Проектирование устройств нижнего бьефа
В случае скального (или полускального) основания обычно различают два вида сопряжений сливной поверхности плотины с дном нижнего бьефа: гладкое сопряжение и сопряжение с помощью высокого уступа.
1. Гладкое сопряжение сливной поверхности плотины с дном нижнего бьефа. При наличии скального основания только в редких случаях допускают отогнанный гидравлический прыжок за плотиной. Как правило, при гладком сопряжении сливной поверхности плотины с поверхностью скального (или полускального) основания предусматривают сопряжение бьефов по типу затопленного гидравлического прыжка. Идя на такое сопряжение бьефов, име. ют в виду, что описанное в § 15.3 местное снижение уровня воды непосредственно за плотиной, получающееся при отогнанном прыжке, может вызвать неже а> УВБ лательную фильтрацию воды в трещинах скалы. Такая фильтрация, направленная в сторону упомянутого местного снижения уровня воды за плотиной (рис. 15.25,а), будет обусловливать возникновение фильтрационных сил, которые могут нарушить устойчивость отдельностей скалы, образующих поверхностный слой скального основания в нижнем бьефе.
Проектируя за плотиной затопленный прыжок, иногда идут на некоторое снижение дна нижнего бьефа за плотимой (рис. 15.25,6). При этом учитывают следующее: снижая отметку дна русла за плотиной (проектируя затопленный прыжок с определенной степенью затопления), несколько увеличивают удельные расходы воды, сбрасываемой с плотины в нижний бьеф, следовательно, несколько уменьшают ширину водосливного фронта плотины, что в некоторых случаях бывает выгодно.
Чтобы снизить толщину водобойной плиты, покрывающей скальное основание, эту плиту соединяют с основанием с помощью стальных анкеров (рис. 15.25, в) диаметром 20...30 мм. Располагают их в шахматном порядке на расстоянии 1,5...3,0 м друг от друга. Глубина а заделки анкеров в скалу не превышает 3...5 м. Анкеры рассчитывают на растяжение силой D0 (рис. 15.25, в). Иногда глубину заделки анкеров в скалу назначают с расчетом, чтобы вес водобоя и вес слоя скалы толщиной а (см. слой, заштрихованный на рис. 15.25, в) могли противостоять (с известным коэффициентом запаса) дефициту давления D0.
На рис. 15.26 приведено устройство нижнего бьефа в случае скального основания с применением водобойного колодца, в котором расположены соответствующие гасители энергии.
Устраивая анкеровку водобойной плиты, теоретически несколько снижают стоимость сооружения. Однако переходя к анкеровке, приходится организовывать новый вид строительных работ, причем в результате может и не быть ожидаемого экономического эффекта. Иногда вместо анкеровки применяют дренаж водобойной плиты, располагаемой на трещиноватой скале. В этом случае непосредственно под водобойной плитой устраивают сеть дренажных канавок, заполненных гравием, причем в дне таких канавок делают вертикальные дрены; в самой же водобойной плите — дренажные отверстия. Длину водобойной плиты принимают равной длине затопленного прыжка, отвечающего расчетным условиям сопряжения бьефов (см. гл. 16).
2. Сопряжение сливной поверхности плотины с дном нижнего бьефа с помощью высокого уступа. Высоту уступа а (см. рис. 14.1, в) в данном случае назначают несколько больше максимальной глубины воды в нижнем бьефе. Когда струя воды отбрасывается с помощью высокого уступа от плотины на безопасное расстояние, какоголибо крепления в нижнем бьефе делать не рекомендуют. При расходах воды весьма малых, когда силы сопротив ления играют существенную роль, вода с носка может сливаться на дно вблизи уступа плотины.
Считают, что минимальное безопасное расстояние I отброса струи от плотины равно: а) в случае прочного скального основания — 0,4 Z; б) в случае обычного скального или полускаль ного основания—(0,5... 0,6)Z, где Z — напор на плотине. Более совершенным критерием, позволяющим оценивать опасность подмыва плотины (при наличии высокого уступа), является значение tg00 (рис. 15.27, а). Этот критерий, предложенный X. И. Заировым, позволяет также оценивать сравнительную эффективность носков различной конструкции, устраиваемых на сливной поверхности плотины (см. § 14.5). Вопрос о длине I отброса струи от плотины (рис. 15.27,6) решается на основании правил мыва воронки в скальном пользоваться ВСН 07—65.
