Гидротехнические сооружения. Глухие плотины. Учеб. для втузов. М., «Высш. школа», 1975. 328 с. с ил.
В книге рассматриваются глухие плотины — бетонные и из грунтовых материалов, водопропускные сооружения, создаваемые при этих плотинах, и общие принципы решения главнейших инженерных задач, встречающихся при проектировании плотин. В конце некоторых глав даются примеры осуществленных сооружений или их отдельных частгй.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Предлагаемый учебник охватывает одну из основных частей курса «Гидротехнические сооружения» («Глухие плотины»), изучаемого студентами гидротехнических специальностей втузов. В основу учебника положены лекции, читаемые автором студентам Ленинградского" ордена Ленина политехнического института (ЛПИ) им. М. И. Калинина. При изложении первого раздела этой книги, посвященного плотинам из грунтовых материалов, были использованы данные, опубликованные ранее в книге автора «Плотины из местного материала» [16], а также материалы, собранные автором в связи с составлением им главы СНиП II—53—73 «Плотины из грунтовых материалов. Нормы проектирования» [34].
- Книга содержит: 1) материал собственно учебника, т. е. материал, который студент должен изучить и по которому должен сдать экзамен (объем его составляет около 235 стр., что отвечает примерно 58 часам лекций) ;2) вспомогательный материал (набранный петитом) — справочные данные, некоторые факультативные сведения (представляющие интерес, например, для аспирантов )и т. п. В конце книги помещены приложения, в которых приведены сведения методического характера, необходимые для курсового проектирования, — главным образом различные расчеты (более подробно, чем принято освещать на лекциях).
Разумеется, в предлагаемом курсе освещается только основы рассматриваемого вопроса, которые студент должен ясно себе представить и твердо усвоить. При курсовом проектировании студент должен пользоваться (дополнительно к материалам, приводимым в приложениях) книгами, указанными в списке литературы*.
При изложении курса плотин возникает вопрос о «границах» между этим специальным курсом и некоторыми общетехническими курсами — гидравликой, строительной механикой, механикой грунта, инженерной гидрологией и т. п. Само собой разумеется, что в названных общетехнических курсах излагаются только те основы (например, в гидравлике — простейшие гидравлические расчеты), изучение которых не требует знания конструкции и условий работы сооружения. В курсе гидросооружений освещаются более сложные гидравлические и другие расчеты, изучение которых требует знания, сооружений. Именно с учетом таких соображений мы ставили себе целью увязать наш курс с названными выше общетехническими дисциплинами.
В предлагаемом курсе мы стремились не следовать часто встречающейся системе построения учебников по различным специальным дисциплинам, согласно которой ту или иную инженерную задачу предлагают решать в соответствии с имеющимися аналогами, в связи с чем в учебном курсе приводят большое число чертежей (отражающих иногда разные детали) уже построенных сооружений без соответствующего обобщения этого материала. Мы избегали приводить большое число примеров построенных сооружений; вместо них в предлагаемой книге приводятся соответствующим образом сформулированные общие принципы решения различных инженерных задач, причем эти решения поясняются соответствующими схемами (а не конструктивными чертежами уже построенных сооружений). С целью иллюстрации использования тех или других общих правил проектирования в конце некоторых глав мы позволили себе привести, небольшое количество материалов, относящихся к уже осуществленным или реально запроектированным сооружениям (или их фрагментам). Давая такие примеры, мы по возможности избегали различных уникальных сооружений, опыт проектирования которых не всегда можно распространять на обычные плотины.
Мы будем вполне удовлетворены, если читатель в нашем курсе найдет в доста-
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
о
Предисловие .......................... g
Введение ................. ..........
