Плотина из грунтовых материалов с каменными упорными призмами

Плотина из грунтовых материалов с каменными упорными призмами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ПЛОТИНА ИЗ ГРУНТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ С КАМЕННЫМИ УПОРНЫМИ ПРИЗМАМИ, тело которой расчленено на отдельные слои прослойками из водоупорного материала, идущими наклонно от верхового и низового откосов плотины к ее центру, отличающаяся тем, что, с целью повышения противрфильтрацнонной и динамической устойчивости плотины, она содержит грунтовой экран с верховой гранью ступенчатого профнля, центральную дренажную призму и защитное покрытие экрана в виде разделенных водоупорными прослойками наклонных слоев, размещенных так, что последние и слои тела плотины, расположенные между низовой гранью экрана и верховым откосом центральной дренажной прнзмы, наклонены со стороны верхового откоса, а контакт между разнонаправленными слоями тела плотины осуществ лен непосредственно без водоупорной прослойки.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

0 И _#_

РЕСГВБЛИН

„.SU„„1114727 заю Е 02 В 7/06

Е

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИф" :.:.— .

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTMA

: (2l ) 3593187/29-15 (22) 18.05.83 (46) 23.09.84. Бюл. № 35 (72) М. И. Гогоберидзе, Г. А. Беручашвнлн, Ю. Н. Микашвилн н 3. А. Цицкишвилн (71) Грузинский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт энергетики и гидротехнических сооружений (53) 627.824.3 (088.8) (56) 1. Айрапетян P. А. Проектирование каменно-земляных и каменно-набросных плотин. М., «Энергия», 1975, с. 250-25l.

2. Авторское свидетельство СССР № 169452, кл. Е 02 В 7/06, 1965 (прототип). (54) (57) ПЛОТИНА ИЗ ГРУНТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ С КАМЕННЫМИ УПОРНЫМИ ПРИЗМАМИ, тело которой расчленено на отдельные слои прослойками из водоупорного материала, идущими наклонно от верхового и низового откосов плотнны к ее центру, отличающаяся тем, что, с целью повышения протнвофнльтрацнонной и динамической устойчивости плотнны, она содержит грунтовой экран с верховой гранью ступенчатого профиля, центральную дренажную призму н защитное покрытие экрана в виде разделенных водоупорными прослойками наклонных слоев, размещенных так, что последние и слои тела плотины, расположенные между низовой гранью экрана и верховым откосом центральной дренажной призмы, наклонены со стороны верхового откоса, а контакт между разнонаправленными слоями тела плотины осуществлен непосредственно без водоупорной прослойки. Е

1О

ЗО

50

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности, к конструкции плотин иэ грунтовых материалов с экраном, и может быть использовано при ее проектировании, строительстве и эксплуатации.

Известны плотины с грунтовым экраном, напорная грань которого выполнена ступенчатого профиля (i ).

Однако данное техническое решение недостаточно надежно при работе в условиях сейсмических воздействий.

Также известна плотина из грунтовых материалов с каменными упорными призмами, тело которой расчленено на отдельные слои прослойками из водоупорного материала, идущими наклонно от верхового и низового откосов плотины к ее центру !2).

Однако известная плотина отличается недостаточной гарантией противофильтрационной устойчивости из-за постоянно существующей опасности . разрыва водоупорных прослоек в местах смыкания взаимноперехлестывающих слоев, образующих водонепроницаемую завесу, что особенно опасно при воздействии сейсмических сил. Вероятность такой опасности обусловлена тенденцией смещения навстречу друг другу разноводонасыщенных слоев левой и правой половин поперечника плотины по скользящим поверхностям, также отличающимся по степени водонасыщенности.

Цель изобретения — повышение противофильтрационной и динамической устойчивости плотины.

Указанная цель достигается тем, что плотина из грунтовых материалов с каменными упорными призмами, тело которой расчленено на отдельные слои прослойками из водоупорного материала, идущими наклонно от верхового и низового откосов плотины к ее центру, содержит грунтовой экран с верховой гранью ступенчатого профиля, центральную дренажную призму и защитное покрытие экрана в виде разделенных водоупорными прослойками наклонных слоев, размещенных так, что последние и слои тела плотины, расположенные между низовой гранью экрана и верховым откосом центральной дренажной призмы, наклонены со стороны верхового откоса, а контакт между разнонаправленными слоями тела плотины осуществлен непосредственно без водоупорной прослойки.

На чертеже изображена плотина из грунтовых материалов, поперечный профиль.

Плотина с каменными упорными призмами 1 и 2 состоит из центральной дренажной призмы 3 и противофильтрационного грунтового экрана 4 с верховой (напорной) гранью 5 ступенчатого профиля. на которой устроена дренажная прослойка 6 и защитное покрытие 7 в виде разделенных водоупорными прослойками 8 наклонных слоев 9, идущих со стороны верхового откоса плоти н ы к ее центру.

Со стороны низовой грани экрана 4 тело плотины состоит из расчлененных водоупорными прослойками 10 и 1 наклонных слоев 12 — 15, при етом слои 12 и слой 13 имеют тот же наклон, что и слои 9, а слои 14 и слой 15 наклонены к центру плотины со стороны низового откоса плотины.

Со стороны низовой грани экрана 4 между ней и слоем 15 устроена переходная зо.на 16, которая упирается в слой 13.

