Волногасящие пологие откосы

С увеличением пологости откоса (величины ) разрушительное воздействие волны уменьшается и откос может оказаться устойчивым без всякого крепления или потребуется лишь легкое крепление, например, слоем гравия.

Данные натурных наблюдений Е. Г. Качугина за переработкой берегов волнами позволили Б. А. Пышкину составить график (рис. 15.5) , для предварительного определения заложения откосов  при разной высоте волн  и разных грунтах, слагающих откос. Давая некоторый запас (), можно использовать этот график при проектировании плотин малой и средней высоты с неукрепленным верховым откосом или облегченным креплением. Такой откос простирается от НПУ на высоту наката волны, а вниз - до , далее откосы проектируют по условиям их статической устойчивости.

Поскольку каменные и бетонные крепления дороги, в ряде случаев пологий откос может оказаться экономичным решением.

Низовой откос, не подвергающийся действию волн, обычно крепится посевом трав или одерновкои по предварительно уложенному слою растительной земли в 20-30 см; реже низовой откос укрепляется слоем гравия (10 см) с обязательным организационным отводом поверхностных вод, или одиночной мостовой. Если возможное волнение, то нижняя часть откоса (до высоты вскатывания волн нижнего бьефа) крепится аналогично верховому в зависимости от высоты пологих волн. В зоне высачивания фильтрационной воды на откосе выше уровня нижнего бьефа устраивают крепление в виде слоя гравия или щебня.

 
Рис. 15.5 График для определения заложения  неразмываемого верхового откоса
1 – глина; 2 – лесс; 3 – суглинок; 4 – мелкий песок; 5 - среднезернистый песок; 6 - суглинок со щебнем и валуном; 7 - крупный песок; 8 – гравий; 9 – галька; (пунктир-экстраполяция)

Защитные или отепляющие слои из песка и супеси толщиной 2- 3 м отсыпаются для защиты глинистого грунта экрана или тела плотины от промерзания в случае, если грунт пучинистый, а кривая депрессии заглублена от поверхности откоса менее чем на 2,5 м.

Гребень и откосы плотины. Возвышение гребня плотины  над расчетным статическим уровнем воды определяют по формуле

                                     ,                               (15.8)

где а - запас, остальные обозначения такие же, как в (15.1).

Запас по высоте сооружения независимо от его класса следует учитывать для всех плотин. Минимальная величина запаса должна приниматься (согласно СНиП II-53-73) не менее 0,5 м.

Иногда для снижения отметки гребня плотины, что может дать большой экономический эффект, так как одновременно облегчается весь профиль плотины, на гребне или на откосе устраивается волноотбойная стенка - парапет. При этом превышение гребня плотины над НПУ должно быть не менее 0,3 м. Если предусматривается существование форсированного уровня воды в водохранилище, то отметку гребня назначают не ниже этого уровня.

Гребень плотины обычно используется для прокладки автомобильных и железных дорог. В этом случае его конструкция должна удовлетворять требованиям нормативных документов на проектирование дорог, но с учетом нужд эксплуатации плотины.

Ширина гребня, если на нем не прокладывается дорога, устанавливается из условия производства работ, но не менее 4,5 м.

При сопряжении земляной плотины с другими сооружениями гидроузла гребень обычно уширяется до величин, определяющихся конструкцией сопряжения и назначением создаваемых площадок. К примеру, при сопряжении водосливной бетонной плотины с земляной плотиной гребень последней расширяется для образования площадки, на которой возможно устройство шандоро и затворохранилищ или того и другого одновременно. Эта же площадка может использоваться для ремонта крана, обслуживающего водосливные отверстия и т. п.

Если, плотина сложена из глинистого грунта, гребень ее покрывают защитными слоями из песчаного или гравийного грунта. Толщину защитного слоя, включая толщину покрытия, назначают не менее, глубины промерзания грунта в данном районе.

Заложение откосов плотины зависит от грунтов тела и основания плотины и проверяется расчетом устойчивости.

Обычно заложение откосов находится в пределах 2,5-4. Более пологие верховые откосы часто получаются при необходимости пригрузки длинных понуров или устройства экрана из слабого по прочности грунта. Пологий низовой откос получается при необходимости пригрузки основания для обеспечения общей устойчивости плотины.

На низовом откосе устраивают через каждые 15-20 м бермы, на которых оборудуются кюветы для отвода атмосферных вод. Бермы на низовом откосе также могут устраиваться для служебных проездов, прокладки шоссейных или железных дорог, иногда даже канала или трубопровода. На верховом откосе бермы устраивают для создания упора в конце крепления. Обычно бермы устраивают в месте сопряжения основного тела плотины и дренажного банкета или перемычки, входящей в тело плотины.