Фильтрация в теле бетонных плотин

Как уже было сказано, бетон как материал для плотины обладает пористостью в за­висимости от его марки, поэтому в теле бетонной плотины возникает фильтрация воды, аналогичная фильтрации в грунтовых пло­тинах.

Эта фильтрация оказывает вредное физико-химическое воздействие

Рис. 3.27 Фильтрация воды в бетонных плотинах

на него, на напряженное состояние плотины: частицы бе­тона подвергаются всестороннему обжатию, взвешиванию (по за­кону Архимеда) и гидродинамическому давлению. Всестороннее об­жатие частиц не имеет существенного значения, так как уменьше­ние их объема ничтожно и не влияет на напряженное состояние плотины в целом.

Взвешивающее действие фильтрации сказывается на всю зону плотины, лежащую ниже депрессионной поверхности фильтрую­щейся воды. На рис. 3.27, а кривая депрессии представлена линией а-b. К этому надо добавить зону капиллярного подъема воды. Для сечения плотины тп' величина силы взвешивания определится площадью эпюры атп, т. е. равна , где  - удельный вес воды. Однако взвешивающее давление передается не на всю площадь се­чения тп, а на часть ее, занятую скелетом частиц. Это учитывает­ся введением в формулу взвешивания коэффициента

         (3.73)

Значения коэффициента аг колеблются по данным многочислен­ных исследований от 0,43 до 0,95 и достигают максимума в растя­нутой зоне бетона, уменьшаясь с увеличением сжимающих напря­жений. В среднем довольно часто принимают .
Учитывая, что момент силы  ухудшает напряженное сос­тояние бетонной плотины, а фильтрующаяся вода оказывает вред­ное физико-химическое воздействие на бетон, в совре­менных плотинах устраивают дренаж вблизи напорной грани плотины в виде вертикальных трубчатых отверстий (дрен) или шахт. Как показано на рис. 3.27,б; профильтровавшаяся через напорную грань вода собирается дренажами а'd' и отводится галереями у ос­нования а'с' в нижний бьеф. Зона насыщения водой ограничивает­ся штрихованной на рисунке площадью аа'd"с"с'd.

Практически все тело плотины (выше уровня нижнего бьефа) сухое, фильтрация не оказывает влияния на прочность бетона. Для уменьшения фильтрации в зоне напорной грани принимают различ­ные меры: производят укладку особо плотного бетона, покрытие грани изоляционными материалами, иногда специальными экра­нами и др.