Возникновение фильтрационного потока в теле мёрзлой плотины из верхнего в нижний бьеф является недопустимым. Предотвращение появления фильтрации воды достигается в мёрзлых плотинах только поддержанием мёрзлого состояния всего её тела, или отдельного элемента. Это оказывается возможным благодаря важной особенности замёрзшего массива грунта: полностью заполненные льдом поры грунта делают такой массив водоупором.

В практике проектирования мёрзлых плотин применяются различные схемы получения мёрзлого водоупорного грунтового массива (в пределах поперечного сечения плотины). Основными из них являются:

1. Возведение плотины из естественно промороженного талого грунта. Все основные работы производятся в холодный период года — это необходимо для обеспечения полного промерзания слоев укладываемого грунта. Данная схема является самой простой, и в основном применялась в период освоения возведения мёрзлых грунтовых гидротехнических сооружений.

2. Возведение плотины с искусственно промороженной центральной её частью. Промораживание производится с помощью замораживающей системы, монтируемой в теле плотины. Замораживающая система выполняется в виде цепи вертикальных металлических труб, устанавливаемых в теле плотины вдоль гребня. Трубы объединяются уложенной по гребню коллекторной трубой. Такая замораживающая система может быть воздушного или рассолового типов. Рассоловый тип системы более дорог и существенно технически сложнее в сравнении с воздушным типом. Рассоловый тип применяется в особо тяжёлых климатических условиях. В качестве альтернативы замораживающей системе могут быть применены термосваи. Промораживание центра плотины производится уже после её полного возведения, но до заполнения водохранилища. Промораживанию подвергается не только центральная часть плотины, но и подрусловой талик, на котором возведена данная плотина. В целом данная схема с вариантом в виде воздушной замораживающей системы является в настоящий момент наиболее популярной при проектировании мёрзлых плотин.

Однородная мёрзлая плотина из связного грунта

 

3. Комбинированная схема — сочетание первых двух вышеописанных схем.

4. Возведение плотины с талым противофильтрационным ядром, с последующим естественным промораживанием со стороны низовой призмы. Для обеспечения возможности промораживания ядра низовая призма плотина отсыпается из каменной наброски. Ближе к отметке подошвы низовой призмы в ней устраиваются горизонтальные вентиляционные ходы. Выход вентиляционных ходов выполняется на низовом откосе (ближе к основанию). Данные ходы, совместно с высокопористой каменной наброской, позволяют организовать в зимний период естественное циркулирование холодных воздушных масс — от подошвы сооружения в направлении верхней части низового откоса. При этом происходит необходимое промораживание первоначально талого ядра плотины. Для предотвращения растепления плотины на летний период вентиляционные ходы перекрываются, а поверхность низового откоса укрывается рулонным материалом.

Дополнительными мерами, усиливающими надёжность промерзания противофильтрационных элементов плотин, являются:

1. При проектировании компоновки гидроузла — разработка генерального плана, предусматривающего ориентирование низового откоса плотины в направлении севера.
2. С начала периода отрицательных температур воздуха — мероприятия по расчистке низового откоса от снегового покрова.
3. С начала периода положительных температур воздуха — мероприятия по задержке таяния снегового покрова на поверхности низового откоса.
4. С начала периода полного схода снегового покрова на поверхности низового откоса — устройство временных теплоизоляционных и влагозащитных покрытий откоса. Покрытия удаляются перед наступлением периода отрицательных температур воздуха.