Берегозащитные сооружения откосного типа на водохранилищах Беларуси и причины их деформаций

На основании обследования сооружений берегозащиты более чем по 100 водохранилищам страны выполнена оценка современного состояния различных видов креплений с выявлением причин их разрушений и масштабов деформаций. В статье приведены результаты натурных наблюдений за берегозащитными сооружениями откосного типа, применяемыми на водохранилищах Беларуси. Наиболее распространенные крепления берегов и откосов – крепления в виде железобетонных монолитных либо сборных плит. Определено, что деформации креплений откосов представлены раскрытием межплиточных строительных, температурных и осадочных швов (зарегистрирована ширина раскрытия до 0,35 м), которые развиваются под комплексным воздействием ветрового волнения, колебания уровней и других факторов. В последующем деформации обнажившихся швов ведут к разрушению крепления. Деформация откосов в ряде случаев достигает значительных величин: линейная переработка (разрушение) откосов до 24,20 м, объем размывов до 4,25 м3/м пог. Физическое моделирование деформаций откосов, выполненное в гидротехнической лаборатории Белорусского национального технического университета на моделях грунтовых подпорных сооружений, защищенных железобетонным креплением с различной шириной раскрытия швов, позволило установить динамику и масштабы развития деформаций откоса при воздействии волнового и уровенного режимов, имеющих различные параметры. Данные натурных обследований креплений дали возможность выполнить оценку состояния покрытий откосов при разных сроках эксплуатации подпорных сооружений. В статье приведены причины и факторы, влияющие на устойчивость креплений. Результаты натурных и лабораторных исследований устойчивости креплений позволили установить влияние на развитие деформаций различных причин, к которым относятся: наличие в принятых расчетных проектных схемах и зависимостях определения параметров креплений объективных неточностей и допущений; отсутствие полноты учета условий волнообразования и уровенного режима водохранилищ; в исходных данных и материалах изысканий не всегда достоверно представлена информация о грунтовых условиях строительства объекта берегозащиты; технологические отклонения при строительстве сооружений и их креплений. Установлено, что одной из характеристик, определяющих динамическую устойчивость берегов и откосов сооружений в условиях водохранилищ Беларуси, наряду с вышеприведенными причинами, является состав размываемого грунта, характеризуемый, в частности, коэффициентом неоднородности несвязного грунта. Выявленный в процессе исследования устойчивости креплений эффект самоотмостки, образующейся при разрушении берега, сложенного несвязными грунтами с повышенной неоднородностью, позволил предложить способ крепления откосов и берегов. На основе данных натурных исследований и лабораторных экспериментов получены эмпирические зависимости для расчета профиля динамического равновесия с самоотмосткой двух типов. Предложен расчет комбинированного крепления откосов, состоящий из каменной отсыпки и синтетических фильтрующих материалов повышенной прочности.

1. Максимчук, В. Л. Рациональное использование и охрана берегов водохранилищ / В. Л. Максимчук. Киев: Будiвельник, 1981. 112 с.

2. Пышкин, Б. А. Динамика берегов водохранилищ / Б. А. Пышкин. Киев: Наук. думка, 1973. 416 с.

3. Сапожников, Г. П. Из опыта эксплуатации креплений верховых откосов земляных плотин и берегов водохранилищ БССР / Г. П. Сапожников, Е. М. Левкевич // Водное хозяйство Белоруссии: респ. межвед. сб. науч. трудов. Минск : Вышэйш. шк., 1977. Вып. 7. С. 97–105.

4. Саплюков, Ф. В. Защита берегов и дамб на водоемах от разрушения ветровыми волнами / Ф. В. Саплюков, Е. С. Ленартович // Мелиорация и водное хозяйство. 1976. № 10. С. 12–18.

5. Левкевич, В. Е. Опыт эксплуатации берегозащитных сооружений в Белоруссии / В. Е. Левкевич // Мелиорация и водное хозяйство. 1991. № 5. С. 66–74.

6. Левкевич, В. Е. Динамическая устойчивость берегов водохранилищ Беларуси / В. Е. Левкевич. Минск: Право и экономика, 2015. 307 с.

7. Левкевич, В. Е. Динамическая устойчивость берегов водохранилищ Беларуси / В. Е. Левкевич. Минск: Белорус. нац. техн. ун-т, 2017. 51 с.

8. Левкевич, В. Е. Методические рекомендации по оценке устойчивости креплений верховых откосов дамб, плотин и берегов водохранилищ Беларуси / В. Е. Левкевич, А. А. Новиков, А. В. Бузук. Минск: Команд.Инженер ин-т МЧС Респ. Беларусь, 2015. 54 с.

9. Михневич, Э. И. Устойчивость русл открытых водотоков / Э. И. Михневич. Минск: Ураджай, 1988. 240 с.

10. Михневич, Э. И. Устойчивость берегов водохранилищ при формировании профиля динамического равновесия в несвязных грунтах / Э. И. Михневич, В. Е. Левкевич // Мелиорация. 2016. Т. 78, № 4. С. 18–23.

11. Гидротехнические сооружения. Правила определения нагрузок и воздействий (волновых, ледовых и от судов): ТКП 45-3.04-170–2009. Минск: Минстройархитектуры, 2011. 73 с.

12. Михневич, Э. И. Обеспечение устойчивости дамб для защиты от наводнений на реке Горынь / Э. И. Михневич, П. М. Богославчик, Е. А. Володько // Наука и техника. 2013. № 5. С. 34–39.