/
Text
ВСЕСОЮЗНЫЙ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
ВОДОСНАБЖЕНИЯ, КАНАЛИЗАЦИИ, ГИДРОТЕХНИЧЕСКИ
СООРУЖЕНИИ И ИНЖЕНЕРНОЙ ГИДРОГЕОЛОГИИ
(ВНИИ «ВОДГЕО») Госстроя СССР
in
УТВЕРЖДЕНЫ
директором ВНИИ «ВОДГЕО»
докт. техн, наук, проф.
С. В. ЯКОВЛЕВЫМ
2 апреля 1981 г.
РЕКОМЕНДАЦИИ
по проектированию и возведению плотин
из низкопрочных и засоленных грунтов
Москва — 1981
Рекомендации по проектированию и возведению
плотин из низкопрочных и засоленных грунтов
Составители: В.Г.Мельник, М.В.Витенберг
Научный редактор А.И.Тейтельбаум
ВНИИ "ВОДГ'ЕО",Москва, II9826
Комсомольский пр,.42
Цена 50 коп
Л-105202. Подл, к лея. 13/У-Я1 г. Объем 5 п. л. Зак. 257, Тир. 500-
Тип ЦНИИ «ВОЛ ГЕО», пл. К чипе. Гидрогородон, 15.
ВСЕСОЮЗНЫЙ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ВОДОСНАБЖЕНИЯ,
КАНАЛИЗАЦИИ,ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ сооружений
и ИНЖЕНЕРНОЙ ГВДР0ГЕ0Л0ГИ1 (ВНИИ "ВОДГЕО")
ГОССТРОЯ СССР
SO-OZ М/Г 0/800'3
УТВЕРЖДЕНЫ
директором ВНИИ "ВОДГЕЭ"
Д.т.н.,проф. С.В.Яковлевым
2 апреля 1981 г.
РЕКОМЕ11ДАЦИИ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ВОЗВЕДЕНИЮ ПЛОТИЦ
из НИЗКОПРОЧНЫХ И ЗАСОЛЕННЫХ ГРУНТОВ
А- 1981
УДК 624.I3I.3
<D
CM
Я
аэ i
Р8К)1йВДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ВОЗВЕЩЕНИЮ 1ЛОТИН ИЗ
НИЗКОПРОЧНЫХ И ЗАСОЛЕННЫХ ГРУНТОВ. М..ВНИИ "ВОДГЕО"
1981 г. 02 с
(Всесоюзный научно-исследов ггельский институт водоснабз
канализации,гидротехнических сооружений и инженерной rv
геологии Госстроя СССР).
В Рекомендациях изложены способы определения и назначения
раечетных показателей прочностных.деформативных и фильтрацион-
(N
ных свойств низкопрочных и засоленных грунтов,предложены рацио-
нальные конструкции плотин с использованием этих грунтов,приво-
дится описание методов разработки и у11лотнения этих грунтов при
строительстве грунтовых плотин. Приведены примеры плотин,пост-
роенных с использованием низкопрочных и засоленных грунтов.
Гекомен.. дии предназначены для специалистов в области стри
тельства гидротехнических сооружений.
екомендации публикуется в соответствии с решением секции гидро
технических сооружений НТС ВНИИ ВОДГЕО от 31.Х-1980п
Утверждены Р „
тгтг™ -—---------- 1981 года директором ВНИИ
д-т-“-.проф. С.В.Яновлевым,
Научный редактор Рекомендаций _
1
к.т.н. А.И.Тейтельбаум.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Плотины из грунтовых материалов находят все более
широкое применение в практике гидротехнического строи-
тельства. Ьолее ВОД построенных за последние 15 лет плс--
тин относятся к рунтовы./. Проблемы снижения
и повышения надежности этих сооружений имеют
народнохозяйственное значение. Наиболее перспективным
путем снижения стоимости грунтовых плотин является п
чое использование материалоэ,расположенных в
сточмрстт
большое
вечной f ’изости от створа,в том числе полезной ^ыемки
представленных часто низкопрочными или выветрелыми гор-
ными породами.
Применение грунтов из низкопрочных и выветрелых горных
пород,грунтов с повышенным содериг '.ием солей,ввиду малой
изученности их свойств,ограничено действующими норматив-
ными документами.
По предложению ВНИИ ВОДГЕО научно-технический совет Гос-
строя СССР решением от 50.1.75 г. рекомендовал расширить
изучение свойств грунтов из низкопрочных горных пород,
процессов их выветривания и разработать конструкции пло-
тин с применением этих материалов Й гидротехническом
строительстве.
В соответствии с решением НТС Госстроя ВНИИ ВОДГЕО
проанализирован опыт мирового и отечественного плотино-
строения по использованию разл мы грунтов,проведен ши-
рокий круг исследований физико-механических свс св грун-
тов из алевролитов,аргиллитов.сланцев с различным цемен-
60-0Z
TW !дате«х,г«™ и да.) Л известняк». (оМ11то-
аих.рХку.ЗМНзХ.Л<»О“"™Э”-“»“,"“-”еРГе'“'=™Х’ " Р“°₽а"
ботанн специальные конструкции плотин,обеспечивачщие ми-
нимальную скорость выветривания исходного материала и
неизменность его прочностных характеристик в течение
всего срока эксплуатации.
По инициативе и при участии В1ъгИ ВС^ГЕО построен ря;
плотин из низкопрочн, грунтов,выполнены лабораторные и
полев; ? исследования на стройплощадках с целью отработ-
ки технологии производства работ и уточнения изменения
свойств материалов в процессе возвег ния и эксплуатации
реальных сооружений. Такие исследования проводились на
плотине Изобильненского водохранилища высотой 30 м,низовая
призма которой отсыпана из аргиллитов с включениями алев-
ролитов и песчаника,на плотине Загорского водохранилища
высотой 50 м,Верховая и низовая призмы которой отсыпаны
из аргиллитов с примесью делювия - материалов полезной
выемки под водосброс; на плотине Енакиевской фильтроваль-
с^анции высотой 36 м,отсыпанной из глинистых сланцев
и Нч ряде других сооружений,построенных из алевролитов,
сланцев,аргиллитов,выветрельи песчаников и известняков.
Оссбое значение имеет предложение ВНИИ ВОДГЕО исполь-
зовать для строительства высочайшей в мире Рогунской
плотины (более 's h \
' песчаников с содер?канием алевроли-
АО из полезной выемки объемом до 3 mkh.m^ и из
- 5 -
карьеров,расположенных в радиусе 2 км от створа взамен
гранита, карьеры которого расположены на расстоянии 6 км
Надо отметить также строительство дамб высотой до
15 м 1-й очереди Талимарджанского водохранилища из грун-
тов с содержанием гипса до 30# (материал вскрыши под ос-©
новную ПЛОТИН}’).
Настоящие рекомендации разработаны в лаборатории пло-@
........ . . .' G3
тин из грунтовых материалов ВНИИ"ВОДГЕО" к.т.н. В.Г.
Мельником, и к.т.н. М.В.Витенбергом. В настоящие рекомен-
дации включены результаты исследований к.т.н. Н.П.Лушно-
ва (приложение I), к.т.н. Н.Н.Розанова и к.т.н. Н.Я.Ха-
литова по определению прочностных характеристик низко-
прочных грунтов; к.т.н. А.Курбанова по изучению прочност-
ных, деформативных и фильтрационных свойств засоленных
грунтов. При составлении данной редакции рекомендаций
были учтены замечания и предложения к.т.н. А.И.Тейтель-
баума и к.т.н. В.В.Буренковой, а также заключения Гидро-
проекта им.С.Я.Мука (Московское и Украинское отделения),
Союзводпроекта.Укргипроводхоз а,Укрводоканалпроекта, Союз-
гипров'одхоэа.Союзводоканалпроекта (Донецкое отделение).
I. Общие положения. Принятые термины и обозначения.
Область применения.
I.I. К ниэкопрочным горным породам относятся полуо-
вальные и выветрелые скальные породы с временным сопро-
тивлением одноосному сжатию в водонасыгаенноМ Состоянии
- 6 -
меньше 15 МПа.
1.2. "Низкопрочные грунты" - условное краткое найме
нование грунтов из низкопрочных горных пород,применяем»
при возведении гидросооружений. Наиболее распространен-
ный вид ниэкопрочннх грунтов - горная масса разнородна
зернового состава. Зерновой состав и свойства низкопро
ных грунтов могут изменяться в процессе разработки кар
ров,строительства и эксплуатации гидротехнических cocpi
жений.
1.3. Выветриванием называется процесс разрушения горных
пород и грунтов,выражающийся в изменении зернового соста-
ва и свойств под в; янием химических,физических или био-
логических факторов.
1.4. Размягчаемость оценивается как способность горных
пород снижать прочность при водонасыщении,характеризует-
ся коэф*] дентом размягчения
1.5. Выщелачиванием называется процесс уменьшения ко-
личества солей в грунте в результате растворения и выно-
са их фильтрационным потоком.
1.6. К засоленным грунтам относятся грунты с содержа-
нием хлоридных,сулофатных или хлоридн о-сульфатных солей
ыше по весу. Засоленные грунты могут изменять свой
состав и свойства в процессе строительства и эксплуата-
ции сооружений.
1.7. Мелкоземом считаются фракции грунта диаметром ме-
нее I мм.
- 7 -
1.8. Принятые обозначения (размерности даны в сис
ме СИ)
Rp
состоянии
Flpp
к
7
р
К
ьтп
%
У'
- предел прочности на сжатие, ГЛПа;
- предел прочности на сжатие в водонасыщенном
’ЛПа;
- сопротивление разрыву,МПа;
- коэффициент крепости по Протодьяконову;
- коэффициент размягчения;
- плотность минеральных частиц грунта, кг/м3;
- объемный вес грунта, кг/м3;
- объемный вес скелета грунта, кг/м3;
- процентное содержание мелкозема ( I мм);
- коэффициент выветрелости;
- коэффициент трещинной пустотности;
- удельное водопоглощение, л/мин;
- угол внутреннего трения грунта, град.;
- сцепление при сдвиге, МмАэд /И/7/?,
- угол сдвига-обобщенная характеристика сопротив-
ленйя грунта сдвигу, град;
Wp - влажность на границе раскатывания,%;
- влажность на границе текучести,%;
- число пластичностй;
~ число пластичности мелкозема;
- максимальное главное напряжение, МПа;
G3 - минимальное главное напряжение,МПа;
- относительная плотность:
- 8 -
2(0 08/04/14 20'10
(^тал
где Гт1п - объемная масса скелета материала в рыхлом
состоянии,кг/м3; максимально достижимое значе-
;1ие объемно» массы скелета, «г/м3; Ир - »актичес«м
аучаемое значение объемной масс,- скелета, кг/м
£ - модуль деформации, МПа;
ju - коэф. Пуассона;
_ коэффициент фильтрации, м/с;
т
t
- глубина выветривания, м;
- время.
1.9. Настоящие екомендации составлены в дополнение
к глДве СНиПа П-53-73 "Плотины из грунтовых материалов
/I/ и касаются особенностей проектирования,возведения и
эксплуатации плотин и. дамб с использованием низкопрочных
грун.ов и грунтов с повышенным содержанием хлоридно-
сульфатных солей.
1.10. Настоящие рекомендации распространяв ся:
- на применение низкопрочных грунтов из обломочных,
глинистых, органогенно-химических полускальных пород, а
также выветрелых скальных пород с пониженными показателяг-
ми физико-механических свойств - при строительстве грун-
товых дамб и плотин высотой до 100 м любого класса капи-
тальности ,
применение засоленных грунтов,преимущественно гип-
сового засоления с содержанием до ; легкорастворимых
-9 -
солей и до 30% гипса (выше кривой депрессии содержание
гипса не ограничено) - при строительстве грунтовых дамб
и плотин высотой до 30 м.
I.II. Использование для строительства плотин и дамб
низкопрочных или засоленных грунтов,выходящих за указа
ные выше (п.1.10) ограничения,требуют специального обезь-
нования. ©
© ।
1,12. Целесообразность применения низкопроч:гых грунт®*]
и гоунтов с повышенным содержанием солей должна подтверж-
даться технико-экономическим обоснованием.
