Учебное пособие: Основи гідротехніки і гідроенергетики

Рис.1. Поперечні профілі сучасних гребель у порівнянні з силуетами інших споруд (розміри в метрах):

1 – Дніпровська; 2 – Бухтармінська; 3 – Красноярська; 4 – Братська; 5 – Чарвакська; 6 – піраміда Хеопса; 7 – Токтогульська; 8 – Чиркейська; 9 – Саяно-Шушенська; 10 – Усойський завал; 11 – Нурекська; 12 – Московський державний університет; 13 – Інгурська

Рис.2. Гребля з однорідного грунту:

1 - гребля; 2- поверхня фільтруючої води; 3 – кріплення укосу

дерном; 4 – дренаж; 5 – зворотній фільтр; 6 – зуб; 7 – водопроникний грунт; 8 – водонепроникний грунт; 9 – кріплення укосу каменем; 10 – водовідбійний парапет

будівельних матеріалів, сейсмічності району, загальної схеми організації будівництва і виконання робіт, особливостей пропуску води в період будівництва, строків введення в експлуатацію.

Основні типи земляних насипних гребель – це однорідні і неоднорідні греблі. Неоднорідні греблі можуть мати різні протифільтраційні пристрої (екран, ядро, діафрагма) [1, с.64…66].

Земляна гребля, правильно запроектована і побудована, має бути: 1) стійка (як і її основа) при всіх можливих умовах роботи [1, с.67…74].

При проектуванні гребель виконують необхідні фільтраційні і статичні розрахунки [1, с.75…90].

Крім земляних насипних гребель можуть застосовуватись інші типи гребель з грунтових матеріалів : намивні греблі; греблі з крупноуламкових грунтів [1, с.90…100].

При глухих греблях для пропуску надлишкових повеневих вод, корисних попусків води з водосховища, а також спуску води з метою часткового або повного спорожнення водосховища, влаштовуються водопропускні споруди [1, с.104…117].

4. Греблі бетонні і залізобетонні

Бетонні греблі на скельних основах будуються глухими і водоскидними. Здатність скельної основи сприймати значні навантаження і практична нестислість скельних порід допускають будівництво на них гребель будь-яких напорів [1, с.133…136]. Найбільш міцними і водостійкими породами є скельні: вивержені, осадові і метаморфічні. Напівскельні відрізняються меншою міцністю, значною деформативністю, зниженням опору зсуву.

Основним матеріалом для будівництва сучасних гравітаційних гребель є бетон, іноді частково армований. Міцність бетону залежить від його складу – марки і кількості цементу, характеру заповнювача, а також від віку бетону і умов твердіння.

За конструкцією бетонні греблі діляться на гравітаційні, контрфорсні і аркові. [1, 2].

Гравітаційні греблі при дії на них основних сил гідростатичного тиску забезпечують достатній опір зсуву, в основному дякуючи великій власній вазі.

Як показують розрахунки, стійкість і відсутність розтягуючих напружень на верховій грані забезпечується в тому випадку, коли відношення ширини її в основі до висоти В/Н складає 0,7…0,8 для скельних грунтів, біля 1,0 для піщаних і 1,3 для глинистих. Для боротьби з фільтрацією води в основі греблі влаштовують цементаційні завіси, забивають шпунтові ряди (в нескельних основах)ю Для підвищення стійкості греблі передбачають дренажі, влаштовують порожнини, що знижують протитиск тощо.

Рис.3. Бетонні греблі:

а) гравітаційні; б) контрфорсні; в) аркові; 1 – зуб; 2 – цементаційна завіса; 3 – дренаж; 4 – температурні шви; 5 – ущільнення швів; 6 – плита перекриття; 7 – контрфорс

Контрфорсні греблі складаються з ряду контрфорсів, форма яких в бічному фасаді близька до трапеції, розміщених на визначеній віддалі один від одного, на контрфорси опираються напірні перекриття, що сприймають навантаження зі сторони верхнього б'єфу. В свою чергу контрфорси передають навантаження на основу. Різновидності контрфорсних гребель: масивно-контрфорсні, з плоскими перекриттями, багатоаркові. Контрфорсні греблі потребують менших об'ємів бетону, ніж гравітаційні, але затрати на підвищення якості бетону, арматуру і ускладнення виробництва робіт роблять їх за економічними показниками достатньо близькими.

Аркові греблі, криволінійні в плані з випуклістю в сторону верхнього б'єфу, чинять опір дії гідростатичного тиску та інших горизонтальних навантажень зсуву в основному за рахунок їх упору в береги ущелини (або в стояни). При зведенні аркових гребель обов’язковою вимогою є присутність достатньо міцних і малодеформативних скельних порід в берегових примиканнях греблі; для таких гребель звичайно відношення L/H<5, але може бути і більше. Ці греблі не потребують подібно гравітаційним значної ваги бетонної кладки. Відношення В/Н коливається в них в межах 0,1…0,4, і тому вони економічніше гравітаційних гребель. Радіуси кривизни арочних елементів збільшуються знизу вверх.

В складі гідровузла, крім глухої греблі, велике значення мають водоскиди – пристрої для скидання надлишкових повеневих вод та пропуску витрат води іншого призначення [1, 2].

Рис.4. Бетонні греблі з різними типами водопропускних отворів:

а – поверхневий отвір з затвором; б – глибинний; в – поверхневий отвір з трампліном; г – глибинний і донний; д – поверхневий з гасителями в нижньому б'єфі

Водоскидні отвори можуть бути влаштовані в руслі або на заплаві річки, тоді споруда прийме вигляд водозливної греблі. Водоскид може бути влаштований незалежно від греблі у вигляді спеціальної споруди, розміщеної на береговому схилі, тоді його називають береговим водоскидом.