ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫЙ ЭКРАН Российский патент 2010 года по МПК E02B3/16 

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано при строительстве противофильтрационных экранов из рулонных материалов, уложенных на грунтовое основание с периодически напорными грунтовыми водами.

Известен противофильтрационный экран, включающий расположенное на грунтовом подстилающем слое полотнище с дренажными отверстиями и перекрывающие сверху дренажные отверстия гибкие накладки, закрепленные на полотнище, снабженные выпускными отверстиями и образующие на плоскости полотнища контактную поверхность клапана (А.с. СССР №1296666, опубл. 15.03.87).

В таком экране полотнище не закреплено на грунтовой поверхности и не защищено, как и гибкая накладка на ней, от внешних воздействий.

От указанного недостатка свободен бетонопленочный экран (одежда), в котором дренажные отверстия в плитах совпадают с дренажными отверстиями в пленке и оборудованы клапанами, каждый из которых представляет собой гибкую накладку, расположенную в дренажном отверстии плиты и образующую на внутренней поверхности отверстия контактную поверхность клапана (А.с. СССР №1273433, опубл. 30.11.86).

Создание такого бетонопленочного экрана связано с высокими затратами средств, что сужает область его использования.

Известен противофильтрационный экран, включающий расположенное между грунтовыми защитным и подстилающим слоями полотнище с дренажными отверстиями, перекрытыми клапанами, каждый из которых представляет собой гибкую накладку, расположенную над дренажным отверстием и образующую на плоскости полотнища контактную поверхность клапана, при этом в месте каждого дренажного отверстия под полотнищем выполнена призма. Последнее позволяет разместить дренажные отверстия в верхней зоне защитного слоя, где давление грунта сверху на накладку наименьшее, что обуславливает раскрытие напорной водой контактной поверхности клапанов (А.с. СССР №1666618, опубл. 30.07.91).

Создание этого противофильтрационного экрана, наиболее близкого к предлагаемому экрану, усложнено вследствие необходимости выполнения под каждым дренажным отверстием призмы. Дополнительно, эксплуатационная надежность экрана недостаточна из-за низкой ремонтопригодности клапанов и сложности работ при создании новых клапанов, в случае появления в них необходимости.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является упрощение производства работ и повышение эксплуатационной надежности экрана. Технический же результат от использования изобретения заключается в обеспечении независимости работы клапана от толщины над ним защитного слоя экрана.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в противофильтрационном экране, включающем расположенное между грунтовыми защитным и подстилающим слоями полотнище с дренажными отверстиями, перекрытыми клапанами, каждый из которых представляет собой гибкую накладку, расположенную над дренажным отверстием и образующую на плоскости полотнища контактную поверхность клапана, согласно изобретению клапан снабжен расположенным над гибкой накладкой колпаком, корпус которого выполнен жестким, а его опорная часть выполнена с развитой подошвой и расположена за внешней границей контактной поверхности клапана. Полость, созданная колпаком над гибкой накладкой, гидравлически сообщена посредством транзитных отверстий с поровым пространством защитного слоя, а при раскрытии напорной грунтовой водой контактной поверхности клапана посредством выпускных отверстий с дренажным отверстием. Дренажное отверстие имеет преимущественно кругообразный вид, а колпак имеет преимущественно вид перевернутой тарелки. Транзитные отверстия выполнены в виде перфорации в корпусе колпака и/или в виде щелей между подошвой опорной части колпака и полотнищем.

Дополнительно, гибкая накладка, в случае расположения ее полностью в пределах полости, выполнена из более жесткого материала, чем материал полотнища, и создает по своему периметру выпускные отверстия в виде единой выпускной щели. Гибкая накладка, в случае расположения на ней колпака, выполнена из более эластичного материала, чем материал полотнища, при этом под колпаком в гибкой накладке на расстоянии от дренажного отверстия выполнены выпускные отверстия. Целесообразно в гибкой накладке выполнить вырезы с образованием выносных лепестков. При этом головы вырезов следует расположить в полости и образовать, таким образом, выпускные отверстия, а колпак расположить на выносных лепестках, толщина и жесткость которых должны быть достаточными для образования между полотнищем и подошвой опорной части колпака транзитных щелей.

Признаки, отличающие предлагаемый противофильтрационный экран от наиболее близкого к нему экрана, известного по А.с. СССР №1666618 (прототип), предусматривают наличие водопроницаемого жесткого колпака и характеризуют выполнение этого колпака по указанным выше правилам. Эти признаки обуславливают полное предотвращение давления грунта защитного слоя на контактную поверхность клапана и обеспечивают, таким образом, работу клапана независимо от толщины над ним защитного слоя.

