РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ ПЛОТИН ИЗ ГРУНТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО И ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА И ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ

МОСКВА СТРОЙИЗДАТ

УДК 624.139 : 627.8

Рекомендовано к изданию решением гидротехнической секции МТС ВНИИ ВС'ДГЕО.

Рекомендации по проектированию и строительству плотин из грунтовых материалов для производственного и питьевого водоснабжения в условиях Крайнего Севера и вечной мерзлоты. М., Стройиздат, 1976. 112 с. (Всесоюз науч.-исслед. ин-т водоснабжения, канализации, гидротехн. сооружении и инженерной гидрогеологии Госстроя СССР ВНИИ ВОДГЕО).

Рекомендации разработаны в помощь проектировщикам и строителям грунтовых плотин, предназначенных для создания водохранилищ производственного и питьевого водоснабжения в районах распространения вечной мерзлоты на Крайнем Севере. В Рекомендациях рассматриваются основные особенности изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации этих плотин, отличающие их от плотин зоны умеренного климата.

Значительное место отведено изложению имеющихся методов расчета температурного режима дна и берегов водохранилищ, тела и основания плотин, а также процесса промораживания центральных зон плотин мерзлого типа с помощью воздушных замораживающих систем, получивших значительное распространение. Приведены результаты расчета на ЭВМ температурного режима нефильтрующнх грунтовых плотин.

Рекомендации составлены на основе анализа и обобщения опыта строительства и эксплуатации грунтовых плотин на Севере.

Табл. 14, рис. 49.

30213-578    Стройиздат.    1976

047(01)-76

ВНИИ ВОДГЕС Рекомендации

по проектирован!! и строи родственного и пь свого » мерзлоты

Редакция инструкти ч.-норк Зав. редакцией Г. А Жиг Редактор Л. Н. Ky^

Мл. редактор Л. М. К л :• •. \

Техн. редактор Н. Г. Б о Корректоры В. И. Га л г

Сдано в набор Формат издан (7,65 уч.-изд. л

Сгройиздат

103006, Москве    вская,    i

Московская Ti:    -фия    № 4 Со

при Государственном комитете Сове, ло делам издательств, полиграфии и книжной т Москва. И-41, Б. Переяславская, д. 46.

в карьере, в местах закладки грунтов на хранение, на опытных картах плотины, а также установление их ориентировочных сроков по сезонам.

3.6.    Все виды опытных работ должны сопровождаться регулярным контролем температуры, влажности и плотности грунтов.

3.7.    Опытным путем должны быть выработаны наиболее эффективные схемы использования механизмов, разработаны приспособления и технология подготовки дна водохранилища к затоплению.

4. ВЫБОР ТИПА И СТВОРА ПЛОТИНЫ.

КОМПОНОВКА ГИДРОУЗЛА

4.1.    Выбор типа и створа плотины и компоновка гидроузла определяются мерзлотно-инженерно-гидрогеологическими условиями створа, наличием местных строительных материалов, прогнозом теплового влияния водохранилища на мерзлоту и другими факторами.

4.2.    Земляные и каменно-земляные плотины по принципу строительства и температурному режиму тела плотины подразделяются на мерзлые и талые.

В мерзлых плотинах к моменту наполнения водохранилища центральная часть должна находиться в промороженном состоянии. Талая плотина может воспринимать напор воды водохранилища, когда противофильтрационные элементы находятся в талом состоянии. В мерзлых плотинах фильтрация не допускается; талые плотины, кроме плотин с пленочными противофильтрационными устройствами, проектируются фильтрующими.

4.3.    Плотины из местных материалов и водосбросы низконапорных гидроузлов систем водоснабжения надлежит проектировать по одному из двух принципов использования основания — с сохранением его в мерзлом состоянии (I принцип) и с допущением оттаивания основания под про-тивофильтрационным устройством плотины (II принцип).

4.4.    При строительстве по первому принципу должно быть предусмотрено сохранение отрицательных температур в вечномерзлых грунтах основания мерзлой плотины и водосброса и в береговых примыканиях или понижение температуры мерзлого основания путем дополнительного охлаждения в зоне контакта с наиболее ответственной центральной частью профиля плотины.

При этом неизбежно происходит оттаивание основания верхового клина, деформирование которого вследствие

9

осадки оттаивающих грунтов не должно приводить к потере общей устойчивости сооружения.