Раздел первый
ПЛОТИНЫ ИЗ ГРУНТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ Глава 1. Общие сведения о плотинах из грунтовых материалов...... 7
§ 1.1. Предварительные указания.............., 7
§ 1.2. Классификация плотин из грунтовых материалов....... 9
§ 1.3. Инженерно-геологические изыскания и исследования горных пород, проводимые при строительстве плотин из грунтовых материалов....................... Ю
§ 1.4. Требования к основанию плотины, сооружаемой из грунтовых материалов. Выбор створа плотины............. 12
Глава II. Земляные насыпные плотины............... 13
A. Общие данные о земляных насыпных плотинах......... 13
§ II.1. Классификация земляных насыпных плотин........ 13
§ II.2. Краткие сведения о конструкции и работе земляных плотин . , 14 Б. Условия работы земляных насыпных плотин. Конструктивные меры
борьбы с местным фильтрационным выпором и внешней суффозией . 15 | § П.З. Механическое воздействие фильтрационного потока на скелет
грунта...................... 15
§ II.4. Фильтрационные деформации грунта........... 18
§ II.5. Нормальная и казуальная фильтрационная прочность земляных
гидротехнических сооружений.............. 20
§ П.6. Возможные виды повреждения земляных плотин, связанные с
фильтрацией воды.................. 20
§ II.7. Основные виды фильтрационных потоков, возникающих в теле
земляной плотины.................. 21
. *. § II.8. Конструктивные меры борьбы с местным фильтрационным выпором и с внешней суффозией. Обратные фильтры...... 24
§ Н.Э. Условия работы тела плотины в период строительства и в начальный период ее эксплуатации. Вертикальные деформации (осадки) плотины. Начальный объемный вес грунта..... 28
B. Основные расчеты, земляных насыпных плотин. Влияние различных факторов на устойчивость земляного откоса плотины...... 31
§ 11.10. Предварительные указания. Замечания о расчетах консолидации глинистого грунта и расчетах осадки плотины ..... 31
§ 11.11. Сведения о фильтрационных расчетах земляных плотин ... 32 § 11.12. Расчеты казуальной фильтрационной прочности земляных плотин ....................... 34
§ 11.13. Расчет местной (нормальной) фильтрационной прочности земляных откосов................... 37
§ 11.14. Основные расчетные случаи при анализе общей устойчивости
откосов плотины................... 38
§ 11.15. Основы расчета общей устойчивости откосов земляной плотины 39
§ 11.16. Расчет общей устойчивости откосов плотины по методу кругло-цилиндрических поверхностей ............. 41
§ 11.17. Расчет общей устойчивости откосов плотины по методу плоских поверхностей сдвига (расчет устойчивости экрана и его защитного слоя)..................... 43
§ 11.18. Оценка устойчивости простейших земляных откосов. Равно- и
предельно-устойчивый откос.............. 45
§ 11.19. Влияние различных факторов на устойчивость земляного откоса
плотины..................... 47
§ 11.20. Значение расчетов при проектировании земляных гидротехнических сооружений ,.................. 51
Г. Конструкции земляных насыпных плотин........... 51
§ ,11.21.. Материал для строительства земляных насыпных плотин ... 51
325
Стр.
§ 11,22. Основные размеры поперечного сечения тела земляных насыпных плотин................... 53
§ 11.23. Конструкция гребня земляных насыпных плотин...... 55
§ 11.24. Покрытие откосов земляных насыпных плотин ....... 56
§ 11.25. Противофильтрационные устройства земляных насыпных плотин
(экраны, ядра, диафрагмы и понуры).......... 61
§ 11.26. Дренажи земляных насыпных плотин.......... -67
§ 11.27. Подготовка основания. Сопряжение тела земляных насыпных
плотин с берегами, основанием и бетонными сооружениями . . 71
Д. Особенности производства работ по возведению земляных насыпных
плотин..................... 77
§ 11.23. Общие сведения................... 77
§ 11.29. Сухой способ отсыпки и уплотнения грунта тела земляной пло- , тины...................... 79
§ 11.30. Мокрый способ отсыпки и уплотнения грунта тела земляной
плотины. .................... 84
§ 11.31. Краткие указания о пропуске речных вод через створ земляной
насыпной плотины в период ее строительства........ 84
Е. Выбор типа земляной насыпной плотины. Примеры построенных
плотин........................ 87
§ 11.32. Выбор типа земляной насыпной плотины......... 87
§ 11.33. Примеры построенных земляных насыпных плотин. Заключительные замечания .................. 8&
Глава III. Земляные намывные плотины............... 90
§ III.1. Общие сведения. Классификация земляных намывных плотин 90
§ III.2. Общие сведения о намыве плотины .........: 91
§ III.3. Материал земляных намывных плотин (карьерные грунты и
грунты намытого тела плотины)............ 92
§ III.4. Начальные, послестроительные и окончательные характеристики
грунта тела плотины. Осадка плотины......... 93
§ III.5. Основные размеры поперечного профиля намывной плотины. Конструктивные детали ее. Замечания о расчете устойчивости
боковых призм намывной плотины........... 94
§ III.6. Особенности производства работ по возведению (по намыву)
земляной намывной плотины..............- 95
§ III.7. Пример бесперемычечного возведения песчаной намывной пло-
ргины, перекрывающей реку.............. 99
§ III.8. Выбор типа земляной намывной плотины. Примеры построенных намывных плотин................ 101
Глава IV. Плотины из каменной наброски и сухой кладки........ 102
§ IV.1. Общие сведения. Классификация плотин из каменной наброски
и сухой кладки................... 102
§ IV.2. Условия работы каменнонабросных плотин....... . 103
§ IV.3. Материал для строительства каменнонабросных плотин . . . 106
§ IV.4. Начальные, послестроительные и окончательные характеристики
каменной наброски................. ЮТ
§ IV.5. Основные размеры поперечного профиля каменнонабросных плотин. Конструкция гребня плотины. Покрытие (крепление)
откосов...................... 107
§ IV.6. Противофильтрационные устройства каменнонабросных плотин
(диафрагмы и экраны)............ . . . 108
§ IV.7. Подготовка основания плотины. Сопряжение тела каменнонабросных плотин с основанием, берегами и бетонными сооружениями....................... 112
§ IV.8. Сведения о плотинах из сухой кладки.......... 112
§ IV.9. Выбор типа каменнонабросной плотины. Примеры построенных
каменнонабросных плотин............... 112
Глава V. Каменно-земляные плотины ............... . 115-
§ V.I. Общие сведения. Классификация каменно-земляных плотин . . 115
§ V.2. Особенности каменно-земляных плотин........., 115-
§ V.3. Выбор типа каменно-земляной плотины. Примеры построенных
каменно-земляных плотин............... 118-
QOK
Стр.
