Способ определения долговечности герметизации деформационных швов водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений
Патент 2318953
Авторы
Правообладатели
Классы МПК
Способ определения долговечности герметизации деформационных швов водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений
Иллюстрации
Изобретение относится к способам неразрушающего контроля за противофильтрационной защитой водохозяйственных гидротехнических и гидромелиоративных объектов. Для определения долговечности герметизации деформационных швов водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений замеряют фильтрационные потери воды в деформационных швах после их строительства через равные промежутки времени в течение до десяти лет эксплуатации в реальных натурных условиях. Затем определяют универсальный показатель надежности и долговечности деформационных швов - коэффициент фильтрации, причем устанавливают зависимость изменения коэффициента фильтрации деформационных швов от времени эксплуатации в реальных натурных условиях и расчетным путем определяют долговечность герметизации деформационных швов водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений. Изобретение позволяет прогнозировать долговечность герметизации деформационных швов водосберегающих конструкций в реальных натурных условиях эксплуатации гидротехнических сооружений, подвергающихся комплексному воздействию совокупности факторов внешней среды и техногенного характера (ультрафиолетовому облучению, воды, циклическому замораживанию и оттаиванию, неравномерным деформациям основания и др.). 2 ил., 6 табл.
Реферат
Изобретение относится к способам неразрушающего контроля противофильтрационной защиты водохозяйственных гидротехнических и гидромелиоративных объектов и может быть использовано для массового определения долговечности деформационных швов водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений, уплотненных различными герметиками, преимущественно противофильтрационных облицовок оросительных каналов и водоемов, в реальных натурных условиях эксплуатации сооружений, подвергающихся комплексному воздействию совокупности факторов природной внешней среды и техногенного характера (ультрафиолетовому облучению, воды, циклическому замораживанию и оттаиванию, неравномерным деформациям основания и др.).
Известны способы прогнозирования эксплуатационных свойств композиционных полимерных материалов в строительстве с учетом их теплового старения, на основе которых могут быть решены следующие прикладные задачи: выдача рекомендаций для выбора материала, пригодного для эксплуатации в заданных условиях; определение условий эксплуатации для какого-либо конкретного материала; определение срока службы или работоспособности материала изделия в заданных условиях эксплуатации (см. УДК 620. 197. Прогнозирование эксплуатационных свойств композиционных полимерных материалов с учетом их теплового старения /Алоев В.З., Кейдия Г.Ш, Цыганов А.Д., Зеленев Ю.В. Обзорная инф. Сер. Противокоррозионная защита. М.: НИИТЭХИМ.1992, 64 с.).
Однако отмеченные способы неразрушающего контроля прогнозирования свойств материалов не приемлемы для определения долговечности герметизации деформационных швов водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений.
Известна методика лабораторных испытаний герметиков для водохозяйственного строительства, включающая определение следующих показателей: предела прочности и относительного удлинения герметиков при растяжении; водостойкости, атмосферостойкости и морозостойкости; предела прочности, относительного и остаточного удлинения герметиков при когезионном разрыве после попеременного замораживания, оттаивания и нагревания в напряженном состоянии; объемной усадки герметиков и др. (см. Технические требования и методика испытаний герметизирующих материалов для водохозяйственного строительства / Минводхоз СССР. Научно-технический совет, М., 1970, 64 с.).
Однако в данной методике отсутствует способ определения долговечности герметизации деформационных швов водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений.
Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - создание метода определения долговечности герметизации деформационных швов водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений.
Технический результат - прогнозирование долговечности герметизации деформационных швов водосберегающих конструкций в реальных натурных условиях эксплуатации гидротехнических сооружений, подвергающихся комплексному воздействию совокупности факторов внешней среды и техногенного характера (ультрафиолетовому облучению, воды, циклическому замораживанию и оттаиванию, неравномерным деформациям основания и др.).
Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемый способ определения долговечности герметизации деформационных швов водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений, преимущественно противофильтрационных облицовок оросительных каналов, включает замеры фильтрационных потерь воды в деформационных швах после их строительства через равные промежутки времени в течение до десяти лет эксплуатации в реальных натурных условиях и определение универсального показателя надежности и долговечности деформационных швов - коэффициента фильтрации, причем устанавливают зависимость изменения коэффициента фильтрации деформационных швов от времени эксплуатации в реальных натурных условиях и определяют долговечность герметизации деформационных швов водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений из следующего выражения:
где Т - долговечность герметизации деформационных швов водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений, лет;
α - коэффициент размерности, α=0,083 год/месяц;
β - параметр, учитывающий скорость изменения коэффициента фильтрации деформационных швов водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений под влиянием совокупности факторов внешней среды в процессе эксплуатации, β=0,01-1,00 1/месяц;
К0 - начальное значение коэффициента фильтрации деформационных швов после строительства водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений, см/с;
Кн - наибольшее допустимое нормативное значение коэффициента фильтрации деформационных швов водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений в процессе эксплуатации, см/с.
Коэффициент корреляции полученной зависимости (1) составляет 0,96.
Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного способа, заключаются в следующем.
Заявленный способ определения долговечности герметизации деформационных швов водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений осуществляют следующим образом.
По истечении двадцати восьми суток после строительства водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений проводят замеры фильтрационных потерь воды в деформационных швах через равные промежутки времени в течение до десяти лет эксплуатации в реальных натурных условиях и определяют универсальный показатель надежности и долговечности деформационных швов - коэффициент фильтрации, устанавливают зависимость изменения коэффициента фильтрации деформационных швов от времени эксплуатации в реальных натурных условиях и определяют долговечность герметизации деформационных швов водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений из следующего выражения:
где Т - долговечность герметизации деформационных швов водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений, лет;
α - коэффициент размерности, α=0,083 год/месяц;
β - параметр, учитывающий скорость изменения коэффициента фильтрации деформационных швов водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений под влиянием совокупности факторов внешней среды в процессе эксплуатации, β=0,01-1,00 1/месяц;
К0 - начальное значение коэффициента фильтрации деформационных швов после строительства водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений, см/с;
Кн - наибольшее допустимое нормативное значение коэффициента фильтрации деформационных швов водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений в процессе эксплуатации, см/с.
Особенностью предложенного способа по изобретению является принципиально новый метод определения долговечности герметизации деформационных швов водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений в реальных натурных условиях их эксплуатации, подвергающихся комплексному воздействию совокупности факторов природной и техногенной внешней среды (ультрафиолетовому облучению, воды, циклическому замораживанию и оттаиванию, неравномерным деформациям основания и др.).
ПРИМЕР 1. Определить долговечность герметизации деформационных швов шириной (Вш) 0,05 м, уплотненных тиоколовой мастикой КМ-0,5 в противофильтрационной облицовке оросительного канала из сборных железобетонных плит 6×1,5×0,06 м. Параметры оросительного канала: длина (L) 1500 м, наполнение (Н) 1,1 м; ширина по дну (в) 1,5 м; коэффициент заложения откосов (m) 2.
Наибольшее допустимое нормативное значение коэффициента фильтрации противофильтрационной облицовки (Кобл) из сборных железобетонных плит со швами, герметизированными тиоколовыми мастиками, составляет 0,0004 м/сут (см. СНиП 2.06.03 - 85. Мелиоративные системы и сооружения / Госстрой СССР. - М.: ЦНТП Госстроя СССР, 1986, прил. 19, табл.2), причем наибольшее допустимое нормативное значение коэффициента фильтрации деформационных швов (Кн), загерметизированных тиоколовыми мастиками, по расчету не должно превышать 6,3·10-6 см/с.
На пятнадцати поперечных деформационных швах противофильтрационной облицовки, выбранных по длине участка канала через каждые 100 м, установлены придонные фильтромерные отсеки, образуемые экраном из резины с рифленой поверхностью, приклеенным к бетону облицовки по всей длине швов тиоколовой мастикой KM - 0,5.
