Способ В.А.Шатыгина возведения грунтовой плотины Советский патент 1987 года по МПК E02B7/06 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при возведении грунтовых плотин, преимущественно в северной строительно- климатической зоне.с

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения строительства плотин из мерзлых связных грунтов без их уплотнения и повышение надежности плотины.

На чертеже представлена плотина, попе- Ю речный разрез, реализуюш.ая предлагаемый способ.

Плотина содержит упорные призмы 1 в каждом ярусе отсыпки, центральную призму 2, запить ваюш.ую траншею 3. Центральная г призма 2 разделена функционально запиты- вающей траншеей 3 на противофильтрацион- ный экран 4 и ядро 5. Кроме того, плотина имеет противофильтрационный элемент 6.

Способ осуществляют следующим обра- 20 зом.

Летом известными способами подготавливают основание. Отсыпают слой тела плотины по всей ширине из талых грунтов с уплотнением для создания теплоизоляции

траншею 3 воды образуется замкнутый талик ограниченных размеров в центральной призме 2 из мерзлых связных грунтов. Дальнейшая передача тепла от воды к мерзлому грунту происходит кондуктивно. При наличии талого фильтрующего слоя грунта по всей ширине плотины, образованного при первом цикле оттаивания, эффективность второго цикла возрастает до предельной величины (для данного способа оттаивания), так как передача тепла протекает уже конвективно, что позволяет оттаять первый ярус до основания.

Оттаявший грунт первого яруса до наступления морозов самоуплотняется. За это время реализуется просадочная часть осадки мерзлого связного грунта. Осадка доуплотне- ния протекает в зимнее время. От промерзания его защищает слой талого грунта по всей ширине плотины, отсыпанный с уплотнением в летнее время (контур ABB А ).

Во вторую зиму отсыпают второй ярус грунта по всей ширине, плотины. Мерзлые несвязные грунты укладывают с уплотнением, а мерзлые связные - без уплотнения. Летом производят оттаивание плотины гидравлическим способом в два цикла с одноплотины от охлаждающего действия мерзло- временным наращиванием плотины. Все опего основания.

Зимой отсыпают первый ярус грунта по всей ширине плотины высотой, например, 30 м (контур ABCD). В упорные призмы 1 укладывают мерзлые несвязные грунты с уплотнением, в центральную призму 2 укладывают мерзлые связные грунты без уплотнения, запитывающую траншею 3 отсыпают из несвязных грунтов с уплотнением.

Первый цикл оттаивания. Летом первый ярус плотины оттаивают гидравлическим способом путем залива воды в гребень насыпи с переливом воды через кромку откосов.

Второй цикл оттаивания. Гидрооттаивание по первому циклу проводят в течение ограниченного времени, например за месяц.

30

35

рации первого года повторяют.

С целью повышения надежности плотины в первые годы эксплуатации в запиты- вающей траншее 3 устраивают противофильтрационный элемент 6 - ледогрунтовую завесу с заглублением в основание на расчетную глубину оттаивания. Непрерывное искусственное охлаждение проводят до полной консолидации грунта противофильтрацион- ного экрана 4 совместно с оттаявшим основанием, на что потребуется 5-15 лет. По завершении формирования текстуры грунта экрана 4 необходимость в ледогрунтовой завесе отпадает, замораживающую систему отключают, но отсутствие в необходимом объеме прогноза о сжимаемости и фильтраВ оставшееся теплое время, в течение двух- 40 цинных свойствах основания под ядром 5 не

трех месяцев, наращивают плотину по всей ширине из талого грунта с уплотнением (контур АВВ А ) и одновременной подачей воды в запитывающую траншею 3.

Часть мер.чло1-о связного грунта первого яруса плотины по всей ее ширине оттаивает в течение первого цикла гидроотгаи- вания, Б результате образуется талик - талый фильтрующий слой Е (контур АВСС Е D D), обеспечивающий необходимые условия для успешного оттаивания оставщегося мерзлого грунта (контур D E.C ) во втором цикле гидрооттаивания - во время подачи воды в запитывающую траншею 3.

Деление гидрооттаивания на два цикла рационально, так как эффективность оттаивания яруса грунта в первом цикле невелика (И)-15 м по глубине).

Если гидрооттаивание начать с выполнения второго цикла, то вследствие утепляющего действия поданной в запитывающую

траншею 3 воды образуется замкнутый талик ограниченных размеров в центральной призме 2 из мерзлых связных грунтов. Дальнейшая передача тепла от воды к мерзлому грунту происходит кондуктивно. При наличии талого фильтрующего слоя грунта по всей ширине плотины, образованного при первом цикле оттаивания, эффективность второго цикла возрастает до предельной величины (для данного способа оттаивания), так как передача тепла протекает уже конвективно, что позволяет оттаять первый ярус до основания.

