Ответы на оставшиеся вопросы про конструкцию макета и дамбы⁠⁠

Всем привет, читателям кто тут не случайно, или случайно рад всем.
Это третья часть серии постов про макет, печать идёт с небольшими техническими сбоями, но не критично.

Есть прошлая часть где я частично раскрываю проектируемую конструкцию земляной дамбы, и макета. ссылка на прошлый пост : Зачем такой макет, и что на нём показано

Для ЛЛ - Продолжаю говорить о макете дамбы. И её строении и науке.

Слова с прошлой лекции: ПФУ - Противофильтрационное Устройство.

И так начнём! Небольшой фотоотчёт по макету, а сейчас про конструкцию.

Наш уже любимый рендер макетика

Что за "бабочки" на макете?
Фактически у нас изделие размером 70*10*15 сантиметров, а область производства печати у нам номинально 20*20*20. И всё пришлось побить на мелкие части. Чтобы не заливать всё тонами клея, который неизвестно себя ещё и поведёт на такой большой поверхности PLA (Полилактид это пластмасса синтезируемая из крахмала, биоразлагаемая и т.д.).
Было решено применить решение из лучшей сферы, военных.Точнее стандартная планка для прицельных приспособлений варшавского договора "Ласточкин хвост". (Данный тип крепления ещё применяют в столярном деле, станкостроении, и много где ещё.)
НО! 3D принтеры не любят острые углы, и повороты это замедляет печать и влечёт несколько типов дефектов, и углы у него были просто скруглены. Забиваются молотком в одну сторону, обратного пути не будет.

Что за большая серая штука в конце?
Это называется дренажный банкет, данное сооружения может иметь множество форм, и размеров, не везде оно вообще имеется по длине сооружения, а только ниже определенной отметки. (ДБ - дренажный банкет)
НБ - Нижний бьеф, это та часть сооружения где мало воды. (река)
ВБ - Верхний бьеф, это та часть сооружения где много воды. (водохранилище)
ДБ применятся в месте где у нас имеется или примыкание сооружения к воде, допустим НБ. Причём до такой отметки, чтобы при паводке, с шансом необходимым для данного класса сооружения в соответствии с % обеспеченности сооружения, уровень реки его не должен скрыть водой, +0,5-1,5 метра.
Важно! Ещё данная конструкция выполняет очень важную функцию, защиты тела сооружения от промерзания. Что иначе повлечёт за собой нарушение целостности и возможно аварию!

Из чего делают ДБ?
Банкет отсыпают из камня, обычно крупнообломочного. У которого большой коэффициент фильтрации. (через него легко течёт вода).

А где вода? За дамбой же должно быть сухо!
В зависимости от сооружения, его назначения и класса может быть так и так. К примеру мелкое сооружение которое создано для большей стабильности работы водозаборов с накопителем в котором оформлено: Сезонное регулирование стока. Просто перераспределяет воду между паводком и меженью чтоб деревня/город/село/поле не засохли. Но это не отменяет, факта что ВСЕГДА И ВЕЗДЕ ЕСТЬ ФИЛЬТРАЦИЯ, просто невозможно сделать сооружение через которое никогда и никак не протечёт вода. Просто её может быть мало, и она может перехватываться внутренним дренажём. См. "Рисунок 5, схема В-Г." (золошлакоотвал к примеру так проектируется).

Зачем мне знать про суффозию и т.д?
Это необходимо запомнить на 10 минут, чтоб осознать дальнейшую информацию!

Предотвращение суффозии, ну сюда сразу и кольматация, и фильтрация контактная?

Все описанные выше явления называются "Фильтрационные деформации".
Суффозия - Это когда мелкие частички грунта вымываются из грунта (песок из щебня с песком). Происходит из-за слишком большого градиента напора. (о нём позже если запросят там прям уже не научпоп будет).
Виды - Химическая и Физическая.

Химическая суффозия - у нас растворило часть фракции грунта в воде всё.
Физическая суффозия - мелкий песок вымывает из пор (важный вопрос куда дальше?)
Обратный процесс! Кольматация - Обратный процесс суффозии, это когда мелкие частички забывают поры в грунте. (пример - у нас вымыло песок из ПГС, и забило дренаж, и проело где был ПГС).
Это два связанных процесса, частички мелкие откуда то вымываются (снижая плотность грунта, его несущую способность, повышая пористость и облегчая фильтрацию через него (да да, и сильнее фильтрация вносит больше частиц) по итогу у нас осадки), частицы выносятся на поверхность (мутная вода) или кольматируют (оседают в порах соседнего) грунт в другом месте, снижая пористость и мешая фильтрации из-за чего она ищет другой путь.

