„ЭГДА“

Чтобы точно узнать, как будут вести себя грунтовые воды под какой-нибудь земляной плотиной, обычно строят сначала модель плотины в стеклянном лотке и долгое время изучают ее. Два года надо потратить на изучение модели такой плотины, как, например, Волжская земляная плотина на канале Москва—Волга.

Но существует так называемый метод электрогидродинамических аналогий, который позволяет в значительно более короткий срок изучить движение грунтовых вод, не строя громоздких моделей.

Этот метод основан на том, что движение грунтовой воды под сооружениями и в самих сооружениях подобно движению электрического тока в различных телах-проводниках. Наш известный ученый академик Павловский в своей замечательной работе о законах движения грунтовых вод доказал это полное математическое и физическое сходство.

На основе этой теории был сконструирован специальный прибор «Эгда», который позволяет, пользуясь картиной движения электротока, наглядно изучить движение грунтовых вод. Так, например, этот прибор дал возможность работникам строительства канала Москва—Волга изучить поведение подземных вод под десятками будущих сооружений, не прибегая к устройству больших грунтовых моделей.

Специальный прибор «Эгда» позволяет, пользуясь картиной движения электротока, наглядно изучить движение грунтовых вод.

В приборе «Эгда» проницаемое для воды основание заменено очень тонкой электропроводящей пластинкой из станиоля. Пластинка вырезана так, что ее очертания вполне соответствуют очертаниям подошвы будущего сооружения.

Если мы подведем к этой пластинке с двух сторон электрический ток, то напряжение распределяется по определенному закону. В различных местах пластинки напряжение тока будет различным. Однако, на всей пластинке можно найти такие точки, в которых напряжение тока будет совершенно одинаково. Эти точки соответствуют точкам одинакового напора воды в настоящей плотине. Поиски таких точек совершаются электрощупом — сравнительно просто устроенной иголкой, соединенной с гальванометром. Найдя ряд точек с одинаковым напряжением тока и соединив их между собой, мы получим несколько линий. Эти линии, образующие четкий рисунок, и показывают, как в каждом случае будет распределяться напряжение. А пользуясь методом электрогидродинамических аналогий, мы можем построить действительную картину движения грунтовых вод под сооружением. Изучая линии движения электрического тока, можно, таким образом, получить ответ на многие вопросы, которые возникают у проектировщика гидротехнических сооружений.

Прибор «Эгда», сконструированный задолго до начала строительства канала Москва—Волга, обладает серьезными недостатками: он дает картину движения грунтовых вод только в одном плоском сечении, так как станиолевая пластинка представляет собой только один разрез грунта. А проектировщику необходимо получить данные о движении вод сразу во всем пространстве, занимаемом гидротехническим сооружением. Кроме того, эта пластинка сделана из однородного материала, поэтому она может дать нам сведения о движении грунтовой воды только в совершенно однородном грунте. Между тем в действительности однородных грунтов почти не существует.

В связи с этим метод электрогидродинамического сходства был в гидротехнической лаборатории Москваволгостроя значительно усовершенствован и дает теперь возможность разрешить интересующие проектировщика вопросы не только в плоскости, но и в пространстве и для разнородных грунтов.

Как известно, различные жидкости имеют разную электропроводность. Разные грунты тоже различным образом пропускают воду. Если мы возьмем раствор медного купороса разной насыщенности (концентрации), то увидим, что каждый такой раствор в разной степени пропускает электрический ток. Следовательно, можно каждый раствор определенной концентрации уподобить тому или иному виду грунта определенной водопроницаемости.

Сущность нового прибора и заключается в том, что взамен однородной станиолевой пластинки устанавливается стеклянная ванна, разделенная медно-эбонитовыми перегородками. Получается как бы несколько сосудов. В каждый такой сосуд налит раствор определенной концентрации, соответствующий определенному виду грунта. Теперь, изучая линии движения тока в каждом из этих сосудов, мы получаем уже картину движения воды не в однородном, а в разнородном грунте, вполне соответствующем действительному.

Однако, проектировщику необходимо знать не только направление и давление грунтовых вод под сооружениями, но и те границы, за которые эти воды не выходят. Это также теперь делается в гидротехнической лаборатории Москваволгостроя с помощью специального прибора — «пространственной Эгды».

Лаборатория использовала и заново сконструировала целый ряд приборов, которые осуществляют автоматическую запись особенностей каждого опыта. Разумеется, такая автоматическая запись отличается гораздо большей точностью, чем может дать самый изощренный глаз наблюдателя.

Таким образом были «заочно» проверены 34 сооружения канала и ряд других крупнейших гидротехнических сооружений.

Инж. В. ТЕЙТЕЛЬМАН

Статья опубликована в подразделе "В лабораториях Москваволгостроя"