4.5.    При строительстве по II принципу допускается:

повышение отрицательных температур вечномерзлых

грунтов основания;

оттаивание основания в период эксплуатации под действием тепла водохранилища и фильтрации.

4.6.    По инженерно-мерзлотно-геологическим особенностям строения и чувствительности к изменениям природного температурно-влажностного режима в зоне теплового влияния водохранилища можно выделить следующие типы оснований:

а)    прочные скальные основания, талые или мерзлые (нарушение первичного криогенного строения мерзлой скалы и происходящих в ней природных мерзлотных процессов не оказывает существенного влияния на прочностные, деформационные и фильтрационные свойства оттаивающего основания);

б)    непросадочные нескальные основания (нескальные талые грунты в пределах подруслового талика, сквозного или замкнутого, окруженного плотными, нераспученными льдом, недеформирующимися при оттаивании водоупорными мерзлыми породами);

в)    просадочные льдистые скальные основания (мерзлые скальные основания, характеризующиеся значительной трещиноватостью, льдонасыщенностыо и пониженной прочностью в верхней выветренной зоне; изменение естественного температурного режима и криогенного строения скалы сопровождается осадкой и увеличением водопроницаемости при оттаивании);

г)    мерзлые рыхлые, высокольдистые отложения ограниченной мощности (по сравнению с высотой плотины), подстилаемые водоупорными при оттаивании непросадочными породами;

д)    мерзлые рыхлые, льдонасыщенные отложения значительной мощности (часто с крупными включениями подземного льда), характеризующиеся существенной величиной осадки при оттаивании в сочетании с термокарстовыми процессами в зоне теплового влияния водохранилища при резком снижении прочности и несущей способности оттаивающих грунтов.

4.7.    Во всех случаях, когда после оттаивания основание остается достаточно надежным, следует проектировать талую плотину. Такая плотина более проста в эксплуатации и,

10

в отличие от мерзлой, не требует затрат на оборудование и эксплуатацию охлаждающих устройств.

4.8.    Талые плотины целесообразно проектировать на основаниях типа «а» и «б» (см. п. 4.6). На основаниях типа «в», «г» и «д» применение талых плотин требует сложного комплекса мероприятий по предварительному оттаиванию и уплотнению или замене термопросадочных льдистых слоев основания.

4.9.    При явной технико-экономической нецелесообразности предпостроечного оттаивания льдистого основания, теряющего несущую способность или противофильтрацион-ные свойства при оттаивании, следует проектировать мерзлую плотину по первому принципу строительства (с сохранением мерзлоты в основании).

4.10.    Мерзлую плотину следует проектировать на мерзлом основании любого типа при условии, что трещины мерзлой скалы полностью заполнены льдом или нефильтрующим грунтом, при мощности подруслового талика до 10 м и при отсутствии слоев несцементированных льдом сыпучемерзлых рыхлых отложений; предварительное промораживание и последующее поддерживание талика в мерзлом состоянии является обязательным условием устойчивости мерзлой плотины.

4.11.    Возведение мерзлых плотин с промораживаемой центральной частью без предварительного промораживания талика допускается при условии, что скорость фильтрации в талике не превышает 0,1 м/ч, что обеспечивает возможность постепенного промораживания плотины и основания замораживающими устройствами после возведения плотины.

4.12.    Створ плотины должен выбираться возможно ближе к объекту водоснабжения и на достаточном удалении от источников загрязнения в течение расчетного периода эксплуатации водохранилища и с учетом перспективы хозяйственного освоения района.

4.13.    При выборе створа плотины необходимо учитывать, что:

а)    солифлюкционные склоны после нарушения их есте-ственого термического состояния характеризуются прогрессирующим течением значительных масс оттаивающего грунта в водохранилище, значительно сокращающих его объем и загрязняющих воду;

б)    сооружения, расположенные на берегах водохранилища, могут деформироваться вследствие термоэрозионной переработки берегов, вытаивания погребенного льда, значи-

11

тельной просадочности грунта при оттаивании и ускорения солифлюкционных процессов после создания водохранилища.

4.14.    Сочетание I и II принципов строительства, а также талой и мерзлой конструкций плотины в одном створе не рекомендуется.

4.15.    При проектировании талых плотин особых требований к компоновке с другими сооружениями гидроузла не предъявляется.

