СПОСОБ СОПРЯЖЕНИЯ ПЛОТИНЫ С ОПОЛЗНЕВЫМ БЕРЕГОВЫМ СКЛОНОМ Российский патент 1996 года по МПК E02B7/06 E02B3/12 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при сопряжении плотины с оползневым береговым склоном.

Известен способ закрепления оползневого склона посредством устройства в оползневом массиве защитных стенок из ряда глубинных свай, омоноличенных ростверком, с последующим возведением на склоне сооружений (см. Гинсбург А. К. "Противооползневые удерживающие конструкции". М. Стройиздат, 1979, рис, 1.7.10,20).

Недостатком известного способа являются высокие затраты и недостаточная эффективность в случае закрепления оползневого массива, толщина которого исчисляется несколькими десятками метров.

Известен способ сопряжения плотины с оползневым береговым склоном, включающий закрепление берегового склона путем установки напрягаемых тяжей в поперечных штольнях склона с последующим закреплением их посредством анкерных балок в продольной штольне и на поверхности склона и примыкание плотины к закрепленному склону (см. авторское свидетельство СССР N 295547, кл. E 02 D 17/20, 1973).

Недостатком известного способа является то, что он также недостаточно эффективен и практически неприемлем, например, при пластическом оползании большого по площади и толщине земляного массива на пологом склоне по слабонаклонной (почти горизонтальной) поверхности скольжения. Особенно в сложном положении находится часть оползневого массива, расположенная в нижнем бьефе, на которую после подъема уровня воды перед плотиной воздействует обходная фильтрация, направление действия которой совпадает (почти совпадает) с направлением движения оползневого массива. В таких условиях возведенная плотина, работающая как контроформ, не всегда способна воспрепятствовать оползанию всего массива.

Указанные недостатки в существенной степени устраняются тем, что в известном способе сопряжения плотины с оползневым береговым склоном, включающем закрепление берегового склона от оползания, согласно изобретению, в нижнем бьефе строящейся плотины сначала на неподвижном дне реки у подошвы оползневого берегового склона и вдоль его устраивают неразмываемую упорную призму, а затем непосредственно вблизи будущей плотины нарушают сплошность оползневого массива посредством образования в оползневом массиве вертикальной дренажной прорези, ориентированной по длине в направлении движения оползневого массива или с отклонением от этого направления под острым углом в сторону плотины. Дополнительно:
вертикальную дренажную прорезь образуют путем коммуфлетного взрывания зарядов, размещаемых ярусами по глубине скважин, пробуренных по оси образуемого вертикального дренажного слоя, причем взрывы осуществляют до устройства примыкания плотины к оползневому береговому склону и после устройства пионерной призмы, провоцируя взрывами оползневые смещения в береговом склоне в направлении пионерной призмы;
в верхнем бьефе непосредственно у строящейся плотины нарушают сплошность оползневого массива посредством устройства траншейной прорези, заполняемой связным грунтом с приданием грунту пластичной или текучепластичной консистенции и ориентированной по длине в направлении движения оползневого массива.

неразмываемую упорную призму устраивают с образованием полости между призмой и береговым склоном, причем полость заполняют грунтовым материалом одновременно с устройством вертикальной дренажной прорези или после ее устройства.

Сущность настоящего технического решения заключается в том, что оползневый массив по ширине (вдоль берегового склона) расчленяют на три, независимо оползаемые, части: среднюю, расположенную по оси плотины, верховую, расположенную в верхнем бьефе, и низовую, расположенную в нижнем бьефе. При этом отчленение низовой части от оползневого массива осуществляют с использованием взрывов и с образованием, по известным правилам (см. авт. свид. CCCР NN 1289962, 1433097 и др.), вертикальной дренажной прорези по линии членения с провоцированием направленными сотрясениями оползневых смещений в неустойчивых частях оползневого массива до образования естественным путем в русле реки упора, защищенного от размыва ранее возведенной пионерной призмой. После возведения плотина взаимодействует только со средней по ширине частью оползневого массива, воспринимая от нее посильную для себя нагрузку и удерживая ее от оползания, а верховая и низовая по ширине части оползневого массива удерживаются упорами, ими же созданными в результате оползания при сотрясениях, при этом низовая часть оползневого массива на всю толщу защищена дренажной прорезью от воздействия на ее обходной фильтрации из водохранилища, а ею создаваемый упор защищен от размыва упорной призмой. Таким образом, устройство в нижнем бьефе в оползневом склоне вертикальной дренажной прорези с отклонением от направления движения оползневого массива под острым углом в сторону плотины и с использованием взрывных зарядов обеспечивает:
отчленение низовой по ширине части оползневого массива;
создание сплошной дренажной завесы, сообщенной с нижним бьефом;
провоцирование оползневых смещений сотрясениями в неустойчивых частях оползневого массива;
повышение качества дренажной прорези при одновременном уменьшении трения зацепления низовой оползневой части за среднюю часть за счет увеличения раскрытия дренажной "щели" при оползневом смещении.