Наблюдения за фильтрацией воды через деформационные швы, на которых установлены придонные фильтромерные отсеки, осуществляли через равные промежутки времени в течение десяти лет в реальных условиях эксплуатации противофильтрационной облицовки канала. Результаты исследований сведены в табл. 1.
| Таблица 1 | |||||||||||
| Номера исследуемых швов | Коэффициент фильтрации деформационных швов из тиоколовой мастики в процессе их эксплуатации в реальных натурных условиях (к), см/с; | ||||||||||
| время эксплуатации, месяцы: | |||||||||||
| 0 | 12 | 24 | 36 | 48 | 60 | 72 | 84 | 96 | 108 | 120 | |
| 1 | 8·10-8 | 9,2·10-8 | 1,05·10-7 | 1,27·10-7 | 1,45·10-7 | 1,64·10-7 | 1,9·10-7 | 2,1·10-7 | 2,6·10-7 | 2,9·10-7 | 3,4·10-7 |
| 2 | 7,5·10-8 | 8,5·10-8 | 1·10-7 | 1,22·10-7 | 1,33·10-7 | 1,55·10-7 | 1,8·10-7 | 2,05·10-7 | 2,4·10-7 | 2,8·10-7 | 3,25·10-7 |
| 3 | 6·10-8 | 7·10-8 | 8·10-8 | 9,3·10-8 | 1,1·10-7 | 1,25·10-7 | 1,4·10-7 | 1,6·10-7 | 1,9·10-7 | 2,2·10-7 | 2,6·10-7 |
| 4 | 8,3·10-8 | 9,5·10-8 | 1,1·10-7 | 1,3·10-7 | 1,5·10-7 | 1,7·10-7 | 2·10-7 | 2,3·10-7 | 2,6·10-7 | 3,05·10-7 | 3,5·10-7 |
| 5 | 9·10-8 | 1,05·10-7 | 1,2·10-7 | 1,4·10-7 | 1,6·10-7 | 1,9·10-7 | 2,1·10-7 | 2,4·10-7 | 2,9·10-7 | 3,25·10-7 | 3,8·10-7 |
| 6 | 9,8·10-8 | 1,1·10-7 | 1,3·10-7 | 1,5·10-7 | 1,72·10-7 | 2·10-7 | 2,3·10-7 | 2,7·10-7 | 3,1·10-7 | 3,6·10-7 | 4,2·10-7 |
| 7 | 1·10-7 | 1,2·10-7 | 1,35·10-7 | 1,55·10-7 | 1,8·10-7 | 2,1·10-7 | 2,4·10-7 | 2,8·10-7 | 3,2·10-7 | 3,7·10-7 | 4,3·10-7 |
| 8 | 5,7·10-8 | 6,6·10-8 | 7,6·10-8 | 8,8·10-8 | 1,02·10-7 | 1,2·10-7 | 1,35·10-7 | 1,55·10-7 | 1,8·10-7 | 2,1·10-7 | 2,4·10-7 |
| 9 | 9,6·10-8 | 1,1·10-7 | 1,3·10-7 | 1,5·10-7 | 1,7·10-7 | 2·10-7 | 2,25·10-7 | 2,62·10-7 | 3,1·10-7 | 3,5·10-7 | 4,1·10-7 |
| 10 | 1,1·10-7 | 1,25·10-7 | 1,45·10-7 | 1,7·10-7 | 2·10-7 | 2,3·10-7 | 2,6·10-7 | 3,02·10-7 | 3,5·10-7 | 4,05·10-7 | 4,7·10-7 |
| 11 | 1,05·10-7 | 1,2·10-7 | 1,4·10-7 | 1,6·10-7 | 1,9·10-7 | 2,2·10-7 | 2,5·10-7 | 2,9·10-7 | 3,35·10-7 | 3,9·10-7 | 4,5·10-7 |
| 12 | 9,5·10-8 | 1,1·10-7 | 1,3·10-7 | 1,5·10-7 | 1,7·10-7 | 2·10-7 | 2,25·10-7 | 2,6·10-7 | 3,05·10-7 | 3,5·10-7 | 4,05·10-7 |
| 13 | 1,15·10-7 | 1,3·10-7 | 1,5·10-7 | 1,8·10-7 | 2,05·10-7 | 2,4·10-7 | 2,75·10-7 | 3,2·10-7 | 3,65·10-7 | 4,2·10-7 | 4,9·10-7 |
| 14 | 1·10-7 | 1,2·10-7 | 1,35·10-7 | 1,55·10-7 | 1,8·10-7 | 2,1·10-7 | 2,4·10-7 | 2,75·10-7 | 3,2·10-7 | 3,7·10-7 | 4,3·10-7 |
| 15 | 9,7·10-8 | 1,13·10-7 | 1,3·10-7 | 1,5·10-7 | 1,75·10-7 | 2·10-7 | 2,3·10-7 | 2,7·10-7 | 3,1·10-7 | 3,6·10-7 | 4,1·10-7 |
| Средние значения к, см/с | 0,9·10-7 | 1,05·10-7 | 1,21·10-7 | 1,41·10-7 | 1,73·10-7 | 1,9·10-7 | 2,15·10-7 | 2,5·10-7 | 2,9·10-7 | 3,34·10-7 | 3,9·10-7 |
