Устройство для защиты ядра плотины от разрушения фильтрационным потоком Советский патент 1983 года по МПК E02B7/06 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЯДРА ПЛОТИНЫ ОТ РАЗРУШЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННЫМ ПОТОКОМ

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, а точнее - к плотинам из местных материалов с внутренним или наружным грунтовым во доупорным элементом (ядром или экраном) . .Известно устройство для защиты яд ра плотины от разрушения фильтрационным потоком, включающее размещенные по обе стороны от ядра обратные фильтры, причем низовой обратный фильтр выполнен с заглубленным в основание зубом 1 j. Известно также устройство для защиты ядра плотины от разрушения филь трационным потоком, содержащее размещенные на контакте ядра с призмами плотины многослойные обратные фил тры U . Однако в некоторых случаях происходит разрушение ядра вследствие того, что сосредоточенный поток воды, выходящий из трещины, изменял свое направление под прямым углом и далее шел по поверхности фильтра, прилегающего к ядру с низовой стороны, образуя соответствующий туннель (кйнал) в граничном слое ядра. Длина туннеля с течением времени возрастает, что приводит к увеличению скоростей воды в трещине и продолжению процесса размыва ядра. Таким образом низовая грань ядра оказывается нарушенной образованием сложной разветвленной сети отверстий (ходов сосредоточенной фильтрации), что существенно снижает надежность противофильтрационнопо элемента и плотины в целом. Цель изобретения - повышение эффективности защиты,ядра плотины. Цель достигается тем, что ядро выполнено с барьерами, образующими на поверхности ядра ячейки замкнутой многоугольной формы, причем барьеры выполнены из материала с водопроницаемостью меньшей водопроницаемости первого слоя обратного фильтра. например из материала ядра, из мелкозернистого песка, из полиэтилена или из стеклоткани, На фиг. 1 изображена плотина с устройством для защиты ядра, аксонометрия; на фиг, 2 - устройство, в случае выполнения барьеров из песка, поперечное сечениеj на фиг, 3 - тоже, в случае выполнения барьеров из полиэтилена или стеклоткани. Низовая грань ядра 1 выполнена с барьерами 2, образующими ячейки многоугольной формы, например прямоугольной. Верховая грань ядра 1 также имеет наклонные барьеры 3- По обе стороны ядра 1 размещены упорные призмы k плотины. Между ядром 1 и упорными призмами 4 размещен фильтр 5, который может быть выполнен многослойным. Барьеры 2 выполнены из материала с водопроницаемостью меньшей водопроницаемости материала первого слоя фильтра 5 При нарушении целостности ядра 1, например случае возникновения трещины, вода из верхнего бьефа проходит призму верхнего бьефа, обтекает выступы 3 и через трещину в ядре 1 поступает в фильтр 5. Причем движению потока вдоль поверхности ядра 1 препятствуют барьеры 2 и 3. Огибая эти барьеры поток теряет свою энергию, т.е. ;коррсть потока уменьшается и через трещину в ядре 1 вода проходит с небольшой скоростью, не достаточной для его размыва. В качестве барьеров 2 и 3 могут быть испол зованы также бетонные блоки и плиты с деформационными швами,заполненными мелкозернистым песком или другим мелкопористым материалом или гермети ком. Барьеры 2 и 3 из листовых материалов, с целью защиты их от разрыва выполняют гофрированными. Для вредного влияния сло истости материалов при их укладке (т.е. анизотропии свойств, обуслов ленных технологией строительства) ша вертикальных барьеров 2 уменьшают и их выполняют более, мощными по сравнению с горизонтальными. Наличием сетки барьеров 2 и.З со средоточенный поток фильтрации как с верховой, так и с низовой грани ядра 1 локализуется зоной с размера ми одной ячейки. Пределами этой же зоны ограничивается и развитие возмо ной щели и сети туннелей размыва ил шнуровых (кротовых) ходов сосредоточенной фильтрации в слое ядра 1, примыкающем к фильтру 5. При этом надежность ядра 1, и, соответственно, плотины в значительной степени повышается. Линейный размер ячеек рекомендуется в первом приближении принимать равными 0,1-0,2 от высоты плотины, а ширину барьеров равной 0,11,1 толщины первого слоя фильтра. Размеры элементов защиты и требования к их материалу уточняются соответствующими расчетами. Применение предложенного устройства позволит повысить эффективность защиты, за счет чего увеличить надежность плотины путем узкой локализации места возможного повреждения ядра, защитить его от развития туннельных ходов сосредоточенной фильтрации и щелей на контакте ядра с верховым И низовыми фильтрами и заметно снизить аварийность плотин с грунтовыми ядрами и экранами. При обеспечении определенного заданного уровня надежности применение этого способа позволяет сократить. во-перрых, толщину ядра, во-вторых, число слоев переходных зон (фильтров отказаться от дробления и сортировки материалов и получить ощутимый экономический эффект. Известно, что аварии гидротехнических сооружений наносят большой ущерб экономике страны не только разрушением больших материальных ценностей, а также гибелью людей и лишением электроэнергии целых промыш-;: ленных районов и поэтому совершенствование конструкций плотин с целью повышения их надежности в эксплуатации представляет несомненную полезность для научно-технического потенциала страны. формула изобретения 1. Устройство для защиты ядра плотины от разрушения фильтрационным потоком, содержащее размещенные на контакте ядра с призмами плотины многослойные обратные фильтры, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности защиты, ядро выполнено с барьерами, образующими на поверхности ядра ячейки замкнутой многоугольной формы, причем барьеры выполнены из материала с водопроницаемостью меньшей во допроницаемости первого слоя обратного фильтра, преимущественно из материала ядра. 2. Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем что барьеры выполнены из мелкозернистого песка. 3 Устройство по п. 1, от ли чающееся тем, что барьеры I выполнены из полиэтилена. 6 k. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что барьеры выполнены из стеклоткани. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР Н- 299535, кл. Ё 02 В 7/06, 19б9. 2.Радченко В.Г. и др. Каменно-земляные nлotины, Л., 1971. с, 57 (прототип).