Оценка влияния различных сценариев растрескивания противофильтрационной диафрагмы на фильтрацию и устойчивость откосов земляных плотин с использованием экспериментального и численного моделирования

Меры по контролю фильтрации имеют решающее значение для повышения безопасности земляных плотин в отношении фильтрации и разрушения откосов. Диафрагма представляет собой тонкую водонепроницаемую стенку, размещаемую в центральной части плотины для предотвращения фильтрации воды. Любая трещина в диафрагме может снизить ее эффективность и поставить под угрозу безопасность и устойчивость плотины. Для разработки безопасной конструкции и выбора соответствующих мер защиты необходима всесторонняя оценка влияния разрушения диафрагмы на безопасность плотины. В данном исследовании изучается влияние растрескивания диафрагмы на безопасность плотины с точки зрения фильтрации и устойчивости откосов. Сначала для верификации численной модели использовали фильтрационный лоток, после чего численно исследовали различные сценарии растрескивания диафрагмы. Анализировали высоту, ширину, направление и количество трещин. Также оценивали влияние горизонтального дренажа типа понура, расположенного с нижнего бьефа, в сочетании с растрескавшимися внутренними диафрагмами. Результаты показали, что внутренняя диафрагма повышает безопасность земляных плотин, снижая фильтрационный расход на 98% и повышая устойчивость низового откоса на 34%. При возникновении трещины во внутренней диафрагме наиболее критичным являлось расположение у основания плотины; более широкие трещины оказывали более разрушительное воздействие, а наиболее критичным было горизонтальное направление трещины. Разрушение диафрагмы в нескольких местах оказалось неблагоприятным для безопасности плотины. При наличии трех трещин фильтрационный расход достигал 74% от значения при отсутствии диафрагмы, поровое давление резко возрастало, а критический коэффициент устойчивости низового откоса был лишь на 8% выше, чем в случае без диафрагмы. Согласно полученным результатам, необходимо постоянно контролировать состояние элементов земляных плотин с диафрагмами и выполнять требуемые ремонтные работы при появлении любых признаков повреждения или фильтрации воды. Кроме того, при возникновении разрушения диафрагмы в качестве меры защиты настоятельно рекомендуется использовать совместно с внутренней диафрагмой горизонтальный дренаж из хорошо гранулированного материала, имеющий достаточную длину и высокую водопроницаемость. Это способствует быстрому отводу фильтрующейся воды и удержанию кривой депрессии на удалении от низового откоса.