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ВОЗВЕДЕНИЕ ШОТИН V. ДАМБ
ИЗ 1МЗКСПР0ЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД
2.1. Типы и классификация низког'очных горных пород
2.I.I. Инженерно-геологическую классификацию низкопроч-
ных горных пород рекомендуется проводить по Ф.Д.Саварен-
скому, с изменениями В.д.Ломтадзе /2/. Классификация
П группы пород схематически изображена на рис.1 и в таб-
лице I (обе группы). В соответствии с этой классифика-
цией к группе П полускальных ниэкопрочных горных пород
относятся выветрелые трещиноватые и сильно трещинова-
тые породы I группы: магматические,метаморфические.име-
ющие пониженные показатели физико-механических свойств,
и главным образом,осадочные породы-пирокластлческие
вулканические,туфы,туфиты и туЛогенные).обломочные
(песчаники,конгломераты,алевролита); глинистые (аргилли-
Ниаколрочные горные породы 15,0 КПа
Таблица I Инженерно-геологическая классификация горных пород (по Ф.П.Са варзцек ому и В.Д.ТГомтадзе)
Группы гор- ных пород Геиетиадски; типе и петрс-гра^ическиг виды верных пород *' • jT"' 7 Ч? : .’ийгматмчесх'е : Метнсорфичвс.: *е ; ?сздочк:е :глуби:1г^с : массив::™:сланце- :г::роклас :сбломс”.- . :СП™°^5Н' :кнт£.-ч!внне:еьнни" д }?„"зивные . . ва-£е. - Jjcocitzc: : r--ZHM=' и : : ~у- ьиь° : : : : : *с'“ : тыс : химические
т -’’Уальч* ' с Граниты, ^-нит-пор- а^вис Г"ейсы- _ _ с..е..иты, £црг1,сиени"- пер иры, кварциты крис~«лтг- *. прочные -гонориори-гсрз..;гн>гра_ веские ты,г?-.ро И но^цор^тц, тра: ZTU, СЛЬКЦЫ э порфиры '-*2?Л-'Д~ г «.аЗкЛпТГ.
Пплусчаяьн! ю
Въ^етрелн® и сильно тр^циноэспх* г.опог1к
гру.та,!*>п 4>ю починенные пол-литсги физико-
кехгдеческкх свойств
5улка?-и- Пес-згчики, Глинистые Известняки
чсскиз tv’«г,коътло:*.е-г' глянцы, и доломиты
т'-с’ити и* ,, аргиллиты глинистые,
ту*сгг»шие и мергели,
породы. алееосли- мел,крей-
ты^ нигтиг
породы
2.0.08/Q4/14 20.1 1
-13-
Таблица 2
Сиеико-механические свойства низкопрочных горных
пород
Показатели йизико-меха-
нических свойств
Значения показателей
Объемная масса скелета в естес-
твенном залегании Ю3кг/мв, Уск
Гористость, %
Коэффициент крепости,
К эфЛициент размягчения Арм
Сопротивление разрыву, 7?^, МПа
Модуль деформации, Е , МПа
1,8 + 2,65
10-15
I 4 5
0,1 + 0,8
0,1 + 2.
500 + 10000
2,1.4. К глинистым сланцам относятся порода,занимаю-
щие промежуточное положение медду аргиллитам!! и метамор-
фическими. кристаллическими сланцами. Глинистые сланцы
отличаются от аргиллитов большей степенью метаморфизма,
наличием вторичных минералов ( в частности глинистых),
резко выраженной анизотропией прочностных и деформацион-
ных свойств.
2.1.5. Необходимо выделить в особую группу осадочные
обломочные породы (конгломераты,песчаники),представляю-
щие собой рыхлый материал различной степени сцементиро-
ванное™. Механическая прочность их определяется видом и
характером цемента,составом цементируемых зерен. Песчани-
ки на прочном кремнистом цементе относятся в I группе
(скальных) пород.
Ты,глинист сланцы), органогенно-химические (извест-
няки доломиты,глинистые мергели,мел,кремнистые породы).
Низкопоочные горные породы характеризуются следующими
осреднением физико-механическими свойствами (,4-таб...
2).
2.1,2. Физико-механические свойства органогенно-хими-
ческих пород необходимо оценивать в зависимости от их
структуры и вещест сенного состава (соотношения карбо-
натов и примесей глинистых частиц,кремнезёма,гипса и
др.). При наличии примесей глинистых частиц свыие 5%
чистые известняки переходят в карбонатно-глинистые по-
роды,т.е. глинистые известняки,мергели,глинистые мерге-
ли. Все эти разности относятся к полу скальным породам.
К полус: хльнгм породам относятся также карбонатные порода
с оолитовой, органогенной, туфбвиднсй структурой.
2.1.3. Глинистые сцементированные породы следует раз-
делять не аргиллиты и глинистые сланцы. Аргиллиты '— это
глины.затвердевшие в результате спресования,дегидрата-
ции, цементации или перекристаллизации. В вещественном
составе аргиллитов содержится 50% глинистых частиц. В
зависимости от условий образования аргиллиты могут
массивную или микрослоистую,плитчатую структуру.
Кроме того,в результате тектонического давления они мо-
гут иметь ложную слоистость - сланцеватость.
- 14 -
2.1.6. Алевролиты слезет отнести к группе пород,
которые звни! ют промежуточное положение между глинисты-
ми и обломочными. Алевролиты (сцементированные алеври -
ты) - осадочные порода,образованные зёрнами с преобладаю-
щим размером от 0,1 до 0,С1 мм,сцементированные различ-
ным цементом: кальцитовым,желеэи"тьм,кремнистым,глинис-
тым. Порода состоит из неокатанных,остроугольных облом-
ков минералов, неравнозернистых, беспорядочно расположен-
ных. Алевролиты часто перемешаны с песчаниками и аргил-
литами.
2.1.7. При геоизысканиях необходимо четко подразде-
лять все разновидности низкопрочных горных пород,так как
они часто слагают переслаивающие толщи. Так,мергели не-
редко сопровождают толщи известняков, а песчаники встре-
чается со сланцами. Наиболее распространенным является
тонко переслаивание- со сланцами,аргиллитами и алевроли-
теми,называемое флишем,молласами. Эти породы обладают
комплексом свойств,отличных для отдельных регионов.
2.2. Особенности инженерно-геологических
изысканий
енерно-геологические изыскания выполняются
в соответствии со СНиП П-А ТЗ-fiO
.i.j-69 Инженерные изыскания
мендации "Инженерно -i
для строительства. Основные положения" /-/
«сложения /2/, а также, реко-
-геологические изыскания для строи-
тельства гидротехнических сооружений" (
Каоп™е„^ /л/ ЙУЯеШ‘й <по« Редакцией Е.С.
Карпышева) /'J,
-IS -
2.2.2. При изысканиях карьеров низкопрочных горных
пород для плотин (включая и полезные выемки) должны выть
выявлены:
а) объем запасов материалов и их петрографический
состав;
б) .в случае перемежающихся толщ различных низкопрочннх
и прочных горных пород должно быть указано распределение
пород по гыощади и глубине, а также соотношения каждой
из составляющих по выделенным участкам:
2.2.3. для оценки состояния горных пород в массиве
необходимо знать величину следующих параметров:коэффи-
циент трещинной пустотности .среднее расстояние
между трещинами (£тп ),коэффициент выветрелости (Agc ),
удельное водопоглощение (уп ).
2.2.4. Для оценки строительных свойств горной массы
низкопрочных горных пород определяются:
- минералогический состав.
- вид цемента,
- плотность Т? и объемная масса скелета породы дс/!
- естественная влажность W , %,
- предел прочности на сжатие в сухом Нс и водонасы-
щенном состоянии ftp и коэффициент размягчения Ари ,
- прочность на разрыв Rpp ,
- морозостойкость,
- модуль упругости Е .
- I£ -
2.3. Классификация низкопрочных грунтов
2.3.1. ля предварительной оценки строительных
свойств грунтов,получаемых при разработке низкопрочных
горных пород, в зависимости от вида и свойств исходных
пород эти грунты подразделяются на 4 класса в соответст-
вии с приведенной пиле табл.З.
2.3.2. В гидротехническом строительстве могут при-
меняться все классы низкопрочных грунтов из различных
горных пород,которые обладают требуемыми проектом строи-
тельными свойствами, обегг.ечивеющими устойчивость соору-
кечия и его надежность в эксплуатации Согласно требова-
ниям СНиП и настоящих Рекомендаций.
2.3.3. Строительные свойства горной массы из низко-
прочных горных пород обусловливаются видом исходных по-
род,их общим состоянием в массиве,способом ведения буро-
взры их работ в карьере,методом укладки и уплотнения
в производственных условиях.
2.3.4. На стадии разработки технического проекта
необходимо определять следующие характеристики грунта:
зерновой состав в карьере после разработки и после
опытной укладки в насыпь,
- максимальную объемную массу скелета .зависящую
от зернового состава и способа уплотнения,
- сопротивление сдвигу (угол внутреннего трения / ,
епление с ) при заданной степени уплотнения в воз
душно-сухом и водонасыщенном состоянии.
Таблица 3
Классификация низкопроччых грунтов
Класс : Усредненные показа- Уиаичеокие: Физико-механичес-5 Облезть приме-
мэте- : Виды исходных пород 1 тели исходных пород:показатели • кие характеристики : нении
риала : J । грунтов ; грунтов ;
I: 2 : 3:4: 5 : 6
30%,пластичность шш.
мелкозема
1. Прочные скальные и полу- Среднетрещиноватое, Горная масса с Высокое сопротизл-
скальные породи с вклю-
чением от 30 до 50%
ниэкопрочнпч разковид-
ностей-
а) гесчаники с вк-т> униями
пргиллитов и алевролитов
или песчаники на глинис-
том цементе
б) кремнистые сланцы с вклю-
яениями глинистых разно-
видностей
в) известняки,доломиты с вк-
лючениями ракупешг^ раз-
новидностей и мергелей
2. Выветрелце (трещиноватые)
магматические и метаморфи-
ческие скальные породы
а) выветрелне (трещ>шовр-тыс>
магматические породы-гра-
гр-.*ие Упорные призмы пло-
средчеобломочные содержанием мел-сдвигу ( ^=38-45°) в тин любого'типа без
Предел прочности на козема не более водонасыщчиноч состоя-ограничения
сжатие в водояасы^
ценном состоянии
^15 МЯа
Козйф‘г1ивнт размяг-
чения
К 0,7
FM ’
Коэффициент вывет-
релости
Внешние части зони-
Сильная проницаемое- ровачных плотин,для
ть ( Ю”1 2 3 ц/с) крепления откосов от
Небольшая деформиру- волк
емость в строитель-
ный период в водот
насыщенном состоянии
до 2% (при относи-
тельной плотности
укладки Л/'* 0,9)
Зодопоглоцениа
до 2%.
Продолжение таблицы 3
2 : 3:4: 5
6
П
ниан.порргригЕгСкзиита, Скльнотрещнноватые, - Горная масса с Высокое сопротивление
бьслльтл, мел к обл очные содержанием мел- сдвигу в водонасыщен-
в) вызетрелые (трег^гноАатыеЭПрочн'зть на сжатие жовзда до 40? ном состоянии
метаморфические гэродй-мрэ- - водонасЕщеннои Пластичность =34-42°
Упорные призмы
плотин любого типа
мора, кварциты, гнейсы, кристал-состояиии 10 И1а«
г. ячеек из сланцы
I. Иизкопрочные полу скаль-
ные породы с вкоючениями
скальных пород от 30 до
а) аргиллиты.алевролиты.пес- 0,8
чвники на глинистом цементе Воденоглощенио до
с включениями крепкого песча- 6%.