Глава VI. Выбор типа плотины из грунтовых материалов. Замечания о контрольно-измерительной аппаратуре. Дополнительные сведения . . . 121
§ VI.1. Выбор типа плотины из грунтовых материалов...... 121
§ VI.2. Контрольно-измерительная аппаратура, устанавливаемая при
сооружении плотины................. 122
§ VI.3. Состав основных чертежей, прилагаемых к проекту. Технические
указания к их выполнению.............. 122
Разделвторой ГЛУХИЕ БЕТОННЫЕ ПЛОТИНЫ
Глава VII. Глухие бетонные гравитационные плотины......... 124
§ VII.1. Общие сведения.................. 124
§ VII.2. Классификация глухих бетонных гравитационных плотин . . 125
A. Силы, действующие на бетонную плотину........... 126
§ VII.3. Общие сведения о силах, действующих на плотину..... 126
§ VII.4. Основные внешние силы, действующие на бетонную плотину
(за исключением противодавления) ........... 127
§ VII.5. Противодавление в случае бетонных плотин. Фильтрация в скале и бетоне.................... 132
Б. Проектирование бетонных массивных плотин......... 137
§ VII.6. Конструктивные меры по снижению противодавления . . . 137 § VII.7. Общие положения проектирования массивных плотин. Теоретический треугольный профиль плотины.......... 140
§ VII.8. Расчет теоретического треугольного профиля массивной
плотины..................... 144
§ VII.9. Преобразование теоретического профиля плотины в практический. Конструктивные элементы массивной бетонной плотины 148 § VII.10. Скальное основание бетонной плотины. Сопряжение плотины с
основанием и берегами............... 153
§ VII.11. Материал гравитационных плотин.......... 157
§ VII.12. Усадочные и температурные деформации тела плотины . . 160 § VII. 13. Особенности производства работ по возведению массивных
бетонных плотин на скальном основании........ 164
B. Поверочные расчеты бетонных массивных плотин....... 168
§ VII.14. Предварительные сведения. Расчетные случаи...... 168
§ VII. 15. Расчет устойчивости массивной плотины на сдвиг..... 170
§ VII.16. Вертикальные нормальные напряжения ау в горизонтальных
швах плотины, обусловленные только противодавлением. Исправленное «правило М. Леви»............ 173
§ VII. 17. Напряженное состояние тела массивной плотины, обусловленное действием внешних сил............. 174
§ VII.18. Оценка прочности бетона плотины. Изостаты и траектории
главных и максимальных касательных напряжений .... 183
Г. Бетонные плотины с расширенными швами.......... . 185
§ VII. 19. Назначение расширенных швов, устраиваемых в теле плотины. Общий порядок проектирования плотины с расширенными швами..................... 185
§ VII.20. Конструкция плотины с расширенными швами, ее достоинства и недостатки •................... 187
Глава VIII. Глухие бетонные контрфорсные плотины.......... 189
§ VIII.1. Общие сведения. Классификация контрфорсных плотин . . 189
§ VIII.2. Массивно-контрфорсные плотины............ 191
§ VIII.3. Контрфорсные плотины с плоским перекрытием..... 194
§ VIII.4. Контрфорсные плотины с арочным перекрытием..... 200
Глава IX. Глухие бетонные арочные плотины. Выбор типа глухих плотин . . 203
§ IX. 1. Общие сведения.................> . 203
§ IX.2. Конструкция арочных плотин. Временные температурные швы 205 § IX.3. Общие сведения о расчете. Условия работы арочной плотины . 207 § IX.4. Замечание о выборе типа глухой плотины. Примеры построенных глухих бетонных плотин.............. 210
Раздел третий
ВОДОПРОПУСКНЫЕ СООРУЖЕНИЯ ПРИ ГЛУХИХ ПЛОТИНАХ. КОМПОНОВКА ВОДОХРАНИЛИЩНЫХ ГИДРОУЗЛОВ
Глава X. Общие сведения о водопропускных сооружениях при глухих плотинах. Водосбросы.................... 217
Стр.