Траншейная прорезь, заполненная связным грунтом, отчленяющая верховую часть оползневого массива, конструктивно может быть использована для создания сопряжения с основанием и бортами противофильтрационного элемента (экрана) грунтовой плотины, а в случае длинного (по направлению движения) оползня траншея может быть примкнута к вертикальной дренажной прорези в описании примера и в формуле изобретения такие возможности не отражены.

На фиг. 1 показана схема осуществления способа, план; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 разрез В-В на фиг. 1.

Способ осуществляют следующим образом:
В нижнем бьефе строящейся плотины 1 (на чертеже плотина изображена пунктирными линиями) на неподвижном дне 2 реки 3 у подошвы оползневого берегового склона 4 и вдоль реки 3 выполняют неразмываемую упорную призму 5 из грунтового материала с образованием полости 6 между призмой 5 и береговым склоном 4. После чего в верхнем бьефе непосредственно у плотины 1 нарушают сплошность оползневого массива 7, расположенного в границах 8 и снизу ограниченного поверхностью скольжения 9, посредством устройства траншейной прорези 10, заполняемой связным грунтом 11 (фиг. 3) с приданием грунту пластичной или текучепластичной консистенции и ориентированной по длине в направлении движения оползневого массива 7, а в нижнем бьефе непосредственно у плотины 1 нарушают сплошность оползневого массива 7 посредством образования в оползневом массиве 7 вертикальной дренажной прорези 12, ориентированной по длине с отклонением от направления движения оползневого массива под острым углом γ в сторону плотины.

Таким образом, устройство прорезей траншейной 10 и дренажной 12 оползневой массив 7 расчленяют на три, независимо оползающие части: среднюю 13, расположенную против плотины 1, верховую 14, расположенную в верхнем бьефе, и низовую 15, расположенную в нижнем бьефе.

Траншейную прорезь 10 устраивают под защитой глинистого раствора с использованием тех же механизмов, что и при возведении "стены в грунте". Верхнюю часть прорези 10 заполняют устойчивым к оплыванию водопроницаемым грунтом 16, который предотвращается произвольное "выплывание" водонасыщенного связного грунта 11 из прорези 10 на береговой склон 4. При этом грунт 16 насыщают водой, обеспечивая, таким образом, увлажнение связного грунта 11 до заданной консистенции.

Вертикальную дренажную прорезь 12 (фиг. 4) образуют путем одновременного коммуфлетного взрывания разрядов 17, размещаемых ярусами по глубине скважин 18, пробуренных по оси образуемой дренажной прорези 12, с образованием смыкающихся между собой полостей 19 или, по меньшей мере, участков 20 сплошной трещиноватости. При этом до взрывания зарядов 17 каждую скважину 18 заполняют сыпучим материалом.

При взрывании зарядов 17 происходит сотрясение берегового склона 4, направленность которых частично совпадает с направлением оползания массива 7. Эти сотрясения провоцируют оползневое смещение массива 7 и прежде всего его низовой части 15. В результате такого оползневого смещения происходит раскрытие дренажной прорези 12, что повышает ее качество при одновременном уменьшении трения зацепления низовой части 15 за среднюю часть 13, и происходит частичное заполнение полости 6 перед упорной призмой 5 грунтом с образованием естественным путем упора 21, защищенного от размыва упорной призмой 5, что приводит к длительной стабилизации низовой части 15 оползневого массива 7 на чертеже новое положение берегового склона изображено пунктирной линией.