ника на карбонатном или крем-
нистом цементе
б) гл инистые, песчаные сланцы
Яр <г!5МПа
Коэффициент размяг-
чения 0,5<К <-0,7
Коэффициент вЕоет-
релостм 0,6 < Kfic<
мелкозема
4^7
, Умеренная водопрони-
цаемость
I0-J м/с < Кф-с
ПТ* </с
Умеренная деформируе-
мость в строительный
период в водснасыщен-
иоы состоянии до 4%
(при относительной
плотности укладки
выше 0,9)
Внешние части зо-
нированных соору-
жений
с включением сланцев на крем-
нистом цементе
в) ракушечные известняки,мер-
гелм с включениями известняка
на прочном карбонатном кремнис-
том цементе
2. Силькотрещиноватые разрушен-
ные, магматические и метаморфи-
ческие полускальные породи о
ключенмями скальных пород от
Продолжение табл.З
Й.
2
3
5
6
б)
а)
30 до 50%
сильиовыветрелые магмати-
ческие породы-граниты,
порфириты,сиениты,базаль-
ты с включениями невыветре- ‘
лых разновидностей этих
же пород
сильновыветрелые метаморфи-
ческие породы.мраморы,квар-
циты, гнейсы,кристаллические
сланцы с включениями невы-
втрелых разновидностей
скальных пород.
Низкопрочные полускельнне
породы с включениями до
30ji- прочных разновидностей
скальных и полускальных
горел и без включений
алевролиты,аргиллиты,пес-
чаники иа глинистом цемен-
те, их смеси без включений1,
или при включениях до 30%
песчаника
б) известняки пористые.раку-
шечные, на глинистом це-
менте ,сильновыветрелые
доломиты,мергели.целы с
включениями др 30% проч-
ных разновидностей
в} глинистые сланцы,песчаные
елшещ на глинистом цемен-
те
2» Сильновыветрелые разрушен-
ий© магматические ж метамирфи-
биных,внветрелых пород
Невысокая водопрони-
цаемость без допол-
нительного дробления
=£ 10-^м/е
ПовЕтиенная деформи-
руемость: в строит -ь-
ньп период в вод :а-
сменной состоянии
до 6% (при относи-
тельной плотности-ук-
ладки более 0.9)
Упорнее призмы пло-
тин
Внутренние части
И НЛЗ . f ПРИТМ".
soHupjsai ых соо-
ружений
При дополнительном
дроблении - однород
ные грунтовые пло-
тины И ПрОТИБОфиЛёТ
рационные элементы
Весьма ск^ьнотре- Горняя масса с Пониженное сопротизле-
вгиноЕЗтые,весьма «ъолер > иеч мел- nite сдвигу -j
мелкоблочнге - к< зека до 50л = 30е - 38°
Прочность на сжатие Поэтичность ”
в* водонаемценном v i козома
СОСТОЯНИИ
2И1а^>10 И1а
КоэСЛиц-лент раз-
мягчения
0,3 -^<0,5
Коэффициент бы—
ветреюсти
„ Кв_ ё 0,6
Водспоглсщение
до 15%
Продолжение таблицы 3
ТУ
2 . 3 1 4 i 5 : 6
а)сильновыветрелые магмати-
ческие породы - граниты,
порфирита, сиениты, базальты.
б) сильновыветрелые разру-
шенные метаморфические
породы-мраморы кварциты,
гнейен,кристаллические
сланцы
I. Низ» опрочше порода на Разрушенные.рездроб-
глинистом цементе с ердер- ленные
яанием иллита,монтморлло- Прочность на сжатие
нить,следы и талька в водонасы^енном
Глинистые пла^цы, аргиллиты состоянии
высокой-степени разложения, л?в.<2 f'fia
породы с соперкеяием висе- Коэффициент размяг*
коактишпос минералов иллита, испил
монтаорилонита. К < О 3
2. Полностью разлоиивщисся Iх* *
магматические и метаморфические
породы Коэффициент выеот-
релости
Грунты с вкладе- Низков сопротивление
ином крупнозер- сдвигу V-' =25°
нмстых < 2тавля»-1;изкая водопрсницае-
ких до vA rQCTb г
Пластичность мел- 2 jq-o v/c
козсыа „ ф
дл >Т7 Высокая деформиру-
*лз—лг емость - спыде
6%.
При специальном .
обосновании одно-
роднее плотины и
водоупорные элементы
экранов,ядер.
К 0,3
Водбпоглоцение до
При.чечиие. Z'- yr0J1 адвигг,большая величииа соотпетстауот =0,1 МПа,меньшая =0,8 МПа
-21-
- коэффициент фильтрации материала и показатели
его фильтрационной прочности,
показатели деформируемости материала в сухом и
водонасыщенном состоянии,
- характерные влажности мелкозема ( И^- ).
2.4. Прочностные и деформативные свойства
низкопрочных грунтов
2.4.1. Прочностные характеристики низкопрочных мате-
риалов (угол внутреннего трения / и сцепление С)
определяются в приборах трёхосного сжатия или на сдви-
говых установках с учетом следующих особенностей:.
а)-большая неоднородность и раэнозернисгость,наличие
как пылеватых и глинистых частиц,так и крупных фракций
размером 150 мм и выше,
б) возможность изменения зернового сестава в процессе
строительства и эксплуатации сооружения, а также при
исследованиях материала,
в) для водонасыщенных грунтов 1В-1У класса возможность
развития порового давления в процессе эксперимента.
2.4.2. Для получения достоверных характеристик сле-
дует стремиться при проведении испытаний к соблюдению
подобий зернового состава,объемной массы и напряженного
состояния исследуемых образцов низкопрочного грунта их
натурному эквиваленту.
2.4.3. Зерновой состав натурного материала моделирует-
равенства относитель-
грунтов в приборе и
деформативные характе-
очередь определяются
“б””‘ фр““'“
“ ’ ‘3 »» ” р“ч“
Z4. о о«р— "““г
пр» =~ »б““Ь"
m "«««"»« “““ “ "° ср”“""" °
ной,что приводит К некоторому уменьшению прочностных
характеристик грунта.
2.4.4. Необходимо добиваться
ной плотности ) низкопрочных
сооружении,так как прочностные и
ристики этих материалов в первую
степенью их уплотнения.
2.4.5. При проведении опытов в трёхосных и сдвиговых
приборах для грунтов 12-1У класса и содержании мелкозёма
свы: 30/»,при влажности его выше предела раскатывания и
коэффициенте фильтрации мелкозёма Ю-В м/ с прочност-
ные характеристики рекомендуется определять -а основе
Дренированных испытаний на стабилизированных образцах
или с замером
2.4.5. Для .
копрочных грунтов 1У класса
свы-о ЗОД и наличии
проводить водонасыщение образца
порового давления.
определения прочностных характеристик низ-
а при содержании мелкозема
в них глинистой составляющей необхо-
1 только В СОСТОЯНИИ
-23-
I-E класса (<7^2>0,9) ориентировочно можно принимать
модуль деформации изменяющимся от 30,0 до 50,0 "За в
зависимости от уровня напряжений (более низкие значения
модулей для высоких значений Gj ). При достаточно вы-
сокой степени уплотнения (^£>0,90) снижение модуля
деформации при водонасыщении незначительно ( в пределах
10-15%).
При степени уплотнения 0,9 и полном водонасыщении
модуль деформации для грунтов Ш-1У классе снижается до
10,0 МПа.
Коэффициент Пуассона принимается в зависимости от степе
ни уплотнения,влажности грунта и уровня действующих
напряжений в диапазоне от 0,35 до 0,45.
2.4.8. Для предварительных расчетов значения угла
сдвига низкопрочных грунтов в зависимости от класса
материал а, степени уплотнения и водонасыщении можно при-
нимать следующими.
а) для неводонасыщенных грунтов I класса (относитель-
ная плотность 0,9)
при &3 до 0,1 МПа У' =42-45°;
<о3 до 0,4 МПа =40-42°;
<Э3 до 0,8 МПа f =38-40°
или по графику рис. 2а;
б) для неводонасыщенных грунтов П класса (относи
те. ьноГ! р ‘•’'кости ^0,9)
S' , ,1 !Па у =41-42°;
I
Рис. 2.
WjVCUMOcfy т
I :
"" г^6,^аесв
т
п
р
-ss-
ДО 0,4 МПа =37-40° •
до 0,8 МПа у =34-36°;
или по графику рис. 26;
в) для грунтов Ш класса угол сдвига понижается по
сравнению с грунтами П класса за 3-5°;
г) Прочностные характеристики грунтов 1У класса необ-
ходимо всегда определять опытным путём.
. 2.4.9. ‘Для водонасыценного материала при содержании
мелкозема свыше SQ% и наличии в этом мелкоземе не более
5£ глинистых частиц указанные характеристики понижаются
на 2-4° для П,Ш классов грунта с учетом рассеивания по-
рового давления.
Для водонасыщенного материала П класса с содержанием мел-
козема до 40% и содержании глинист х частиц до 10%,харак-
теристики,указанные в пункте 2.4.8 (в) понимаются на 4-6°
с учетом рассеивания порового давления.
2.5. Сильтращо.чнье свойства низкопрочных грунтов
2.5.1. Определение фильтрационных свойств низкопроч-
ных грунтов необходимо производить для оце хи применимос-
ти грунта в том или другом элементе профиля плотины для
определения параметров фильтрационного потока в теле пло-
тины, а также подбора переходных зон и фильтров.
2.5.2. Коэффициент фильтрации определяется в лабора-
торных условиях на фильтрационно-KOMnpjссионых прибс °-
при подобном грансоставе материала в приборе и натуре,
равноценной напряж що-деформированном состоянии и ютепе-
-24Г-
ни уплотнения, а зато-* проверяется в полевых условиях.
2.5.3. При проведении опытных наливов в полевых усло-
виях необходимо учитывать расход воды на водонасыщение
низ копрочн х груНТО в.
2.5.1. rj;.. предварительных оценок принимаются следую-
щие значения коз’.Цщиента фильтрации низкопрочных мате-
риалов .
I. Для грунтов I класса i ^зависимо от степени уплотне-
ния v для грунтов П класса при относительно низкой сте-
пени уплотнения при 0,8 (^=1,8 - 1,9.I03 кг/м3)
/ =А.1О-3 м/с
2. Для грунтов П класса,но при более плотной укладке
0,9 (^.=2,0 - 2,2.10s кг/м3)
А.КГ3 - A.I0-5 м/с.
3. Для грунтов ; класса,независимо от степени уплотне-
ни I и для грунтов 1У класса при 0,6 (^rz2,0.I03
кг/мэ)
Z^=A.I0~5 - A. IO-7 м/с
4. Для грунтов 1У класса при плотной укладке
0,9
(<£„> 2,0.10s кг/м3)
/^,=A.I0~“ - A.I0-8 м/с
2,5.5. Ниэкопрочные грунты,как прввило,можно считат
несу юзионнггми. Проверка сурозионной устойчивости таких
м • •• j-utofl на производиться диш»’в случае iHno.’i-aioro
озе— 1 । Зв*) и низы
-27-
плотности/^ 0,8. Это особенно относится к использова-
нию таких материалов в верховой призме плотины при воз-
можности быстрой сработки водохранилища.
2.5.6. В случае использования низкопрочных » итернелов
в водонепроницаемых элементах плотин подбор Яильтроа и
переходных зон к ним производится по критериям К.Тер
ги или по рекомендациям ВНИИДЗСДГЕО” как да глинистых
грунтов с крупнозернистыми включениями /6/.
2.5.7. Использование низкопрочных материалов в пере-
ходных зонах плотин допускается лишь из грунтов 1 и "
класса в тех случаях,когда упорные приз возводятся
также из низкопрочных материалов,но более круг.нсзввнис-
того состава. При этом необходцго проводить • мен-
тальную проверку Фильтрационной прочности материала яд-
ра и переходных зон.
2.5.8. Коэффициент фильтрации низкопрочных грунтов может
изменяться в поверхностной зоне сооружения на глубину до
3-х метров,если эта -зона не защищена от ьчвгтривания.
Для грунтов Е и 1У классов снижение коэффициента фильт-
рации может достигать одного порядка.
