CCF20110115007

7.7. Szczególne przypadki sprawdzania stateczności korpusu zapory i jej elementów

7.7.1. Przypadek szybkiego obniżania poziomu wody w zbiorniku

Obniżanie zwierciadła wody w zbiorniku powoduje stopniowe zmiany zewnętrznego i wewnętrznego ciśnienia wody w obrębie odsłanianych powierzchni skarpy zapory. W rezultacie ulega zmianie układ sił filtracji w korpusie zapory oraz rozkład ciśnienia wody w porach. Wpływ tych czynników na stateczność skarp jest zależny zarówno od szybkości zmian poziomów zwierciadła wody w zbiorniku, jak i od właściwości gruntów wbudowanych w zaporę, w których w różny sposób może zachodzić obniżanie się ciśnienia wody w porach.

W gruntach sypkich o dużym współczynniku filtracji odpływ wody z porów następuje wraz ze zmianą poziomów zwierciadła wody w zbiorniku. Krzywa depresji układa się w pewnym pośrednim położeniu między stanem odpowiadającym górnemu poziomowi wody w zbiorniku i poziomowi obniżonemu. W gruntach mało przepuszczalnych (spoistych), z których odpływ wody następuje bardzo powoli, zawartość wody w porach

zbiorniku nie może ulec większym

Rys. 7-30. Położenie krzywej depresji w w przypadku szybkiego obniżania poziomu wody w zbiorniku: a) zapora filtracyjna bez uszczelnień, b) zapora z szerokim rdzeniem gruntowym, c) zapora z gruntowym ekranem

1 — szeroki rdzeń, 2 — gruntowy ekran, 3 — gruntowy ponur, 4 — szczelna przesłona w podłożu, 5 — skalne podłoże, 6 — zwierciadło wody przed obniżeniem, 7 — zwierciadło wody po obniżeniu, 8 — krzywa depresji przed obniżeniem zwierciadła wody w zbiorniku, 9 — krzywa depresji po obniżeniu zwierciadła wody w zbiorniku, 10 — najniższe możliwe położenie krzywej depresji po obniżeniu zwierciadła wody w zbiorniku

zmianom. Przebieg zmian zachodzących w korpusie pokazano na rys. 7-30 dla trzech zasadniczych typów zapory, a więc dla zapór: bez elementów uszczelniających, z szerokim rdzeniem gruntowym i z ekranem gruntowym.

W przypadku zapory bez elementów uszczelniających (rys. 7-30a) można założyć trzy następujące możliwości:

1. Krzywa depresji 8 po obniżeniu zwierciadła wody pozostanie bez zmiany, co mogłoby zdarzyć się tylko przy gruntach spoistych. W praktyce inżynierskiej bardzo rzadko można spotkać zaporę z korpusem wykonanym całkowicie z gruntów spoistych. Zwykle stosowane są konstrukcje z obsypką części przyskarpowych, wykonaną z gruntów sypkich (rys. 7-30b).

2.    Krzywa depresji obniży się do pewnego położenia pośredniego, które może być wyznaczone na podstawie przybliżonych obliczeń filtracji. Jest to założenie najbardziej odpowiadające rzeczywistości.

3.    Krzywa depresji obniży się do krańcowego położenia odpowiadającego ustalonej filtracji przy obniżonym stanie wody w zbiorniku. Tego rodzaju przypadek praktycznie nie powinien wystąpić przy szybkim obniżeniu się zwierciadła wody w zbiorniku.

Sprawdzenie stateczności od wodnej skarpy przeprowadzane jest zwykle dla warunku 2 na podstawie obliczeń położenia krzywej depresji w momencie osiągnięcia założonego poziomu wody w zbiorniku (por. rozdz. 5). W obliczeniach powinny być uwzględnione wpływ ciśnienia wody w porach na wielkość naprężeń na powierzchni poślizgu oraz działanie sił filtracji. W zaporach z szerokim rdzeniem (rys. 7-30b) zbudowanym z gruntów spoistych, czas opróżniania zbiornika jest zbyt krótki na to, ażeby zaszły istotne zmiany w położeniu krzywej depresji i wartościach ciśnienia wody w porach w rdzeniu. Natomiast w części zewnętrznej, przy odwodnej skarpie, zwykle wykonywanej z gruntów sypkich, zachodzą zmiany wskutek odpływu wody, podobnie jak w zaporze bez elementów uszczelniających. W obliczeniach sprawdzających stateczność przyjmowany jest w rdzeniu stan pierwotny (ciśnienie wody w porach oraz siły filtracji), natomiast w części przyskarpowej przyjmowany jest stan, który może się pojawić przy obniżonym poziomie wody w zbiorniku.

Obliczenia stateczności skarpy odwodnej zapór z ekranem gruntowym opierają się również na założeniu stanu pierwotnego w ekranie oraz obniżonego w części przykrywającej (rys. 7-30c). Występuje tu jednak większe prawdopodobieństwo szybszego odpływu wody z części przykrywającej niż w zaporach poprzednich typów ze względu na znacznie mniejsze ilości wody znajdującej się w porach.

Przypadek szybkiego obniżenia poziomu wody w zbiorniku powinien być brany pod uwagę przy projektowaniu ubezpieczeń skarpy od strony zbiornika, gdyż woda znajdująca się pod ciśnieniem w korpusie zapory może wypierać ich konstrukcję.

Stateczność ekranów gruntowych

7.7.2.^Założenia obliczeniowi Utrata statecznośpi-skarpy możg^nSstąpić wskutek obsidnięcia się -bądź samej warstwy-'przykrywa jącoj^ekran, bądź też ekranu/łącznie/Z warstwą przykrywającą. Niebezpieczeństwo zsuwu, może wysfąpić^inastępujących wąrńnkach:

— W czasie budowy (zakorjeźenie budowyjmjeżeli ciśnienie- w^pora ekranu, powstałe od ciężaru własnego gruntu i procesu zagęszczania,/nie uległo rozproszeniu.

303