4.16.    При проектировании плотины мерзлого типа необходимо, чтобы водопроводящие устройства не пересекали тела плотины. Водозаборы, водосбросы и водоспуски должны располагаться за пределами тела плотины. При устройстве водосбросных сооружений в обход плотины рекомендуется между ними и плотиной оставлять массив естественного мерзлого грунта длиной не менее 20 м, защитив его от протаивания со стороны водосброса и верхнего бьефа.

4.17.    Если мерзлая плотина предназначена для создания пруда-охладителя, следует проектировать сброс горячих вод в хвостовую часть водохранилища, а водозабор располагать не ближе 200 м от плотины.

5. ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИЯМ ПЛОТИН Мерзлые плотины

Специфические особенности плотин мерзлого типа

5.1.    Нефильтрующие мерзлые плотины позволяют максимально использовать мерзлотно-грунтовые и климатические особенности районов Крайнего Севера, в частности достаточно высокую несущую способность мерзлых грунтов и их водоупорные свойства. Эксплуатация водохранилищ возможна без потерь воды на фильтрацию, что особенно важно при строительстве плотин на сильнофильтрующих при оттаивании грунтах в районах с низким модулем поверхностного стока, в частности на мелких перемерзающих водотоках.

5.2.    Основными конструктивными элементами, определяющими прочность и водонепроницаемость мерзлой плотины, являются искусственно промороженные или сохраняемые в естественном состоянии мерзлые водонепроницаемые грунты, поры которых заполнены льдом. Зона постоянно мерзлого грунта занимает среднюю и низовую часть плотины, а зона постоянно талого грунта — верховую часть. Водонепроницаемой преградой и упором, воспринимающим давление воды, служит мерзлая низовая часть и ядро плоти-

ны. Применение противофильтрационных экранов, располагаемых в теле талого верхового клина или по верховому откосу, нецелесообразно, так как деформации талой зоны при осадке оттаивающего основания верхового клина могут быть причиной опасных деформаций экрана. Верховую призму следует рассматривать как теплоизоляцию, предохраняющую центральную мерзлую зону от оттаивания.

5.3. Мерзлое водонепроницаемое тело плотины может быть создано различными способами:

а)    искусственным промораживанием центральной части (ядра) и подруслового талика после возведения плотины на полную высоту перед заполнением водохранилища или в первые годы его эксплуатации с помощью принудительного охлаждения воздушной (реже рассольной) замораживающей системой или термосваями;

б)    послойным промораживанием талого грунта, укладываемого в период низких отрицательных температур воздуха или уложенного в теплое время, но промораживаемого в зимний период;

в)    комбинированным способом — послойным промораживанием тела плотины после предварительного искуствен-ного промораживания таликов;

г)    промораживанием низового клина плотины в зимнее время с помощью естественной вентиляции пространства под навесом на низовом откосе, а также в сочетании с промораживанием ядра при помощи морозильной системы; на летний период вентиляционные ходы должны быть перекрыты;

д)    путем естественного промерзания плотины из талых грунтов под действием отрицательных среднегодовых температур наружного воздуха и вечной мерзлоты основания при достаточной водоупорности противофильтрационного элемента.

Каждому из этих способов создания мерзлого тела плотины должны отвечать свои конструктивные особенности.

Наиболее распространенным в настоящее время является способ промораживания центральных зон плотин в зимнее время с помощью воздушных замораживающих систем. Он является достаточно производительным и простым в устройстве и эксплуатации. В наиболее тяжелых условиях применяются рассольные постоянно действующие замораживающие системы. В последнее время усиленно развиваются автономно и автоматически действующие паро-кон-денсирующие охлаждающие установки, но для гидротехнического строительства необходимы еще значительные иссле-

13

дования по созданию простых, надежных и достаточно производительных установок такого типа.

5.4.    Постоянно действующая замораживающая установка с принудительной циркуляцией жидкого хладоносителя (рассола) по трубам замораживающих колонок является достаточно надежным способом промораживания плотины.

При проектировании следует учитывать, что она является сложной по устройству, требует тщательного профилактического контроля, чтобы не допустить утечки рассола. Попадание рассола в грунт делает невозможным его замораживание.