2.6. Особенности расчетов устойчивости и деформи-
руемости плотин с применением нлзкопрочных
грунтов
2.6.1. Учитывая повышенную деформируемость низко-
прочных грунтов, для плотин 1-го и 2-го классов кали аль
ности,высотой свыше 50 м необходимо проводить расчеты
-28-
напряженно-деформированного состояния.
2.6.2. Расчеты напряженно-деформированного состояния
плотин с применением низкопрочннх грунтов должны прово-
диться с учетом реальной последовательности возведения
плотины и наполнения водохранилища. При этом следует
учитывать,что при водонасълцении деформируемость низко—
поочных грунтов увеличивается.
2.6.3. Результаты расчетов напряженно-деформированного
состояния должны учитываться при оценке устойчивости
плотины. В тех случаях,когда низкопрочные грунты исполь-
зуется в водонепроницаемых элементах плотины (ядре,экра-
не), по результата!.: расчётов напряженно-деформированного
состояния производится оценка возможности трещинообраэо-
вания 2 ядре или экране сооружения.
2.6.4. При расчетах устойчивости плотин по методам
круглоцилиндрпческих кривых скольжения следует учиты-
вать влияние напряженного состояния на сдвиговые харак-
теристики ниг-опрочных грунтов (см.п.2.4.3).
2/6.5. При отсутствии защиты откосов от выветривания,
для зоны,размеры которой определяются в соответствии с
2.8.7 следует принимать пониженные на 5-8° значения угла
сдвига.Для этой зоны следует производить проверку устой-
«ивости против оползания рыветрелого слоя грунта вдоль
откоса.
2.7. Национальные конструкции плотин с использованием
низкопрочных грунтов
~29-
2.7.1. Однорода , плотинр мсжн0 строить ,;э низкопроч_
ных грунтов П,Ш и 1У класса (аргилгитов.алевртлктов,
сланцев,мергелей,доломитов.известняков,их смесей , уг с
другом в либих пропорциях),ес. и обеспечивается их и: и-
рационная прочность,а величин»; фильтрационного расхода
через тело плотины будет с водохозяйстЕамю точки снения
допустимой.
2.7.2. Заложение откосов однородной плотины должно
определяться на основании расчетов устойчивости учетом
изменения свойств грунтов для верхних зон плотин в р -
зультате их выветривания в процессе эксплуатации , Ориен-
тировочно на стадии ТЭО заложения откосов таких плотин
мо^но задавать при использовании грунтов П класса -
Z7 =2, L' класса -Л7 =2,5.
2.7.3. Для защиты верхового откоса от размыва рекомен-
дуется крепление его каменной наброской из прочных скаль-
ных пород,грунтоцементом или низкопрочным грунтом I и Я
класса, ^«лезобетонное монолитное или сборное крепление
допускается выполнять только после прохождения основных
строительных я осадок.
2.7.4. С целью снижения скорости и глубины выветрива-
ния низкопрочного грунта низовой откос однородной плоти-
ны целесообразно защищать с помощью различных материалов,
выбираемых на основе тёхнико-зкономическ01по сравнения
следующих вариантов:
а) крепление укатанной горной массой прочных пород
-30-
толщиной не менее I м, без ограничения крупности (предпоч-
тение отдаё ея пригрузке разнородной по зерновому сос-
таву) ; в
б) покрытие слоем связных грунтов (супесей,суглинков)
толщиной более 0,5 м, с посевом трав для защиты от раз-
мыва дождевой водой;
в) защита торкретом после завершения строительства и
зачистки откоса;
г) пропитка откоса синтетическими добавками типа смол
и т.п. для создания защитного слоя;
д) создание слоя грунтоцемента толщиной 20-30 см.
2.7.5. Обеспечение необходимой водонепроницаемости од-
нородной насыпи достигается с помощью дробления грунта
в карьере и максимального уплотнения на карте укладки
тяжелыми катками. Для получения разнородного грансоста-
ва J сработка карьера должна производиться скважинными
зарядами со сгущенной сеткой 2x2 м и менее. Уплотнение
на карте отсыпки выполняется тяжелыми-кулачк выми или
виброкатками при толщине слоя не более 30 см в рыхлом
теле.
2.7.6. Для снижения положения депрессионной кривой в
однородной плотине следует предусматривать , нажиме
устройства со стороны нижнего бьеуа в випе:
I) дренажной упооьои призмы г сочетай с загл -ей.
ленточным дсанажем в основа',ит Плоти
2) !: с.лгл >”0 д? в । . ,
f~ rrtcso e>3-^O/>o3^OLJ
Uj ✓«'«-’J'CX’zT/S.KZJZ^Ar ty'yrtrricf-
2 /rUJdSo/C относя
0r// 6л1О4гГ*/>и&я.'*и.Я:
£ '^rjofforo описог'я
-32-
дреначмыми прослоями в теле плотины (рис.4). На верховом
откосе однородной глотаны для .быстрого оттока воды в де-
риод сработки водохранилища рекомендуется устройство го-
ризонтальных дренажных слоев. Конструкция дренажей и
подсэр состава переходных зон производится по соответст-
вующим инструкг i и рекомендациям (1,4,6,7,8/ с уче-
том повышенной деформируемости низкопрочного грунта при
водонасыщении.
2.7.7. При проектировании плотины необходимо учитывать
качество основания., для лучшего сопряжения плотины с ос-
нованием и бортами ущелья,сложенного низкопрочными поро-
дами .целесообразно устройство контактного слоя из плас-
тичного связного г; с влажностью на пределе раскаты-
вания, толщиной 80-100 см. На сильно сжимаемых основаниях
(типа торгов.иловатых суглинков .лсссов) устройство одно-
родни,. плотины из низкопрочных грунтов требует специаль-
ного обоснования и мероприятий по консолидации основа-
ния.
2.7.8. Когда борта в створе плотины на отметках выше
НПУ сложены низкопрочными горными породили при дсстаточ-
узком створе (/$/^2) может быть рассмотрен вариант*
возведения однородного сооружения с помощью направленно-
го взрыва.
2. л.9. Низкопробные грунты ».огут :ить г.лр.о.'Ьэоняиы при
пжрокг'.'л!с*ве гъ.отин с sitpaHciM & if •• • •мечтах
гисгинь:
-33-
а) грунты 1,П и ш класса в низов; упорной п ,
обычные прочные крупнообломоч>ые и_териалы без всяких
ограничений;
6) в экране - грунты L и 1У класса (при отсутст ihh иаи
большой стоимости менее прсница ,ых связных гр/нтов) .1у/
снижения водопроницаемость экрана из низкепрочны? :ри-
алов следост применять полэкения п. 2.7.5;
в) в верхозой пригру <е экрана применение низкопоь-ных
грунтов,кроме грунтов I и П класса,нежелательно, вг, , •
необходимости добавочного крепления откоса от размыва
(они могут быть использованы лишь при специальном тех-
нико-экономическом обосновании,при отсутствии бо, проч-
ных пород).
'2.7.10. При использовании в низе эй призме низкопроч-
ных грунтов 1У класса,с целью устранения возможности
водонасыцения этих грунтов и для повышения их расчетных
характеристик,рекомендуется в основании плотины устройст-
во ленточного дренатка, соединенного с переход.эй зоной
(рис.5). Такая конструкция может применяться и при и._.оль
зовании в низовой призме низкопрочных грунтов их клас
сов при надлежащем технико-экономическом обосновании.
7.7.II. иизкотрочныс грунты могут быть ИСПОлЬГОВ-НЫ
при строительстве плотчн с ядокэм в разл, <
а) в низовой упорной призме- грунты (,П и L ?
КЯК обычные крупкооблои-Очные грунты оез ог »*и«
использование гр кто в 1У класса в ниасзоЯ яризмв допусти
ЛИГ... при соответствующем обосновании или специальных
конструктивных мероприятиях,аналогично П.2.Я0 (рис.6);
6) в ядре - грунты Ш и 1У классов при отсутствии более
ср-годких и дешевых материалов и выполнении сооиетст-
EiK VJC мероприятий по повышению водонепроницаемости этих
грунтов:
в) есховой упорной призме - грунты 1,П класса без
ограничений и 111 класса при соответстгутэщем технико--эко-
номкческсм обосновании с учетом степени выветривания и
возможности возникновения порового давления.
..7.12. Заложение низового откоса плотины определяет-
ся на основании расчета устойчивости откоса и,при учете
рекомендаций п. 2.7.4 о защитных мероприятиях от вывет-
ривания ,не отличается от общепринятых при использовании
прочных круниообломочных грунтов.
Pasi экрана (ядра) не отличаются от рекомендованных
СНиП Л-53.73 для связных грунтов. Заложение верхового
откоса плотины назначается с учетом снижения прочностных
харгцйгарис^ик низкопрочных грунтов в процессе выветри ва-
нн нерв очередь за счет попеременного замачивания и
1 уд 1 уния при наполнении и сработке водохранилища. На
|Ите..опых стадиях проектирования верховой откос ре-
Хсчсацу с . п тать нс 10-20; полоке низового.
-.3. Особ, иное и разработки карьера,транспорти-
ровки,уплотнения и контроля качества укладки
н жопрочных грунтов
д.й.З. I. эко ;' noje 1'рукты в карьерах разрабЬтыва."тся
/-SejDjcouotst jnpujj-fot • 2-яЗ/^о;
3-nepeyeoScots' JCJ-ectj 4 - ;
- /ipuj./-sex
gp^^frr>off Jf scyre ~oi; 6-Jo~ '
от Se/fifm/'M 6oi^c-'Pt.
откоса
ппеинуцественно с помощью взрыва или специальных механи-
ческих рыхлителей.
2.-8.2. Следует учитывать,что зерновой состав гсрно
массы грунта после взрыва зависит от вида и сво гв ис
ходной порода и технологических факторов. Зерновоз сос-
тав горной массы ориентировочно следует определять по
оекогендациям приложения I или пс "Методическим указа-
ниям по расчету зернового состава горной массы после
ватква..." на предприятиях нерудных строительных мате-
риалов, ВК.1инеруд, г.Тольяти /9/.
2.6.3. При разработке карьеров из низкопрочных пород,
учитывал их значительную трещиноватость й виьетрелость,
необходимо использовать скважинные заряды; размеры сетки
бурения определяются опытным ц, тек и ориентировочно сос-
тавляют 3x3 м. Расход взрывчатки колеблется от 0,2 до
0,5 кг/м®. .'Леньший шаг сетки бурения и больпий расход
взрывчатки необходимы для получения разнородной измель-
ченной горной пассы,используемой для возведения однород-
ных пЛотин и водоупорных элементов ядер и экранов.
2-3.4. Допускается разработка низкопрочных пород в карь-
еоз или из полезной выемки без взрывов,путем разборки вы-
ветрс-лой части погоды тяжелыми экскаваторами, бульдозерами,
скреперами. При этом следует учитывать высокую степень
измельчения грунтовой массы (свыше 50% составит мелкозем
с диаметром частиц менее I мм).
Следует учитывать непрерывное изменение з°рново-
го <• ‘ыэ->,:<г<очных грантов в пр >цессг строительства
-37-
вследствие:
а) разрыхления породы взрывом;
б) экскавации и погрузки материала;
в) разравнивания и укатки на карте отсыпки;
г) отбора проб методом лунки;
д) определения зернового состава с помощью размыва
проб водой;
е) действия агентов выветривания (температурных гра-
диентов ,воды,воздуха).
2.8.6. При укладке низкопрочных грунтов в проницаемые
элементы плотины (упорные призмы).чтобы избежать чрезмер-
ного дробления материалов,необходимо:
а) не производить камерных взрывов в карьере,использо-
вать только скважинные заряды;
б) не создавать в карьере запасов взорванной породы бо-
лее чем на 30 дней,особенно в дождливые периоды года;
в) не использовать при разработке экскаваторы с ковшом
менее I мэ;
г) без необходимости не разрабатывать породу без' взры-
вов с помощью бульдозеров и рыхлителей;
д) производить укатку слоями не менее 40 см
2.6.7. В процессе эксплуатации необходимо учитывать
возможное изменение зернового состава низкопрочных мате-
риалов за счет агентов выветривания (изменения темпера^
турных градиентов,воды,воздуха).
