2.1.2.2. Dobór materiałów dla poszczególnych elementów zapór. Grunty niespoiste, przepuszczalne (piaski, żwiry) stosowane są do budowy korpusu w zapór wszelkich typów. W przypadku zapór bez odrębnych elementów uszczelniających stosowanie takich .gruntów ograniczone jest do przypadków, gdy straty filtracyjne mieszczą się w granicach dopuszczalnych, wynikających z założonej gospodarki wodnej obiektu.

Dla zapór bez odrębnych elementów uszczelniających stosuje się na ogól grunty o stosunkowo niedużej przepuszczalności, charakteryzujące się jednocześnie znaczną wytrzymałością na ścinanie, a więc piaski gliniaste i gliny piaszczyste. Zaleca się jednak, aby część odpowietrzna korpusu takich zapór była wykonana z gruntów niespoistych (piaski, żwiry); otrzymujemy w ten sposób zaporę strefowaną (rys. 2-lb), polepszając warunki stateczności i filtracji dla skarpy odwodnej oraz zmniejszając niebezpieczeństwo przemarzania jej.

Na dużych rzekach używa się również różnego rodzaju piasków, często powiększając wymiary poprzeczne zapory w celu zmniejszenia strat fil-liaryjnych.

Wykorzystanie glin i iłów do budowy korpusów zapór bez odrębnych elementów uszczelniających jest możliwe, lecz wymaga na ogół zastosowaniu drenaży chroniących odpowietrzną część korpusu zapory przed nadmiernym nawilgoceniem‘i związaną z nim utratą stateczności (rys. 2-27c, d). Je.,li materiał spoisty jest w stanie plastycznym, wskazane jest stosowanie drenaży dla przyspieszenia procesu konsolidacji (rys. 2-27f).

(i n mtowe (plastyczne) elementy uszczelniające wykonywane są ze słabo przepuszczalnych gruntów, takich jak piaski gliniaste, gliny piaszczyste, gliny i iły. Wyjątkowo stosowane są torfy o stopniu rozłożenia powyżej !.(»"/„ (tylko dla zapór niższych od 5 m). Stosowanie glin ciężkich i iłów na rdzenie Wymaga sprawdzenia możliwości należytego zagęszczania tych gruntów przy uwzględnianiu warunków klimatycznych; należy również 1111 et'* na uwadze ich skłonność do zsuwów. Przy dostatecznej grubości uszczelnienia gruntowego nie ma przeszkód w użyciu glin zawierających domieszki kamieniste.

Grunty żwirowe, żwirowo-otoczakowe i otoczakowe z zawartością części piaszczystych i gliniastych występujące najczęściej w rejonach górskich i podgórskich mogą być stosowane zarówno na korpusy zapór, jak i na same uszczelnienia. Wskaźnik różnoziarnistości takich gruntów po-

d

winien spełniać warunek U_B0 = -—>15, co gwarantuje łatwą zagęszczał-

dio

imać. W razie wykorzystania takich gruntów na elementy uszczelniające lub na korpus zapór bez elementów uszczelniających — musi być zagwarantowana równomierność rozmieszczenia cząstek gruntu w nasypie, a przy budowie korpusu zapory z ekranem niegruntowym niezbędne jest zapewnienie odpływu ewentualnych przecieków przez nieszczelności ekranu.

Materiał kamienny na zapory narzutowe lub elementy zapór ziemno-

-narzutowych powinien być nierozpuszczalny w wodzie oraz charakteryzować się odpowiednią wytrzymałością, mrozoodpornością, odpornością na wietrzenie i szczelnością, jak również małą porowatością i nasiąkliwością. W środkowej części korpusu zapory, ale powyżej przewidywanego poziomu wody, można umieścić materiał kamienny o gorszych właściwościach (ulegający zmianom pod,wpływem zmian temperatury lub działania wody).

Podobnym warunkom odpowiadać powinien materiał kamienny na filtry odwrotne i drenaże.

2.1.2.3. Materiały na zapory namywane. Do budowania zapór namywa-nych nadają się przede wszystkim grunty piaszczyste łub. pospółki, zawierające małe ilości części pylastych i iłowych. Wielkość maksymalnych ziarn gruntu zależy od stosowanego do namywania sprzętu. W zależności od składu granulometrycznego gruntu otrzymamy po namyciu albo zaporę zbliżoną do jednorodnej, albo też zaporę z wyraźną szczelną strefą rdzeniową — przy najczęściej stosowanym namywie dwustronnym (rys. 2-3), lub odwodną — przy namywie jednostronnym.

Dla uzyskania zapory tzw. jednorodnej stosować należy piaski dro

3

i zawartości części o średnicy poniżej 0,05 mm nie większej niż 12%.

Bardziej szczelna strefa rdzeniowa powstanie, gdy do namywania użyjemy pospółki o zawartości do 5% cząstek poniżej 0,005 mm lub piasków gruboziarnistych z zawartością 12 —■ 20% części mniejszych od 0,05 mm, a wskaźniki różnoziamistości wynoszą: Ueo —

Skład granulometryczny gruntu w korpusie zapory wyznacza się odrzucając dla zapór jednorodnych cząstki gruntu o średnicy poniżej 0,01 mm, a dla zapór ze strefą bardziej szczelną — o średnicy poniżej 0,005 mm; cząstki te odpływają razem z wodą z odstojnika (rys. 2-3).

2.1.3. Filtracja przez zapory ziemne*)

Zjawiska filtracji w zaporach ziemnych możemy podzielić na następujące grupy: filtracja ustalona (przy stałym długotrwałym piętrzeniu), filtracja nieustalona (w przypadku nagłych zmian poziomu piętrzenia) oraz zjawiska filtracyjne związane z procesem'konsolidacji gruntów spoistych (te ostatnie omówiono w p. 2.1.5.).

2.1.3.1. Filtracja ustalona. Filtracja ustalona przebiega zgodnie z prawem Darcy’ego

V = ki=k«§    [2-5]

¹) Por. również p. 1.4 i 3.2.4.