Способ защиты плотины от трещинообразования и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК E02B7/06 E02B3/16 E02D17/18 E02D17/20 

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям и может быть применено при возведении плотин из грунтовых материалов преимущественно на подрабатываемых подземными выемками территориях.

Известен способ защиты плотины от трещинообразования путем нарезки в ней швов, заполняемых несвязным грунтом 1.

Недостатком способа является сравнительно высокая трудоемкость работ.

Известно устройство для защиты плотины от трещинообразования, включающее систему взаимно пересекающихся щвов, заполненных несвязным грунтом и снабженных противофильтрационными и дренажными элементами 1.

Недостатком устройства является его высокая стоимость.

Наиболее близким к изобретению является способ защиты плотины от трещинообразования, включающий ликвидацию опасных зон. Ликвидация трещин осуществляется путем их перекрытия противофильтрационными элементами 2.

Недостатком известного способа является возможность дальнейшего развития трещин при подработке основания.

Наиболее близким к изобретению является устройство для защиты плотины от трещинообразования, включающее уложенные в тело насыпи армирующие элементы 3.

Недостатком известного устройства является возможность образования трещин в плотине при значительных подработках основания.

Цель изобретения - повыщение надежности работы плотины.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу поверхность плотины в зоне образования трещин подвергают многократному силовому воздействию, включая укладку на гребень плотины локальной пригрузки, достаточной для смятия трещины, и сохранение этой пригрузки до окончания процессов, вызывающих трещинообразование.

Кроме того, в устройстве для осуществления способа на примыкающих к гребню частях верхового и низового откосов плотины выполнены упорные элементы, между которыми отсыпана армированная грунтовая пригрузка.

Причем упорные элементы выполнены в виде соединенных между собой стенок.

При этом стенки могут быть выполнены в виде трехщарнирных арок, которые снабжены имеющими свободный ход затяжками.

Стенки могут быть выполнены парусного типа, а соединение стенок в поперечном к плотине направлении осуществлено анкерами-затяжками, снабженными на концах пружинными регуляторами усилия натяжения.

На фиг. 1 изображена плотина, продольный разрез; на фиг. 2-5 - то же, поперечный разрез; на фиг. 6 - вид с нижнего бьефа на пригрузку; на фиг. 7 - пригрузка с ограждающими стенками по типу трехщарнирных арок, план; на фиг. 8 - то же, в виде парусных перекрытий, план; на фиг. 9 - плотина с уплотняющей передвижной пригрузкой, продольный разрез; на фиг. 10 - то же, поперечный разрез.

При обнаружении в плотине i на ее гребне 2 опасных зон 3 в отношении трещинooбpaзoвa ия производят подсыпку 4 грунтового местного материала, создавая новый гребень 5 на высоте, достаточной для того, чтобы вес столба грунтовой пригрузки мог смять образующиеся трещины. При этом гребень 5 пригрузки рекомендуется смещать в сторону верхнего бьефа относительно гребня 2 существующей плотины, чтобы повысить степень обжатия верхового клина плотины.

Для повышения устойчивости пригрузки на сдвиг по откосу в ее основание укладывается арматурная сетка 6, например из капроновых лент или из стеклоткани.

Для ограничения растекания материала пригрузки использованы упорные элементы 7 например из каменной наброски, а для повыщения прочности плотины - армосетка 8. Упорные элементы могут выполняться также в виде специальных заанкеренных ограждений-стенок. На фиг. 4 показаны установленные на откосах железобетонные уголковые анкерные плиты 9, соединенные гибкими тягами 10, перекинутыми через опоры 11, которые уложены вдоль гребня защищаемой плотины.

Пригрузка гребня может быть создана засыпкой грунтом пространства между вертикальными стенками, возводимыми на гребне защищаемой плотины. Стенки Г2 в виде бетонных трехщарнирных арок опираются на стойки 13, соединенные попарно поперечными тягами 14 и продольными к гребню затяжками 15. Стенки могут выполняться парусного типа из гибких полотнищ 16, например из стеклоткани, опирающихся на стойки 17, стянутые анкерами 18 с пружинами 19.

Преимуществами устройства пригрузки по арочному и парусному типу является возможность обеспечения их равномерной регулируемой растяжимости (удлинения).

Перед засыпкой грунта гайки затяжек 15 подтягиваются, а после окончания засыпки отвинчиваются, обеспечивая расчетное допустимое приращение расстояния между стойками, определяемое из условия отсутствия опасных трещин деформации удлинения

защищаемой плотины.

Регулирование растяжимости конструкции парусного типа обеспечивается величиной натяга полотнищ 16 перед засыпкой

(т. е. отрезкой прогиба полотнищ), упругостью материала полотнищ, величиной анкеров 18 и жесткостью пружины 19 на этих анкерах.