Глубина ’.'"ического выветривания под действием этих ак
-зз-
торов ориентировочно определяется по формуле
Ва: zzz=/vr.
где 77? - глубина выветривания в м; t в го-ах;
А-эмпирическиЯ коэффициент,изменяется от 0,1 до С,б
грунтов I—IL kj лесов,
для определения коэффициента чыветривак.ия
дуется испольэо) ть данные длительных полевых оп. тег
различных эле гитах платины или компрессионных т "’а-
ний в лаборатс рии в течение одного года. Компрессия тиз-
копрочных материалов проводится под не .'рузкой,соответст-
вующей нагрузке i реальной плотине е переменным замачива-
нием и высудиванис ,не менее одного раза в неделе. Срав-
нивается количество мвл, зона до опыта 7? и после опыта
П , д = 7?_.
п"
2.8.8. -Следует учитывать,что за счет нагрузки от вы-
шеле ащих слоев кроме раздробления происходит такие об-
разование новых связей,цег.,энтагг я частиц и ,увели’'г.чие
монолитности тел- плотины. Влияние напряженного состоя-
ния от г: лелею щих слоев г. упрочн = _ г,унт а начинает
с даться при нагрузках 0,-3-0,04 i-fla, а полное равно-
весие процессов бые изаиия и ynpoi эния Нй-.—“авт той
нагрузке около С,Д i '7/,
<-.о.м. . значение необходимых гнремстрев уплотнения
ниэкоарочяА грунтов и вмбор М.-ид„Р УПЛФЛЯФ для пло-
тин I « 2 тлесооа кагитальностя проивол^тся не рейвы»-
хим Фсшфнмх yscaiwi
-39-
2.8.10. Учитчвг- значительную гидрофобность мелкозе-
ма некоторых низкогрочных пород (мела.кергелей,глинис-
тых с.’.глцев.аг.ги-’-литов,алевролитов),увла иение горной
ЫИссы таких пород «олжно производиться в карьере по
взорванной ма-се или под экскаваторе'',и лишь доувли-не-
ние и'-2-: н< карте укладки по выравненному слов. Не
ел-дует полностью увлажнять грунт на ка то , так как
это -инодит к переувлажнению верхней части слоя.
2.£.11. Для замедления процессов выветривания,сниже-
ния деформируемости и повышения расчетных характеристик
ниэкспрочных грунтов необходимо стремиться к достижению
максимальной степени уплотнения материала (относительная
плотность .7^/ не ниже 0,9). Ориентировочные параметры
уплотнения для предварительных стадий проектированию мо-
гут назначаться в соответствии с рекомендациями,приведен-
ными в табл. 4.
2.8.12. Контрольные наблюдения по разработке,укладке
и уплотнению ниэкопрочных грунтов проводятся в соответст-
вии с действующими инструкциями и рекомендациями /10-15/
и состоят из:
I) наблюдений за качеством грунта в карьере,соответст-
вием его проекту.правильностью разработки карьера;
2) наблюдений за качеством грунта,укладываемого в соо-
ружение, правильной организацией производства работ.тех-
нологией увлажнения,укладки и уплотнения грунта.
Ориентировочные параметры уплотнения низкопробных грунтов
Таблица 4
Класс грунта ? Оптимальная ; влажность ’ Z Вид упл о Ti гяк " <х: Ре к оv е нду с т:ая : механизмов ‘тожлна слоя (в рых- ; 2лсе теле),см КиЛНЧССТПС проходов - Достигаемая обтемная месса скелета, : Юэ кг/мэ
I 6-12% I.Пневмокатки весок более 30 т 40-50 6-8 I,9-2,1
2. Виброкатки весом 10-12 60-80 4-6 1х9-2,1
п-ш 10-14% I.Кулачковые кат- ки или пиеемокатхи весом до 20-25 т 30-40 8-10 1,8-2,0
2. То же весом 25-30 т и более 4С-50 8-10 1,9-2,2
3. Виброкатки весом 10-12 т или экска- ваторные трамбовки весом до 3 т при - высоте сбрасывания 2-3 м 80-100 4-6 2,0-2,25
1У 12-16% I.Кулачковые катки и пневмокатки весо” до 10-15 т 2. То же весом до 25 3. То же весом свьае 25-30 т 30-40 25т 40-50 8-iO 6-8 5-8 1,6-1,8 1,6-1,9 1,7-1,95
Примгчение. Для водонепроницаемых элспсптоа (я ер и экранов) и однородных плотен клас 1
укатку производить при ука?ашых ^..ажностлх и числе проходов»110 слоем
-w-
2.8.13. В процессе возведения сооружения геотехничес-
кой лабораторией строительства должны определяться ха-
рактеристики грунта и исходной ророды,указанные в-п п
2.2.3 и 2.3.4.
2.8.14. Контрольные определения основных характерис-
тик зернового состава к влажности в карьере проводятся
из расчета одного определения на 5-10 тыс.м3 грунта.
Полный комплекс характеристик в карьере выполняется из
расчета одного определения на 50-100 тыс.м3 грунта или
при резком изменении петрографического состава грунта.
2.8.15. Количество контрольных опре ег'ний объемной
массы скелета,влажности и зернового состава при возведе-
нии плотины назначается из расчета одного определения
на каждую 1000 м3 уложенного низко^рочного грунта для
грунтов I и П классов,на каждые 500 м3 для грунтов П-1У
классов.
2.8.16. . Для оценки деформаций плотины в период строи-
тельства и эксплуатации,обусловленных воздействием раз-
личных факторов, а также изучения скорости выветрива! я
гсунтов на плотинах,построенных из низкопрочных грунтов,
необходимы натурные наблюдения.
Размещение контрольно.-измерительной аппаратуры и произ-
водство натурных наблюдений производится в соотве
с действующими нормативами /13,14/.
2.8.17. Натурными наблюдениями должны быть определе
х) осадки и горизонтальные смещения тела плотины при-
-'/2-
статических и,сейсмических воздействиях;
б) положение депроссионной поверхности в теле плотины
и берегах;
в) расход веды,фильтрующий через плотину и основе,.; • ;
г) скорость изменения зернового состава низкопрочного
грунта (т.е. скорость выветривания) и глубина зоны вывет-
ривания.
2.8.18. Для определения размера зоны выветривания низко-
црочных грунтов рекомендуется устройство контрольных ко-
лодцев на глубину до 10 м в элементах плотины,возведенных
из этих материалов (см.приложение 2).
-4.5-
З.ПРОХП’ИРОЗАЗИЕ И ВОЗЗРЕНИЕ ПЛОТИН И ДАЖ
С uFiKS'SalEM ЗАСОЛЕЯНПХ ГРУНТОВ
3.1. Типы и классификация засоленных пород и
грунтов,особенности геоизысканий
3.I.I. Засоленные грунты образуются а основном ч цеп-
ких и засущ.,..зых районах в результате интенсивного испа-
рения ,наличия —ходящих токов подземных асд.вследствие
денудации горны., пород .размыва соленостных отлокений или
переноса солей эоловым путем. В условиях искусственного
орошения источником засоления являете,, сильно минералисо-.
ванная вода,особенно при промывных поли-ах.
3.1.2. По способности растворения солей в воде их
необходимо подразделять на:
- легкорастворииые соли - СаС„ . ,J/qCC>, Jto3(2(,Jh5O/„
ЛггСОз^аСе.^СОз./есе, ‘ * 7
- среднерастворичые соли - Си 30/. Си 30/ ' О/УрО;
- труднорастворимые соли - СиСОз,
3.1.3. По качественному характеру засоления (соотно-
шению анионов легкорастворимых солей) засолённые грунты
рекомендуется классифицировать согласно табл.5.
_____ г°<5л. ff
Тит засоления__________________________'
Хлоридный
Сульфатно-хлоридный
Хлоридно-сульфатный 1-0,2
Сульфатный
3.1.4. В настоящих рекомендациях рассматриваются
грунты преимущественно ’ипсового засоления (хлсеидно-
сульфатного и сульфатного), распространенные в основном
в южной части Заволжья, в Зауралье, в Центральном Ка-
захстане, в Средней Азии, в районе Туранекой низменнос-
ти, долины Сырдарьи,Амударьи, в низовьях Зеравиана,
Голодностепской раввине,на Кавказе в бассейне р.Куры и
др., т.е. в районах аридной зоны,характеризующейся рез-
ко континентальным климатом и количеством осадков менее
150 лм в год. Для этих районов наибольшее распространение
имеют лессови.,ше загипсованные грунты.
3.1.5. оагипстванные грунты целесообразно разделять
на классы (согласно предложению М.Н.Терлецкой).приведен-
ные в табл,6.
З.Х.6. При оценке и классификации загипсованных грун-
тов следует учитывать форму гипсовьк включений (криста-
ллическая , аморфная , в виде прослоев,линз или слоев), а
также состав цементирующего вещества,связывающего гипсо-
вые включения с частицами грунта.
-*/5-
Таблица б
Классы загипсованных грунтов по а.Н.Терлецкой
Класс;Заловое ' :содерж. •.двувод- ;ного :гипса :в % от ;веса Гскеле- ;та гпун- : та Условное наимено- вание грунта Порис- т> сть в > от объема грунта Тип грун- та по суТ*озион- ио устой чивости
Менее 5 Незагипсоваиный Менее 40 I су:’о- зионйо- устойчи- вый
Й 5-10 Слабо-эагипсован- ннй
3 10-20 Загипсованный Еолее 40 II cyio- 3K0HH0- неустой- чивый
4 20-40 Сильно-эагипсован- п ный
5 40-60 Гажевидный
6 И-’’! Гале
7 более .'С Гипсовая порода
3.1 »7» !ри инженерно-геологической разведке ^.'t-
ров 34Ci‘.'.lllMHWX Грунтов W опрг пЛЯТЬСи ' и .
и мВДМИ состав ооле ',и/ 1 ние
, >1; >ОБ£ : L' - .
с.-стан I' 1 •' го • •-'постно*
.'Uu пцвИКИ строительных МЮГ.оТ«
-чв-
грунтов необходимо в изысканиях на стадии технического
проекта оправлять следующие показатели при естествен-
ном солесодержанииипосле полного выщелачивания солей:
- зерновой состав;
— плотность,объемную массу скелета,
- влажность;
- пределы раскатывания,текучести,пластичности (для
глинистых грунтов);
- коэффициент 'фильтрации;
- сопротивление сдвигу (угол внутреннего трения,сцеп-
ления ) ;
- характеристики деформируемости грунта в сухом и водо-
насыщенном состоянии;
- возможную интенсивность выщелачивания для различных
видов солей;
- удержание органических веществ.
3.2. Прочностные и деформативные характеристики
асоленных грунтов
3.2.1г Прочностные и деформативнне характеристики
грунтов следует,определять на сдвиговых,трехосных и комп-
рессионных приборах с учетом следующих особенностей:
а) содержание гипса в грунте (кристаллического,а:.тор5)-
ного,разной скорости растворения) существенно повышает
прочностные характеристики материала; это повышение не
учитывается для грунта, "ходящегося ниже уровня поды и
депрессионной кривей;
-47-
б) присутствие легкорастворимых солей
JfySfy,Jfytt.l,CaC$ в количестве до 3% увеличивает сопро -
тивление сдвигу грунта на 15-30%; наличие солей JfaCS
сверх 3% уменьшает сопротивление грунта сдвигу, а осталь
кые виды легкорастворимых солей уменьшают или увеличи-
вают сопротивление грунтов сдвигу в зависимости от их
количественного содержания.
3.2.2. для получения достоверных расчетных характерис-
тик до проведения сдвиговых и стабилометрических испыта-
ний .проводятся фильтрационно-компрессионные опыты с об-
разцами грунта при нагрузках,соответствующих натурным,
до полного выщелачивания солей, а затем эти образцы ис-
пользуются для определения прочностных характеристик.
