Filtracja przez zaporę jednorodną
- Szczegóły
Zapory ziemne są często spotykanymi budowlami, a ich rozwój wynika z małego kosztu robót ziemnych w związku z możliwością mechanizacji robót, możliwości budowy zapór prawie z każdego materiału gruntowego oraz wyczerpania się miejsc dogodnych do budowli zapór betonowych. Stosuje się je od kilku metrów do kilkuset metrów. Zaporami ziemnymi nazywane są budowle, których główny masyw zapewnia stateczność gruntu. Materiałem zapewniającym stateczność jest np. rumosz skalny.
Drenaże zapory ziemnej
Drenaże zapory ziemnej są stosowane w celu obniżenia ciśnienia wody w porach gruntowych, co powoduje poprawę warunków stateczności. Dodatkowo, służą do ujęcia i odprowadzania wód przesączających się przez korpus budowy.
Filtry odwrotne
Filtry odwrotne wykonuje się z materiałów naturalnych (żwir, pospółka) lub materiałów syntetycznych, takich jak geowłókniny. Drenaż może być wykonany z rur prefabrykowanych z dowolnego materiału. Z reguły nie stosuje się rurek drenarskich o średnicy mniejszej niż Ř 0,3 m. Na tym rurociągu zakłada się studzienki drenarskie co 50 - 100 m.
Filtracja pod zaporą
Ze względu na szczelinowatość podłoża skalnego, charakterystyczną nie tylko dla zewnętrznej zwietrzałej warstwy skalnej, po spiętrzeniu wody w zbiorniku powstaje mniej lub bardziej wzmożona filtracja wody pod zaporą. Może być ona groźna w skutkach zarówno ze względu na bezpieczeństwo samej zapory, jak i z uwagi na duże straty wody nagromadzonej w zbiorniku. Zdarzały się przypadki, kiedy nie zdołano w ogóle napełnić zbiornika.
Natężenie filtracji i rozkład jej ciśnień ma też znaczenie ze względu na wypór, jaki działa w podstawie zapory. Siła wyporu ma duży wpływ na stateczność budowli i może decydować o zwiększeniu lub zmniejszeniu wymiarów poprzecznych zapory, a więc o jej ekonomice.
Przeczytaj także: Definicja i pomiar filtracji kłębuszkowej
Zmniejszenie filtracji pod zaporą
Zmniejszenie filtracji pod zaporą osiąga się przez cementację podłoża, lub inaczej określając, przez wykonanie przesłony za pomocą zastrzyków cementowych. Zmniejszając filtrację osiąga się równocześnie zmniejszenie wyporu i zwiększenie stateczności na przesunięcie i przewrócenie oraz zapobiega się sufozji i agresji chemicznej.
O powodzeniu zamierzonej cementacji podłoża decyduje dokładna znajomość jego budowy geologicznej, uzyskana w toku badań obejmujących szereg wierceń, odkrywek, sztolni poziomych i próbnych stanowisk cementacyjnych. Płaszczyzna przesłony z zastrzyków powinna być umiejscowiona w pobliżu odwodnej ściany zapory, a nieraz wysunięta jest przed zaporę.
Wykonanie zastrzyków cementowych
Zastrzyki dokonuje się pod ciśnieniem przez wtłaczanie do wywierconych otworów odpowiednich mieszanek: wodno-cementowej, wodno-cementowo-ilastej, asfaltowej lub innych. Otwory wierci się o średnicy 50-S-100 (150) mm i rozmieszcza się je w rzucie poziomym mijankowo w 2 lub rzadziej 3 rzędach. Odległości między otworami w rzędzie przyjmuje się 2,5-4,0 m, a między rzędami 1-2 m.
Głębokość otworów zależy od głębokości zalegania skał bardziej przepuszczalnych, jak również od wysokości zapory. Niekiedy przyjmuje się wstępnie - dla skał stosunkowo słabych i bardziej przepuszczalnych - głębokość przesłony równą wysokości samej zapory.
Głębokość przesłon cementacyjnych
Orientacyjne głębokości przesłon w zależności od rodzaju skał oraz wysokości zapory są dla niektórych zapór amerykańskich. Jak widać, głębokości przesłon cementacyjnych w zaporach typu ciężkiego o wysokości h - 100 m wynoszą najczęściej 0,4-P0,6 h.
Przeczytaj także: Webber AP8400 - wymiana filtrów
Warunki geologiczne uzasadniają niekiedy nachylenie przesłony pod pewnym kątem w kierunku zbiornika. Do zaczynu cementowego używa się cementu marki nie niższej od 300. Proporcję cement : woda stosuje się 1:1 do 1:3 (1 :10). Ostatnio coraz częściej dodaje się domieszki w postaci iłu lub specjalnych plastyfikatorów. Początkowo mieszankę wprowadza się pod niewielkim ciśnieniem, później stopniowo zwiększanym do 10-30 at i więcej. Aktualny osiągnięty rekord wyniósł 100 at. Jeżeli stwierdza się chemiczną agresywność wód, możliwe jest stosowanie mieszanek ilasto-piaszczystych lub emulsji asfaltowych, co jest szczególnie godne polecenia dla podłoża ze skał wapiennych. Wreszcie w ostatnich czasach zaczyna się do zastrzyków używać także żywic syntetycznych.
Drenaż głęboki
Dodatkowym elementem redukującym ciśnienia filtracyjne pod zaporą jest głęboki drenaż, umieszczany za przesłoną zastrzykową w odległości 44-5 m w kierunku dolnej wody. Wykonuje się go w postaci jednego rzędu (czasem dwóch) otworów wiertniczych o średnicy nie mniejszej od 15-20 cm i rozstawie 24-5 m. Jego głębokość może wynosić 0,54-0,75 głębokości przesłony zastrzykowej. W projektowaniu drenażu należy mieć na uwadze odpowiednią odległość linii drenów od przesłony.
Przeczytaj także: Optymalne rozcieńczenie bimbru
tags: #filtracja #przez #zaporę #jednorodną
