие данные о каменно-земляных и каменнонабросных плотинах
1-1. Развитие строительства каменно-земляных и каменнонабросных плотин в Советском Союзе
1-2. Типы и конструкции плотин
1-3. Преимущества и недостатки каменно-земляных и каменнонабросных плотин
1-4. Условия, определяющие возможность приме нения различных типов плотин
1-5. Выбор створа и типа плотины
1-6. Материалы изысканий, необходимые для составления проекта плотины
1-7. Исследования грунтов и камня для каменно земляных плотин
1-8. Пути снижения сжимаемости крупнообломочных грунтов и камня в плотине

Глава вторая. Поперечный профиль и расчеты плотин
2-1. Элементы профиля плотины
2-2. Расчетные характеристики грунтов и камня принимаемые в проектах плотин
2-3. Расчеты устойчивости откосов плотин
2-4. Проверка устойчивости плотин на сдвиг по подошве
2-5. Расчеты сейсмостойкости плотин
2-6. Фильтрационные расчеты плотин и основания
2-7. Расчеты порового давления
2-8. Расчеты напряженно-деформированного состояния плотин
2-9. Определение напряжений в теле плотины
2-10. Теплотехнические расчеты плотин

Глава третья. Основание плотин и его подготовка
3-1. Требования к основаниям плотин. Сопряжение ядра или экрана с основанием
3-2. Подготовка скального основания и сопряжение с ним плотины
3-3. Укрепление скального основания плотин
3-4. Подготовка и защита нескального основания плотин
3-5. Противофильтрационные завесы и стенки в нескальных грунтах
3-6. Дренаж подошвы и основания плотин
3-7. Врезка плотин в береговые склоны. Кольматаж основания. Выбор противофильтрационных устройств в основании плотин

Глава четвертая. Конструкции плотин
4-1. Зонирование грунтов и камня в плотинах
4-2. Каменно-земляные плотины
4-3. Плотины из крупнообломочных грунтов
4-4. Каменнонабросные плотины
4-5. Конструкция гребня плотины, бермы и крепления откосов
4-6. Наращивание плотин и очередность их возведения
4-7. Конструкции плотин, сооружаемых в сейсмических районах
4-8. Плотины для создания бассейнов ГАЭС

Глава пятая. Конструкции противофильтрационных устройств плотин
5-1. Противофильтрационные устройства каменно земляных плотин и грунты, используемые для них
5-2. Переходные зоны и обратные фильтры каменно-земляных плотин
5-3. Требования, предъявляемые к экранам каменнонабросных плотин
5-4. Конструкции экранов каменнонабросных плотин
5-5. Диафрагмы каменнонабросных плотин
5-6. Инъекционные диафрагмы
5-7. Применение полимерных материалов в экранах плотин

Глава шестая. Компоновка гидроузла. Пропуск паводковых расходов
6-1. Компоновка гидроузла с каменно-земляной или каменнонабросной плотиной
6-2. Водосбросные и водоспускные сооружения
6-3. Водосливные плотины и перемычки

Глава седьмая. Опыт эксплуатации плотин
7-1. Натурные наблюдения на плотинах
7-2. Деформации основания плотин
7-3. Деформации тела плотин
7-4. Трещинообразования в плотинах и их предупреждения
7-5. Наблюдения за фильтрацией в плотинах
7-6. Причины разрушений и повреждений плотин
7-7. Учет в проекте плотин опыта их эксплуатации

Часть вторая. СТРОИТЕЛЬСТВО ПЛОТИН

Глава восьмая. Материалы, их заготовка и транспортирование
8-1. Общие предпосылки к производству земельно-скальных работ
8-2. Требования, предъявляемые к камню для отсыпки и наброски
8-3. Заготовка камня в карьерах
8-4. Сортировка камня
8-5. Заготовка материалов для переходных зон фильтров и дренажей
8-6. Разработка грунтов для противофильтрационных устройств плотин
8-7. Обогащение грунтов и камня
8-8. Транспортирование грунта и камня на плотину

Глава девятая. Общие вопросы производства работ
9-1. Объемы работ
9-2. Очередность работ по возведению плотин и календарный план их выполнения
9-3. Отвод реки в строительный период
9-4. Затопление плотин в строительный период
9-5. Разработка котлована плотины и подготовка ее основания
9-6. Строительство плотин на неподготовленном основании
9-7. Выполнение противофильтрационных устройств в основании плотин

Глава десятая. Производство работ по отсыпке в наброске плотин
10-1. Основные принципы уплотнения грунта
10-2. Грунтоуплотняющие машины
10-3. Уплотнение крупнообломочных грунтов
10-4. Уплотнение каменной отсыпки и наброски
10-5. Последовательность работ при возведении плотин
10-6. Подготовка грунта для отсыпки в плотину
10-7. Отсыпка грунта и фильтров
10-8. Уплотнение переувлажненных грунтов
10-9. Отсыпка грунта в воду как метод возведения плотин
10-10. Приготовление глинобетона и его укладка в противофильтрационные устройства плотин
10-11. Использование энергии направленного взрыва для строительства плотин
10-12. Опытно-производственные исследования
10-13. Контроль качества работ

