Ну шо, поговорим по-нашему, по-дилетантски за
Поехали...
Первое. Любая плотина, она же дамба, даже если это и обычная запруда - является гидротехническим сооружением. И упоминания корня "гидро" тут не случайно. Потому что вода, особенно в массе - страшная штука. Посему, не учитывая влияния воды как на конструкцию, так и на окружающую обстановку, мы рискуем увидеть то, что изображено на фото выше.
Второе. Плотина, она же дамба, является всего лишь частью системы водохранилища. На ее работу оказывает влияние также геология и гидрология всего бассейна, затронутого, в силу тех или иных процессов, изменением режима водосбора. А это может быть вся территория водохранилища и местность на километры вокруг.
Водохранилища бывают созданы на ложе из коренной породы (граниты, базальты), и на ложе из осадочных пород (начиная от песчанника и заканчивая суглинками).
На ложе из коренной породы вода упирается в камень. Если в камне есть трещины - она куда-то там просачивается, само собой. Однако это просачивание, поскольку трещина есть строго локальное образование, имеет также строго локальный характер. Грубо говоря - можно залить бетоном. Кроме того, уходящая в скальную толщу вода, в силу общей твердости скальных пород, образует вполне себе устойчивый расход, слабо меняющийся со временем. Ибо вода, конечно, камень точит - но очень уж медленно.
Если же под водоемом мы имеем осадочные породы, ребята, тут начинается пиздец по полной программе. Если это читают гляциологи - они начали сейчас довольно ржать... Понимаете, ребята, осадочные породы представлены наслоениями различных пород, одни из которых являются водоносными, другие - водоупорными, одни водой размываются-растворяются, другие нет, и все это не просто как несколько листиков бумаги друг на друга положили, нет - все это пятнами, участками. Да еще вдобавок под нагрузкой, да еще и под воздействием присутствия воды непосредственно в том или ином слое, эти самые слои начинают деформироваться. И одни из них при этом просто "плывут", а другие - трескаются. И вот весь этот замечательный чертов слоеный пирог, дорогие мои, из-за одной трещинки вполне может превратиться в чертов слоеный кисель. Потому что если у нас есть несколько водоносных слоев, перекрытых несколькми водоупорными, и тогда, как вы понимаете, верхний водоносный слой у нас обычный, а нижние артезианские, и если вдруг мы получаем хотя бы ограниченное нарушение какого-нибудь водоупорного слоя - тогда картина движения воды в толще породы меняется, водяная эрозия в толще породы изменяется, начинают образовываться карсты...
Шо, не хотите в гляциологи? Вот, и я не хочу тоже - потому что это очень сложно...
А ведь это еще не все. Понимаете, ребята, осадочные породы при насыщении водой меняют свои несущие свойства. Вот был у нас крепкий песчанник. Насытился водой. И все, ребята - он уже поплыл, он уже жидкий, он уже нихрена не держит...
В общем - вы поняли.
По материалу плотины бывают бетонные и грунтовые (деревянные уже не делают).
Бетон - плотный, прочный, гидроупорный материал. Не меняющий своих несущих свойств ни в воздухе, ни в воде, ни в вакууме, ни под землей. Супер! А вот хренушки... И здесь работают сразу две причины. Первая - бетон работает только на сжатие. А чтобы он мог работать на растяжение, в него вводят арматуру. И тут вот какое дело... Понимаете, при работе на растяжение модуль упругости арматуры, отличающийся от модуля упругости бетона, приводит к растрескиванию массива. Трещинки маленькие - но вы ведь понимаете, вода дырочку найдет... Чтобы противостоять растрескиванию бетонного массива, используется предварительно напряженная арматура. Но если в какой строительной балке можно использовать ее свободно, то извините меня, плотина большая, нагрузки огромные - хрен же дашь нужное напряжение... Вторая причина заключается вот в чем. Дело в том, что бетон при застывании выделяет тепло. Сильно выделяет. Нагревается И тут вступает в действие коэффициент температурного расширения - а он у стали и бетона тоже разный... А потом все это остывает, и вся эта хрень из коэффициентов и модулей начинает действовать в противоположную сторону.
Вот вам, как говорится, и бетонное решение...
Но и это еще не все. Вода давит на плотину с огромной силой. Потому из кирпичиков плотину не построить, нужен монолит. Причем монолит этот надо изготавливать так, чтобы деформации тела плотины под действием этих температурных коэффициентов не привели к ее разрушению еще до того, как она будет построена. А еще нужно, чтобы получившееся и отвердевшее тело плотины имело правильную геометрическую форму, чтобы за счет формы правильно распределить давление массы воды по подошве плотины. И нужно учесть, что под давлением воды плотина опять же, хоть немного - но деформируется...
Вы хотите пойти в проэктировшики-гидростроители? Вот, и я об том же...
