Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Willow Creek Dam в Орегоне , бетонная гравитационная плотина, уплотненная роликами

Гравитационная плотина является плотина построена из бетона или каменной кладки и предназначен для удержания воды, используя только вес материала и его устойчивость против основания , чтобы противостоять горизонтальное давление воды толкающего против него. Гравитационные плотины спроектированы таким образом, чтобы каждая секция плотины была стабильной и независимой от любой другой секции плотины. [1] [2]

Характеристики [ править ]

Гравитационные плотины обычно требуют прочных скальных оснований с высокой несущей способностью (от слегка выветренных до свежих); хотя в редких случаях они были построены на грунтовом основании. Несущая способность фундамента ограничивает допустимое положение равнодействующей силы , влияя на общую устойчивость. Кроме того, жесткость конструкции гравитационной плотины неумолима для дифференциальной осадки фундамента, которая может вызвать растрескивание конструкции плотины.

Гравитационные плотины обладают некоторыми преимуществами по сравнению с насыпными плотинами , главным преимуществом которых является то, что они могут выдерживать незначительные переполнения без повреждений, поскольку бетон устойчив к размыванию. Большие переполненные потоки по-прежнему являются проблемой, поскольку они могут размыть фундамент, если не учтены в проекте. Недостаток гравитационных плотин заключается в том, что из-за их большой площади основания они чувствительны к подъемным давлениям, которые действуют как дестабилизирующая сила. Подъемное давление (плавучесть) можно снизить с помощью внутренних дренажных систем и дренажных систем. Во время строительства схватывавшийся бетон вызывает экзотермическую реакцию. Это тепло расширяет пластиковый бетон, и охлаждение может занять несколько десятилетий. При охлаждении бетон становится жестким и склонным к растрескиванию. Задача дизайнера - сделать так, чтобы этого не произошло.

Дизайн [ править ]

Гравитационные плотины строятся, сначала вырубая большую часть земли на одном участке реки, позволяя воде заполнять пространство и накапливаться. После того, как земля вырублена, необходимо проверить почву, чтобы убедиться, что она может выдержать вес плотины и воды. Важно убедиться, что почва со временем не разрушится, что позволит воде прорезать путь вокруг или под плотиной. Иногда почвы достаточно для достижения этих целей; однако в других случаях требуется кондиционирование путем добавления опорных камней, которые будут поддерживать вес плотины и воды. Есть три различных теста, которые могут быть выполнены для определения прочности опоры фундамента: подход Вестергаарда, Эйлера и Лагранжа. [3]Как только фундамент станет подходящим для строительства, можно начинать строительство дамбы. Обычно гравитационные плотины строятся из прочного материала, такого как бетон или каменные блоки, и имеют треугольную форму для обеспечения максимальной поддержки. [4]

Классификации [ править ]

Самая распространенная классификация гравитационных плотин по материалам, из которых состоит конструкция:

Композитные плотины представляют собой комбинацию бетонных и насыпных плотин . [ необходима цитата ] Строительные материалы композитных плотин такие же, как для бетонных и насыпных плотин.

По плану (форме) гравитационные плотины можно классифицировать:

  • Большинство гравитационных дамб прямые ( плотина Гранд-Кули ).
  • Некоторые кладки и бетона гравитационные плотины имеют ось плотины изогнутый ( Дамба Шаста , Чизмен Dam ) , чтобы добавить стабильности через арку действия. [5]

По высоте конструкции гравитационные плотины можно классифицировать:

  • Низкий, до 100 футов.
  • Средней высоты, от 100 до 300 футов.
  • Высокая, более 300 футов.

Землетрясения и экосистемы [ править ]

Гравитационные плотины построены так, чтобы выдерживать одни из самых сильных землетрясений . Несмотря на то, что фундамент гравитационных плотин построен так, чтобы выдерживать вес плотины и всей воды, он довольно гибкий, поскольку поглощает большое количество энергии и отправляет ее в земную кору. Он должен быть в состоянии поглощать энергию землетрясения, потому что, если бы плотина прорвалась, огромное количество воды устремилось бы вниз по течению и разрушило бы все на своем пути. Землетрясения представляют собой самую большую опасность для гравитационных плотин, и поэтому каждый год и после каждого крупного землетрясения их необходимо проверять на наличие трещин, прочность и прочность. Хотя предполагается, что гравитационные плотины прослужат 50–150 лет, их необходимо обслуживать и регулярно заменять. [6]

Другая проблема гравитационных плотин связана с экосистемами. Поскольку поток и количество воды меняются при строительстве плотины, это обычно влияет на площадь плотины и все, что потом. Если вода, которая обычно течет две недели в году в каком-либо районе, теперь течет постоянно, новая жизнь начнет жить и расти там. Точно так же, если вы отключите воду в месте, где вода течет круглый год, вещи начнут умирать. Многие защитники окружающей среды имеют проблемы с плотинами из-за их воздействия на окружающую среду. [7]

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Проект гравитационных плотин, Бюро мелиорации, 1976 г.
  2. ↑ Проект малых плотин, Бюро мелиорации, 1987 г.
  3. ^ Проектирование гравитационных дамб: Руководство по проектированию бетонных гравитационных дамб . Денвер, Колорадо: Министерство внутренних дел США. 1976 г.
  4. ^ Хосрави, S (2015). Проектирование и модальный анализ гравитационных плотин с помощью языка параметрического проектирования Ansys . Накхонситхаммарат, Таиланд: Валайлакский журнал науки и технологий.
  5. ^ Гравитация плотины Design, США Инженерный корпус армии, EM 1110-2-2200, июнь 1995
  6. Перейти ↑ Lucian, G (1986). Анализ землетрясений и реакция бетонных гравитационных дамб . Инженерный корпус армии США. ISBN 0943198070.
  7. ^ «Глубокая вода: эпическая борьба за плотины, перемещенных лиц и окружающую среду» . 2006 г.

Библиография [ править ]

  • Kollgaardand, EB; Чедвик, WL (1988). Развитие плотиностроения в США . Комитет США Международной комиссии по большим плотинам.
  • Плотины Соединенных Штатов - Наглядное изображение плотин . Денвер, Колорадо: Общество плотин США. 2013.