3.2.3. Прочностные характеристики засоленных грунтов,
находящихся весь период эксплуатации выше кривой депрес-
сии, необходимо принимать следующими:
а) при содержании легкорастворимых солей до 3%, а гипса
до 5% - равноценными грунту без наличия соли;
б) при содержании гипса от 5 до .30% - возрастающими с
ростом количества солей (увеличение угла внутреннего
трения может достигать при этом 1О-Л20).
3.2.4. Деформативные свойства засоленных грунтов сле-
дует оценивать в зависимости от вида грунта,количества
и химического состава содержащихся в грунте солей«гра-
диента, скорости и минерализации фильтрационного потока,
а также условий работы сооружения*
-чг-
3.2.5. Необходимо учи-ывать.что в несвязных проницае-
мых грун ( ’’Сках и легких супесях) с коэффициентом
фильтрации ftp более IG"5 м/с процесс вицвлачивания со-
лей может гааериитьсн в относительно короткий срок (нес-
колько Месяцев) и привести к деформациям сооружения,
пропорциональным,количеств., ыте' юнных селей, ити дегэр-
:.:ации должны быть компенсированы соответствующим увели-
чением превышения гребня гдотины.
3.3. ..льт) ационяке свойства
3.3.1. И г.кциент фильтрации засоленных грунтов
следует определять в лабораторных условиях только на
фильтрационно-кс ?пргзсионном приборе или Фйльтрациочно-
стабилометричесллх при 5ах |и соблюдении соответствия
зернового состава,количества и вида солей в опытном грун-
те, напржонно- де армированного состояния,градиента пото-
ка,начальной плотности грунта. Опыты по определению
фильтрационных характеристик дол«*ч продолжаться до пол-
ного выноса солей з образца и стабилизации коэффициента
фильтрации. Ота стабилизированная величине должна учиты-
ваться при расчете плотины, витальность испытаний может
6f окрацена за счет проведения опыт* ь при повышенных,
по сравнению с естественными условиями, градиентах напора.
3.3.2. В предварительных расчетах можно принимать.что
в результате рассоления коэффициенты Фильтрации могут воз-
расти для суглинков и глин на един порядок,для супесей
примерно на тпи порядка.
-49-
3.3.3. Чля предварительн - в „0 г^кни/
следующие значения коз<*фициен . ,ации для засол
грунтов с содержанием лггкора ( , со."» >5"
I завершения процесса ра, ,
I) суглинков при о< эм» I (1,6-i ;
кг/м3,содеунации гипса до 15' А.1С—' /с;
2) суглинк । и, . • ьемн. : . .. . ,д (1,7-1,”
кг/м3,coper ;ги гиг .
3) супесей и —златых п< с’»о? гассь <
та (1,5-1,55).10а кг'м3,со„ер rur.c.i .?
м/с;
4) супесей и пылева "< г.еско
(1,5-1,55) .Ю3 кг/м3, <
м/с.
3.3.4. ЭильтрациогП^ i upI - г.*
загипсованных грунты
со? ^ржания гипса. Га: :
ясс?
1 Я 5И
(h£ hci;i ВНП
. .k?b h Э-21ИСЧ !ST-< Л о
6,5 ДО 40 при H3i4«F7.UikH Ziiuf ’
3,3.5. Переходи «t hi
элементов из загж ’им., a ix ^7' • ’ ’и-
ниям и рекомендации
3.4. Особ- * !
руемости .U-C'-'i I И: 11 I НЧ< rpj
3.-1.1. в нор-
плотин из за/ ' 1 ►
,переменные прочное
-50-
,) для грунта, расположенного ниже уровня воды и депре-
ссио.чно? кривой,принимать характеристики без учета вли-
яние солей (как для материала после завершения процесса
в- 4елачлвания);
б), j грунта,находящегося выше уровня депрессионной
кривой (обычно в низовой призме плотины) принимать ха-
рактеристики с учетом фактического содержания солей.
3.4.2. ХеФоюмеции тела плотины и ее отдельных элемен-
тов следует определять с учетом фактора времени и прод-
вижения гоаиицы рассоления внутри тела плотины. Характе-
ристики расселенной. и нерассоленной эон плотины должны
определяться на основе соответствующих компрессионно-
фильтрационных опытов.
3.4.3. Зре.чл продвижения границы рассоления для одно-
родных плотин кажет определяться по графикам рис.7,
построенным На основании формулы Н.Я.Веригина ’для
грунтов с различной проницаемостью.
3.5. Рацшчальные конструкции плотин с использо-
ванием засоленных грунтов
3.5.1. Плотины и дамбы,при соответствующем технико-
экономическом обосновании,можно возводить с применением
засоленных грунтов в различных элементах профиля плотины
в соответствии с рекомендациями,приведенными в табл.7.
З.а.2. Плотины и дамбы с применением засоленных
грунтов допускается строить на основании,сложенном как
из засоленных,тек и из незаселенных грунтов.
Таблица 7
Г NHUS Г- ПИК
Кгдоаса спй(-р<а.лю
ССА1Г / no BBCtf
Тел тиъы
гы
;ние
f 1
; сии
Сл».Г<1?лГО1
s'»eo»v»nn<3
Сигэдэ1*ФЭгсо;| ii'rv"
5-IC п.^г-и.-и гцэиго; hi.. .,л i npuroj - и rr.«r. -,sh пригоден
10-15
15-30 -"- не г^иго- р< при-
х. н V идем
Зм1кг*г ru’Pneu*<vnutfi
не при-
годен
не поиго-
дек
-53-
3.5.3. В процесса подготовки строительства на контак-
те основания с телом плотины необходимо удалить сплош-
ные линзы из гипса, а также грунты,содержащие легкораст-
воримые соли более 5% и гипса более 10%.
3.5.4. Для снижения скорости выщелачивания солей из
грунта тела плотины целесообразно повысить начальную
минерализацию фильтрационного потока, что может быть дос-
тигнуто отсыпкой по верховоцу откосу сильно загипсованно-
го грунта. Аналогичное мероприятие может быть осуществ-
лено для снижения скорости выщелачивания солей из засо-
лённого основания плотины созданием понура из засоленных
грунтов.
3.5.5. В случае использования засоленных грунтов в вер-
ховой призме, экране или в однородной плотине рекомендует-
ся применять гибкие типы креплений верхового откоса (ка-
менная наброска,асфальтобетон,грунтоцемент).
3.5.6. Засоленные грунты,укладываемые в низовую призму
плотины,с целью предотвращения образования "пухлого"
грунта рекомендуется защищать песчаными или песчано-гра-
велистыми грунтами.
3.5.7. При большом содержании солей В грунте упорных
призм (гипса,свыше 20% и легкорвствориыых солей более
3%) для устройства водонепроницаемых элементов при про-
чих равных условиях следует отдавать предпочтение экра-
нам или диафрагмам из полимерных или битумных материалов.
3.5.6. Однородные плотины допускается возводить из
-S4- I
заголенных грунтов с содержанием легкорастворимых хлорид-
ах селей до ё/ и солей гипса до 30%. Предпочтение при
строительстве отдаётся чалопроницаемым грунтам с коэф-
фициентом фильтрации 10"° м/с И менее (глинам,суглинкам,
супесям,пылеватым разнозернистым пескам) для тооо,чл )бы
процесс выщелачивания йроходил достаточно медленно и
осадки плотины под действием собственного веса компенси-
ровали разуплотнение грунта в процессе выщелачивания.
3.5.9. /ля уменьшения осадок плотины при выщелачива-
нии , и максимального снижения положения депрессион-
ноГ. ::риьой необходимо предусматривать дренажные устройст-
ве. аналогично укс.->.лным в п. 2.?.6.
Ери ислс .зовании грунтов с содержанием гипра свыше 15/
дли снижения уровня депрессионной кривой желательно
дублирование мероприятии по устройству дренажа (например,
ленточный и трубчатый дренаж и т.д.).
3.5.10. Строительство однородных плотин из заселенных
грунтов возможно практически на любых основаниях, в том
числе из засоленных пород,при содержании легкорастчори-
*аг- солей не выше 5/, а гипса - не выше 1С%.
При проектировании плотины необходимо учитывать осадки
от выщелачивания грунта в пл. тине и основании сооружения
увеличением высоты ее йа величину осад ок.
З.5.П. При строительстве плотин с экраном заселённее
грунты могут быть использованы:
а) в низовои упорной призме уровня ; 'Чрегсионкои
-55-
кривой - любые грунты (глинн,суглинки,супеси,пески,
гравийная и галечниковая смесь) с содержанием легкораст-
ворииых солей до 10%,гипса - без ограничения,^ уо0а
депрессионной кривой - гипса ,.е более ЕС;"., . легк—
воримых солей до 5%;
б) з экране плотины - преимущественно глины и суглин-
ки с содержанием гипса до 15%;
в) в верховой пригрузке экрана - преимущественно пески
супеси,гравийно-галечниковая смесь с содержанием гипса до
50.. и легкорастворимых солей до 5%.
3.5.12. При строительстве плотин с ядром засоленные
грунты могут быть использованы;
а) в верховой и низовой упорной призме - грунты с со-
держанием гипса до 30%, а легкорастворимых солей не бо-
лее 5%,
б) в ядре - грунты с содержанием гипса не более 15%,
а легкорастворимых солей не более 5%.
3.5.13. Для осушения ниэовои призмы и при надлежащем
технико-экономическом обосновании рекомендуется в осно-
вании плотины закладывать ленточный дренаж,соединенный
с переходной зоной. В этом случае в-низовую призму можно
укладывать засолённый грунт без ограничения по количест-
ву гипса и с содержанием легкорастворимых солей до 10%.
3.6. Разработка,уплотнение и контроль качества
засоленных грунтов.Проведение натурных
наблюдений
-56-
,3.6.1. для разработки засоленных грунтов необходимо
удалить верхний слой грунта,содержащий легкорастворимые
соли более 10л и сплошные гипсовые линзы.
3.6.2. Следует учитывать изменение зернового состава
и качественного состаза засоленных грунтов в процессе
строительства за счет перераспределения гипса,
- при перемешивании грунта в процессе разработки карь-
ера и на карте укладки;
- в результате интенсивного выпадения осадков.
3.6.3. С целью уменьшении интенсивности выщелачива-
ния солей из грунта тела плотины требуется максимальное
уплотнение этих материалов до относительной плотности
=0,9-0,95. В связи с этим /катку засоленных грунтов
целесообразно проводить тяжелыми кулачковыми катками или|
пневмокатками при толщине слоя не более 30 см.
j.6.4. При строительстве плотин и дамб из засолен-
ных грунтов необходимо учитывать изменение оптимальной
влажности и плотности в зависимости от'со дер,' ния солей
в грунте;
а) ддя грунта с суммарным содержанием гипса до 5/ опти-
;льная плотность и влажность практически не измен; егся
по сравнению с незаселенными грунтами и принимается на
ниме предела раскатывания,как и для обычн . .вязню-
грунтов;
0 > >ля грунта с содержанием гипса от 5 до орти: ь-
ная влажность и плотность пошшштся п<> 2-3/ гп > рхвне-
Uf.fj _с_ незаселенными ; -
-57-
в) для грунта с содержанием солей I0-3C;.
влажность повышается на 3-4Х по сравнению с ь —
ними.
При строительстве сооружений Л-1 клас са :. . г
влажность и соответствующая оСъ • mar- с::?:
начаются в процессе опытных укаток,
3.6.5, Контроль качества з ас олень-г.лито?-
ре и на карте отсыпки должен вк 'ь
ных характеристик грунта: состава и качества с .
влажности,объемной массы скелета,зер'ПБСгс съсг
кие определения выполняются из расчс.ч .и .
проб ы на каждые 5-10 тыс. мэ разраб ат ы вас t - d <
400-600 м3 укладываемого в -гло плотггуг/ с.
3.6.6. Натурные наблюдения _ . этинхмч на '
грунтов включают:
а) наблюдения за осадками и деформациямте-
вызванными статическими или сайсмк "и
ми, а также вследс •• выщелачивания с-.ле/ >
эксплуатации;
б) наблюдения за положением дог'1^ 'х/.и1
в теле плотины;
) наблюдения за расходом воды*
тину;
г) наблюдения за скоростью вки’.элачив
3.6.7. Наблюдения за скорости
скоростью перемещения рассованного „
/ -58-
систематьческого измерения минерализации вода в Верхнец
бьефе, в фильтрационном потоке в теле плотины и на внхОде
из дренажа.