Изобретение поясняется фиг.1, где показаны кривые изменения коэффициента фильтрации исследуемых деформационных швов от времени их эксплуатации в реальных натурных условиях. Номера кривых на графике приведены в табл. 2 для соответствующих деформационных швов.
| Таблица 2 | ||||||||||||||
| Номера кривых на графике | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
| Номера исследуемых швов | 8 | 3 | 2 | 1 | 4 | 5 | 12 | 9 | 15 | 6 | 7,14 | 11 | 10 | 13 |
Графическая интерпретация и математическая обработка результатов исследований позволили выявить зависимость изменения коэффициента фильтрации опытных деформационных швов, загерметизированных тиоколовой мастикой КМ-0,5, от времени их эксплуатации в реальных натурных условиях противофильтрационной облицовки оросительного канала:
К - коэффициент фильтрации опытных деформационных швов, см/с;
К0 - начальное значение коэффициента фильтрации деформационных швов после строительства противофильтрационной облицовки канала, см/с;
е - основание натурального логарифма, е=2,71828;
β - параметр, учитывающий скорость изменения коэффициента фильтрации деформационных швов под влиянием совокупности факторов внешней среды в процессе эксплуатации, β=0,01-1,00 1/месяц;
Т - время эксплуатации деформационных швов в реальных натурных условиях противофильтрационной облицовки оросительного канала, месяц.
Коэффициент корреляции зависимости (3) составляет 0,97.
Аппроксимацией результатов исследований (табл.1, фиг.1) методом наименьших квадратов установлено значение параметра β, входящего в формулу (3), для опытных деформационных швов 1-15: β=-0,0121.
Кривые 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 на чертеже соответственно описываются следующими уравнениями возрастающей степенной функции:
Подставляя в выражение (1) значение α=0,083 год/месяц, β=-0,0121 1/месяц, К0=(0,57-1,15)·10-7 см/с и Кн=6,3·10-6 см/с, определим ресурс долговечности герметизации опытных деформационных швов в реальных натурных условиях эксплуатации противофильтрационной облицовки оросительного канала. Результаты расчетов по определению долговечности герметизации деформационных швов сведены в табл. 3.
| Таблица 3 | |||||||||||||||
| Номера опытных швов | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
| Долговечность герметизации швов (Т), лет | 30 | 30,4 | 32 | 29,8 | 29,2 | 28,6 | 28,5 | 32,3 | 28,7 | 27,8 | 28,1 | 28,8 | 27,5 | 28,5 | 28,7 |
| Смещение стыкуемых плит в процессе эксплуатации облицовки от неравномерных деформаций основания, мм | 0-3 | 1-3 | 0-2 | 1-3 | 0-4 | 0-5 | 1-5 | 0-1 | 2-5 | 1-6 | 0-6 | 0-5 | 2-6 | 1-5 | 0-5 |
Таким образом, долговечность герметизации деформационных швов из тиоколовой мастики КМ-0,5 в реальных натурных условиях эксплуатации противофильтрационной облицовки оросительного канала варьирует в пределах 27,8-32,3 лет, что составляет в среднем 29,3 лет.
