ЗАЩИТНОЕ БЕСФИЛЬТРОВОЕ ПОКРЫТИЕ ОТКОСОВ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СООРУЖЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК E02B3/12 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для защиты откосов дамб, каналов, водохранилищ, выполняемых из связных грунтов, работающих в условиях частых и больших по величине колебаний уровня воды в условиях воздействия ледовых нагрузок, в частности верховых откосов ГАЭС и ГЭС суточного регулирования.

Известно крепление верхового откоса гидросооружения, содержащее дренажный слой и железобетонное покрытие в виде плиты [1]
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является монолитное железобетонное покрытие в виде плиты с закрытыми швами через сплошные бетонные зубья, расположенные поперек откоса, заделанной в тело плотины [2]
Недостатком таких покрытий откосов гидротехнического сооружения в условиях действия отрицательных температур является недостаточная надежность при действии ледовых нагрузок.

Ожидаемый технический результат может быть достигнут, если в известной конструкции защитного бесфильтрового покрытия толщину h_пл бетонной плиты определить из условия устойчивости на преобладающее воздействие ледовой нагрузки по формуле:
h_пл, где γ, γ_лом, γ_б соответственно плотность воды, ломаного льда и бетона, т/м³;
Δ n разница между осредненной пористостью массы льда нагромождения и пористостью собственно льда;
1,25 числовой параметр, полученный путем обpаботки натурных наблюдений;
F_пл' площадь бетонного покрытия на длине 1 м рассматриваемого участка сооружения с нагромоздившимся на откосе льдом, при ширине 1 м F_пл' l_нгр' ˙ 1, м², где l_нгр' длина рассматриваемого участка откоса с нагромоздившимся льдом, м;
W_нгр' объем возможного нагромождения ломаных льдин, смерзшихся между собой и примерзших к бетонному покрытию в период сработки водоема, м³
W_нгр h_нгр ˙ l_нгр ˙ 1, м³. где h_нгр толщина возможного нагромождения ломанных льдин, смерзшихся между собой и примерзших к бетонному покрытию в период сработки водоема.

По результатам натурных наблюдений строится эпюра толщины нагромоздившегося льда на откосе или берме и значение толщины возможного нагромождения находится в пределах
h_нгр (h_лом h_нгр^макс), м где h_лом толщина ломаных льдин, м
h_лом К_р ˙ δ_ω ˙η th, где К_р показатель, учитывающий понижение температуры воды у берегов водоема, К_р ≈ (1,0-1,2);
δ_ω показатель, учитывающий влияние скорости ветра на формирование поля льда, δ_ω 0,022 при штиле, δ_ω 0,031 при скорости ветра W < 8 м/с, δ_ω 0,044 при скорости ветра W > 8 м/с;
η_Σ β_th функции, учитывающие нарастание суммы отрицательных среднемесячных температур соответственно за средний многолетний период и за наиболее морозный год; определяются по графикам;
h_нгр^макс толщина максимально возможного нагромождения ломаного льда определяется, исходя из общего объема ломаного льда W_лом, образующегося в зоне разлома, W_лом h_лом ˙ b_рзл ˙ 1, м³;
b_рзл ширина зоны разлома, м,
b_рзл К_з(Н_ср ˙ m + Σ b_брм);
К_з коэффициент запаса, учитывающий накопление тороса при перемещении ветром или течениями льда поля, К₃ (1,2-1,9);
Н_ср высота сработки уровня воды в водоеме, м;
b_брм ширина берм, м;
m коэффициент заложения откоса гидротехнического грунтового водооградительного сооружения.

На фиг. 1 дана схема-эпюра ледовой нагрузки на покрытие откоса водоема ГАЭС при наполненном водоеме до отметки НПУ; на фиг. 2 при сработанном водоеме до отметки УМО; на фиг. 3 графики функций η_ω β_th ϕ ( Σ t, Т, W).

Бетонное монолитное покрытие откоса гидротехнического сооружения возводят путем укладки бетона в отдельные плиты, ограниченные переносной опалубкой. Конструктивные размеры отдельных плит l_пл, м принимают в зависимости от производственных возможностей бетонного хозяйства, но не менее допустимых размеров l_пл ≥ l_доп, м. Допустимые размеры плиты определяют известными способами, исходя из условия устойчивости плиты на откосе.

Использование: в области гидротехнического строительства для защиты откосов дамб, каналов, водохранилищ, выполняемых из связных грунтов, работающих в условиях частых и больших по величине колебаний уровня воды в условиях воздействия ледовых нагрузок, в частности верховых откосов ГАЭС и ГЭС суточного регулирования. Сущность изобретения: защитное бетонное покрытие включает монолитную бетонную плиту, закрепленную на откосе, толщина которой определяется из условия устойчивости на преобладающее воздействие ледовой нагрузки приведенной по формуле. 3 ил.

ЗАЩИТНОЕ БЕСФИЛЬТРОВОЕ ПОКРЫТИЕ ОТКОСОВ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СООРУЖЕНИЯ, выполненных из связных грунтов, включающее монолитную бетонную плиту, закрепленную на откосе, отличающееся тем, что бетонная плита выполнена толщиной h_пл, определенной из условия устойчивости на преобладающее воздействие ледовой нагрузки по формуле

где γ, γ_лом, γ_б соответственно плотность воды, ломаного льда и бетона, т/м³;
Δn разница между осредненной пористостью массы льда нагромождения и пористостью собственно льда;
1,25 числовой параметр, полученный путем обработки натурных наблюдений;
площадь бетонного покрытия на длине 1 м рассматриваемого участка нагромоздившегося на откосе льда при ширине 1 м, м²;
объем возможного нагромождения льдин, смерзшихся между собой и примерзших к бетонному покрытию в период сработки водоема, м³,

где h_Нгр толщина возможного нагромождения ломаных льдин, смерзшихся между собой и примерзших к бетонному покрытию в период сработки водоема, определяемая по построенной по результатам натурных наблюдений эпюре толщины нагромоздившегося льда на откосе или берме и находящаяся в пределах
h_Нгр= h_лом÷ hvfrНгр

^c ,
где h_лом= K_р·δ_ω·η_Σ·β_th толщина ломаных льдин, м;
где K_р≈ 1,0 - 1,2 показатель, учитывающий понижение температуры воды у берегов водоема;
δ_ω показатель, учитывающий влияние скорости ветра на формирование поля льда, d_ω= 0,002 при штиле, d_ω= 0,031 при скорости ветра W < 8 м/c, d_ω= 0,044 при скорости ветра W > 8 м/с;
h_Σ, β_th- параметры, учитывающие нарастание суммы отрицательных среднемесячных температур соответственно за средний многолетний период и за наиболее морозный год, определяемые по графикам;
hмакНгр^с толщина максимально возможного нагромождения ломаного льда, определяемая, исходя из общего объема ломаного льда W_лом, образующегося в зоне разлома, W_лом h_лом · b_рзл; м³;
b_рзл= K_з(H_срm+Σb_брм) ширина зоны разлома, м;
где K_з= 1,2-1,9 - коэффициент запаса, учитывающий накопление тороса при перемещении ветром или течениями льда поля;
H_ср высота сработки уровня воды в водоеме, м;
b_брм ширина берм, м;
m коэффициент заложения откоса гидротехнического грунтового сооружения;
длина участка откоса с нагромоздившимся льдом, м.