Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Тип плотины, использующий массу для противодействия давлению воды.
Type of dam that uses mass to counteract water pressure
Гравитационная плотина – это плотина, построенная из бетона или каменной кладки, предназначенная для удержания воды исключительно за счет веса материала и его сопротивления основанию. Гравитационные плотины проектируются таким образом, чтобы каждый участок плотины был устойчивым и независимым от других участков.
A gravity dam is a dam constructed from concrete or stone masonry and designed to hold back water by using only the weight of the material and its resistance against the foundation. Gravity dams are designed so that each section of the dam is stable and independent of any other dam section.
Характеристики
Гравитационные плотины обычно требуют прочных скальных оснований с высокой несущей способностью (от слегка выветренных до свежих), хотя в редких случаях они возводились и на грунте. Устойчивость плотины в основном обеспечивается диапазоном углов нормальных сил, эффективно создаваемых основанием. Жесткость конструкции гравитационной плотины плохо переносит неравномерную осадку основания, так как это может привести к образованию трещин в теле плотины. Главное преимущество гравитационных плотин перед насыпными – устойчивость бетона к размыву, что защищает от повреждений при незначительных переливах. Однако неожиданные большие переливы остаются проблемой, поскольку они могут размыть основание плотины. Недостатком гравитационных плотин является восприимчивость их массивных бетонных конструкций к дестабилизирующему давлению подъёмной силы по отношению к окружающему грунту. Давление подъёмной силы можно снизить с помощью внутренних и фундаментных дренажных систем. В процессе строительства экзотермическое твердение бетона может выделять значительное количество тепла. Плохо проводящий бетон удерживает это тепло в конструкции плотины на протяжении десятилетий, расширяя пластичный бетон и делая его уязвимым для трещин при охлаждении. Задача проектировщика – предотвратить это.
Gravity dams generally require stiff rock foundations of high bearing strength (slightly weathered to fresh), although in rare cases, they have been built on soil. Stability of the dam primarily arises from the range of normal force angles viably generated by the foundation. Also, the stiff nature of a gravity dam structure endures differential foundation settlement poorly, as it can crack the dam structure. The main advantage to gravity dams over embankments is the scour resistance of concrete, which protects against damage from minor over topping flows. Unexpected large over topping flows are still a problem, as they can scour dam foundations. A disadvantage of gravity dams is that their large concrete structures are susceptible to destabilising uplift pressures relative to the surrounding soil. Uplift pressures can be reduced by internal and foundation drainage systems. During construction, the exothermic curing of concrete can generate large amounts of heat. The poorly conductive concrete then traps this heat in the dam structure for decades, expanding the plastic concrete and leaving it susceptible to cracking while cooling. It is the designer's task to ensure this does not occur.
Дизайн
Гравитационные плотины строятся путем выемки значительной части грунта в определенном участке реки, что позволяет воде заполнить образовавшееся пространство и накапливаться. После выемки грунта необходимо провести испытания почвы, чтобы убедиться в ее способности выдерживать вес плотины и воды. Важно, чтобы почва не подвергалась эрозии со временем, иначе вода сможет проложить себе путь в обход или под плотиной. Иногда грунт обладает достаточной несущей способностью для достижения этих целей, однако в других случаях требуется его укрепление путем добавления опорных пород, которые усилят нагрузку от плотины и воды. Для определения несущей способности основания можно использовать три различных метода: подходы Вестергарда, Эйлера и Лагранжа. После того, как основание будет признано подходящим для строительства, можно приступать к возведению плотины. Как правило, гравитационные плотины строятся из прочных материалов, таких как бетон или каменные блоки, и имеют треугольную форму для обеспечения максимальной устойчивости.
Gravity dams are built by first cutting away a large part of the land in one section of a river, allowing water to fill the space and be stored. Once the land has been cut away, the soil has to be tested to make sure it can support the weight of the dam and the water. It is important to make sure the soil will not erode over time, which would allow the water to cut a way around or under the dam. Sometimes the soil is sufficient to achieve these goals; however, other times it requires conditioning by adding support rocks which will bolster the weight of the dam and water. There are three different tests that can be done to determine the foundation's support strength: the Westergaard, Eulerian, and Lagrangian approaches. Once the foundation is suitable to build on, construction of the dam can begin. Usually gravity dams are built out of a strong material such as concrete or stone blocks, and are built into a triangular shape to provide the most support.
Землетрясения
Гравитационные плотины строятся, чтобы выдерживать одни из самых сильных землетрясений. Несмотря на то, что фундамент гравитационной плотины предназначен для поддержки веса самой плотины и всего объема воды, он достаточно гибкий, поскольку поглощает значительное количество энергии и передает её в земную кору. Плотина должна быть способна поглощать энергию землетрясения, потому что в случае разрушения она высвободит огромную массу воды, которая устремится вниз по течению, уничтожая всё на своём пути. Землетрясения представляют наибольшую опасность для гравитационных плотин, поэтому ежегодно и после каждого крупного землетрясения их необходимо проверять на наличие трещин, прочность и долговечность. Хотя срок службы гравитационных плотин может составлять от 50 до 150 лет, они требуют регулярного обслуживания и замены.
Gravity dams are built to withstand some of the strongest earthquakes. Even though the foundation of a gravity dam is built to support the weight of the dam and all the water, it is quite flexible in that it absorbs a large amount of energy and sends it into the Earth's crust. It needs to be able to absorb the energy from an earthquake because, if the dam were to break, it would send a mass amount of water rushing downstream and destroy everything in its way. Earthquakes are the biggest danger to gravity dams and that is why, every year and after every major earthquake, they must be tested for cracks, durability, and strength. Although gravity dams are expected to last anywhere from 50–150 years, they need to be maintained and regularly replaced.