ПРИМЕР 2. Определить долговечность герметизации деформационных швов шириной (Вш) 0,06 м, уплотненных битумно-полимерной мастикой, в противофильтрационной облицовке оросительного канала из сборных железобетонных плит 6×1,5×0,06 м. Параметры оросительного канала: длина (L) 1200 м, наполнение (Н) 0,8 м; ширина по дну (в) 1,5 м; коэффициент заложения откосов (m) 2.
Для уплотнения деформационных швов применена герметизирующая битумно-полимерная мастика следующего состава, мас.%: битум БН 70/30...20, Лак ХП-734 (на основе хлорсульфированного полиэтилена)...55, асбест хризотиловый...10, шлифовальная пыль...10, растворитель (сольвент)...5. Для защиты битумно-полимерной мастики от воздействия солнечного ультрафиолетового облучения и повышения ее долговечности поверхность деформационных швов покрыта светозащитным агрессивно-атмосферостойким слоем 0,3...0,5 мм следующего состава, мас.%: лак ХП-734...75, растворитель (сольвент)...15, алюминиевая пудра...10.
Наибольшее допустимое нормативное значение коэффициента фильтрации противофильтрационной облицовки (Кобл) из сборных железобетонных плит со швами, герметизированными битумно-полимерными мастиками, составляет 0,0007 м/сут (см. СНиП 2.06.03 - 85. Мелиоративные системы и сооружения / Госстрой СССР. - М.: ЦНТП Госстроя СССР, 1986, прил. 19, табл.2), причем наибольшее допустимое нормативное значение коэффициента фильтрации деформационных швов (Кн), загерметизированных битумно-полимерными мастиками, по расчету не должно превышать 1,15·10-5 см/с.
На пятнадцати поперечных деформационных швах противофильтрационной облицовки, выбранных по длине участка канала через каждые 80 м, установлены придонные фильтромерные отсеки, образуемые экраном из резины с рифленой поверхностью, приклеенным к бетону облицовки по всей длине швов битумно-полимерной мастикой.
| Таблица 4 | |||||||||||
| Номера исследуемых швов | Коэффициент фильтрации деформационных швов из битумно-полимерной мастики в процессе их эксплуатации в реальных натурных условиях (к), см/с; | ||||||||||
| время эксплуатации, месяцы: | |||||||||||
| 0 | 12 | 24 | 36 | 48 | 60 | 72 | 84 | 96 | 108 | 120 | |
| 1 | 1,4·10-7 | 1,8·10-7 | 2,2·10-7 | 2,8·10-7 | 3,55·10-7 | 4,35·10-7 | 5,5·10-7 | 7·10-7 | 8,75·10-7 | 1,1·10-6 | 1,4·10-6 |
