Конструкции элементов подземного контура. Понуры.

По степени водонепроницаемости понуры подразделя­ют: на водонепроницаемые и слабоводопроницаемые с коэффици­ентом фильтрации порядка 10-6 см/с. Первые используются при глинистых и суглинистых грунтах основания, вторые - при песча­ных и супесчаных.

По конструктивным решениям понуры подразделяют на гибкие и жесткие.

Гибкие понуры должны отвечать требованиям деформативности - следовать за деформациями основания, поэтому их вы­полняют из деформируемых материалов - глин, суглинков, ас­фальта, глинобетона, синтетических материалов. Водопроницае­мость материала понура должна быть в 50 и более раз меньше водопроницаемости основания. Длина понуров назначается на основе сравнения вариантов подземного контура.

При напорах до 15 м обычно применяют суглинистые, глини­стые, торфяные понуры. При больших напорах - глинобетонные, железобетонные с изоляционным покрытием, асфальтовые и ком­бинированные.

Глиняные, суглинистые, торфяные понуры имеют толщину, в любом сечении равную

где - разность давлений на понур сверху и снизу, м. вод. ст.;  - допустимый градиент фильтрации через понур, для глин 6-8, для суглинков 4-5.

Конструктивная минимальная толщина грунтовых понуров в верхнем конце - 0,75 м, у плотины 1-2 м.

Грунт отсыпают в понур слоями на уплотненное основание тол­щиной, зависящей от средств укатки, и затем разминают и укаты­вают. При легких катках - слои 10-15 см, тяжелых - 0,25 м.

При уплотнении грунт увлажняется до оптимальной влажности. На ряде объектов для устройства понура был успеш­но применен метод отсыпки суглинка в воду без искусственного уплотнения, более экономичный по сравнению с обычным сухим спо­собом.

Глинобетонные понуры состоят из грунтов, в которых глины 20-25%, песка 30-40 и 35-40% гравия. Такой понур меньше под­вержен пучению при строительстве в зимнее время.

Поверх понура отсыпается обратный фильтр толщиной 15-20 см, а иногда и больше (если это нужно из условий недопу­щения пучения), поверх которого делается крепление в виде бетон­ных сборных или бетонируемых на месте плит толщиной 20-50 см или каменная отмостка (реже).

Толщину плит у плотины определяют расчетом в зависимости от скорости течения воды, которая в средненапорных плотинах обычно наибольшая при пропуске воды в строительный период ме­тодом гребенки.

Нельзя допускать образования щели между понуром и плоти­ной, так как, например, щель шириной 1 см полностью выводит понур из строя, как противофильтрационную конструкцию, поэто­му шов между понуром и бетоном плотины делают наклонным, что обеспечит сползание глины под напором воды и тем самым и уп­лотнение щели, если она образуется. Вводят также дополнительные уплотнения в виде гибких матов, запускаемых в глину, и др. (см. рис. 9.1).

Жесткие понуры устраивают чаще на плотных основаниях в виде покрытий из бетона, железобетона с разрезкой их швами на отдельные плиты и устройством гидроизоляционных уплотнений в швах. В плитах возможно образование трещин, поэтому для предотвращения фильтрации воды через них устраивают покрытия из битума с армирующими прокладками рулонной стеклоткани или наклейкой рулонных гидроизоляционных материалов в несколько слоев, укладываемых внахлестку - с перекрытием стыков уложенного слоя последующим слоем. При напорах до 10 м применяют бетонные плиты без гидроизоляционных покрытий, что вообще нежелательно, толщину бетона при этом назначают, исходя из до­пустимых градиентов напора фильтрационного потока, определяе­мых опытным путем, ориентировочно.

Анкерные понуры состоят обычно из железобетонных плит толщиной 0,4-0,7 м, арматура которых соединена с арматурой нижней сетки фундаментной плиты плотины.

Силу сдвига, которую воспринимает 1 м (поперек течения) ан­керного понура, ориентировочно можно определить из формулы

где  - предельные допустимые касательные напряжения в лю­бой точке площади контакта понура с основанием, равные

            (9.2)

  - наибольшие касательные напряжения, возникающие под по­нуром, равные Q/l, где Q - сдвигающее усилие; l - длина понура; - средняя интенсивность гидростатического давления на понур сверху и фильтрационного давления снизу, с учетом взве­шивания; С - удельное сцепление грунта основания с понуром; f - коэффициент      трения      понура      по      основанию.      Тогда

 ;

 k_н= 1.25-7-1,1    в зависимости   от класса плотины.

Из формулы (9.2) видно, что для повышения эффективности понура, что важно особенно при глинистых грунтах, под анкерным понуром целесообразно устраивать дренаж, как это выполнено, на­пример, на Нижне-Свирской плотине.

На рис. 9.6, б приведена схема понура Волгоградской плотины, где понур состоит из железобетонной плиты толщиной 40 см, кото­рая и является несущей конструкцией.

В местах непосредственного стыка с плотиной устроен гибкий шов, исключающий повреждение понура при осадке плотины.