Величина грунтовой пригрузки пригребневой части плотины выбирается из условия смятия трещин, которые могли бы возникнуть при деформациях удлинения плотины в продольном и поперечном направлениях к ее оси.

Пригрузка плотины в зоне трещинообразования может быть осуществлена и другими путями. Для ликвидации трещин, периодически появляющихся в плотине в период эксплуатации по мере подработки основания, на гребень выводится подвижная нагрузка, например тягач 20 на прицепе-трайлера 21 перемещает грузы 22 вдоль гребня 2 над зоной предполагаемых или появивщихся трещин 3. В качестве дополнительной переходной нагрузки используются груженые самосвалы 23.

При установке грузов над трещиной 3 грунт оседает, сдвигаясь вниз по поверхностям скольжения, которые показаны пунктиром на фиг. 9 и составляют угол обрущения Л с плоскостью вертикальной трещины.

Образующиеся при этом две клиновые призмы обрущения грунта перемещаются вниз и навстречу друг другу и сминают (сплющивают или охлопывают) полость трещины 3. Окончательное закрытие трещин обеспечивается несколькими проходками грузов по одному следу, а число проходок определяется расчетом. Для повыщения удельных уплотняющих нагрузок в качестве грузов (балласта) могут быть использованы герметичные емкости (цистерны), закачиваемые жидкостью из ограждаемого плотиной хранилища, при этом передвижка емкостей на новую зону трещинообразования может производиться после их опорожнения, а их установка - непосредственно на поверхности гребня.

Для повышения равномерности осадок и снижения уступообразования на поверхности гребня величина удельной нагрузки на грунт нарастает и уменьшается плавно благодаря меньшему весу крайних, дополнительных к основному, грузовых единиц

подвижного состава, например тягача впереди основной грузовой платс|)ормы и самосвалов позади ее. Этой же цели можно достичь проходом вначале легкого автопоезда, а затем тяжелого, расчетного.

Для повышения эффективности борьбы с трещинообразованием длину одновременно нагружаемой поверхности вдоль гребня принимают не менее глубины трещины, а удельную нагрузку - не менее веса столба грунта на глубине трещины.

Повышение удельной нагрузки может быть достигнуто также применением грузовых платформ с многоэтажными площадками, на которых укладываются эластичные герметичные емкости, заполняемые жидким балластом на период обработки гребня плотины.

С целью снижения величины передвижных грузов (балласта) на передвижную платформу устанавливают ряд вибровозбудителей, работающих синхронно, при этом платформу выполняют опускаемой на поверхность грунта для обработки гребня плотины в заданной зоне трещинообразования, и платформа поднимается для перемещения на следующую позицию виброобработки.

Наибольщий эффект в смятии -трещин достигается в том случае, когда нагрузка надвигается на зону трещинообразования одновременно с двух сторон и симметрично относительно оси трещины.

С целью повышения надежности перекрытия трещин после окончания обработки гребня подвижными грузами производят дополнительную обработку надводной части верхового откоса и гребня плотины путем трамбования грузом, сбрасываемым с высоты, например, с помощью крана.

Ликвидация трещин может быть осуществлена путем применения взрыва. При этом плоские заряды укладывают над зоной трещинообразования и взрывают от периферии к центру.

Применение изобретения позволит успешно бороться с трещинообразованием вводимых в действие построенных ранее плотин при продолжающейся подработке их оснований.

1. Способ защиты плотины от трещинообразования, включающий ликвидацию опасных зон, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы плотины, поверхность плотины в зоне образования трешин подвергают многократному силовому воздействию, включая укладку на гребень плотины локальной пригрузки, достаточной для смятия трещины, и сохранение этой пригрузки до окончания процессов, вызывающих трещинообразование. 2.Устройство для защиты плотины от трещинообразования, содержащее уложенные в тело насыпи армирующие элементы, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы плотины, на примыкающих к гребню частях верхового и низового откосов плотины выполнены упорные элементы, между которыми отсыпана армированная грунтовая пригрузка. 3.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что упорные элементы выполнены в виде (Л соединенных между собой стенок. 4.Устройство по п. 3, отличающееся тем, что стенки выполнены в виде трехшарнирных арок, которые снабжены имеющи.ми свободный ход затяжками. 5.Устройство по п. 3, отличающееся тем, что стенки выполнены парусного типа, а соединение стенок в поперечном к плотине направлении осуществлено анкерами-затяжками, снабженными на концах пружинными регуляторами усилия натяжения. фиг./

1

5

12ч к

фиг.5

Т

и||11 и

тгтг

/J /J

г, в

фиг.

фиг.8

« 2

/ 1

Фиг. 9

йы п

пппп

пппп

фиг.70