Staudamm für Talsperren Die im Talsperrenbau bekannten Damm bauweisen sehen als Dichtung allgemein eine Zone aus wenig durchlässigen Bodenmassen oder eine Dichttungswand aus Beton, Metall häuten oder nachgiebigeren Baustoffen vor.
Bezüglich der Lage dieser Dichtungen inner halb des Dammquerschnittes sind Atidührun- gen von der wasserseitigen Dichtungshaut bis zum senkrechten Dichtungskern unter der Dammkrone üblich, wobei jeweils der luft- seitig der Dichtung verbleibende. Dammteil als Stützkörper gegenüber dem in der Dich tungsebene angreifenden Wasserdruck ausrei chen muss.
Die Rutschsicherheit und die Ausspül- sicherheit gegen auftretende Sickerwassermen gen werden durch Schüttang des luftseitigen Stützkörpers aus durchlässigerem, homogenem Material oder durch eine filtermässig auf gebaute Abstufung angestrebt.
Dieser Filter aufbau beginnt an der Dichtung mit fein körnigerem Material, das in manchen Fällen von der Dichtung durch eine Drainageschicht zur Abführung und Kontrolle des Sicker wassers getrennt wird, und geht zur luftsei- tigen Böschung und insbesondere zum Bö schungsfuss in mehr oder weniger grobes Steinmaterial über.
Die für kerngedichtete Dämme wesentlich erschwerte Instandsetzung bei Besehä.digun- (;eii des Dichtungskörpers führt in der neue- ren Entwicklung zur zahlreichen Verwendung geneigter Dichtungen unmittelbar, aii der wasserseitigen Dammböschung oder im wasser- seitigen. Teil des Dammes,
wobei die Mehr- aufwendungen für die grössere Dichtungs fläche meist durch Einsparungen an den Schüttmassen zufolge der günstigeren sta tischen Verhältnisse ausgeglichen werden.
Dem Vorteil, dass Schäden an der Dich-, tung besser zugänglich und deshalb leichter zu beheben sind, steht hierbei das Risiko ge genüber, dass Beschädigungen der Dichtungs- fläche durch dynamische oder sonstige me chanische Einwirkungen (auch, Luftangriffe) , schneller entstehen und Ausmasse annehmen können,
die bei einer nur für normale Be triebsfälle bemessenen Ausspülsicherheit des Dammes zu seiner schnellen und vollkom menen Zerstörung führen würden. Dies gilt in gleicher Weise für homogen geschüttete Dämme wie für Dämme mit filtermässigem Aufbau, da bei den letzteren die unmittel bar an die eigentliche Dichtung anschliessen- den feinkörnigeren Schichten bei einer teil- ; weisen Zerstörung der Dichtung ebenfalls be schädigt werden können.
Die durch eine solche Schadenstelle eintretende grosse Wassermenge durchdririgt nach Überlastung vorhandener Drainagen den Damm in breiten Strömungen , und spült ihn von der Luftseite beginnend durch rückschreitende Erosion aus, nachdem sich dort die Stroiul'inien stark konzentriert haben und das kritische Gefälle überschritten worden ist.
Abweichend von den bekannten Ausfüh- rungen ist der .Staudamm für Talsperren dadurch gekennzeichnet, dass luftseitig von der Dichtung in der ganzen Breite des Talquerschnittes mindestens bis zur vollen Stauhöhe eine Bremszone angeord net ist,
die eine geringere Durchlässigkeit als die zwischen der Bremszone und der Dich tung eingebrachten Dammschüttmassen be sitzt und die zusammen mit ihrer Iuftseiti- gen Hinterfüllung als Stützkörper gegenüber dem bei voller 'Stauhöhe unmittelbar an der Bremszone angreifenden Wasserdruck aus reicht.
In der Zeichnung sind drei Ausführungs- beispiele des Erfindungsgegenstandes wieder gegeben.
Fig.l zeigt einen Querschnitt durch einen Staudamm mit wasserseitiger Dichtung 1, die aus den üblichen Dichtungsstoffen, zum Bei spiel bindigen Bodenmassen, Beton, bitumen- gebundenen oder Kunststoffen,
bestehen kann. Die wesentlichen Dammschüttmassen 2 und 3 sind je nach den Eigenschaften des verfüg baren Boden- oder -Gesteinmaterials in übli cher Weise homogen oder in Zonen abgestuft aufgebaut und können eine beliebig grosse Durchlässigkeit besitzen.