После чего плотину 1 сопрягают с средней частью 13 оползневого массива 7, а полость 6 дозаполняют до уровня 22 грунтовым материалом с использованием строительной техники, образуя, таким образом, пригрузку подошвы склона 4. При этом плотина 1 работает как контрформ и удерживает среднюю часть 13 массива 7 от оползания в эксплуатационный период, и стабилизированная низовая часть 15 массива 7 по всей ее толще защищается дренажной прорезью 12 от воздействия обходной фильтрации, возникающей после подъема уровня воды перед плотиной 1.

Оползание частей массива 7 может быть спровоцировано, например, разработкой с использованием взрывов грунтовых карьеров, расположенных в теле оползневого массива 7 или вблизи его, а "нарезка" дренажной прорези 12 может быть осуществлена также либо щелеобразователями, либо с помощью невзрывчатого разрушающего средства (НРС) (различные расширяющиеся смеси), либо гидроразрывом.

При необходимости в верхнем бьефе также возводят упорную призму 5 (на чертеже призма изображена пунктирными линиями), а траншейную прорезь 10, также как и дренажную прорезь 12, ориентируют с отклонением от направления движения оползневого массива под острым углом в сторону плотины, что уменьшает трение зацепление верховой части 14 за среднюю часть 13.

Использование изобретения повысит надежность сопряжения плотины с оползневым береговым склоном путем существенного снижения силового воздействия на плотину оползневого массива за счет расчленения оползневого массива на независимые части и путем стабилизации наиболее неустойчивой низовой по отношению к плотине части массива за счет предотвращения посредством вертикальной дренажной прорези воздействия на низовую часть фильтрующей с верхнего бьефа воды, и за счет создания неразмываемого упора, образуемого естественным путем в результате провоцирования оползневого смещения. ЫЫЫ2

Использование: в гидротехническом строительстве, при сопряжении плотины с оползневым береговым склоном. Сущность изобретения: в нижнем бьефе на неподвижном дне 2 реки 3 у подошвы склона 4 и вдоль его выполняют пионерную призму 5. В верхнем бьефе непосредственно у строящейся плотины 1 нарушают сплошность оползневого массива 7 посредством устройства траншейной прорези, заполняемой связным грунтом пластичной или текучепластичной консистенции и ориентированной по длине в направлении движения оползневого массива 7, а в нижнем бьефе непосредственно у плотины нарушают сплошность массива 7 посредством образования в массиве 7 вертикальной дренажной прорези, ориентированного в направлении движения оползневого массива 7 или с отклонением от этого направления в сторону плотины. Дренажную прорезь образуют одновременным коммуфлетным взрыванием зарядов, размещаемых ярусами по глубине скважин с провоцированием оползневых смещений в береговом склоне 4, в результате которых под защитой призмы 5 происходит образование упора 21. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ сопряжения плотины с оползневым береговым склоном, включающий закрепление берегового склона в пределах оползневого массива при строительстве плотины, отличающийся тем, что в нижнем бьефе строящейся плотины вначале выполняют неразмываемую упорную призму, расположенную на неподвижном дне реки у подошвы оползневого массива и ориентированную вдоль берега реки, а затем в оползневом массиве по всей его длине и толщине выполняют вертикальную дренажную прорезь, расположенную в нижнем бьефе непосредственно вблизи будущей плотины и ориентированную в плане с отклонением под острым углом в сторону плотины от направления движения оползневого массива. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вертикальную дренажную прорезь выполняют путем коммуфлетного взрывания зарядов, размещенных ярусами по глубине скважин, пробуренных по оси дренажной прорези, причем взрывы осуществляют до возведения примыкания плотины к оползневому массиву и после возведения упорной призмы, провоцируя взрывами оползневые смещения массива в направлении упорной призмы. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в оползневом массиве по всей его длине и толщине выполняют траншейную прорезь, расположенную в верхнем бьефе непосредственно вблизи будущей плотины, ориентированную по направлению движения оползневого массива и заполненную связным грунтом пластичной консистенции. 4. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что между упорной призмой и оползневым массивом образуют полость, которую заполняют грунтовым материалом одновременно с выполнением вертикальной дренажной прорези или после ее выполнения.