Плотина Советский патент 1985 года по МПК E02B7/00 

Изобретение относится к гидротехническому строительству, конкретно к строительству плотин на водопроницаемом засоленном основании, когда довольно сложно обеспечить устойчивость плотины в результате химической суффозии в основании

Известна плотина, включающая водопроницаемое основание, тело плотины и понур l .

Недостатком известной плотины на водопроницаемом основании является трудность обеспечения ее устойчивости в случае наличия в основании соленосных пород, так как в этом случае под действием химической суффозии происходит ухудшение механических свойств грунтов основания, увеличение осадков основания и фильтрационных расходов , при этом сооружение может разрушиться. Для обеспечения ус гойьчивости сооружения-в этом случае увеличивают длину понура, что пр 1водит к увеличению объема и стоимости сооружения.

Известна также плотина, включающа водопроницаемое засоленное основание тело плотины и понур 2 .

Недостатками известной плотины являются необходимость устройства понура предельной длины с тем, чтобы весь фильтрационньш расход поступал в основание через понур, что приводи к увеличению стоимости сооружения, невысокий срок эксплуатации (50 лет) в связи с увеличением коэффициента фильтрации понура по мере выщелачивания из него солей, что приводит к увеличению фильтрационного рас- хода, иследовательно, снижению срока эксплуатации сооружения.

Цель изобретения - снижение стоимости строительства и увеличение срока эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что в плотине, включающей водопроницаемое засоленное основание, тело плотины и понур, последний вьшолнен из водонепроницаемого материала, перед понуром уложен слой засоленного грунта переменной толщины с коэффициентом фильтрации, равным или .большим коэффициента фильтрации основания, при этом длина участка 6 водопроницаемого основания, на котором отсыпан слой засоленного грунта, определяется подбором из уравнения

а минимальная толщина слоя засоленного грунта в любом сечении участка длиной 6 определяется по следующей зaвиcцJ4ocти:

. Ko-H-t-Сн

-vflT

где Ь„ - минимальная толщина слоя

засоленного грунта г - функция, определяемая

по графику, KO - коэффициент фильтрации

основания, м/сут; Н - напор на сооружение, м; i - заданньм срок эксплуатации

сооружения, лет; Сц- концентрация насьщения

воды солью, содержание соли в грунте по объему, доли ед.

Т мощность водопроницаемого засоленного основания, MJ jf(.- плотность соли, X - абсцисса сечения участка водопроницаемого основания перед понуром, на котором отсыпан слой засоленного грунта О : X i f, Б - длина участка водопроницаемого -основания перед понуром, на котором отсыпан слой,засоленного грунта. На фиг.1 представлен график для определения функции F ; на фиг.2 предлагаемая плотина на засоленном проницаемом основании,, поперечный разрез.

Плотина включает засоленное основание 1, тело 2 плотины, водонепроницаемьй понур 3, слой засоленного грунта 4.

Плотина работает следующим образом.

После заполнения водохранилища формируется постоянньй фильтрационньй поток в основании плотины, поскольку понур является водонепроницаемым, то весь фильтрационньй пото поступает в основание только на длине 6 , ргавной активной зоне фильтраци перед понуром.

Вода, фильтрующая в этой зоне через слой засоленного грунта толщиной Ь)( , насыщается солями до пре3дела. При дальнейшем своем движени в основании плотины насьщенный филь рационньй поток не вызывает химиче кой суффозии, в результате чего обеспечивается надежная работа пло тины на заданный период эксплуатации t . Этого же эффекта - увеличения срока эксплуатации сооружения на протяжении t лет можно достичь путем снижения фильтрационного рас хода в основании плотины за счет увеличения длины понура, что приво дит к увеличению стоимости строите ства. Пример. Каменно-земляная плотина с центральным супесчаным ядром Нижне-Кафирниганского гидроузла на р.Кафирниган возводится на проницаемом загипсованном основ НИИ. мощностью Т 25 м. Напор на сооружении И 50 м. Заданньй срок эксплуатации t 50 лет, коэффициент фильтрации грунтов основания |(Q 0,25 м/сут, концентрация насыщения воды гипсом Сц 3 кг/м. Плот ность гипса Vj. 2,2 10 кг/м; Задан ный срок эксплуатации сооружения можно обеспечить путем строительст ва понура из супесчаного грунта длиной 450 м и толщиной 3,0 м. .При использовании предлагаемой плотины понур выполнен из водонепроницаемого материала, например, полиэтиленовой пленки, длиной Li 200 перед понуром уложен слой гйп- са(Со.1). Длину активной зоны фильтрации определяет подбором по формуле 1 при L,. 200 , 2Т 2.-25 0.35; F 0,055 i 79 10, следовательно длина активной зоны фильтрации е 1,5 X 25 37,5 м. По формуле (2) определяем необходимую толщину слоя гипса, уложенного перед водонепроницаемым понуром, для двух крайних сечений Х, 0,1 и Х2 1,5Т . 0,25-50-50-5 h, --365 i-25.2,2. 0.25.50.50-Э |.25.2,2-tOi 0.4Ь5 АА . Таким образом, из результатов расчета видно, что при использовании предлагаемой плотины длину понура в данном случае можно сократить на 250 м и увеличить срок эксплуатации сооружения на 25-30 лет (25-30 лет продвижения фронта выщелачивания гипса в основании плотины под понуром длиной 200 м). Применение предлагаемой плотины на водопроницаемом основании по сравнению с известной по прототипу позволит снизить стоимость строительства за счет уменьшения длины понура и увеличить срок эксплуатации сооружения с 50 до 75-80 лет путем исключения химической суффозии в основаНИИ плотины, укладкой слоя соли или засоленного грунта перед водонепроницаемым понуром. Ожидаемьй экономический эффект от использования предлагаемой плотины на Нижне-Кафирганском гидроузле составит 342,73 тыс. руб. за сче.т сокращения длины понура с 450 м до 200 м. .

«ч

CM

t

ПЛОТИНА, включающая водопроницаемое засоленное основание, тело плотниы и понур, о т л и ч а roll; а я с я , что, с целью снижения стоимости строительства и увеличения срока эксплуатации, понурвьшолнен из водонепроницаемого материала, перед понуром на водопроницаемое основание уложен слой засоленного грунта переменной толщины с коэффициентом фильтрации, равным или большим коэффициента фильтрации основания, при этом длина участка водопроницаемого основания, на котором отсыпан слой засоленного грунта, определяется подбором из уравнения . 10 5 Т а минимальная толщина слоя засоленного грунта в любом сечении участка длиной 2 определяется по следующей зависимости: ,гб5. -Т. Jfc bv где минимальная толщина слоя засоленного грунта в сечении X; F функция, определяемая по графику , окоэффициент фильтрации (Л основания, м/сут; н напор на сооружение, м; t заданный срок эксплуатации сооружения, лет; Спконцентрация насыщения воды солью, кг/м; Сосодержание соли в грунте по объему, доли ед, Т мощность водопроьицаемо го засоленного основания, bD У(,- плотность соли, кг/Mj СП X - абсцисса сечения участка водопроницаемого основания f перед понуром на котором отсыпан слой засопеиного грунта О X е . 2 - длина участка водопроницаемого основания перед понуром, на котором отсыпан слой засоленного грунта.

H

t

4