Эта система может найти ограниченное применение в случае необходимости промораживания фильтрующих таликов, для ускорения промерзания плотины, для локального термического укрепления мерзлой зоны в случае аварийного оттаивания на отдельных участках напорного фронта.

Применение сложных холодильных установок с жидкими хладоагентами следует допускать только при соответствующем технико-экономическом обосновании.

Применение термосвай рекомендуется только после опытной проверки в натурных условиях холодопроизводи-тельности и параметров мерзлого грунтового цилиндра (радиус, температура, скорость промерзания).

5.5.    При возведении мерзлой плотины с послойным естественным промораживанием до значений температур в центральной части профиля, близких к расчетным предельным (стационарным), оттаивание верхового клина не распространяется за пределы вертикали, проведенной из точки уреза воды на профиле верхового откоса из слабофильтрую-щего грунта. Эту вертикаль можно принять за условную границу талой и мерзлой зон профиля промороженной плотины при среднегодовой температуре наружного воздуха, не превышающей минус 8° С, и температуре воды не выше плюс 4° С.

5.6.    Талик, развивающийся в ложе водохранилища при длительной его эксплуатации (25 лет и более), при отсутствии фильтрации и термокарста в породах, слагающих береговые склоны, как правило, не распространяется за урез воды.

5.7.    Эффект естественного охлаждения плотины мерзлого типа усиливается:

при северной ориентации низового откоса;

при проведении в конце зимнего периода и весной мероприятий по снегозадержанию на поверхности откосов и гребня. Максимальная эффективность снегозадержания до-

ПРЕДИСЛОВИЕ

В Рекомендациях рассмотрены вопросы возведения постоянных грунтовых плотин гидроузлов, возводимых для питьевого и производственного водоснабжения, т. е. мерзлых плотин, предназначенных к эксплуатации при постоянном поддержании противофильтрационного элемента плотины и его основания в мерзлом состоянии, а также специфические вопросы возведения на Крайнем Севере плотин талого типа.

Крупные гидроузлы энергетического назначения и временные и периодически действующие плотины (дамбы), предназначенные для лиманного орошения, затопления дражных полигонов и временных водозаборов, не рассматриваются.

Рекомендации разработаны лабораторией гидротехнических сооружений института ВОДГЕО (кандидаты техн. наук В. И. Титова, Ю. И. Сватеев, инженеры И. С. Клейн, М. С. Родованская, ст. техн. Л. М. Журкова) при участии мерзлотной геотехнической лаборатории Красноярского политехнического института (канд. техн. наук Г. И. Кузнецов).

Рекомендации составлены с учетом опыта проектирования, возведения и эксплуатации плотин в районах Крайнего Севера, накопленного проектными, строительными и научно-исследовательскими организациями (Гидропроектом,его Ленинградским отделением, Дальстройпроектом, Якутни-проалмазом, Вилюйгэсстроем, Хантайгэсстроем, Норильским комбинатом, ВНИИГом им. Б. Е. Веденеева и его Сибирским филиалом, Институтом Мерзлотоведения СО АН СССР, Горьковским и Московским инженерно-строительными институтами, Северо-Восточным комплексным НИИ АН СССР, Красноярским Промстройниипроектом и др.), и итогов шести Всесоюзных конференций и совещаний по гидротехнике Крайнего Севера и II Международной конференции по мерзлотоведению (Якутск— 1973).

Многие положения рекомендаций основываются на достижениях в области инженерного мерзлотоведения и меха-

1 Зак. 898

ники мерзлых грунтов, изложенных в трудах чл.-корр. Академии наук СССР Н. А. Цытовича.

При составлении Рекомендаций использованы результаты натурного обследования строящихся и эксплуатируемых плотин для водоснабжения в различных районах Севера — на Чукотке, в Магаданской области, Якутской АССР, в районе г. Норильска, а также крупных плотин Вилюйской и Хантайской ГЭС.

Учтены также результаты работ ведущих специалистов по северному плотиностроению тт. Г. Ф. Биянова, проф. П. А. Богословского, Л. Е. Ведерникова, В. Г. Гольдтмана,

B.    Н. Грандилевского, В. В. Знаменского, Р. М. Каменского, Г. И. Коненкова, А. Л. Кузнецова, Н. Н. Петруничева, Б. С. Суворова, С. Г. Цветковой, | Г. С. Шадрина!, Г. Я. Яп-пу и др.