Предлагаемый противофильтрационный экран иллюстрируется чертежами, на которых изображены:

на фиг.1 - фрагмент экрана в примере 1, план, защитный слой не показан;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 (вариант 1), колпак опирается на полотнище, а гибкая накладка расположена в полости под колпаком;

на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1 (вариант 2), колпак опирается на гибкую накладку, в которой в пределах полости выполнены выпускные отверстия;

на фиг.4 - фрагмент экрана в примере 2, план, защитный слой не показан;

на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг 4, колпак опирается на выносные лепестки гибкой накладки с образованием выпускных и транзитных отверстий.

Пример 1 (фиг.1-3)

Противофильтрационный экран состоит из полотнища 1, расположенного между защитным 2 и подстилающим 3 слоями. Полотнище 1 выполнено сплошным из рулонного материала, преимущественно полимерной пленки или бентонитовых матов, а слои защитный 2 и подстилающий 3 выполнены из фильтрующего грунта заданного зернового состава.

В полотнище 1 выполнены дренажные отверстия 4, перекрытые клапанами 5. Каждый клапан 5 состоит из гибкой накладки 6, расположенной над дренажным отверстием 4 и образующей на плоскости полотнища 1 контактную поверхность 7, и колпака 8, расположенного над гибкой накладкой 6 и образующего над ней полость 9. Каждое дренажное отверстие 4 выполнено круглым, а колпак 8 имеет вид перевернутой тарелки. Корпус 10 колпака 8 выполнен жестким, а его опорная часть 11 выполнена с развитой подошвой 12 и расположена за внешней границей 13 контактной поверхности 7, которая при раскрытии образует контактную щель 14.

Корпус 10 колпака 8 выполнен с перфорацией, образующей транзитные отверстия 15, которые обеспечивают гидравлическую связь полости 9 с поровым пространством защитного слоя 2. Гибкая накладка 6 выполнена из более жесткого материала, чем материал полотнища 1, например из резинотканевого листа, расположена полностью под колпаком 8 в полости 9 с образованием по своему периметру выпускной щели 16 (фиг.2).

Колпак 8 может быть расположен на гибкой накладке, имеющей достаточные для этого размеры. В этом случае гибкая накладка 6 выполняется из более эластичного материала, чем материал полотнища 1, например из полимерной пленки, когда полотнище 1 выполнено из бентонитовых матов. При этом выпускные отверстия 17 выполняются в гибкой накладке 6 и располагаются под колпаком 8 в пределах полости 9 на расстоянии от дренажного отверстия 4.

Клапан 5 на сплошном полотнище 1 выполняют одновременно с укладкой грунта защитного слоя 2 или после, например при эксплуатации экрана, с выполнением в защитном слое 2 лунок 18. При этом в полотнище 1 вырезают дренажные отверстия 4, например, кругообразного вида, которые накрывают гибкими накладками 6 и устанавливают колпаки 8. От смещений гибкие накладки 6 и колпаки 8 целесообразно посредством дискретного приклеивания закрепить на полотнище 1.

Противофильтрационный экран работает следующим образом.

При заполненном канале (или другой емкости) через защитный слой 2 и перфорированный колпак 8 вода проникает в полость 9 и своим гидростатическим давлением прижимает сверху гибкую накладку 6 к полотнищу 1 в пределах контактной поверхности 7 клапана 5, перекрывая дорогу к фильтрационным потерям через экран.

При высоком стоянии грунтовых вод, имеющих давление выше, чем в канале, через подстилающий слой грунтовая вода просачивается к дренажному отверстию 4, приподнимает гибкую накладку 6 и, раскрывая в пределах полости 9 контактную поверхность 7, образует между полотнищем 1 и гибкой накладкой 6 контактную щель 14. По этой щели 14 грунтовая вода проходит в полость 9, а затем через выпускную щель 16 (фиг.2) или выпускные отверстия 17 (фиг.3) и через транзитные отверстия 15 грунтовая вода поступает в защитный слой 2 и изливается на его поверхность.

Пример 2 (фиг.4 и 5)

Отличие противофильтрационного экрана от вышеописанного в примере 1 экрана заключается в том, что в гибкой накладке 6, выполненной из более эластичного материала, чем материал полотнища 1, дополнительно выполнены вырезы 19 с образованием между ними выносных лепестков 20. Головы 21 вырезов 19 расположены в полости 9 и образуют выпускные отверстия 17, а колпак 8 расположен на выносных лепестках 20, толщина и жесткость которых обеспечивают образование между полотнищем 1 и подошвой 12 опорной части 11 колпака 8 транзитных щелей 22.

Установку колпака 8 на полотнище 1 целесообразно осуществлять вместе с гибкой накладкой 6, прикрепленной выносными лепестками 20 к его подошве 12.

Особенностью конструкции такого экрана является то, что гибкая накладка 6 снабжена вырезами 19. Эти вырезы 19 в пределах полости 9 дополнительно повышают, в сравнении с гибкой накладкой в примере 1, деформативность гибкой накладки 6, что повышает как водонепроницаемость контактной поверхности 7 клапана 8 при давлении воды сверху, так и качество раскрытия контактной поверхности 7 при давлении воды снизу.