Глава одиннадцатая. Подэкрановая подготовка, бетонирование и монтаж экранов плотин
11-1. Производство работ по подэкрановой подготовке
11-2. Производство бетонных работ на плотине
11-3. Производство работ по устройству асфальтобетонных экранов, диафрагм и гидроизоляции
11-4. Производство работ по устройству полиэтиленовых экранов
11-5. Монтаж стального, деревянного и сборного железобетонного экранов

Глава двенадцатая. Строительство плотин в суровых климатических условиях
12-1. Общие сведения
12-2. Зарубежный опыт строительства каменно-земляных плотин в зимних условиях
12-3. Опыт строительства каменно-земляных плотин зимой в СССР
12-4. Основные принципы проектирования и строительства плотин в суровых климатических условиях

Заключение
Приложения
Список литературы

Предисловие

Строительство крупных гидроузлов комплексного назначения ведется в Советском Союзе все в больших масштабах. Во всех районах в самых различных климатических, геологических и топографических условиях возводятся и намечаются к строительству гидроузлы, в состав которых входят высокие плотины.

Задачи, поставленные XXV съездом КПСС, обязывают гидростроителей повысить технико-экономические показатели проектируемых и строящихся гидроузлов (снижение стоимости строительства и затрат труда на их возведение и повышение производительности труда) и, в частности, максимально использовать местные строительные материалы.

В СССР заканчивается строительство таких уникальных каменно-земляных плотин, как Нурекская высотой 300 м и Чарвакская 168 м, начато строительство Рогунской плотины 325 м, проектируется Камбаратинская плотина 300 м.

В практике мирового плотиностроения в последние годы наблюдается интенсивное строительство плотин из грунтовых материалов. Так, в 1969 — 1971 гг. в 67 наиболее развитых в области плотиностроения странах было построено 1043 плотины, в том числе 852 из грунтовых материалов (большая часть которых каменно-земляные) и 191 — бетонные. В США плотин из грунтовых материалов построено в 100 раз больше, чем бетонных: в Индии—в 20 раз; в Канаде — в 9 раз и т. д.

Прогресс в развитии исследований, проектирования и строительства плотин из грунтов и камня позволил: существенно увеличить высоту и объем насыпи плотин; использовать для строительства плотин створы, ранее считавшиеся для этого непригодными; более экономично использовать имеющиеся на месте грунты и камень.

К основным достижениям в строительстве каменно-земляных плотин, полученным за последние годы, следует отнести:

• возведение каменной отсыпки с уплотнением виброукаткой, что позволило попользовать камень, ранее считавшийся непригодным;
• упрочнение каменной наброски за счет замыва её песком, что явилось решающим для повышения водонепроницаемости и уменьшения сжимаемости;
• создание новых методов исследований (на приборах трехосного сжатия) камня в насыпи плотин и расчетов (методом конечных элементов) для обоснования наиболее экономичных профилей плотины.

Этим достижениям способствовало совершенство механизации земельно-скальных работ, развитие механики грунтов, а также широкие экспериментальные исследования. И тем не менее, переход к проектированию и строительству плотин высотой 200 — 300 м вступает в область, в которой опыт и ранее накопленные знания не всегда дают надежное решение, а требуется проведение специальных исследований поведения грунтов и камня под давлением 4— 6 МПа.

Современные методы исследований грунтов и камня позволяют получить исходные данные для расчетов плотины, а существующие методы расчетов (с использованием ЭВМ) — провести напряженно-деформационные исследования плотины и запроектировать надежно работающую каменно-земляную плотину с рациональным использованием имеющихся на месте грунтов и камня.

Таким образом, в настоящее время инженеры располагают необходимыми данными для составления научно обоснованного и экономически оправданного проекта плотины, а существующие методы технологии возведения плотин и методы контроля за их выполнением позволяют построить каменно-земляную плотину на высоком техническом уровне. Об этом свидетельствуют построенные и находящиеся в эксплуатации такие высокие каменно-земляные плотины, как Нурекская — 300.0 м, Майка — 243,8 м. Чайвор — 237,0 м, Оровилл — 236,0 м, Кебан — 207.0 м, Чарвакская — 168,0 м, а также строящиеся: Рогунская — 325.0 м, Чикоасен — 250,0 м, Патиа — 240,0 м, Такасэ — 176,0 м и др.

Все эти достижения с учетом материалов обсуждения вопросов проектирования и строительства каменно-земляных плотин на X, XI и XII Международных конгрессах по большим плотинам заставили нас подготовить новое издание, которое посвящено главным образом каменно-земляным плотинам (что и определило название книги), а также каменнонабросным плотинам.

В настоящем издании учтены действующие нормативные материалы для расчетов и проектирования плотин из грунтовых материалов, использована Международная система единиц физических величин. Таблица соотношений между единицами физических величин приведена в приложении V в конце книги.

Первая и вторая главы книги написаны С.Н. Моисеевым, остальные главы — И.С. Моисеевым. Авторы выражают глубокую благодарность доктору техн. наук В.Н. Лофицкому и инж. В.Г. Радченко за внимательный просмотр рукописи и сделанные замечания.