Теперь мы ставим бетонную плотину на скальное основание. Забуриваем в стены гранитного каньона туеву хучу анкеров, подвязываем к ним арматуру тела плотины, монолитим все это хозяйство к ебеням собачьим... Все сделали, все надежно, все прекрасно! Хренушки!
Тут уже, ребята, начинают ржать геологи.
Потому что если стенки каньона - монолитный гранит, то это одно. А если это слоеный пирог из туфа с лавовыми потоками, да еще упаси в толще туфа лавовые трубки - это уже совсем другое. Наберем мы воды в водохранилище, она своим давлением поднажмет на стенки, и наш туф упрессуется, создав щель между телом плотины и скалой...
Вы хотите пойти в геологи, ребята?
Если же бетонная плотина ставится на основание из осадочных пород, тут жопа потеет у всех - и у геологов, и у гляциологов, и у проектировщиков, и у строителей...
Но есть другой вариант. Насыпная плотина. Которая, в отличие от бетонной, может поддаваться под нагрузкой, залечивая небольшие проблемы за счет подвижности грунта в теле плотины. Естественно, на скальное основание такого дерьма ставить не будут, скорее всего - но на осадочные породы только в путь! Насыпали дамбу, поставили гидрозатвор - здравствуй, новое водохранилище!
Все хорошо в насыпной плотине. Кроме одного. Насыпная плотина пропитывается водой. А под действием воды несущая способность материала плотины снижается. И наша плотина может превратиться в кисель, тупо поплыть. И чтобы этого не было, на тело плотины насыпают гидроизолирующий слой, как правило - глиняный. Насыпали, утрамбовали, присыпали - дальше под действием воды глина сама по себе затягивается и уплотняется, перестает пропускать воду. Вода в водохранилище, а тело плотины - сухое. Телемаркет.
Ну вот как вы догадались, а? Ну конечно же, ХРЕНУШКИ!!!!
Потому что толща осадочных пород - она и есть толща, и в этой толще помимо открытых водоносных горизонтов, есть еще и закрытые, так называемые артезианские. Которые проходят под телом плотины. И может быть, текут себе далеко-далеко, а может - пробиваются на поверхность ручейками где-то неподалеку. И под действием массы плотины и массы воды в водохранилище эти водоносные пласты начинают испытывать нагрузку. А под нагрузкой пропускная способность грунта меняется, его сопротивление движению воды - тоже. И где-то в артезианском слое нарастает давление, а где-то - падает...
Давайте посмотрим вот на эту фотографию:
Обратите внимание на грунт по бокам ложа водостока. Грунт подходит к ложу вплотную, видите? Ну, там, где выше зоны разрушения. Грунт, бетон, ложе, бетон, грунт. О чем это говорит? Это говорит нам о том, что если под бетонным ложем есть дренирующая подушка - а она там обязана быть - то в случае выхода воды под ложем водостока вода по дренирующей подушке уходит вниз вдоль ложа и выливается в реку в самом-самом низу. И если специально не смотреть, не искать, где она выливается - мы не можем сказать, сифонит у нас что-то под ложем водостока, или там сухо и комфортно.
Теперь смотрим на верхнюю фотографию. Мы видим на ней породу двух цветов - красного и черного. Речь идет о стыке двух пород. Причем красная порода - она не монолитная. Там видно, что это конкреция такая из скальных обломков и глины. В отличие от черного камня.
Давайте я нарисую вам картину происходящего.
Собрались дяди денег заработать. Запроектировали плотину. Запроектировали насыпь. Начали строить. Там, где проходил водосток, частично подкопали, частично подсыпали. Забетонили. Довольные как слоны, взяли бабки и поехали пропивать...
А когда делали водосток, не обратили внимания, что в одном месте грунт был чуть более влажный, чем рядом. А там просто инфильтрация шла, из водоносного пласта. Речка была тухлая, водоносный слой был хиленький, инфильтрация была слабая - ее и пропустили.
Водохранилище наполнили водой. Под давлением воды водонапорные слои местами просели, местами уплотнились. Но поскольку воды было много - инфильтрация в водоносный слой усилилась. И наше мокренькое пятнышко под водостоком - оно начало конкретно мокнуть, может даже, сифонить. И начал этот сифон медленно размывать грунт...
Когда в 1997 по этому водостоку летело по четыре тыщи тонн в секунду - промоины еще не было. Но с тех пор прошло десять лет. Каждый день, да по капельке...
Почему важно, что яма на стыке грунтов? Потому что скальное основание - оно по определению водоупорное. А смесь суглинка и камней, которая красная - она стопроцентно водоупорной быть не может, по ней и текло помаленьку. И вымывало, соответственно - прямо на стыке грунтов. Где и обвалилось, что мы и видим на фотографии...
Все, медали Геологического общества США мне присылать по почте. А материальную награду - не Вебмани. Мне на танчики не хватает, по вот этой акции, как раз нужно на ВЗ-111 и АЦ-4, там без малого тыща гривень нужна...
Journal information