Гравитационная плотина - Gravity dam

Плотина Уиллоу Крик 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.

Характеристики

Гравитационные плотины обычно требуют прочных скальных оснований с высокой несущей способностью (от слегка выветренных до свежих), хотя в редких случаях они строятся на грунтовых основаниях. 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 переполненные потоки без повреждений, поскольку бетон устойчив к размыванию. Большие переполненные потоки по-прежнему являются проблемой, поскольку они могут размывать фундамент, если не учтены в проекте. Недостаток гравитационных плотин заключается в том, что из-за их большой площади основания они подвержены подъемным давлениям, которые действуют как дестабилизирующая сила. Подъемное давление (плавучесть) можно снизить с помощью внутренних дренажных систем и дренажных систем. Во время строительства схватывающийся бетон вызывает экзотермическую реакцию. Это тепло расширяет пластиковый бетон, и охлаждение может занять до нескольких десятилетий. Во время охлаждения бетон становится жестким и склонным к растрескиванию. Задача дизайнера - сделать так, чтобы этого не произошло.

Дизайн

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 подвергнется эрозии, 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: подходы Вестергаарда, Эйлера и Лагранжа. 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, чтобы обеспечить максимальную поддержку.

Классификации

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

Композитные плотины представляют собой комбинацию бетонных и насыпных плотин . Строительные материалы композитных плотин такие же, как бетонные и насыпные.

Гравитационные плотины можно классифицировать по плану (форме):

  • 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.

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

Гравитационные плотины построены так, чтобы выдерживать одни из самых сильных землетрясений . Несмотря на то, что фундамент гравитационной плотины 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 плотина прорвется, огромное количество воды устремилось бы вниз по течению и разрушило бы все на своем пути. Землетрясения представляют собой самую большую опасность для гравитационных плотин, 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.

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.

использованная литература

Библиография

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