При составлении Рекомендаций использован опыт исследований переработки берегов северных озер и водохранилищ (С. В. Томирдиаро), морозного пучения (Я. А. Кро-ник), морозобойного трещинообразования (С. Е. Гречищев) и разработки, хранения, укладки грунтов в плотину (Ю. Н. Мызников).

Рекомендации по расчету теплофизических характеристик грунтов составлены по материалам Л. Т. Роман.

Составители с благодарностью приняли и учли замечания и пожелания, поступившие от следующих специалистов: И. А. Васильевой (ВНИИГиМ), С. Е. Гречищева (Всегингео), П. И. Дулинца (Промэнергопроект, Иркутск), проф. | К. А. Михайлова |, С. И. Мигина, А. И. Пилюгина (ВНИИ ВОДГЕО), В. А. Сорокина (Дальстройпроект, Магадан), В. С. Тимофейчука (ВНИИПрозолото), С. В. Томирдиаро (СВКНИЙ СО АН СССР, Магадан), С. В. Борткевича и Н. А. Красильникова (НИС Гидропроекта им.

C.    Я. Жука).

Все замечания институт просит направлять по адресу: 119048, Москва, Комсомольский проспект, 42 ВНИИ ВОДГЕО.

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Настоящие Рекомендации предназначены для использования при проектировании и строительстве земляных и каменно-земляных плотин с напором до 25 м, входящих в состав гидроузлов производственного и питьевого водоснабжения районов Крайнего Севера.

1.2.    При проектировании плотин на севере следует учитывать требования следующих глав СНиП:

«Инженерные изыскания для строительства. Основные положения»;

«Гидротехнические сооружения речные. Основные положения проектирования»;

«Плотины из грунтовых материалов»;

«Земляные сооружения».

1.3.    Инженерно-геологические изыскания и геотехкон-троль должны производиться с учетом:

а)    Рекомендаций по методике изучения подземных льдов и криогенного строения многолетнемерзлых грунтов, ПНИИИС, М., 1969.

б)    Рекомендаций по методике изучения солифлюкцион-ных процессов при инженерных изысканиях, ПНИИИС, М., 1969.

в)    Рекомендаций по методике изучения термокарстовых процессов при инженерных изысканиях в области многолетнемерзлых горных пород. ПНИИИС, М., 1969.

г)    Руководства по определению физических, теплофизических и механических характеристик мерзлых грунтов. М., Стройиздат, 1973.

1.4.    В настоящих Рекомендациях рассматриваются конструктивные, технологические особенности и расчеты плотин из грунта и камня, обусловленные климатическими, гидрогеологическими и мерзлотными особенностями районов Крайнего Севера, которые характеризуются отрицательной среднегодовой температурой воздуха и вечномерзлыми грунтами в основании.

1.5.    Районы распространения вечномерзлых грунтов могут быть охарактеризованы следующими особенностями:

3

длительной суровой зимой; большим разнообразием мерзлотных явлений, включающих: насыщенность грунтов текстурообразующим льдом, часто с крупными ледяными включениями; термокарст; наледи; морозобойные трещины и морозное пучение; солифлюкцию, термоиросадочность и термоабразию; большим диапазоном глубин слоя сезонного оттаивания (от 0,3—0,5 м при наличии мохорастительного покрова до 3 м и более в грунтах, не прикрытых снегом или растительностью); значительной скоростью ветра в сочетании с большим количеством снега и частой сменой погодных условий в прибрежных районах Крайнего Севера.

1.6.    Гидрологический режим рек и ручьев, используемых для создания водохранилищ на Крайнем Севере, отличается следующими особенностями:

преимущественно поверхностным питанием с бурными паводками;

промерзанием до дна рек и ручьев, часто сопровождающимся перемерзанием подруслового талика;

значительными потерями объема водохранилища на льдообразование в период наибольшего дефицита воды (толщина льда достигает 2 м).

1.7.    Создание водохранилищ вносит существенные изменения в природные мерзлотные условия дна водохранилища, его берегов и нижнего бьефа. Эти изменения могут сопровождаться нарушением устойчивости оттаивающих берегов водохранилища, вытаиванием погребенных льдов, всплыванием затопленных участков растительного слоя и торфов и др.

