СНиП 2.02.02–85 ОСНОВАНИЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ - 4. Фильтрационные расчеты оснований

4.1. При проектировании основания гидротехнического сооружения необходимо обеспечивать фильтрационную прочность грунтов основания, устанавливать допустимые по технико-экономическим показателям фильтрационные расходы и противодавление фильтрующейся воды на подошву сооружения. При этом также надлежит определять:

форму свободной поверхности фильтрационного потока (депрессионной поверхности) и местоположения участков его высачивания;

распределение напора фильтрационного потока главным образом вдоль подземного контура сооружения, на участках его разгрузки и в местах сопряжения грунтов, отличающихся фильтрационными свойствами и структурой порового пространства;

фильтрационный расход на характерных участках основания;

силовое воздействие фильтрационного потока на массив грунта основания;

общую и местную фильтрационную прочность грунтов в основании, причем общую фильтрационную прочность следует оценивать лишь для нескальных грунтов основания, а местную – для всех классов грунтов.

Примечание. При выполнении фильтрационных расчетов основания необходимо учитывать дополнительное обводнение верхних мелкозернистых слоев грунтовой толщи (выше поверхности депрессии) за счет капиллярного поднятия воды (образования "капиллярной каймы")

(Измененная редакция, Изм. № 1)

4.2. Характеристики фильтрационного потока следует определять путем его моделирования на физических или математических фильтрационных моделях основания с использованием, как правило, моделей (схем) основания, отражающих геологическую структуру грунтового массива выделением наиболее характерных по водопроницаемости и суффозионной устойчивости грунтов областей, которые попадают в активную область фильтрационного потока. Границы этих областей следует определять предварительными расчетами, исходя из намеченных размеров и конфигурации подземного контура сооружения.

4.3. Критерием обеспечения общей фильтрационной прочности нескального основания является условие

,                                                                    (20)

где  – расчетное значение осредненного критического градиента напора, принимаемое по п. 2.12;

 – коэффициент надежности по степени ответственности сооружения, принимаемый по п. 3.1.

Значение  для оснований сооружений I и II классов следует определять по методу удлиненной контурной линии. В отдельных случаях значения  допускается определять и другими приближенными методами.

4.4. Местную фильтрационную прочность нескального основания необходимо определять только в следующих областях основания:

в области выхода (разгрузки) фильтрационного потока из толщи основания в нижний бьеф, дренажное устройство и т. п.,

в прослойках суффозионно-неустойчивых грунтов;

в местах с большим падением напора фильтрационного потока, например, при обтекании подземных преград;

на участках контакта грунтов с существенно разными фильтрационными свойствами и структурой. Критерием обеспечения местной фильтрационной прочности нескального основания является условие

                                                                   (21)

где– местный градиент напора в рассматриваемой области основания, определяемый методами, указанными в. п. 4.2;

 – местный критический градиент напора, определяемый по п. 2.12.

4.5. Критериями обеспечения местной фильтрационной прочности скальных оснований являются условие (21), в котором  заменяется на  и условие

                                                              (22)

где – средняя скорость движения воды в трещинах массива основания;

 – скорость фильтрации воды в массиве в направлении простирания выделенной системы трещин;

n_j – расчетная пустотность массива, определяемая наличием в нем полых трещин той же системы при доверительной вероятности их раскрытия 0,95;

 – критическая скорость движения воды в трещинах, определяемая по п. 2.20;

 – критический градиент напора в направлении простирания рассматриваемой системы трещин, определяемый по п. 2.20.

4.6. Проектирование подземного контура напорных сооружений должно выполняться в соответствии с требованиями СНиП 2.06.05–84 и СНиП 2.06.06–85. При выборе системы дренажа и противофильтрационных устройств в основании проектируемого сооружения необходимо также учитывать условия его эксплуатации, инженерно–геологические условия и требования по охране окружающей среды в части подтопления, заболачивания прилегающей территории, активизации карстово-суффозионных процессов и т. п.

4.7. При проектировании противофильтрационной завесы в нескальном основании следует принимать следующие критические градиенты напора:

в инъекционной завесе в гравийных и галечниковых грунтах – 7,5; в песках крупных и средней крупности – 6,0 и в мелких песках – 4,0;

в завесе, сооружаемой способом „стена в грунте" в грунтах с коэффициентами фильтрации до 200 м/сут, в зависимости от материала и длительности ее эксплуатации – по табл. 6.

Таблица 6

4.8. При проектировании противофильтрационной (цементационной) завесы в скальном основании следует принимать критический градиент напора  в завесе в зависимости от удельного водопоглощения в пределах завесы q_с по табл. 7.

В случае, когда завеса (одна или в сочетании с другими противофильтрационными устройствами) также защищает от выщелачивания содержащиеся в основании растворимые грунты, допустимое удельное водопоглощение следует обосновывать расчетами и экспериментальными исследованиями.

Проницаемость противофильтрационной завесы должна быть ниже проницаемости грунта основания не менее чем в 10 раз.

Таблица 7

4.9. Для предотвращения выпора грунта на участках, где фильтрационный поток с градиентами напора, близкими к единице, выходит на поверхность основания, в проекте необходимо предусматривать проницаемую пригрузку или разгрузочный дренаж. Материал пригрузки должен подбираться по принципу обратного фильтра для защиты грунта основания от контактной суффозии.

Для изотропно–проницаемого и однородного основания необходимая толщина пригрузки (при отсутствии давления на нее сверху) определяется по формуле

                                          (23)

где h – разность пьезометрических уровней для расчетной глубины z в толще основания и для поверхности грунта основания (z соответствует заглублению низового шпунта или зуба).

 – удельный вес грунта и пригрузки с учетом взвешивающего действия воды;

 – удельный вес воды;

 – коэффициент надежности по степени ответственности сооружения, принимаемый по п. 3.1.