Грунтовая плотина Советский патент 1991 года по МПК E02B7/06 E02B7/00 

Фиг./

Изобретение относится к гидротехнике и может быть применено при возведении массивных подпорных сооружений, преимущественно, вусловиях повышенной сейсмической активности.

Цель изобретения - повышение сейсмостойкости за счет снижения действующих при землетрясениях инерционных нагрузок.

На фиг. 1 изображена плотина с омоно- личенной верхней частью, поперечный разрез; на фиг. 2 - схема, поясняющая работу конструкции; на фиг. 3 - структура омоноли- ченного грунта.

Грунтовая плотина на основании 1 включает тело 2 противофильтрационным элементом 3. Тело 2 состоит из верхней омо- ноличенной 4 и нижней 5 частей, между которыми расположено контактное пространство 6.

В качестве омоноличивающего материала может быть использован любой материал, обладающий упруговязкопластическими свойствами. Однако с технико-экономической точки зрения в северных районах наиболее целесообразен лед. В других сейсмических районах, например в высокогорных районах Средней Азии, более предпочтителен битум, литой асфальтобетон.

Грунтовая плотина работает следующим образом.

В процессе возведения и эксплуатации плотины с противофильтрационным элементом 3 они испытывают гидростатическое давление, а при землетрясении - и динамическое давление, вертикальные и горизонтальные нагрузки. При этом возникают значительные деформации и напряжения, достигающие наибольших величин в верхней (приблизительно 1 /3 высоты сооружения) части 4 плотины. Возникающие при сейсмическом воздействии колебания этой части плотины могут привести к значительным деформациям тела плотины вплоть до ее разрушения.

Создание в верхней части грунтовой плотины зоны из омоноличенного грунта приводит к существенному изменению характера ее колебаний при динамическом воздействии по сравнению с плотинами, в которых омоноличенные зоны отсутствуют либо распределены по объему сооружения случайным образом. Целенаправленно создаваемые в теле каменно-набросной плотины зоны грунта, омоноличенного упруговязкопластическим материалом, могут выполнять функции динамических гасителей колебаний, позволяющих снижать частоту первого (основного) тона собственных колебаний сооружений по сравнению с

частотой первого тона гоПсгвенных колеба ний плотины без указанных зон, изменять формы колебаний гпунтовых сооружений, что в результате приводит к общему снижению инерционных нагрузок и более благоприятному их распределению по объему плотины, обеспечивающему повышение динамической устойчивости сооружения в целом.

0Возведение плотины с омоноличивзнием грунта льдом осуществляется следующим образом.

Нижняя часть 5 плотины примерно на 2/3 высоты возводится традиционным спо5 собом - отсыпкой послойно или ярусами с одновременным возведением противо- фильтрационного элемента 3 Далее с отметки нижней границы из омоноличенного грунта грунт отсыпается послойно толщи0 ной 1-2 м с одновременным поливом уложенного слоя водой и его укаткой для образования жесткого скелетного материала, а также образования льда в порах грунта. Отсыпка и полив производится в зимнее

5 время при отрицательных температурах воздуха. Для создания высокомодульного омоноличенного грунта основным условием является обязательное соприкосновение всех твердых частиц грунта, т.е. их контакт

0 между собой и полное заполнение пор грунта льдом. При выполнении этих условий создается материал, обладающий высокими деформативными свойствами, с модулем упругости в 70-100 раз большим, чем грунт,

5 отсыпаемый без омоноличивания, т.е. соотношение динамических модулей упругости грунта нижней части плотины и омоноличенного грунта верхней части плотины находится в пределах 0,01...0,015. Соотношение

0 объемов омоноличенной и неомоноличен- ной частей плотины, обеспечивающее эффективное снижение первой собственной частоты плотины, а следовательно, и уменьшение инерционных нагрузок, находится в

5 пределах 0,2...0,5.

Изобретение позволяет обеспечить существенную диссипацию энергии сейсмических колебаний и снижение инерционных нагрузок на сооружение. В результате зна0 чительно повышается сейсмостойкость плотины в целом.

Кроме того, значительно упрощается технология возведения разномодульных элементов грунтовой плотины, поскольку

5 для омоноличивания грунта (в том числе песчаного, гравийного и т.д.) достаточно заполнить соответствующим материалом поры грунта. Так, при использовании в качестве упруговязкопластического материала льда это достигается простым поливом

водой в период отрицательных температур воздуха.

Формула изобретения

1. Грунтовая плотина, включающая тело, часть которого выполнена из омоноли- ченного грунта, отличающаяся тем, что.с целью повышения ее сейсмостойкости за счет снижения действующих при землетрясениях инерционных нагрузок, грунт омо- ноличен упруговязкопластическим

материалом, при этом из омоноличенного грунта выполнена верхняя часть плотины.

2. Плотина поп. 1,отличающаяся тем, что в качествеупруговязкопластическо- го материала использован лед, а объем верхней омоноличенной части плотины по отношению к общему объему плотины находится в пределах 0,2...0,5, причем соотношение динамических модулей упругости грунта нижней части плотины и омоноличенного грунта верхней части плотины находится в пределах 0,01...0,015.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при возведении плотин из грунтовых материалов в сейсмически опасных районах. Цель изобретения - повышение сейсмостойкости плотины за счет снижения действующих при землетрясениях инерционных нагрузок. Грунтовая плотина на основании 1 включает тело 2 с противофиль- трационным элементом 3. Тело 2 содержит верхнюю омоноличенную часть 4 и нижнюю часть 5. В качестве омоноличивающего материала может быть использован любой материал, обладающий упруговязкопласти- ческими свойствами, например лед. 1 з.п. ф-лы. 3 ил.

5

Фиг.В

Уас/шць/