И основании плотины между низовой гранью экрана 4 и центральной дренажной призмой 3, а также между этой призмой и низовой упорной призмой 2 устроены дренажные прослойки 17 и 18.

Для противофильтрацион.юго экрана 4 и водоуяорных прослоек 8, 10 и 11 используется естественный водоупорный материал типа глины, суглинка и т.п, Для наклонных слоев 9, 12 — 15 исполbзуется полускальная или скальная порода, для центральной дренажной призмы 3, верховои 1 и низовои 2 упорных призм используется щебень, камень.

Дренажные прослойки 6,17 и 18 и переходная зона 16, оборудуются в виде обратного фильтра с использованием традиционных материалов (например, естестве: ная песчано-гравелистая смесь).

Плотина предлагаемой конструкции возводится и работает следующим образом.

После подготовки котлована, отсыпки нижней ступени экрана 4, устройства -;ентральной дренажной призмы 3; низовой упорной призмы 2 и дренажных прослоек 17 н 18, начинается устройство верховой упорной призмы 1, а по мере наращивания экрана 4 поочередная отсыпка наклонных слоев 9, 12 и 14 и водоупорных прослоек 8,10 и 11.

При этом отсьшке слоев 9 и прослоек 8 предшествует устройство дренажной прослойки 6. После отсыпки слоя 13 наращивание экрана 4 временно прекращается и возобновляется после отсыпки слоя 15 и устройства переходной зоны 16.

При возведении экрана 4 устраиваются ступени (наподобие берм на откосах пло тины) по всей напорной грани 5. При отсыпке экрана 4 и водоупорных прослоек 8,10 и 11 применяется механическое уплотнение их материала.

При свободном осыпании материала слоев последние укладываются под углом естественного откоса, величина которого для полускальных пород достигает 37 — -44 а для скальных пород — 45 .

Грунтовой экран 4 в верховом клине плотины является основным противофильтрационным элементом. Ступенчатый профиль его напорной гра ни 5 предназначен для предотвращения возможности оползания наклонных слоев 9, водоупорных прослоек 9 и дренажной прослойки 6 защитного покрытия 7 экрана 4. Количество, местоположе1114727

Составитель H. Ковешннков

Редактор О. Бугир Техред И. Верес Корректор О. Билак

Закаэ 6393/19 Тираж 643 Подписное

ВН ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ние по высоте и ширина ступеней верховой грани 5 экрана 4 зависят в основном от высоты плотины и назначаются, как для случая берм.

Защитное покрытие 7 экранз 4 устраивается за пределами призмы обрушения плотины и служит для защиты экрана 4 от воздействия волн, льда и температуры. Отсыпка наклонных слоев 9 под углом естественного откоса материала и наличие между ними водоупорных прослоек 8, являющихся скользящими поверхностями, обуславливает самоуплотнение защитного покрытия 7, а дренажная прослойка 6 обуславливает обезвоживание слоев 9 при понижении уровня воды в верхнем бьефе и предотвращает размыв напорной грани 5 экрана 4, опасность которого особенно значительная при резких изменениях уровня воды в водохра нил ище.

Защитное покрытие 7 в низовой части опирается на верховой банкет (упорную призму) 1, являющийся одновременно и защитным сооружением для расширенной части экрана 4.

Центральная дренажная призма 3 совместно с дренажными прослойками 17 и !

8 обеспечивают сбор фильтрата из верхнего бьефа и атмосферных вод посредством слоев 12 в !5, при этом дренирование фильтрационных вод, поступающих из водохранилища, происходит слоями 12, 13 и 15, расположенными непосредственно за экраном

4. Что касается слоев !4, то они дренируют лишь атмосферные воды, поэтому половина профиля плотины сохраняется сухим. Именно такая компановка плотины из экрана 4, центральной дренажной призмы 3, дренажных прослоек 17 и !8, наклонных (разделенных водоупорными прослойками IO и 1) слоев 12 — !5, какая предлагается в данной конструкции плотины и при которой достигается возможно наибольшее сокращение водонасыщенных зон тела плотины, обеспечивает повышенную противофильтрационную стойкость плотины.

Водоупорные прослойки 8,10 и 11, имеющие наклон слоев, между которыми они за ключены, являются поверхностями сколь жения для разделяемых слоев. Из-за соб ственного веса материала слоев 9, 12 — 15

10 и его способности уплотняться во времени, а также из-за ползучих свойств материала самих прослоек и их малого коэффициента сопротивления сдвигу, обеспечивается тенденция самоуплотнения тела плотины Эта тенденция, выражающаяся в скольжении наклонных слоев в сторону центра плотины, еще сильнее проявляется при сейсмическик нагрузках, исключая полностью образование трещин вдоль влотины.

Отсыпка наклонных слоев 9,12 — 15 под 0 углом естественного откоса материала дает возможность обеспечить экономичный профиль плотины.

Следовательно, при предлагаемой конструкции плотины из грунтовых материалов комплексно обеспечиваются экономичный профиль, сейсмическая и противофильтрационная стойкость плотины.

Что касается величины мощности наклонных слоев и водоупорных прослоек, то ее следует устанавливать в каждом конкретном случае отдельно с учетом ряда факторов, например, физико-механических свойств материала слоев и прослоек, условий производства строительных работ, условий эксплуатации и т.д.

Применение изобретения позволяет сни35 зить на I млн. руб. трудозатраты на воэведение по сравнению с каменно-наброснои плотиной Ткибульской ГЭС.