| 2 | 1,2·10-7 | 1,5·10-7 | 1,9·10-7 | 2,4·10-7 | 3·10-7 | 3,8·10-7 | 4,8·10-7 | 6·10-7 | 7,5·10-7 | 9,1·10-7 | 1,2·10-6 |
| 3 | 1,35·10-7 | 1,7·10-7 | 2,1·10-7 | 2,7·10-7 | 3,4·10-7 | 4,2·10-7 | 5,3·10-7 | 6,7·10-7 | 8,5·10-7 | 1,04·10-6 | 1,3·10-6 |
| 4 | 1,15·10-7 | 1,4·10-7 | 1,8·10-7 | 2,3·10-7 | 2,9·10-7 | 3,6·10-7 | 4,6·10-7 | 5,7·10-7 | 7,2·10-7 | 8,8·10-7 | 1,1·10-6 |
| 5 | 1,3·10-7 | 1,6·10-7 | 2·10-7 | 2,6·10-7 | 3,3·10-7 | 4,1·10-7 | 5,1·10-7 | 6,5·10-7 | 8,1·10-7 | 1·10-6 | 1,3·10-6 |
| 6 | 1,25·10-7 | 1,55·10-7 | 1,95·10-7 | 2,5·10-7 | 3,1·10-7 | 3,9·10-7 | 4,95·10-7 | 6,2·10-7 | 7,8·10-7 | 9,6·10-7 | 1,2·10-6 |
| 7 | 1,1·10-7 | 1,4·10-7 | 1,75·10-7 | 2,2·10-7 | 2,8·10-7 | 3,5·10-7 | 4,4·10-7 | 5,45·10-7 | 6,9·10-7 | 8,5·10-7 | 1,1·10-6 |
| 8 | 1,2·10-7 | 1,5·10-7 | 1,9·10-7 | 2,4·10-7 | 3·10-7 | 3,8·10-7 | 4,8·10-7 | 6·10-7 | 7,5·10-7 | 9,2·10-7 | 1,2·10-6 |
| 9 | 1,35·10-7 | 1,7·10-7 | 2,1·10-7 | 2,7·10-7 | 3,4·10-7 | 4,2·10-7 | 5,3·10-7 | 6,7·10-7 | 8,5·10-7 | 1,1·10-6 | 1.3·10-6 |
| 10 | 1,45·10-7 | 1,8·10-7 | 2,3·10-7 | 2,9·10-7 | 3,6·10-7 | 4,6·10-7 | 5,75·10-7 | 7,2·10-7 | 9,1·10-7 | 1,12·10-6 | 1,4·10-6 |
| 11 | 1,3·10-7 | 1,6·10-7 | 2·10-7 | 2,6·10-7 | 3,3·10-7 | 4,1·10-7 | 5,1·10-7 | 6,45·10-7 | 8,1·10-7 | 1·10-6 | 1,3·10-6 |
| 12 | 1,15·10-7 | 1,4·10-7 | 1,8·10-7 | 2,3·10-7 | 2,9·10-7 | 3,6·10-7 | 4,6·10-7 | 5,7·10-7 | 7,2·10-7 | 8,9·10-7 | 1,1-10-6 |
| 13 | 1,35·10-7 | 1,7·10-7 | 2,1·10-7 | 2,7·10-7 | 3,4·10-7 | 4,2·10-7 | 5,3·10-7 | 6,7·10-7 | 8,5·10-7 | 1,04·10-6 | 1,3·10-6 |
| 14 | 1,4·10-7 | 1,8·10-7 | 2,2·10-7 | 2,8·10-7 | 3,55·10-7 | 4,35·10-7 | 5,5·10-7 | 7·10-7 | 8,75·10-7 | 1,08·10-6 | 1,4·10-6 |
| 15 | 1,28·10-7 | 1,6·10-7 | 2·10-7 | 2,5·10-7 | 3,2·10-7 | 4·10-7 | 5,05·10-7 | 6,4·10-7 | 8·10-7 | 9,8·10-7 | 1,25·10-6 |
| Средние значения к, см/с | 1,28·10-7 | 1,6·10-7 | 2·10-7 | 2,5·10-7 | 3,2·10-7 | 4·10-7 | 5,05·10-7 | 6,4·10-7 | 8·10-7 | 9,8·10-7 | 1,25·10-6 |
Наблюдения за фильтрацией воды через деформационные швы, на которых установлены придонные фильтромерные отсеки, осуществляли через равные промежутки времени в течение десяти лет в реальных условиях эксплуатации противофильтрационной облицовки канала. Результаты исследований сведены в табл. 4.