1.8.    При проектировании грунтовых плотин следует учитывать, что длительное воздействие низких отрицательных температур угрожает пучением грунтов основания у примыканий плотины к бортам и у ее подошвы, образованием морозобойных трещин в плотине и в береговых примыканиях, лишенных растительного покрова, образованием наледей в местах выхода на поверхность воды, фильтрующейся через сооружения и в обход их.

2. ТРЕБОВАНИЯ К ИЗЫСКАНИЯМ

2.1. Объем изысканий, необходимых для разведки створа, карьеров грунтов и месторождений камня и для обоснования проектного задания, предусмотренный для плотин в районах умеренного климата, должен быть выполнен полностью согласно требованиям глав СНиП, указанных в п. 1.2.

4

2.2.    При изысканиях в северных районах, кроме того, должны быть выявлены:

изменяющиеся формы ландшафта — солифлюкционные склоны и скорости их оползания, а также изменяющиеся очертания берегов термокарстовых озер, направления и скорости их миграции;

режим грунтовых вод — подмерзлотных, межмерзлотных, надмерзлотных и особенности наледеобразования;

разделение годового слоя осадков на выпадающие в виде дождя и снега, розы ветров для теплого и холодного периодов года, продолжительность и повторяемость пурги, температура воздуха и скорости ветра в пургу, продолжительность морозных периодов и скорости ветра в эти периоды.

2.3.    В створе плотины и на прилегающей территории должны быть определены:

а)    мощность и характер распространения вечной мерзлоты, температура грунтов основания до глубины не менее двух напоров, глубина зоны сезонных колебаний температуры и глубины сезонного оттаивания в разных грунтах и условиях;

б)    максимальная глубина залегания погребенных льдов, их виды (клиновидный, пластовый), размеры и ориентация наиболее крупных из них в плане и в разрезе вдоль напорного фронта гидроузла и в береговых примыканиях;

в)    размеры и очертания подруслового талика и их сезонные изменения;

г)    степень трещиноватости коренных скальных пород, ее изменения по глубине, характер напластования, углы падения и направления простирания пластов, размеры трещин, их направления и состав заполнителя;

д)    льдистость и суммарная влажность (п. 1.3 г) рыхлых пород основания;

е)    мощность и характер распространения растительного слоя и других растительных остатков; размеры и характер распространения неперегнивших органических включений;

ж)    проявления пучения и морозобойного трещинообразо-вания в грунтах основания вблизи створа и береговых примыканий проектируемой плотины;

з)    температурный и ледовый режим в водотоке, а также воды и дна близлежащих озер, их сезонные изменения;

и)    наличие, особенности эксплуатации и термический режим существующих гидротехнических и других сооружений в районе проектируемого водохранилища и в зоне его гидротермического влияния.

2.4.    Материалы изысканий карьеров должны содержать:

а)    объем запасов, мощность пласта, глубину залегания и степень неоднородности по высоте слоя каждого из необходимых для плотины видов грунта, изменения степени неоднородности по карьеру в плане и содержание органических веществ;

б)    обводненность карьеров, возможность стока и отвода поверхностных вод;

в)    глубину сезонного оттаивания грунта под растительным слоем и после его снятия, глубину сезонного промерзания талого грунта в разрыхленном состоянии, под открытой и покрытой естественным слоем снега поверхностью;

г)    оценку возможного влияния режима надмерзлотных и межмерзлотных вод на разработку грунтов в карьерах; возможность отвода из карьера их и выделяющейся при оттаивании грунтов воды;

д)    наличие и объем запасов талых мелкозернистых грунтов, слагающих дно близлежащих озер и пригодных для разработки и укладки в плотину; возможность их осушения.

2.5.    В зоне затопления и на берегах будущего водохранилища изысканиями необходимо оценить:

а)    опасность ускорения солифлюкционного оползания берегов вследствие размывающего воздействия водохранилища;

б)    опасность вытаивания погребенных включений льда и термопросадочность мерзлых грунтов в основаниях существующих сооружений в зоне теплового воздействия водохранилища;

в)    осадку дна будущего водохранилища — на основе сопоставления с измерениями высоты берегов и глубин соседних озер (см. приложение 6);

г)    опасность протаивания под действием водохранилища подземных включений льда на водоразделах в пологих долинах и прорыва водохранилища в соседние бассейны.