А. Общие сведения.................... 217
§ Х.1. Основная классификация водопропускных сооружений .... 217
, . § Х.2. Расчетные расходы воды для водопропускных сооружений . . 218
Б. Водосбросы...................... 220
§ Х.З. Классификация основных типов водосброса........ 220
§ Х.4. Форсированный подпорный уровень. Применение затворов на пороге входного поверхностного отверстия. Ширина входного поверхностного отверстия (водослива) ........... 222
§ Х.5. Трансформация паводка в водохранилище........ 224
§ Х.6. Открытый береговой водосброс с прямым отводом воды от входного водослива.................. 226
§ Х.7. Открытый береговой водосброс с боковым отводом воды от водослива (траншейный водосброс)............ 234
§ Х.8. Закрытый водосброс с вертикальной шахтой (шахтный водосброс)....................... 235
§ Х.9. Закрытый водосброс с наклонной шахтой......... 245
§ Х.10. Прочие типы водосброса. Примеры построенных водосбросов . 249
Глава XI. Хозяйственные водоспуски (водоприемники) и аварийные водоспуски 257
§ XI.1. Общие сведения. Классификация хозяйственных водоспусков
(водоприемников). Аварийные водоспуски......... 257
§ XI.2. Затворы глубинных (закрытых) водоприемников, подающих воду в безнапорные системы.............. 259
§ XI.3. Конструкции глубинных (закрытых) водоприемников (хозяйственных водоспусков) ................. 264
§ XI.4. Гидравлический расчет водоспусков . -.......... 275
Глава XII. Строительные водосбросы. Компоновка водохранилищных гидроузлов 279
§ XII.1. Общие сведения о строительных водосбросах....... 279
§ ХП.2. Общие сведения о безнапорных строительных туннелях. Транзитная часть туннелей................ 279
§ XI 1.3. Проектирование входного портала безнапорного строительного туннеля (согласно Е. Д. Кадомскому). Конструкции входного
портала..................... 281
§ ХП.4. Замечания о компоновке водохранилищных гидроузлов. Примеры построенных гидроузлов.............. 284
Приложения .................. 289
Приложение А. Упрощенные фильтрационные расчеты земля- •
ных плотин ................... 289
§ АЛ. Общие сведения................... 289
§ А.2. Некоторые простейшие приемы и формулы, используемые при
фильтрационном расчете плотин............ 289
§ А.З. Расчет плотины, имеющей однородное тело (без экрана и ядра), расположенной на водопроницаемом или водонепроницаемом основании ...................... 295
§ А.4. Расчет плотины с экраном, расположенной на водонепроницаемом основании.................. 296
§ А.5. Расчет плотины с экраном, расположенной на водопроницаемом
основании..................... 297
§ А.6. Расчет плотины с ядром............... 299
Приложение Б. Гидравлические расчеты водопропускных сооружений при глухих плотиках.............. 303
§ Б.1. Расчет входного водослива водосбросного сооружения с учетом
аккумулирующей емкости водохранилища......... 303
§ Б.2. Приближенный гидравлический расчет и проектирование закрытого туннельного водосброса с вертикальной шахтой (шахтного
водосброса)..................... 305
§ Б.З. Приближенный гидравлический расчет и проектирование водосброса с боковым отводом воды от водослива....... 308
§ Б.4. Приближенный гидравлический расчет и проектирование закрытого водосброса с наклонной шахтой и неполной кольцевой входной воронкой.................... 309
§ Б.5. Приближенный технико-экономический расчет строительного во-
•' досброса (в виде безнапорного туннеля)......... 311
Приложение В. Расчет устойчивости сооружения на сдвиг по
плоской поверхности .............. ... 316
Литература..................... 321
Предметный указатель................ 322
Цена: 300руб.