3.6.8. При эксплуатации плотин и дамб,возведен ах с
применением засоленных грунтов,особое внимание необходимо
уделять работоспособности дренаяных устройств и предотв-
ращению их кольматации выносимыми из грунта солями.
*Иеч I
BbDtOfle
'°Ди.ма
(ОТВ-
-.55-
Литература
I. С!!иП П-53-73.
2. Ломтадэе Б.Д. Инженерная гемогияд
гия. Л. .Недра,1<"7о_
3. СНиП П-А.13-69 и «нерние из Акадия -ля ст
- основные положения.
4. Инженерно-геологические изыскания лк строит
гидротехнических сооружений (под редакцией
пышева) И. .Энергия,1980.
5. Матвеев Ю.Д. Динамика выветривания осадочных -
Наука, М.,1972.
6. Рекомендации по расчету обратных фильтров глст"-- ,
грунтовых материалов с гл’чшстыми противоли..ьт~ - -
ньлли устройствами и однородных плотин из супесчаных
грунтов с 3 =3-5 ВНИИ "5ОДГЕО", М.,197с.
7. Ничипэрович А.А. Плотины из местных мате /.a. jb.
Стройиздат,1973.
8. Руководство по расчетам фильтрационной прочности тло-
тин из грунтовых материалов. Л.,В1ДИГ им. Г.^.г./е-
неева,1976.
9. Методические указания по расчету зернового состава
горной массы после взрыва нэ предприятиях не
строительных материалов. Тольятти,В -лерз
10. Рекомендации по разработке карьеров,
нию и укладке грунта и камня в п. оги
материалов,М., Til® "ВОДГЕО ,19'8-
-ео-
II. уковэдстзо по геотехническому контролю при произ-
? ,-зг земляных работ,. й.,СтройИЗДат,ЦНИКШП, 1974.1
- Г—15-76. Сооружения гидротехнические,транспорт-1
»»в э^е’ог’откчбские и мблиорвтивныс системы* . .рбвю.л
.ьводства и приемки работ, М.,Стройиздат,1977.
IG. <ннг указания по проведению контрольных наблэ-
и исследований на плотинах из местных материал
-ог зэг. :я их- везведения эксплуатации. Т..Энергия,
51. 1 'м-'ния по организации натурных наблюдений и иссле-!
, на строящихся гидротехнических сооружениях.
... Экзргы,1974.
15. С.НчУ! 1-2-76. Правила производства и приемки работ.
со. .-рнч2 сооружения.
16. си-еиберг ".3.,"ельник В.Г. Использование слабых
грунтов при сооружении высокой плотины. Энергети-
ческое строительство, 1976, !'9.
17. . .ллжк З.Г. .Витенберг М.В. Исследования и опыт ис-
псльзосания низкопрочных горных пород при строи—
тельотгэ плотин. Б сб. Научные исследования в области
ги/|ротохничэских сооружений систем водного хозяйства1
. ’ ь-дниостч. Труды института ВОДГЕО, М.,1979 г.
ик З.Г. .Х'отитов Н.П. Исследование прочностных
элхтов. 3 сб.Научные исследования в
-ж-
области гидротехнических сооружений систем водного
хозяйства промышленности. Труды института "ЗСДГЕО".
М.,1980.
Розанов Н.Н.,Шевченко И.Н. Исследования прочностных
и Деформативнкх свойств сланцев с целью использо-
вания их для строительства грунтовьа плотин. В сб.
Научные исследования в области гидротехники. Труды
института "ЗОДГЕО",М. ,1977.Труды института "ВОДГЕО"
20. Курбанов А. К вопросу об исследовании сопротивления
сдвигу засоленных грунтов. 3 сб. Труды института
’’ВОДГЕО", (гидротехника.гидравлика,гидрология и ин-
женерная гидрогеология),выл.57, И.,1975.
21. Чурбанов А.Павмлонский В.М. Сопротивление сдвигу
загипсованных грунтов и влияние на него выщелачива-
ния гипса. В сб. Научные исследования в области
гидротехнических, сооружений. Труды института ВСДГТьО’
М.,1978, выл.72.
-S2-
ПРИМИЗНИЕ I
КЛАССИФИКАЦИЯ 2СН BiSEIFlSAMK ГСРНЬК ПОРОД
Общая характеристика выветрелых горных пород
В инженерно-геологическом отношении процесс вывет-
ривания горных пород любого ‘Типа характеризуется изме-
нением состояния и физико-механических свойств ьр. месте
их залегания под, воздействием •« одических, химических и
биохимических Факторов, а также в результате хозяйст-
венной деятельности человека.
Глубина и степень выветрелести обусловливается типом
и условиями залег гия горных пород и в каждом конкрет-
ном случае устанавливается в ходе инженерно-геологичес-
ких изысканий,данные которых представляются н виде схемы
(классификации) Н.В.Коломенского.
По Этой схеме выделяются следующие зоны коры выветрива-
ния (табл.I приложение).
I. Монолитная она,отвечающая такому состоянию мате-
ринской породы,когда она еще не имеет видимых признаков
выветривания (дробления), но уже претерпела расслоение
связей между частицами. Физико-механические свойства
пород зоны и коренных материнских пород не различаются.
П. Глыбовая зона характеризуется наличием ттх-дин вывет-
ривания,разбивающих породу на отдельные глыбн,или ^сми-
рением тектонических трещин. Химико—минералогический
состав отвечает составу материнских порог,. _;.з.чко-механи-
Таблица I
Классификация зон выветривания массива горных пород no ь.В.Коломенскому
(применительно к. табл. 3 по оценке строительных свойств выветрелых пород)
Зоны ьы-: Мощность tКласс грунто- вого (каменного) • материала по : табл. 3 Г Степень выветрслости исходных горних : пород ;Категория крепости по СН-1У-75, ;способ разработки и инструменты
ветри- ванйя ЗОНЫ м
1У Де 0,5- 1,0 м 1У (2) Максимальная( конечная )стадия обрадовани.-" тонких Фракций (пилевато-глинистых и песчаных частиц) Третья категория- разработка шты- ковыми лопатами со сплошным кир- кованием и частичным применением ломов
Hi 1-3 Ш (2а,б) 1У (I) Промежуточная стадия зернистых или нелко- ооломошгых фракций (щебень.дресва) с тон- козернистым Xсуглинистым) заполнителем То ке
До То П (2а,б) 11) (1а,б,в) Промежуточная стадия крупнообломочных Фракции к блокоя с тонкозернистым (суглинистым) заполнителем Четвертая категории - разработка Л1ткксеими лопатк/и со сплошным применением кирок,ломов и частич- но клиньев и молотов
п Ю-20 1(2а.б) И (1а,б,в) Трещиноватое породы с крупногабаритными блоками (глыбами.) и налетом глинистого материала ьг. поверхностям блоко. Пятая категория -разработка вруч- ную или кирками (частично), отбойными молот ами и частично взрывным способом
I Еолее 20м I (1а.б,в) Монолитная коренная порода с тектоничес- кими и редкими волосными трещинами выдет- ривания Еестзл категория - раар'ботка ОТ1:ОЙН1.?.'И s отками и взрывным способом
-еч-
ческие свойства пород зону сильно изменяются по сравне-
нию С ПОрОДе—ИИ МОНОЛИТНОЙ ЗОНЫ.
Ш. Зернистая или мелкообломочная зона состоит из мелких
кусков или отдельных минеральных зерен,часто с бс.ъции
содержанием вторичных минералов. Физико-механические
свойства пород резко отличаются от свойств пород глыбо-
вой зонн.
1У. Зона тонкого дробления,состоящая в основном из bi с-
ричных минералов с примесью тонкораздробленных первичных
минералов. Физике—механические свойства пород,как пра-
вило,резко отличаются от свойств коренных пород.
Анализ изменчивости физико-механических свойств выьет-
релых горных пород в пространстве и, в частности по глу-
бине, а такие во времени,служит основой для прогноза стро
ительных свойств грунтовых (каменных) материалов,получае-
мых ри разработ . взрывным способом.
Сценка степени выветрелости горных пород в массиве
/
Степень выве релости горных пород устанавливается 'в
результате инженерно-геологических изысканий и характе-
ризуется трещиноватостью (или блочностью) поверхностей
естественных обнажений или карьерных разработок. Для ко-
личественной оценки степени выветрелости применяются при-
веденные в п.3.3 "Рекомендаций1 различные классиёихацион-
ные показатели, из которых определяющими являются среднее
расстояние между трещинами или его обратная величина -
удельная трещиноватость /96,10), а также содержание в
-es-
массиве сдельностей (блоков)
деление этих показателей .производится по
меняемой в инженерной геологии /10,11а/
Спре-
при-
значения определяющих показателей при юазрабо,-е вз.
ным способом скальных массивов .расположенных ..а в.-п ,^
дельных участках местности и в реЩЕ1Х -сл,.1ах
в тебл.2 приложения. По этим данным подбирается наиболее
экономичный способ ведения буровзрывных работ /10,116/
обеспечивающий получение каменного материала рлциснать-
него зернового состава.
Ориентировочно для трещиноватых (выветлглых) массивов
горных пород наиболее эффективна разг сботиа карьеров
взрывным способом при сетке скважин not ,,ta 2x3 м,диа-
метре сквамин IC5 мм и расходах в.уывчатого вещества
в пределах С,4-0,о кг на I м3. горной массы. В этом слу-
чае зерновой состав получаемой горной массы (каменного
материала) примерно соответствует фракционной структуре
(блочности) скального массива в естественном состоянии
до взрыва.
Пюи разработке чрезвычайно и сильно трещиноватых
(I и П категорий трещиноватости по табл.2) массивов
г рных пород обеспечивается получение каменного материа-
ла рационального зернового состава,содержащего до 40-60
фракций крупностью менее 100 мм. Малотрещиноватые масси-
вы при взрыве дают материал с меньшим содержанием (а .пре-
делах 5-20%) фракци" крупностью менее IC0 мм. Многофрак (
Таблица 2
Классификация массивов скальных пород по категории трещиноватости в зависимости
от среднего расстояния менду трещинами и содержания крупных отдельностей (блоков)
Категория трещиноватос- ти (блочнос- ти) •:Спедчее Степень трещиноватости (блочности) ^расстояние 2* метлу Удельная * трещино- ; ватость, :• «л i Содержание (в%) отдельностей (блоков в массиве размерами
мысиква Естественны :ми трещина- :мк, м 300 * 700 ’ 1СЧ)
I Чрезвычайно трещиноватые (мелкоблоч- ные). До 0,1 Более 10 До 1,0 Близко к нулю Нет
П Сильно трещиноватые (среднеблочные) 0.1--,5 2-10 10-70 до 30 до 5
Di Среднетрещиноватые (крупнообломо’шые) 0,5-1,0 1-2 70-100 30-80 5-40
1У Малотрещиноватые (весьма крупнообло- £0-100 40-100
ночные) 1,0-1,5 1-0,65 100
У Практически монолитные (исключительно крупнообломртные) Более 1,5 Менее 0,65 100 100 100
Примечания; I, Удельная трещиноватость - обратная величина среднему расстоянию незду естественными тре-
щинами»
2, Отдельность - монолитный блок горной породы,скинтуренный естественными тр; тинами.
3. Классификация массивов по степени трещиноватости составлена по данным .^о^дуаедомвтБенной
комиссии по взрывному делу.
ционные каменные материалы,получаемые при разработке
массивов I и П категорий трещиноватости при одном и
том же способе уплотнения укладываются с более высокой
степенью плотности по сравнению с материалами,получае-
мыми при разработке массивов 1У и У категорий трещино-
ватости.
ПР ВОЖЕНИЕ 2
ПРИМЕРЫ ПЛОТИН.ПОСТРОЕННЫХ ИЗ НИЗКОПРОЧНЫХ
ГОРНЫХ ПОРОД
-ев-
А.Изобильненская плотина.
