Плотина из грунтовых материалов Советский патент 1983 года по МПК E02B7/06 E02B3/16 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть применено при возведении плотин на сильнодеформируемых основаниях.

Известна плотина из грунтовых материалов, выполненная с противофильтрационным элементом криволинейной формы, обращенной выпуклостью в сторону нижнего бьефа 1.

Недостатком этой плотины является возможность появления трещин в противофильтрационном элементе из-за появления растягивающих напряжений при деформациях плотины.

Наиболее близкой к предлагаемой является плотина из грунтовых материалов, включающая верховую и низовую призмы и противофильтрационный элемент криволинейной формы, обращенный выпуклостью в сторону верхнего бьефа 2.

Недостатком такой конструкции также является возможность появления трещин в противофильтрационном элементе при значительных деформациях плотины.

Цель изобретения - повыщение надежности работы плотины на сильнодеформируемом основании.

Поставленная цель достигается тем, что в плотине из грунтовых материалов противофильтрационный элемент выполнен многокупольным и снабжен опорами из материала меньщей деформативности, чем деформативность материала низовой призмы.

Причем в низовой призме в пределах подкупольного пространства противофильт)ационного элемента выполнены прослойки из материала повыщенной деформативности, по сравнению с деформативностью материала низовой призмы.

При наличии деформации удлинения плотины только вдоль ее оси, противофильтрационный элемент выполнен многоарочным с опорами в виде стенок.

Причем стенки могут быть выполнены в виде криволинейного веера, расходящегося от нижней точки основания экрана к гребню плотины, а пролеты арок уменьщаются по направлению к береговым примыканиям.

На фиг. 1 изображен поперечный разрез; на фиг. 2 - план плотины с многокупольным экраном; на фиг. 3 и 4 - то же, для плотины с многоарочным экраном.

Плотина из групповых материалов включает противофильтрационный элемент из куполов 1, опертыхна колонны 2, выполненных в низовой упорной призме 3. Подкупольное пространство 4, ограниченное поверхностью 5 (пунктирная линия на фиг. 1 и 2), заполнено материалом повыщенной деформируемости.

Под воздействием давления воды верхнего бьефа в материале куполов экрана

возникают значительные сжимающие напряжения, исключающие возможность образования трещин и фильтрационного пробоя экрана.

Сжимающие напряжения не исчезают и при деформациях удлинения плотины (как в продольном, так и в поперечном ее направлении), вызываемых, например, оседанием поверхности земли при разработке полезных ископаемых или при возведении плотины на просадочных, заторфованных или слабых илистых основаниях. Повыщенная сопротивляемость плотины разрывным нарущениям делает ее более сейсмостойкой.

Достижению дополнительных сжимающих напряжений в экране способствует опирание куполов 1 на колонны ,2, выполняемые из переуплотненного и малосжимаемого материала, например, глинобетона.

Еще больший уровень обжатия экрана может быть достигнут при заполнении подкупольного пространства 4 материалом по выщенной деформативности, например в виде проемок из рыхлого песка или супеси, уплотненного торфа или древесных опилок. В этом случае может возникнуть необходимость в выполнении опорных колонн 2.

Многокупольная конструкция экрана способна сохранить сплощность противофильтрационного элемента при значительных деформациях удлинения плотины в плане. Она работает по принципу гармошки, ее купола 1 расправляются при удлинениях экрана, но при этом постоянно сохраняются сжимающие напряжения в поперечных сечениях куполов, что предотвращает экран трещинообразованию экрана.

При наличии деформаций удлинения, преимущественно в направ;1ении продольной оси плотины, экран выполнен в виде многоарочной конструкции, например полуцилиндрических оболочек 6, опирающихся на вертикальные стенки 7, расположенные в упорной призме 3 в поперечном к плотине направлении. При этом междуарочные пространства 8, ограниченные поверхности 5, также, с целью получения дополнительных сжимающих напряжений в материале экрана, могут быть заполнены легко сжимаемым материалом. В последнем случае присутствие стенок 7 не обязательно с точки зрения их поддерживающего действия, но желательно в роли разделителей фильтрационного потока в низовой призме на отдельные каналы. При этом выполнение стенок из малопроницаемого материала и на небольщих расстояниях между ними позволяет существенно повысить надежность плотины за счет повышенного фильтрационного сопротивления потоку при случайном повреждении одной из арок 6.

Для повышения надежности плотины и снижения ее стоимости опорные стенки 7

арок выполняют в веера, расходлш.е гося от нижней точки основания экрчна к гребню плотины. Пролеты арок б уменьшаются по направлению к береговым примыканиям.

Экран с верховой и низовой стороны защищается соответствующими переходными зонами - фильтрами (не показаны)

Экран предлагаемой конструкции может быть выполнены как из малопроницаемых грунтов, так и из пленочных материалов, асфальтобетона и бетона. Основание под экран может быть выполнено как подсыпкой холмиков ,и валов грунта, так и выемкой траншей - углублений в местах колонн и по опорному периметру четырехугольных куполов. Углубления могут быть выполнены также методом трамбования.

Материалы экрана могут укладываться как послойной отсыпкой горизонтальными и наклонными слоями, например, глинистые грунты, так и методом набрызга, например, бетона или асфальтобетона, или методом

напы.Л| ИИ- ii;i;ip;-;.iep. itcKvtCTBeHiiijix ciiuTeTM4ecKiiv мат.Ч) для оздания пленочного непроницаемого покрытия.

Глинистый грунт экрана в пластичном состоянии может быть уложен методом направленного метания с использованием i-рунтометателей известного типа или маимн для набрызга бетона..Применение меганчя грунта позволяет исключить операцию уплотнения грунта.

Для повышения надежности экрана пролеты куполов и арок уменыиаются на месте примыкания к основанию и берегам плотины. В зависимости от конкретных условий строительства можно сочетать в одной плотине многокупольную (например на примыкании к основанию и берегам) и много арочную (в средней части экрана) конструкции.

Применение изобретения позволяет обеспечить надежную работу плотин на сильнодеформируемых основаниях, например, при цодземной разработке полезных ископаемых.

1. ПЛОТИНА ИЗ ГРУНТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающая верховую и низовую призмы и аротивофильтрационCpu ный элемент криволинейной формы, обращенной выпуклостью в сторону верхнего бьефа, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы на сильнодеформируемом основании, противофильтрационный элемент выполнен многокупольным и снабжен опорами из материала меньшей деформативности,чем деформативность материала низовой призмы. 2.Плотина по п. I,отличающаяся тем, что в низовой призме в пределах подкупольного пространства противофильтрационного элемента выполнены прослойки из материала , повышенной деформативности, по сравнению с деформативностью материала низовой призмы. 3.Плотина по п. 1, отличающаяся тем, что, при наличии деформации удлинения плотины только вдоль ее оси, противофильтрационный элемент выполнен многоарочным с опорами в виде стенок. 4.Плотина по п. 3, отличающаяся тем, что стенки выполнены в виде криволинейного веера, расходящегося от нижней точки основания экрана к гребню плотины, а пролеты арок уменьшаются по направлению к береговым примыканиям.

CpuS.2