Способ сооружения напорной дамбы на слабом затопленном основании Советский патент 1992 года по МПК E02B1/00 E02B7/06 

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к строительству грунтовых напорных сооружений на территории гидроотвалов, шламохранилищ, и может быть использовано в других случаях возведения напорных сооружений на слабом затопленном основании.

Цель изобретения - повышение эффективности работ путем обеспечения водонепроницаемости дамбы,

На фиг.1 изображено поперечное сечение напорной дамбы; на фиг.2,3 и 4 - последовательность операций по устройству дренирующих перемычек; на фиг.5 - схема замыва верхового откоса напорной дамбы.

На фиг.1-5 изображены параллельные перемычки 1 и 2, откосы 3, 4, поверхность прочного грунтового основания 5, слой ила или шлама 6, валы 7, 13, 16 выдавливания, уровень водоема 8, верхний бьеф 9, верхняя часть дамбы 10, подошва перемычки 11, объем шлама, вытесненного из под подошвы перемычки 12, зона 14 с повышенными отметками поверхности, направление 15 перетекания шлама в зону с пониженными отметками поверхности, урез 17, берега 18, распределительный трубопровод 19, пульпа 20, слабопроницаемый экранирующий слой 21.

Способ осуществляют следующим образом.

Вначале под уровень водоема 8 отсыпаются две параллельно расположенные перемычки 1 и 2 из дренирующего грунта, например песчано-гравийной смеси (фиг.1). Превышение гребня перемычек над урезом 17 назначается из условий обеспечения безопасности людей и механизмов.

При отсыпке дренирующего грунта на слой ила или шлама 6 происходит его вытеснение до поверхности прочного грунтового основания 5. Процесс вытеснения шлама (ила) происходит в виде оползаний откосов в зоне свежей отсыпки с захватом толщи слабого (шламового, илистого) основания. При этом происходит существенное уполоVJ

СЛ 00

Ј

жение откосов 3 по сравнению с первоначальным их заложением 4 под углом естественного откоса а. Одновременно подошва каждой перемычки 11 приобретает криволинейное очертание, ее края располагаются выше исходной поверхности шламов (ила),

Вытесненный объем шлама (ила) размещается в виде валов 7,13 выдавливания по обе стороны от перемычек и между ними. При ограниченном пространстве между пе- ремычками поверхнЪсть вала 13 выдавливания поднимается до отметок более высоких, чем во внешних валах 7 выдавливания, а сам шлам (ил) в процессе вытеснения и выдавливания уплотняется. Дополнительное уп- лотнение шлама (ила) происходит под воздействием веса верхней части дамбы 10, отсыпаемой или намываемой обычным способом из слабопроницаемых, например, глинистых грунтов. Процессу уплотнения и консолидации шлама (ила) способствует его размещение в промежутке между двумя дренирующими перемычками.

Благодаря описанным процессам в центральной части напорной дамбы формиру- ется сплошная (от гребня до грунтового основания) слабопроницаемая зона (замок), сложенная в верхней части насыпным или намывным слабопроницаемым (например, глинистым) грунтом, а в нижней части - выдавленным уплотненным шламом (илом). Причем для формирования замка используется естественный природный процесс выдавливания слабого неконсолидированного слоя (шлама, ила) из- под подо- швы дренирующих перемычек и не требуется проведение специальных дорогостоящих мероприятий по осушению основания и отсыпке глинистого ядра или диафрагмы насухо.

Для достижения описанного эффекта необходимо, чтобы между дренирующими перемычками было выдержано определенное расстояние. Его минимальная величина ограничивается условием, чтобы между крайними ближайшими точками подошвы перемычек оставался зазор, достаточный для формирования вала 13 выдавливания между ними. Это условие выдерживается при выполнении соотношения

,(1)

где а - проектное расстояние между осями дренирующих перемычек;

ai - расстояние между осями дренирующих перемычек в случае пересечения их внутренних откосов, сформированных под углом естественного откоса при отсыпке под уровень водоема, на поверхности прочного грунтового основания

ai 2hnctga + Ь„,(2)

где hn - высота перемычки от ее гребня до прочного грунтового основания;

а - угол естественного откоса при отсыпке пород, слагающих тело перемычки, подуровень водоема;

bn - ширина гребня перемычки.

На фиг.1 изображен случай, когда a ai.