Изобильненская плотина построена в 1979 г. для Бодог_
набжения города Алушты. Н рис.1 приведен поперечны.-, "
профиль плотины.
Верховая призма плотины (I) возводится из аллювиальных
грунтов с содержанием крупнозема (д>2 мм) свыше ГТ .
Проектная плотность укладки 7^* 2,05 т/м®. Ядро плоти-
ны (2) возводится из зллюэия с содержанием крупнозема
До 50%, =1,9+ 2,0 т/м®. В низовую призму плотины
уложены аргиллито-алевролиты таврической свиты - мате-
риалы выемки под водосброс и из карьера на расстоянии
до I км от створа плотины.
Объем низовой призмы из аргиллито-алевролитов - 1,5’
млн.м3.
В карьере аргиллито-алевролиты разрабатыва-ись в ос-
новном с помощью взрыва,увлажнение производилось в карь-г
ере по взорванной массе и лишь доувлажнение на 2-3% на
карте укладки.
Аргиллито-алевролиты укатывались пневмокатком Д-551
массой 35 т, за 6-8 проходов. Оптимальная влажность по
мелкозему - I7-IS?,средняя плотность ^.^=2,15 т/м .
На опытной насыпи (5) периодически затапливавшейся и
осушавшейся в течение 7 лет,проводились исследования
Еыветри оаемости аргиллито—ел евро литов •
На рис.2 приведены предельные кривые граьсостава ар
лито-ялевролитов,уложенных в низовую призму .зо-и
КО*’ плотины
А Ум/ильнщс/са?' плотина H=S7M v*j.6
/>L£C. J
^otfe/tevs/A/^ /г/эСфэс/./гб
„ -z/-
нри проектировании Ботины был проведен 6олыюй
леке лаборчтор ых и полевых исследозаний по опр(
нию чрочностн^.деформативных и -кльтрациоН1щх сзой’ств
аргиллито-алевролитов. На рис.З в качестве при „фа
Приведены результаты трехосных испытаний модельной оме-,
си изобильненских аргиллитов. Начальная объемная масса
?ск =1,95 т/м3,конечная Гсккт =2,1 т/м3.
В теле плотины установлены поверхностные и глубинные
марки, и пьезометры.
г5 низовой призме плотины установлены металлические
колодцы 900 мм, глубиной до 10 м со специальными
прорезями для отбора проб грунта на выветривание (см.
рис.8).
Ь. Плотина Загорского водохранилища
Загорское водохранилище построено в 1980 году для
водоснабжения г. Ялты. Плотина высотой 38 м,объемом
4,5 млн.м3 имеет поперечный профиль,изображенный на
рис.4. Верховая и низовая призмы плотины (1),(3) воз-
ведены- из аргиллито-алевролитовых грунтов таврической
свиты. В ядро плотины (2) уложены деллювиальные суглин
кй и глины с включением крупнозема (z/> 2 мм) дс /
(^=2,16 т/мэ,^=1,19 т/ы3,^ =0,0008 м/сутки,
В основании плотины эелегают аллювимьнмв от-
^скальные п '- (яргилли™,
о , и 7 1 1 "
РВС1ФОЛИ-"М) твяри-иской овиты. На ряс.
.. _ . ..иг а-пт-•и~о-ал-
-72-
релитов,проверенных при проектировании Загорской плоти- >
ны. На рис.5 приведены результаты стандартного уплотне- ,
ния мелкозема загорских аргиллитов. На рис.6 построены
круги Мора по результатам трехосных испытаний модельной
смеси загорскйх аргиллито-алевролитов (z/z 1мм- 45£,
км) при^ =2,03 т/мэ.
Исследования деформаций и устойчивости Запорской плотины1
проводились на машине центробежного моделирования.График
осадки одной из точек модели низовой призмы плотины в
процессе ее всеведения и наполнения водохранилища пока-
зан на рис.7. Для наблюдений з. выветриванием аргиллито-
алевролитов в Загорской плотине,также как в Изобильненс-
кой установлены металлические колодцы с прорезями для
отбора проб на выветривание (ри.8).
Ь.Плотины накопителей промстоков из глинистых и
песчано-глинистых сланцев
В Донецкой и Ворошиловградской областях запроектиро-
ваны и построены несколько плотин накопителей промсто-
ков из глинистых и песчано-глинистых сланцев. В частное-,
ти,построены плотина шлаыонакопителя Енакиевской фильт-
ровальной станции,дамбы и плотина шлам накопителя Яси-
ноьского коксохимзавода,плотина накопителя шахтных вод
шахты Нагольчанская Г1-2,запроектированы и строятся пло-1
тина иламонакопителя (Х> "Яновская", Дзержинского феноль-)
него завода, Константиновского химзавода и некоторые
другие. Все перечисленные плотины запроектированы До-
б. Плотина Загорелого водохранилища /=70(Щ х^л^я
-76-
нецким от; “лением CBiffi. Иар^.:,
профиль плотины илонакопителц ^зеиевскв»
станции. Плотина имеет суглинист! . н (I;.
тины (2) возведено из смеси глинист- •, л гч.->.< ' j!,<-
с небольшой примесью песчаника
В низовой части плотины имеется ?уна.на.
прочного песчаника. Основание плотины . с;.., ле-, .-
лзива- 1ЩИМИСЯ пачками глинистых и посча х
ианика. 3 процессе возведена i плотины npvor., сь • .• -
дования выветривания сланцев,результаты кот-
лены на рис. 10.
На рис.10 представлен гопегечиыР. гг н.иль t .-.c- r
монакопит^ля 0i "иновская". Плотина ---...то, L',. '<•-
мом I млн.м3 имеет су глинист-" :»kj ч (I) приир-
ху креплением из 'амекно'- набросай. ...>;у;.-1ьна.т часть
тела плотины (2) возводится из с. «ж : кь- ..-ллых -
тых сланцев,укладываемых с^ т/v" .
внешний часть Плотины (3» вй56°дится на более
крупна фракций глинистых и песчано-г
с =1,6 -ь 2,0 т/м5.
Дренажная призма (5) отсыпается ис , ***
В оснований плотины в варко»оЯ части т
сланцы (бЗ.вИЫтралые до муви»Ы В M, •
песчаник (7).
3 гроекте^ии’тины •дг-лан.-тог.т эля ^efUnwaM**
кого завом (ГисЛП.~о води которое
И — Г
Л Платины н'ыулитг.лг'й лроыстмуй из глинистых
и песчано - глинистых сланиеё
9 Лмтма илоиах-оси-пело? &/и-
jCuC&Cr.‘C& ‘/-i/ С/ХКУ>Л^СЯЛ
/Эис./J.
£>Ф ^О^САГаЛ
(H’36.Ou; Л ‘5OO*i; Р^ЛООтис.и’У
(/0=3^; чЪи; r=/.O^u‘J
СО-9с Of- rvocyrf
-^;O‘3yxi/y^x^->C Л9СХ<?
Сп’с^ог)Хс/ :
рис./Л. Лугостиии tuyru^j-o^u-co^uinej’st
Pjc,-^uucjccco
&>£?£*.
/ — jc-сочч^/сг^' -зг г £>- -у^гч7с ^»лч£9лч^ч^зчс груоотН;
£ C'j-*3J4rC>C^4'Oifc -PcTrc-^r?cX <7„ /'^ .и^’-хус-ллхе Jp
-77-
новой пленки с защитным и подстилающим слоем иэ суглгн.
ка (I). материал тела плотины (г) _ гдинистые и
то-песчаные сланцы. В основании плотины (3) залегаю, гли
нистые сланцы«пересдаивающиеся с песчаником.
Особенностью плотин шламонакопителей Си -Яновская"
и дзержинского фенольного завод,, является возведение их
на территориях,подрабатываемых горн-ми выработками.
Для обоснования возможности использования глинистых
сланцев в качестве материала для строительства плотин
лабораторией грунтовых плотин В"л/1 БСДГЕО был проведен
комплекс исследований прочностных,деформативных, фильт-
рационных свойств и уплотняемости горной массы из гли-
нистых сланцев. В состав исследований входило также оп-
ределение состава и Физико-механических свойств исход-
ных пород. Результаты этих определений представлены в
таблицах- 1,2 и 3.
Результаты Исследований прочностных и деформативных
свойств на примере енакиевских сланцев показаны на
рисунках 13,14 и 15.
--- C’«r-V^*Zz Я/гутт* ‘
----<^^zx*z^r4>z^^vz^z>^z rz’^z-^/rz
/ЭС£С. №. Pfjyjjbsnct sftb£ лгси.Г^гсс^£.7^^А^
£л<:.<х.с-с/!^/?слГ^-£^с
-73-
Табл. I. Грансостав мелкозер ист к тр1К,.,
сланцев (анализ по ^утиочсчсчу)
1 Сланцы Содержание отдельнчх ’сидим в" 0,.* С.05-.С.С5 -й£сСо 0.GC5 песчаных : ягхея;. j/х : глинистых
Глинистые 20 52,2 27,7
Гесчано-
глинистые 50 06,4 13,6
Табл. 2. Ха акторные влажности мелкозема сланцев
— Сланцы „ : Предел : текучести :Предел :раскатив а- • НИЯ :Число :пластич- • кости :”ахсс«, ’колекул.' :5лагоемк.
Глинистые 32,9 22,9 10
Песчано- 29,1 21,4 7,7 13,6
глинистые
, . ,.... x .-iJiuecKKL свойства сланцев
изшцм СВОЙСТВА
ПЛОТНОСТЬ т/м3 Объемная масса скелета т/м3 Прочность кг/с:/" сжатие Модуль упругос- ти кг/см* Коз т.; гц. раэмягч.
в сухом состоянии в водонае. состояния в сухом .в водо- состоянииIнасыщ. ICOCTC-Eh
Глинистые 2,76 2,62+2,65 60+90 20+30 2500+3500 250+300 0,25+0,35
ПйСЧАКО* т’ликлстке 2,77+2,76 .,6+2,64 8С+Г20 30+50 3000+4200 300+400 0,3+0/
'SO
-&1-
ОГЛАВЛЕНИИ Ц"2'
Предисловие .............
I. Общие положения.Принятые тс—«ны и ccesi-ачл-
ния.Область примененья ...................... 5
2. Проектирование и возведение плотин и ~ •. Z3
низкопрочных горных пород.................... .
2.1. Типы и классификация яизкопрочн го- L-<
пород .....................................S
2.2. Особенности инженерно-геологических иг цо-
каний ..................................... .-/#
2.3. Классификация нигкопречных грунточ......Z5
2.4. Прочностные и дефориативные свойства .:зкэ-
л/
прочных грунтов .............................
2.5. Фильтрационное’ свойства низкопрочнюс
г5
грунтов ......................................
2.6. Особенности расчетов устойчивости ,'г .ор-
мируемогти плотин с применением низкопроч-
2/
ных грунте ...................................
2.7. Рациональные констоукции плотин с ис:.. 1 >-
г&
зозением низке’рочных грунтов ................
2.6. Особенности раз. .' отки карьер.,трат. .ир-
тировки,уплотнения и ко1.т,.ол --ачем •
укладки ниьког.рсч. т'_ .............
3. .Троектироданио * во -
!•;к»!сненивм aaco.wi<iii« Цумгав...
1.1. 7 '
CJ 03
Отт
rpj i.tob,особенности геоизысканий ...........ф'З
3.2. Прочностные . .:формативные характерис-
тики засоленных грунтов ........................W
.3. б-ильтрециокные свойства...................48
.4. Особенности расчетов устойчивости и де-
ф ор:.:ируемости плотин из засоленных
грунтов .....................................
3.5. Рациональные конструкции плотин с исполь-
зованием засоленных грунтов ....................ЬО
3.6. Разработка.уплотнение и контроль качества
засоленных грунтов. Проведение натурных
наблюдений ..................................$
Приложение I. Классификация зон выветри-
вания горных пород ...................../
Приложение 2. Примеры плотин,построенных
из низкопрочных горных пород.........-...?