Вода, падая струей с гребня плотины, разбивается и образует то, что называется стоячей волной.
Такая стоячая волна называется отогнанным прыжком.
Отогнанный прыжок дает резкую перемену скоростей и размывает дно. Получается яма. Эта яма ползет под сооружение и в конце концов может подмыть плотину.
Нужно фиксировать — закрепить определенное положение прыжка. Для этого перед плотиной, там, куда падает струя, устраивают углубление — колодец.
В этом колодце прыжок затапливается.
Смотришь через стекло и видишь, как поворачиваются назад струи.
Получается «валец»: сила прыжка рассеивается, он разбивает сам себя.
Длину и глубину колодца для затопления прыжка рассчитывают здесь на моделях.
Прикидывали, проверяли, пробовали на моделях.
Бывают случаи во время больших войн, когда места сражения уходят за границы крупномасштабных карт и нужно воевать, составляя самим карты местности.
Такой войной было Беломорское строительство. Оно развертывалось на целине.
Рассчитывали 27-ю Маткожненскую плотину.
Плотина стоит на камне, но камень слоист, и направление идет по течению.
Возникает опасность сосредоточенной фильтрации воды под сооружениями через щели между пластами.
Скала ненадежна, ее может размыть.
Нужно рассчитать размах водяного прыжка.
Для Шаваньской плотины решали вопрос о безвакуумности, стремились к тому, чтобы струя не отрывалась от тела плотины. А для Маткожненской плотины после опытов решили под струю воды, сходящей с трамплина, подвести воздух.
Шумливы за стеклом модели плотин, а рядом стоят спокойные аквариумы без рыб: за стеклом вода и косо положенный грунт — проверяют его оплывание и водопроницаемость.
Здесь проверялось, до какой степени плотина пропитывается водой, устанавливалось то, что в технике называется депрессивной линией.
Моделей земляных плотин в лаборатории всегда стояло две-три.
Центрофуга профессора Лебедева
Так торопились с работой, что не заметили, что создают новые области науки.
Нигде никогда в мире не работала так лаборатория. В ней томились, как в приемной перед залом суда, модели. Все сооружения строительства перебывали здесь в уменьшенном виде. И многие вышли отсюда измененными, чтобы вырасти и жить.
Люди лаборатории жили тут же в маленьких комнатах с дощатыми перегородками, с одеялами, которые были повешены вместо дверей.
С другой стероиды — в комнате окнами в гору — прерывисто выло что-то.
Это была центрофуга профессора Александра Федоровича Лебедева. Маленькая, как дьявол гудящая, центрофуга исследовала молекулярную влагоемкость почвы.
Максимальной молекулярной влагоемкостью грунта называется то количество воды, которое удерживается на поверхности частиц силами молекулярного притяжения между частицами грунта и воды. Сила эта порядка десяти тысяч атмосфер.
Эта вода, в противоположность воде, которая просто пропитывает почву, не подвержена силе тяжести.
В центрофуге образцы почв подвергают действию центробежной силы, и вся вода из образца грунта выбрасывается а иск мочением молекулярной.
После этого образец почвы взвешивается. После взвешивания он высушивается. Высушивание удаляет молекулярную воду. После высушивания образец опять взвешивается.
Разница в весе образца до высушивания и после высушивания определяет молекулярную влагоемкость. А молекулярная влагоемкость для каждого сорта почвы своя.
Таким образом в лаборатории под горой в течение двух часов путем двух взвешиваний, одного высушивания и одного вычитания определяли точно характер грунта. Здесь работали на лету и отвечали телеграммой.
Здесь видели, как маскируются грунты, какие неожиданности они готовили строительству, и часто устанавливали, что на данном участке годного для строительства грунта вообще нет.
Иногда оказывалось, что есть песок, который профильтровывает воды. И есть иольдиевая глина, которая вообще не годна для строительства.
Но после опытов устанавливалось, что если поливать песок мутной от глины водой и таким образом вносить в песок некоторое количество глины, то фильтрация значительно уменьшается. Тут приходилось вытаскивать науку из книг.
Есть обычные ошибки здравого смысла, которые довольно трудно преодолеть.
Здравый смысл живет пока в четырехугольнике четырех правил арифметики.
В средней школе задавали задачу: в час из бассейна выливается 10 ведер воды. Сколько выльется в 10 часов?
Эту задачу решали умножением.
Это неправильно. В бассейне одновременно с понижением уровня воды будет уменьшаться ее скорость.
Технические вопросы простым умножением не решаются.
Думают, что фильтрация идет по породам грунта. А на самом деле вокруг частиц грунта есть пленочная вода, которая окружает их, как чехлы. Вот между этими чехлами из неподвижной воды протекает фильтрующая вода.
Можно увеличить работу чехлов и задержать воду водой.
Произвели опыты. Взяли две трубки, насыпали в них песок; в одну насыпали 10 сантиметров песку, в другую — 200. Профильтровали через каждую по 10 литров воды. Потом определили степень влажности песка в короткой и длинной трубках. Оказалось, что в длинной трубке влажность песка первые 150 сантиметров постоянна, а потом возрастает прыжком.
В короткой трубке — другая картина: здесь влажность песка одинакова по всей его величине, причем она значительно больше, чем в длинной трубке.
Вода в короткой трубке задерживается сильнее, чем в длинной: воздух, находящийся под песком, оказывается водонепроницаемым слоем.
Вспоминали наблюдения, что горизонтальная или наклонная щель в грунте задерживает в его верхних слоях воды больше, чем ее может задержать на той же высоте сложный однородный грунт.
Все это оказалось чрезвычайно злободневным, реальным, как тачка, как паровоз, пароход, камень.
На строительстве нехватает годных грунтов, но торфа много.
Торф пропускает воду, песок пропускает воду. Смесь торфа с песком меньше пропускает воду, чем в отдельности песок и торф, но все-таки фильтрует очень сильно. Но слой песка, покрытый слоем торфа и снова песком, — такой слоистый торфяно-песчаный экран не пропускает воды.
Это проверяли в приборах, это оказалось верным: слоистые экраны выдерживали проверки, вода не прорывала их и не выпучивала.
Высокая техника проста и легка; изумительность Беломорстроя не в том, что он большой, а в том, что он легкий.
Высокая техника — это не обязательно техника, имеющая дело с конструкциями из высококачественных материалов.
Часто это конструкция из грубых, но рационально примененных материалов.
История со слоистыми экранами интересна как случай преодоления узкого места.
