Способ возведения глинистого экрана Советский патент 1993 года по МПК E02B3/16 

Изобретение относится к природоза- щитным конструкциям в гидротехническом строительстве и может найти применение при устройстве прптивофильтрационных экранов водоемов, например, верхних водоемов ГАЭС, днища и бортов каналов, водоемов-отстойников, подпорных плотин.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной.надежности работы экрана путем обеспечения максимальной водонепроницаемости уложенных в экран грунтов.

На чертеже представлены графики зависимости показателей водопроницаемости (уа) ,di,darp,W) и деформированное™ пор С# р ( yd ) . di. darp, W, P) от плотности, где КФ-- коэффициент фильтрации уплотненного грунта; - показатель деформирован- ности пор; yd - плотность скелета грунта; di

- крупность частиц грунта, в т.ч. частиц расчетных размеров; darp- размер агрегатов грунта, в т.ч. комковатого, некомковатого; W-влажность; Р-давлениеуплотняющей нагрузки.

Кривые построены по данным лабораторных исследований грунтов, уплотненных в размельченном виде с содержанием глинистых частиц в объеме от 9 до 65%. Имеется в виду, что в экран укладывается грунт предварительно размельченный с содержанием агрегатных частиц размером мм не менее 80-85%.

Кривые Кф и Cg1 - двухступенчатые. Нижние отрезки 1-2 кривых Сб и соответствующие им отрезки кривых Кф - плавные, при изменении плотности на величину ,05 т/м . Происходит увеличение показателя Q5 и уменьшение водопроницае„ а

ел

мости Кф примерно на порядок. Это свидетельствует об уплотняемости грунта и де- формированности пор на этом участке на уровне пластического состояния, когда происходит разрушение агрегатов и сплющивание макропор.

При дальнейшем увеличении уплотняющей нагрузки примерно на 0,1 т/м3 кривые Сд и Кф на отрезках 2-3 и крутые, величины показателей Сб и Кф изменяется весьма незначительно, что свидетельствует о проявлении резкого сопротивления упругих структурных сил грунта и сил предельного напряжения сдвигу,связной воды в микропорах. Несмотря на приложение значительных усилий и повышение плотности грунта, на этих отрезках кривых наблюдается небольшое снижение водопроницаемости при сохранении формы деформируемых пор и незначительном изменении их площади. Деформация пор на этих отрезках кривых происходит на уровне упругого состояния грунта, а точки 2 и З ограничива- ет нижнюю область упругих деформаций.

При последующем увеличении уплотняющей нагрузки и плотности грунта примерно на величину Ayd 0,05 т/м3 и преодоления нагрузкой сопротивления упругих сил, на отрезках 3-4 и кривых и Кф происходит резкое увеличение показателя деформативности пор и уменьшение водопроницаемости грунта примерно на 1-1,5 порядка за счет сплющивания макро- и микропор и вытеснения из них свободной и слабосвязанной воды. Деформация пор на отрезках 3-4 и ЗМ кривых Сб и Кф происходит на более высоком уровне пластического состояния грунта. Этому состоянию соответствует пологий участок кривой водопроницаемости.

С дальнейшим увеличением уплотняющей нагрузки и плотности грунта, выше отрезков 3-4 и 3-4 судя по кривым Сд и Кф, наблюдается жесткое сопротивление упругих структурных сил уплотнению. Показатель деформативности достигает предельного значения (Сд -Сд const), вбдо- проницаемость грунта становится предельно минимальной (Кф Кфмин).

Уплотнение грунта до плотности; лежа щей на кривых и Кф выше отрезков 3-4 и 3 и 4, может происходить за счёт сжатй| микропор и вытеснения из них части слабо- связанной воды, достигая при этом предельной плотности yd Ус)кр Ys , где уз- плот ность частиц грунта,..

Проведенный анализ исследований динамики механйчёекбго уплотнения глинистых грунтов показывает, что наиболее

0

5

0

5

высокая степень устойчивой деформиро- ванности пор грунта достигается уплотнением в пределах верхней области пластических деформаций (отрезки 3-4), лежащей на кривой водопроницаемости Кф р(уа ) выше нижней области упругих деформаций.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Экран возводят из некомковатых предварительно размельченных (частиц размером мм должно быть не менее 80-85%) глинистых грунтов, которые послойно укладывают и уплотняют до назначаемой плотности, соответствующей выбранной водопроницаемости грунта в теле экрана.

Контроль за качеством возведения экрана выполняется оперативно путем замера достигаемой плотности в процессе уплотнения грунта в отдельных слоях экрана. На основании лабораторных или опытно-производственных испытаний строится кривая Кф p(yd) , di, darp, W). Используя кривую Кф и зависимость Пуазейля, решенную относительно показателя Сд

0

5

0

5

5

сан1 „ .х. П

са

0,08

Ф

4тг Кф -у v v гдег - коэффициент кинематической вязкости воды;

Кф - коэффициент фильтрации уплотня- емости грунта по данным испытаний;

общая пористость;

#ф.х. -осредненная величина площади сечений деформированных уплотнением поровых фильтрационных ходов, строят кривую показателя деформации поровых фильтрационных ходов

(yd) , bi.darp. Кф). :

Кривая Сд строится для установления верхнего возможного предела плотности грунта ;при Сд Сд const в процессе отработки технологии возведения экрана из размельченных глинистых грунтов.

На построенных кривых Кф и Сб опре- деляют расположение отрезков верх- :;йей ступени пластических деформаций и, в

Пределах этих отрезков для принятого пока- затеДя водопроницаемости, устанавливают .соответствующее значение плотности грунта, которую необходимо достигнуть в про- : цессё строительства.

Таким образом, применение изобретения позволяет повысить эксплуатационную

-надежность экрана при одновременном обеспечении природоохранных мероприятий путем достижения максимальной водонепроницаемости грунтов экрана.

Формула изобретения Способ возведения глинистого экрана, преимущественно днищ верхних водоемов ГАЭС, включающий послойную укладку и уплотнение оптимально увлажненных глинистых грунтов с предварительным определением толщины экрана, отличающий- с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности работы экрана путем обеспечения максимальной водонепроницаемости уложенных в экран грунтов, укладку глинистого грунта производят с

предварительным его размельчением, при этом уплотнение слоев производят до достижения грунтом плотности, определяемой областью пластических деформаций,

лежащей на кривой водопроницаемости- Кф - y(yd ) в пределах резкого уположе- ния этой кривой выше нижней области упругих деформаций, где Кф - коэффициент фильтрации уплотненного грунта,

р (yd) - плотность скелета грунта.

Использование: в гидротехническом строительстве при устройстве противофильтрационных экранов водоемов, например верхних водоемов ГАЭС, днища и бортов каналов, водоемов-отстойников, подпорных плотин. Существо изобретения: при возведении глинистого экрана ведут послойную укладку и уплотнение предварительно размельченного некомковатого глинистого грунта с последующим уплотнением его слоев до достижения грунтом плотности, соответствующей наиболее высокому уровню пластических деформаций перового пространства. Этому уровню соответствует область пластических деформаций, лежащая на кривой водопроницаемости Кф y(} d) в пределах резкого уположения этой кривой выше нижней области упругих .деформаций. 1 ил. /) С

tfd,m/n3 /.90

ЮJQ-6

Ю

-J

Кф

Ю 2 м/сут.