Другим ограничивающим условием является соответствие намечаемого расстояния между дренирующими перемычками геометрическим параметрам верхней (центральной) части дамбы, выражаемое следующим соотношением:

32 + bn а а2- bn,(3)

где 32 ширина профиля центральной части дамбы на отметке гребня дренирующих перемычек,

32 (Н - hn) (ctg en + ctg a2) + В, (4) где Н - полная высота дамбы от ее гребня до прочного грунтового основания;

СП, а 2 - углы наклона откосов дамбы;

В - ширина гребня дамбы.

Экранирующий эффект выдавленных шламов (илов) может быть усилен, если отсыпку дренирующих перемычек вести последовательно. Сначала отсыпают дренирующую перемычку, расположенную со стороны нижнего бьефа сооружаемой напорной дамбы (фиг.2), до соединения берегов 18 (фиг.4). Валы 7 выдавливания расположены примерно симметрично с обеих ее сторон, причем мощность их благодаря свободным условиям для растекания шлама (ила) будет относительно невелика. Затем с соблюдением условий (1), (3) отсыпают вторую дренирующую перемычку 2 (фиг.З). Поскольку она располагается над валом выдавливания от первой перемычки, то мощность шлама (ила) под ней будет больше, чем под первой. Большая часть вытесненного из-под подошвы второй перемычки 12 объема шлама (ила) находится со стороны первой перемычки, поэтому вал выдавливания в промежутке между двумя дренирующими перемычками развивается более интенсивно, отметки его поверхности могут значительно превышать отметки поверхности вала 7 выдавливания с внешней стороны второй перемычки, Однако, поскольку выдавленный шлам (ил), несмотря на его уплотнение, находится все же в текучем или текучепластичном состоянии, то происходит его перетекание из зоны 14 с повышенными отметками поверхности в зоны с пониженными отметками в направлениях, обозначенных стрелками 15 (фиг.4). Перетекание происходит вокруг зоны свежей отсыпки второй дренирующей перемычки(фиг.4). В результате валы выдавливания занимают положения 13, 16.

Благодаря описанному процессу нижняя часть откоса второй перемычки, расположенного со стороны верхнего бьефа 9, оказывается пригружена слоем шлама (ила), создающим дополнительный экранирующий эффект (фиг.З).

Для усиления экранирующего эффекта на поверхности напорной дамбы со стороны верхнего бьефа 9 прокладывают распределительный трубопровод 19 (фиг.5), из которого затем производят сброс пульпы 20, например глинистого шлама, на верховой откос дамбы. Частицы глинистого шлама, откладываясь на поверхности откоса, в частности откоса дренирующей перемычки, образуют слабопроницаемый экранирующий слой 21.

Формула изобретения 1. Способ сооружения напорной дамбы на слабом затопленном основании, преимущественно на гидроотвале или шламохра- нилище, включающий отсыпку сухих дренирующих пород на затопленное основание с вытеснением слабых пород до прочного грунтового основания и последующее формирование проектного профиля дамбы, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работ путем обеспечения водонепроницаемости дамбы, отсыпку дренирующих пород производят в виде двух параллельно расположенных дренирующих перемычек, после отсыпки перемычек в промежутке между ними формируют центральную слабопроницаемую часть дамбы, причем расстояние между осями дренирующих перемычек выбирают из соотношений:a ai,

Э2 + bft а Э2 - bri,

где а - проектное расстояние между осями

дренирующих перемычек;

ai - расстояние между осями дренирующих перемычек в случае пересечения их внутренних откосов, сформированных под углом естественного откоса при отсыпке

под уровень водоема, на поверхности прочного грунтового основания;

32 - ширина профиля центральной части дамбы на отметке гребня дренирующих перемычек;

bn - ширина гребня дренирующей перемычки.

2.Способ по п.1,отличающийся тем, что в первую очередь производят отсыпку дренирующей перемычки, рэсположенной со стороны нижнего бьефа сооружаемой напорной дамбы.

3.Способ по пп. 1 и2,отличающий- с я тем, что на поверхности напорной дамбы со стороны верхнего бьефа прокладывают распределительный трубопровод, из которого производят сброс пульпы, например глинистого шлама, на верховой откос дамбы.

Использование: при строительстве грунтовых напорных сооружений на территории гидроотвалов или шламохранилищ. Существо изобретения: при сооружении дамбы, возводимой на слабом затопленном основании, сначала производится отсыпка двух параллельно расположенных дренирующих перемычек. После этого в промежутке между перемычками формируют центральную слабопроницаемую часть дамбы. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Фиг f

ш

л

X

W8S11

15