Предлагаемый противофильтрационный экран в сравнении с известным экраном более прост в изготовлении, так как полотнище укладывается на ровную поверхность подстилающего слоя при постоянной толщине защитного слоя. Дополнительно, экран обладает повышенной эксплуатационной надежностью за счет высокой ремонтопригодности клапанов и простоты работ при создании новых клапанов, в случае появления в них необходимости.

Обозначения

1 - полотнище

2 - защитный слой

3 - подстилающий слой

4 - дренажное отверстие

5 - клапан

6 - гибкая накладка

7 - контактная поверхность (клапана)

8 - колпак

9 - полость

10 - корпус (колпака)

11 - опорная часть (колпака)

12 - подошва (колпака)

13 - внешняя граница (контактной поверхности)

14 - контактная щель

15 - транзитные отверстия

16 - выпускная щель

17 - выпускные отверстия

18 - лунка

19 - вырезы

20 - выносные лепестки

21 - головы (вырезов 18)

22 - транзитные щели

Изобретение относится к гидротехническому строительству противофильтрационных экранов из рулонных материалов, уложенных на грунтовое основание с напорными грунтовыми водами. Противофильтрационный экран включает расположенное между грунтовыми защитным и подстилающим слоями полотнище с дренажными отверстиями, перекрытыми клапанами. Клапан содержит гибкую накладку, расположенную над дренажным отверстием и образующую на плоскости полотнища контактную поверхность. Клапан снабжен расположенным над гибкой накладкой колпаком, корпус которого выполнен жестким, а опорная часть выполнена с развитой подошвой и расположена за границей контактной поверхности. Колпак создает над гибкой накладкой полость, которая гидравлически сообщена посредством транзитных отверстий с поровым пространством защитного слоя, а при раскрытии напорной грунтовой водой контактной поверхности клапана посредством выпускных отверстий - с дренажным отверстием. Колпак имеет вид перевернутой тарелки, а транзитные отверстия выполнены в виде перфорации в корпусе колпака и/или в виде щелей в основании колпака. Гибкая накладка, в случае расположения ее полностью в пределах полости, выполнена из более жесткого материала, чем материал полотнища, и создает по своему периметру выпускную щель. Гибкая накладка, в случае расположения на ней колпака, выполнена из более эластичного материала, чем материал полотнища, и содержит выпускные отверстия. В гибкой накладке могут быть выполнены вырезы с образованием выносных лепестков, при этом головы вырезов расположены в полости и образуют выпускные отверстия, а колпак расположен на выносных лепестках, толщина и жесткость которых обеспечивают образование между полотнищем и подошвой опорной части колпака транзитных щелей. Изобретение позволяет обеспечивать независимость работы клапана от толщины над ним защитного слоя экрана. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Противофильтрационный экран, включающий расположенное между грунтовыми защитным и подстилающим слоями полотнище с дренажными отверстиями, перекрытыми клапанами, каждый из которых представляет собой гибкую накладку, расположенную над дренажным отверстием и образующую на плоскости полотнища контактную поверхность клапана, отличающийся тем, что клапан снабжен расположенным над гибкой накладкой колпаком, корпус которого выполнен жестким, а опорная часть выполнена с развитой подошвой и расположена за внешней границей контактной поверхности клапана, при этом полость, созданная колпаком над гибкой накладкой, гидравлически сообщена посредством транзитных отверстий с поровым пространством защитного слоя, а при раскрытии напорной грунтовой водой контактной поверхности клапана - посредством выпускных отверстий с дренажным отверстием.

2. Экран по п.1, отличающийся тем, что дренажное отверстие имеет преимущественно кругообразный вид, а колпак имеет преимущественно вид перевернутой тарелки.

3. Экран по п.1, отличающийся тем, что транзитные отверстия выполнены в виде перфорации в корпусе колпака и/или в виде щелей между подошвой опорной части колпака и полотнищем.

4. Экран по п.1, отличающийся тем, что гибкая накладка, в случае расположения ее полностью в пределах полости, выполнена из более жесткого материала, чем материал полотнища, и создает по своему периметру выпускные отверстия в виде выпускной щели.

5. Экран по п.1, отличающийся тем, что колпак расположен на гибкой накладке, в которой под колпаком на расстоянии от дренажного отверстия выполнены выпускные отверстия.

6. Экран по п.5, отличающийся тем, что гибкая накладка выполнена из более эластичного материала, чем материал полотнища.

7. Экран по п.5, отличающийся тем, что в гибкой накладке выполнены вырезы с образованием выносных лепестков, при этом головы вырезов расположены в пределах полости и образуют выпускные отверстия, а колпак расположен на выносных лепестках, толщина и жесткость которых обеспечивают образование между полотнищем и подошвой опорной части колпака транзитных щелей.