Предотвращение:
Есть только один вариант борьбы с этим. Необходимо чтобы, градиент фильтрационного потока для конкретного грунта, не превышал норму для него. (10-15 глина, 50 щебень), считайте что мерим в попугаях, вам оно не надо. Но гуглится легко.

А что делать если оно мне нужно глина/щебень соеденить?
А вот тут вступает проектирование, а именно! Переходные слои!, те самые небольшие вертикальные серые полосочки у "ПФУ в виде Ядра", это он и есть.
Выглядят они так, фактически это "тонкий" 0,5-2 метра слой промежуточного грунта который не будет разрушать два примыкающих. Количество любое хоть 10. (обратный фильтр второе название)

Контактная фильтрация - это когда происходит фильтрация на контакте двух зон или материалов, как удобнее. К примеру это может быть: Бетон-земля, сталь (труба) - земля, сталь - бетон и т.д.
Данное явление негативно сказывается на сооружениях, ведь коммуникации в теле плотины могут осесть и надломится/загнутся. Большая контактная фильтрация вызывает суффозию, а это вызывает ослабление и без того слабого места.
Борьба для труб, это такой "стальной блинчик" диаметром на 0,5-1 метр больше трубы.

А я вот возьму и забью железный лист! Да ещё в землю метров на 5! И не будет фильтрации!
Будет, увы есть тип ПФУ, который представляет из себя металлическую мембрану, толщиной 8-10 мм минимум. Но вода будет фильтроваться под ней. И через 10, и через 100 метров будет. Просто куда меньшими объемами. А ещё у нас есть берега, в которые мы не будем забивать железный лист на 2 километра в тороны же?

А как же бетонная плотина на скале?
У неё есть контактная фильтрация скала/бетон. Бетон имет трещины. Бетон имет малый но уверенный коэффициент фильтрации. И да у неё под давлением есть и завеса цементационная, и основание замоноличено в скалу. Всё равно. Вы не представляете на что способна вода напором метров 20, и с неограниченным лимитом времени.

А как вообще вода фильтруется? Грунт же вроде цельный, а глина!
Увы к сожалению все грунты коме монолитного гранита (хотя и там есть трещины) имеют коэффициент фильтрации. Все грунты с которыми обычно мы имеем дело это осадочные породы в большинстве своём: песок, гравий, глина, супесь, суглинок, земля, сцементированные грунты и т.д.
Вода не имеет лимита времени, у неё нет жизни, она фильтруется и через бетон и через землю, если более лёгкого пути нет. (при условии достаточного напора или разницы уровней воды).
К примеру: у бетона это что-то из разряда 10^-12 до 10^-17.
10^-12 = 0,00000000012 (метров / сутки). Вот так мало, но оно есть, можете ещё нулей 5 добавить)

Срний показатель коэффициента фильтрации для разного типа почв (единица измерения: метров/сутки) рассчитан следующим образом:
суглинок: 0,05;
супесь: 0,05–0,1;
лесс: 0,05–1;
песок пылеватый с некоторыми вкраплениями: 0,5–1;
мелкозернистый песок 1–5;
среднезернистый песок: 5–20;
крупнозернистый песок: 20–50;
гравий: 5–150;
галечник: 100–500;
галечник крупный без песка: 500–1000.
(https://ikga.ru/articles/koefficzient-filtraczii-pokazatel-v...)

А как вода не фильтруется под сооружением?
Это тема для отдельного длиннопоста, если интересно я оставлю комметн укажите что интереснее углубить.
При ближайшем рассмотрении См. рис 1-2, у нас имеется, под сооружением более бледная прослойка песка. И с каждой стороны ПФУ, заглубляется (на метр в масштабе) в естественную глину (она коричневая самая нижняя).
Таким образом мы получаем не идеальное, но хорошее решение. Лучше и дешевле не придумали.

Всем спасибо за внимание!

Рад, что кому-то интересно, я могу ответить на вопросы по теме ГТС, строительства и связанных тем, так-же 3Д печати.
Кстати вопрос почему ГЭС делают ток в розетке дешевле ещё не уточняли, а это ещё один длиннопост кстати >:).
Оставлю коммент, можете черкануть туда темы, можно будет оформить отдельный постик.

Всем спасибо, всем добра, бобра и всего наилучшего!

не успел пильнуть к 20 часам по своему времени, пост не перечитывал, надеюсь не сильно кривой хех

P.S.
Первые 2 поста вышли в горячее вот этого я не ожидал кстати :З