Изобретение поясняется фиг.2, где показаны кривые изменения коэффициента фильтрации исследуемых деформационных швов от времени их эксплуатации в реальных натурных условиях. Номера кривых на графике приведены в табл. 5 для соответствующих деформационных швов.
| Таблица 5 | |||||||||
| Номера кривых на графике | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| Номера исследуемых швов | 7 | 4, 12 | 2, 8 | 6 | 15 | 5, 11 | 3, 9, 13 | 1,14 | 10 |
Графическая интерпретация и математическая обработка результатов исследований позволили выявить зависимость изменения коэффициента фильтрации опытных деформационных швов, загерметизированных битумно-полимерной мастикой, от времени их эксплуатации в реальных натурных условиях противофильтрационной облицовки оросительного канала:
К - коэффициент фильтрации опытных деформационных швов, см/с;
К0 - начальное значение коэффициента фильтрации деформационных швов после строительства противофильтрационной облицовки канала, см/с;
е - основание натурального логарифма, е=2,71828;
β - параметр, учитывающий скорость изменения коэффициента фильтрации деформационных швов под влиянием совокупности факторов внешней среды в процессе эксплуатации, β=0,01-1,00 1/месяц;
Т - время эксплуатации деформационных швов в реальных натурных условиях противофильтрационной облицовки оросительного канала, месяц.
Коэффициент корреляции зависимости (18) составляет 0,97.
Аппроксимацией результатов исследований (табл.4, фиг.2) методом наименьших квадратов установлено значение параметра β, входящего в формулу (18), для опытных деформационных швов 1-15:β=-0,0191.
Кривые 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 на чертеже соответственно описываются следующими уравнениями возрастающей степенной функции:
Подставляя в выражение (1) значение α=0,083 год/месяц, β=-0,0191 1/месяц, К0=(1,1-1,45)·10-7 см/с и Кн=1,15·10-5 см/с, определим ресурс долговечности герметизации опытных деформационных швов из битумно-полимерной мастики в реальных натурных условиях эксплуатации противофильтрационной облицовки оросительного канала. Результаты расчетов по определению долговечности герметизации деформационных швов сведены в табл. 6.
| Таблица 6 | |||||||||||||||
| Номера опытных швов | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
| Долговечность герметизации швов (Т), лет | 19,2 | 19,8 | 19,3 | 20 | 19,5 | 19,7 | 20,2 | 19,8 | 19,3 | 19 | 19,5 | 20 | 19,3 | 19,2 | 19,6 |
| Смещение стыкуемых плит в процессе эксплуатации облицовки от неравномерных деформаций основания, мм | 0-4 | 0-3 | 0-4 | 0-2 | 1-4 | 0-3 | 0-1 | 0-3 | 0-4 | 0-5 | 1-4 | 0-2 | 0-4 | 0-4 | 1-4 |
Таким образом, долговечность герметизации деформационных швов из битумно-полимерной мастики в реальных натурных условиях эксплуатации противофильтрационной облицовки оросительного канала варьирует в пределах 19-20,2 лет, что составляет в среднем 19,5 лет.
Предложенный способ неразрушающего контроля не имеет альтернативы и позволяет повысить точность определения долговечности герметизации деформационных швов водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений; погрешность измерений составляет 1...3%.
Способ определения долговечности герметизации деформационных швов водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений, включающий замеры фильтрационных потерь воды в деформационных швах после их строительства через равные промежутки времени в течение до десяти лет эксплуатации в реальных натурных условиях и определение универсального показателя надежности и долговечности деформационных швов - коэффициента фильтрации, причем устанавливают зависимость изменения коэффициента фильтрации деформационных швов от времени эксплуатации в реальных натурных условиях и определяют долговечность герметизации деформационных швов водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений из следующего выражения:
где Т - долговечность герметизации деформационных швов водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений, лет;
α - коэффициент размерности, α=0,083 год/месяц;
β - параметр, учитывающий скорость изменения коэффициента фильтрации деформационных швов водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений под влиянием совокупности факторов внешней среды в процессе эксплуатации, β=0,01-1,00 1/месяц;
K0 - начальное значение коэффициента фильтрации деформационных швов после строительства водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений, см/с;
Kн - наибольшее допустимое нормативное значение коэффициента фильтрации деформационных швов водосберегающих конструкций гидротехнических сооружений в процессе эксплуатации, см/с.