Die Bremszone erstreckt sich über die ganze Breite des Tal- querschnittesbis zur vollen (Stauhöhe H. ;Sie ist aus so -umdurchlässigem Material zusam- mengesetzt,
dass sie im. Falle einer wesent lichen Beschädigung der Dichtung 1 die Durchströmung des Dammes auf ein. für seine Standsicherheit ungefährliches Mass begrenzt, das heisst abbremst .
iSie ist deshalb von geringerer Durchlässigkeit als die zwischen Bremszone 4 und Dichtung 1 eingebrachten Dammschüttmassen und ist in:
den Damm- querschnitt so eingefügt, dass sie zusammen mit dem luftseitig davon, verbleibenden, die Hinterfüllung bildenden Stützkörper 3.,'7 und 8 dem Wasserdruck auch dann widerstehen kann,
wenn dieser nach Beschädigung der Dichtung 1 bei voller iStauhöhe unmittelbar an der Bremszone angreift.
Das von der Wasserseite anfallende normale Sickerwasser wird mit einer Entwässerungsvorriehtimg G, die sich zum Beispiel als grobkörnige Drai nageschicht über die ganze Talsohle oder auf Teile derselben erstrecken oder auf einzelne Durchlässe in Form von Entwässerungsroh ren beschränken kann, durch die Bremszone 4 oder unter ihr hinweg in die ebenfalls grob körnige Sickerschicht:
<B>7</B> oder in Drainagerohre überführt. Diese haben ausserdem im @Scha- densfalle das durch die Bremszone 4 anfal lende Sickerwasser unschädlich zur Luftseite abzuleiten. Der von Sickerströmungen am stärksten beanspruchte duftseitige Dammfuss 8 wird aiis gröberem, steinigem Material her gestellt.
Die Bremszone 4 erhält in diesem Beispiel in ihrem obern 'Teil eine kappen artige Verbreiterung 5, um bei grösseren Zer störungen ein starkes Durchströmen des Dammteils an der Dammkrone und damit eine Verbindung zwischen dem Oberwasser und der luftseitigen iSehüttung mit. einem Über spülen der Luftseite und schliesslich die Auf- lösung des Dammes zu verhindern.
Fig. 2 zeigt den für die Lage der Haupt- diehtung üblichen andern Grenzfall als lot rechte Dichtungswand 1. Die Bremszone 4 ist durch eine :Schüttung '?; die einen ausreichenden Sicherheitsabstand herzu- stellen hat, davon getrennt. Sie kann als zu sätzliche 'Sicherung in der Krone ebenfalls eine Verbreiterung 5 erhalten.
Die Luftseite ist ähnlich Fig. 1 in eine .Sickerschicht 7 und die normale Dammschüttung 3 unterteilt, während die Wasserseite 9 üblicherweise aus gröberen wasserdurchlässigen Massen besteht, die je nach Erfordernis auch in der Korn- zusammensetzung so unterteilt sein können, dass sich ein filtermässig abgestufter Aufbau ergibt und bei Stauabsenkung keine Rutschun- gen infolge Strömungsdruck auftreten kön nen.
In Fig. 3 ist zu einer wasserundurchlässig ausgebildeten Bremszone 4 eine der möglichen Formen für den Anschluss an die Talsohle 10 dargestellt. In diesem Beispiel wird die dichte Ebene der Bremszone 4 durch die Wandung eines begehbaren Stollens 11 bis zum Einbin- den in die Talsohle 10 fortgesetzt.
Das ein gedrungene Wasser sammelt sich wasserseitig der Bremszone 4 und insbesondere an der Dammsohle in: einer Filterzone 12, die vor allem dann als besonderer Teil des Damm körpers auszubilden ist, wenn die übrigen Schüttmassen 2 zwischen Dichtung 1 -und Bremszone 4 nicht die hierfür erforderliche Durchlässigkeit besitzen.
Die Entwässerungs vorrichtungen 6 weisen in diesem Falle fol genden Aufbau auf: Innerhalb der Filterzone 12 wird das Wasser durch Sickerrohre 13 be kannter Art entnommen, an Einzelpunkten zusammengeführt -und dort mit fensterarti- gen Rohrdurchbrüchen durch ,die Wandung des Stollens 11 einem Sammelrohr oder -kanal 15 in dem begehbaren Stollen zugeführt.
Die Entwässerungsvorrichtungen 6 können Regeleinrichtungen 14 bekannter Art erhalten, mit denen sich die Wasserabfuhr erford'er- liehenfa:lls drosseln lässt. Das im Stollen ge sammelte Wasser wird durch einen oder meh rere Kanäle oder Rohre 16, die je nach den sonstigen Betriebserfordernissen ebenfalls in begehbaren Stollen untergebracht werden kön nen, durch den liftseitigen Dammfuss in das Unterwasser abgeführt.
Je nach den örtlichen Gegebenheiten kann in andern Fällen eine unmittelbare Fortset zung der als Fensterdurchbrüche ausgebil deten einzelnen Entwässerungsvorrichtungen 6 bis zum luftseitigen Dammfuss - ohne Zwi- sehensehalten eines Stollens mit Sammel- kanal - zweckmässig sein.