2.6.    Для составления рабочих чертежей в створе плотины необходимо дополнительно определить:

а)    физико-механические и теплофизические характеристики грунтов основания в мерзлом и переходном состоянии (угол внутреннего трения, сцепление, сжимаемость, теплоемкость, тепло- и температуропроводность, показатели деформируемости и прочности скальных пород);

б)    сдвиговые характеристики талого слоя по мерзлому слою и коренных пород по трещинам и ледяным прослойкам;

6

в) относительные осадки пород основания после оттаивания, их изменение по глубине и несущая способность грунтов в талом и переходном состоянии.

2.7. Для составления рабочих чертежей по карьерам необходимы следующие дополнительные материалы изысканий:

а)    объемные веса, зерновые и минералогические составы грунтов;

б)    физико-механические характеристики грунтов нарушенной структуры — углы внутреннего трения, естественного откоса, сцепление и сжимаемость в мерзлом и переходном состоянии, коэффициенты фильтрации в талом состоянии и их изменения как по глубине карьера, так и в плане;

в)    влажность и льдистость грунта в естественном состоянии, содержание незамерзшей влаги в связных грунтах при различных отрицательных температурах, способность грунтов отдавать влагу при оттаивании, границы спектра температур фазовых переходов грунтовой влаги, условия возникновения и возможность развития фильтрации в мерзлых и оттаивающих грунтах;

г)    способность грунтов в карьерах нести нагрузку от механизмов, используемых в их разработке, в оттаивающем (переходном) и в талом состоянии.

3. ОПЫТНЫЕ РАБОТЫ И ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1.    В начале строительства плотины на строительной площадке и в карьерах должны проводиться опытные работы по уточнению проекта разработки, укладки грунтов в плотину и хранения их зимой в талом состоянии. Работы выполняются строителями по заданию проектной организации. Стоимость опытных работ включается в смету строительства.

3.2.    На опытных забоях карьера рекомендуется производить;

а)    выбор рационального способа рыхления мерзлого грунта (взрывание, ударное и тракторное рыхление), определение скорости оттаивания разрыхленного мерзлого грунта;

б)    выбор рационального способа оттаивания разных мерзлых грунтов (гидрооттаивание, дождевание, оттаивание под пленкой, выхлопными газами турбинных двигателей, топливными форсунками, электронагревателями, пропусканием электрического тока через грунт и т. д., а также различными их сочетаниями);

7

в)    определение оптимальной сетки скважин и способа взрывания для получения оптимального гранулометрического состава горной массы в каменных карьерах;

г)    определение выветриваемости камня из слабых пород в открытой отсыпке и при наличии снегового покрова.

3.3.    Вблизи створа плотины опытным путем необходимо произвести:

а)    выбор рационального способа складирования талого грунта и хранения его в талом состоянии в течение всего срока строительства (оптимальные размеры буртов, использование искусственных и естественных углублений, засоление и утепление верхнего слоя грунта в буртах);

б)    выбор рационального способа подсушивания переувлажненных грунтов (выдерживание в буртах в течение определенного срока, под шатром, добавки реагентов для ускорения водоотдачи, использование электроосмотического эффекта);

3.4.    На опытных картах плотины рекомендуется произвести:

а)    выбор оптимальных размеров карты и забоя при разработке котлованов в зависимости от сезона;

б)    проверку эффективности принятой в проекте технологии транспорта и распределения грунтов по карте в различных погодных условиях;

в)    проверку эффективности принятого способа уплотнения грунта (вибрационного, ударного, укатки катками, транспортом, тракторами) исходя из местных условий и возможностей;

г)    разработку технологии и приспособлений для укладки и сварки полимерных пленок, образующих противофильтра-циокные устройства (включая опытную отсыпку подстилающего и защитного слоев);

д)    выбор оптимального способа и отработку технологии предпостроечного оттаивания и уплотнения основания;

е)    проверку эффективности принятых в проекте способов сохранения мерзлоты в основании мерзлых плотин и пере-мораживания таликов;

ж)    определение скорости промерзания уложенного в плотину грунта и проверку эффективности запроектированных способов удаления льда, снега и воды с поверхности уплотненного грунта при возобновлении его укладки после перерыва.

3.5.    На основе опытных работ необходимо установить допустимые: температуру воздуха, скорость ветра и интенсивность осадков для производства различных видов работ

8