Защитное бесфильтровое покрытие откосов гидротехнического сооружения

 

Использование: в области гидротехнического строительства для защиты откосов дамб, каналов, водохранилищ, выполняемых из связных грунтов, работающих в условиях частых и больших по величине колебаний уровня воды в условиях воздействия ледовых нагрузок, в частности верховых откосов ГАЭС и ГЭС суточного регулирования. Сущность изобретения: защитное бетонное покрытие включает монолитную бетонную плиту, закрепленную на откосе, толщина которой определяется из условия устойчивости на преобладающее воздействие ледовой нагрузки приведенной по формуле. 3 ил.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для защиты откосов дамб, каналов, водохранилищ, выполняемых из связных грунтов, работающих в условиях частых и больших по величине колебаний уровня воды в условиях воздействия ледовых нагрузок, в частности верховых откосов ГАЭС и ГЭС суточного регулирования.

Известно крепление верхового откоса гидросооружения, содержащее дренажный слой и железобетонное покрытие в виде плиты [1] Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является монолитное железобетонное покрытие в виде плиты с закрытыми швами через сплошные бетонные зубья, расположенные поперек откоса, заделанной в тело плотины [2] Недостатком таких покрытий откосов гидротехнического сооружения в условиях действия отрицательных температур является недостаточная надежность при действии ледовых нагрузок.

Ожидаемый технический результат может быть достигнут, если в известной конструкции защитного бесфильтрового покрытия толщину h_пл бетонной плиты определить из условия устойчивости на преобладающее воздействие ледовой нагрузки по формуле: h_пл , где γ, γ_лом, γ_б соответственно плотность воды, ломаного льда и бетона, т/м³; Δ n разница между осредненной пористостью массы льда нагромождения и пористостью собственно льда; 1,25 числовой параметр, полученный путем обpаботки натурных наблюдений; F_пл' площадь бетонного покрытия на длине 1 м рассматриваемого участка сооружения с нагромоздившимся на откосе льдом, при ширине 1 м F_пл' l_нгр' ˙ 1, м², где l_нгр' длина рассматриваемого участка откоса с нагромоздившимся льдом, м; W_нгр' объем возможного нагромождения ломаных льдин, смерзшихся между собой и примерзших к бетонному покрытию в период сработки водоема, м³ W_нгр h_нгр ˙ l_нгр ˙ 1, м³. где h_нгр толщина возможного нагромождения ломанных льдин, смерзшихся между собой и примерзших к бетонному покрытию в период сработки водоема.

По результатам натурных наблюдений строится эпюра толщины нагромоздившегося льда на откосе или берме и значение толщины возможного нагромождения находится в пределах h_нгр (h_лом h_нгр^макс), м где h_лом толщина ломаных льдин, м
h_лом К_р ˙ δ_ω ˙η th, где К_р показатель, учитывающий понижение температуры воды у берегов водоема, К_р ≈ (1,0-1,2);
δ_ω показатель, учитывающий влияние скорости ветра на формирование поля льда, δ_ω 0,022 при штиле, δ_ω 0,031 при скорости ветра W < 8 м/с, δ_ω 0,044 при скорости ветра W > 8 м/с;
η_Σ β_th функции, учитывающие нарастание суммы отрицательных среднемесячных температур соответственно за средний многолетний период и за наиболее морозный год; определяются по графикам;
h_нгр^макс толщина максимально возможного нагромождения ломаного льда определяется, исходя из общего объема ломаного льда W_лом, образующегося в зоне разлома, W_лом h_лом ˙ b_рзл ˙ 1, м³;
b_рзл ширина зоны разлома, м,
b_рзл К_з(Н_ср ˙ m + Σ b_брм);
К_з коэффициент запаса, учитывающий накопление тороса при перемещении ветром или течениями льда поля, К₃ (1,2-1,9);
Н_ср высота сработки уровня воды в водоеме, м;
b_брм ширина берм, м;
m коэффициент заложения откоса гидротехнического грунтового водооградительного сооружения.

На фиг. 1 дана схема-эпюра ледовой нагрузки на покрытие откоса водоема ГАЭС при наполненном водоеме до отметки НПУ; на фиг. 2 при сработанном водоеме до отметки УМО; на фиг. 3 графики функций η_ω β_th ϕ ( Σ t, Т, W).

Бетонное монолитное покрытие откоса гидротехнического сооружения возводят путем укладки бетона в отдельные плиты, ограниченные переносной опалубкой. Конструктивные размеры отдельных плит l_пл, м принимают в зависимости от производственных возможностей бетонного хозяйства, но не менее допустимых размеров l_пл ≥ l_доп, м. Допустимые размеры плиты определяют известными способами, исходя из условия устойчивости плиты на откосе.

Формула изобретения

ЗАЩИТНОЕ БЕСФИЛЬТРОВОЕ ПОКРЫТИЕ ОТКОСОВ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СООРУЖЕНИЯ, выполненных из связных грунтов, включающее монолитную бетонную плиту, закрепленную на откосе, отличающееся тем, что бетонная плита выполнена толщиной h_пл, определенной из условия устойчивости на преобладающее воздействие ледовой нагрузки по формуле

где γ, γ_лом, γ_б соответственно плотность воды, ломаного льда и бетона, т/м³;
Δn разница между осредненной пористостью массы льда нагромождения и пористостью собственно льда;
1,25 числовой параметр, полученный путем обработки натурных наблюдений;
площадь бетонного покрытия на длине 1 м рассматриваемого участка нагромоздившегося на откосе льда при ширине 1 м, м²;
объем возможного нагромождения льдин, смерзшихся между собой и примерзших к бетонному покрытию в период сработки водоема, м³,

где h_Нгр толщина возможного нагромождения ломаных льдин, смерзшихся между собой и примерзших к бетонному покрытию в период сработки водоема, определяемая по построенной по результатам натурных наблюдений эпюре толщины нагромоздившегося льда на откосе или берме и находящаяся в пределах
h_Нгр= h_лом÷ h^vfr_Нгр^c ,
где h_лом= K_р·δ_ω·η_Σ·β_th толщина ломаных льдин, м;
где K_р≈ 1,0 - 1,2 показатель, учитывающий понижение температуры воды у берегов водоема;
δ_ω показатель, учитывающий влияние скорости ветра на формирование поля льда, d_ω= 0,002 при штиле, d_ω= 0,031 при скорости ветра W < 8 м/c, d_ω= 0,044 при скорости ветра W > 8 м/с;
h_Σ, β_th- параметры, учитывающие нарастание суммы отрицательных среднемесячных температур соответственно за средний многолетний период и за наиболее морозный год, определяемые по графикам;
h^мак_Нгр^с толщина максимально возможного нагромождения ломаного льда, определяемая, исходя из общего объема ломаного льда W_лом, образующегося в зоне разлома, W_лом h_лом · b_рзл; м³;
b_рзл= K_з(H_срm+Σb_брм) ширина зоны разлома, м;
где K_з= 1,2-1,9 - коэффициент запаса, учитывающий накопление тороса при перемещении ветром или течениями льда поля;
H_ср высота сработки уровня воды в водоеме, м;
b_брм ширина берм, м;
m коэффициент заложения откоса гидротехнического грунтового сооружения;
длина участка откоса с нагромоздившимся льдом, м.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3