Определение фильтрационного противодавления

Фильтрация происходит по порам, трещинам и фильтрационное противодавление, передаваемое на сооружение, логично считать действующим не по всей площади подошвы, а по площади этих трещин и пор. Если коэффициент площади передачи давления обозначить через а₂, то тогда объемная сила взвешивания фильтрационного потока будет передаваться на площадь подошвы сооружения а₂b, где b - площадь 1 м сооружения. Значение коэффициента а₂ связано с кон­кретной скальной породой, размерами трещин. Определению его посвящена большая литература. По соображениям М. М. Гришина, а₂ = 0,74-0,95, по экспериментальным данным значения а₂ могут быть намного меньше. Учитывая неопределенность в этом вопросе и важность его, рекомендуется принимать  (в запас)   а₂ = 1 чего физически быть не может.                                                    

Для снятия фильтрационного противодавления устраивают противофильтрационные завесы, аналогичные шпунтовым завесам, и вертикальный дренаж, располагаемый за завесой и снимающий ос­тавшийся непогашенный завесой напор.

В зависимости от материала, с помощью которого выполняются эти завесы, их называют цементационной (сокращенно цемзавеса), битумной, (глинистоцементационной и др. Устраиваются они в верховой части подошвы плотины (рис. 3.28).

Полное противодавление определяется как сумма взвешивающего давления W1и фильтрационного W₂.

Эпюра взвешивающего давления на плоскость подошвы принимается прямоугольной и при сложных очертаниях подземного контура - по фактическому очертанию.

Рис. 3.28 Эпюры противодавления при скальных основаниях

В случае прямоугольной эпюры

                                       
                (3.74)

 
Эпюра W₂ строится в зависимости от высоты и наличия завес, дренажа. За цементационной завесой удельная объемная сила фильтрационного взвешивания падает до величины , где а₁ - коэффициент уменьшения напора, равный 0,3-0,6 в зависимости от глубины завесы, соотношения водопроницаемости завесы и по­роды основания. Как минимум необходимо, чтобы проницаемость завесы была в 7-10 раз меньше проницаемости скалы. Расположе­ние дренажа за завесой особенно эффективно, поскольку приводит к снижению коэффициента а₁ до 0,1-0,3.

Изучению объемных сил фильтрационного взвешивания (сложно­му и далеко не выясненному явлению) мировая практика уделяет большое внимание, и во всех нормах проектирования плотин при­водятся те или иные рекомендации по его учету.

По «Нормам и техническим условиям проектирования бетонных гравитационных плотин на скальных основаниях» (СН 123-60) рекомендуется определять фильтрационное давление на подошву пло­тины с дренажем следующим образом:

1.  Для низконапорных плотин при (рис. 3.28, а)

              (3.75)

2.Для средненапорных сооружений при м (рис. 3.28,6)

                                                                   
             (3.76)

3. Для высоких напоров при  (рис. 3.28, в)

 
         (3.77)

где  - коэффициент, характеризующий потери напора по пути фильтрации через толщу скалы основания, в обычных расчетах не учитывается; и - коэффициенты давления по оси завесы и дренажа соответственно;  и- показывают местоположение оси завесы и дренажа, .