Die Bremszone wird aus feinem und grö berem Material aufgebaut. Der Anteil der feinen Körnung richtet sich dabei nach der gewünschten Durchlässigkeit. Um das Aus spülen der feinen Bodenteilchen zu verhin dern, ist ein kornmässig abgestufter Aufbau in Art eines Filters oder ein gemischter Korn aufbau als Mischfilter zweckmässig. Eine Rutschgefahr in dieser feinkörnigen Zone -und zum Beispiel bei Gerölldämmen eine Störung des homogenen Aufbaues lässt sich notfalls dadurch vermeiden, dass möglichst grobes Steinmaterial, insbesondere Bruchsteine, darin eingerüttelt werden (Steingerüst).
Die Filterbaustoffe, aus denen sich die Bremszone aufbaut, werden vorzugsweise zur Steigerung des Zusammenhaltens bzw. zur Senkung der Wasserdurchlässigkeit mit Bi tumen, Kunststoffverbindungen (Polymeri- sat) oder sonstigen Dichtungsstoffen, dessen Lösungen oder Emulsionen vermischt oder durch nachträgliche Einpressung behandelt.
Statt einer auf Filterzonen aufgebauten Bremszone kann diese auch aus vorgefertigten Betonkörpern, bitumen- oder kunstharzgebun- denen Körpern gebildet werden.
Sie wird dann mit Fortschreiten der Dammschüttung hochgeführt und erhält wasserseitig, je nach Kornzusammensetzung des 'Stützkörpers, un ter Umständen auch luftseitig, ein Misch- filter. Auch für diese Filterzonen lässt sieh die Rutschsicherheit durch Einrütteln eines Steingerüstes erhöhen.
Die Bremszone wird innerhalb des Damm querschnittes so weit zur Luftseite verlegt, dass der von-dort, 'bis zur luftseitigen Böschung vorhandene Reststützkörper im Falle einer Zerstörung der Hauptdichtung gegenüber dem an der Bremszone angreifenden hydro statischen bzw. hydrodynamischen Druck bei Volltau oder bei einer betrieblich noch ver tretbaren Dauerabsenkung standsicher bleibt.
Das Wasser, das die, Bremszone durchdringt, wird zweckmässigdurch Drainageschichten an ihrer Luftseite, die aus Schüttmassen. mit grossen Poren: bestehen, zur Danunsohle ab geführt.
Gegenüber der in oder auf der Wasser seite befindlichen Hauptdichtung bleibt die Bremszone möglichst umabhängig, wobei sich der Abstand mit wachsender Tiefe vergrössert. Hierdurch wird die Möglichkeit gleichzeitiger Zerstörung der \Hauptdichtung und des Bremskörpers, insbesondere in grösserer Tiefe, stark vermindert.
Der Aufbau des Dammes gibt die Möglich keit, alle baulichen' und betrieblichen Vorteile einer wasserseitigen Dichtung ohne das Risiko einer völligen Dammzerstörung bei grösseren Beschädigungen der Dichtung wahrzunehmen.
Tritt durch eine sdlche in, der Dichtung eine grössere Wassermenge, die die Leistungsfähigkeit der unter der Bremszone zur Luftseite führenden Entwässerungsvor richtungen wesentlich Überschreitet, in den Raun zwischen Dichtung und Bremszone ein,
so füllt sich dieser entsprechend seinem Porenvolumen mit dem jeweiligen Wasser überschuss gegenüber der Abflussleitung der Entwässerungsvorrichtungen auf.
Dies führt bei grösseren Wassermengen zu einer Vermin derung d:es Druckgefälles an der .Schaden stelle und damit der Durchflussmenge, bis sich schliesslich ein Gleichgewichtszustand mit einer der Leistungsfähigkeit der Entwässe- rungsvorrichtungen und der Durchlässigkeit der Bremszone entsprechenden geringeren Durchflussmenge einstellt.
Für diesen nahezu konstanten Fliessvorgang stellt nicht mehr die Schadenstelle in der Dichtung den entschei denden Dürchflussquersehnitt dar. Die maxi male Durchflussmenge\wird durch die Brems zone und: die Entwässerungsvorrichtungen be stimmt, die so zu bemessen sind, dass durch die in solchem Falle auftretenden Durch- fhissmengen eine Zerstörung des Dammes nicht mehr erfolgen kann.
Die endgültige Wiederherstellung des Dammes wird insbesondere bei wasserseitigen Dichtungen keine grundsätzlichen Schwierig keiten bereiten und braucht, da keine unmit- te'l#bare Zerstörungsgefahr besteht, in der zeit lichen Abwicklung nur auf die betrieblichen Erfordernisse abgestimmt zu werden.
Neben dieser besonderen Eignung für Dämme mit. Dichtungen auf oder in der Was serseite kann eine solche Bremszone auch für kerngedichtete Dämme die Zerstörungs sicherheit wesentlich erhöhen, wenn der Dammquerschnitt einen entsprechenden Si cherheitsabstand zwischen Dichtung und Bremszone und luftseitig davon einen ausrei chenden Stützkörper -zülässt.