Оттаявший грунт первого яруса до наступления морозов самоуплотняется. За это время реализуется просадочная часть осадки мерзлого связного грунта. Осадка доуплотне- ния протекает в зимнее время. От промерзания его защищает слой талого грунта по всей ширине плотины, отсыпанный с уплотнением в летнее время (контур ABB А ).

Во вторую зиму отсыпают второй ярус грунта по всей ширине, плотины. Мерзлые несвязные грунты укладывают с уплотнением, а мерзлые связные - без уплотнения. Летом производят оттаивание плотины гидравлическим способом в два цикла с одновременным наращиванием плотины. Все опе30

35

рации первого года повторяют.

С целью повышения надежности плотины в первые годы эксплуатации в запиты- вающей траншее 3 устраивают противофильтрационный элемент 6 - ледогрунтовую завесу с заглублением в основание на расчетную глубину оттаивания. Непрерывное искусственное охлаждение проводят до полной консолидации грунта противофильтрацион- ного экрана 4 совместно с оттаявшим основанием, на что потребуется 5-15 лет. По завершении формирования текстуры грунта экрана 4 необходимость в ледогрунтовой завесе отпадает, замораживающую систему отключают, но отсутствие в необходимом объеме прогноза о сжимаемости и фильтра40 цинных свойствах основания под ядром 5 не

5

исключает возможность включения замораживающей системы в последующие 5-15 лет.

Предлагаемая технология позволяет управлять осадкой плотины путем управления ее температурным режимом.

Пример. При отсыпке зимой яруса из мерзлого грунта по оси запитывающей тран- шен 3 устанавливают противофильтрационный элемент 6 - деревянную диафрагму, обитую толью, которая делит запитывающую траншею 3 на верховую и низовую части, способные подавать BO;;V соответственно в противофильтрациопный зкран 4 и ядро 5. Летом грунт оттаивают по первому циклу. Образуется талик .ABCC ED D. 5 При проведении второго цикла оттаивз- пня (при олиовремен.чом наращивании тела плотит, и ;iepe iinK)fi ;1.иафрагмы) противофильтрационный -jKpan 4 и ядро 5 уже можно оттаивать, при пеоб ;од11мости (разная

ширина, степень льдистости и т. п.) с разными скоростями путем подачи воды с разными расходами и температурой в верховую и низовую части запитывающей траншеи 3. Можно добиться такого режима оттаи- в ания яруса мерзлого грунта высотой 30- 40 м, при котором скорости вертикальной деформации противофильтрационного экрана 4 и ядра 5 одинаковы, что обеспечивает безопасную работу деревянной диафрагмы (нет сдвиговых усилий) и позволяет ее использовать в качестве противофильтрационного элемента на период доуплотнения противофильтрационного экрана 4.

Формула изобретения

1. Способ возведения грунтовой плотины, включающий отсыпку мерзлых связных грун; и с послсАуЮшил их оттаиванием. ог.;п :чт) щийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет ooeci e- чения строительства плотин нз мерзлых связных грунтов без уплотнения их и повышения надежности плотины, в каждом ярусе мерзлого связного грунта устраивают запи- тывающую траншею, подают воду в гребень яруса в два цикла: с переливом ее через кромки откосов и путем подачи в запитывающую траншею и устанавливают в запитывающей траншее противофильтрационный элемент.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что противофильтрационный элемент устанавливают путем промораживания грунта на

период стабилизации прочности тела плотины, после чего замораживающую систему отключают.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения строительства плотин из мерзлых связных грунтов без их уплотнения и повышение надежности плотины. Способ включает отсыпку мерзлых связных грунтов с последующим их оттаиванием. Для этого в каждом ярусе мерзлого связного грунта устраивают запитывающую траншею (ЗТ) 3. Подают воду в гребень яруса и устанавливают в ЗТ противофильтра- ционный элемент 6. Воду в гребень яруса подают в два цикла: с переливом ее через кромки откосов и путем подачи в ЗТ. Проти- вофильтрационный элемент 6 устраивают на период стабилизации прочности тела плотины путем промораживания грунта. Данная последовательность работ позволяет регулировать осадку плотины путем управления ее температурным режимом и снимает ограничения на скорость подъема воды в водо- хранилиш,е. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. I сл оо сх О5 4: