Сейсмостойкая грунтовая плотина, возводимая в широких створах
Владельцы патента RU 2556896:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калмыцкий государственный университет" (RU)
Изобретение относится и гидротехническому строительству, а именно к грунтовым плотинам, возводимым в районах с повышенной сейсмичностью. Задача изобретения - удешевление конструкции и повышение гасящей способности сейсмоизолирующего слоя грунтовой плотины. Сейсмостойкая грунтовая плотина, возводимая в широких створах, включает верхнюю основную часть тела плотины и расположенный между верхней основной частью тела плотины и основанием сейсмоизолирующий слой тела плотины, динамические характеристики которого существенно отличаются от таковых грунта основной части тела плотины. Сейсмоизолирующий слой формируется путем установки в этом слое включений в виде однотипных утилизированных металлокордных покрышек от большегрузных автомобилей, полости которых заполнены гумбрином. Покрышки располагаются горизонтально с равным шагом в шахматном порядке в горизонтальной плоскости. В вертикальной плоскости покрышки также располагаются с равным шагом в шахматном порядке с количеством рядов не менее двух. Конструктивные особенности предложенной конструкции сейсмоизолирующего слоя позволяют более эффективно ослаблять сейсмические волны за счет повышенной демпфируемости и дифракционности. 3 ил.
Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к грунтовым плотинам, возводимым в районах с повышенной сейсмичностью.
Известна конструкция грунтовой плотины, в которой тело плотины устраивается из двух основных элементов - верхней упорной призмы, занимающей большую часть объема сооружения (песок с гравием), и меньшей по объему низовой упорной призмы из крупного камня. Такая конструкция при сейсмических нагрузках способна самозалечиваться, закрывать образующиеся при землетрясении трещины, низовой упорный элемент из каменной наброски является надежным дренажем, способствующим эффективному рассеиванию порового давления (см. Натариус Я.И. «Повышение сейсмостойкости плотин из грунтовых материалов».- М.: Энергоатомиздат, 1984, с.43, рис.21).
Недостатком указанной конструкции грунтовой плотины является значительный фильтрационный расход из-за отсутствия традиционных противофильтрационных элементов (ядра, экрана, диафрагмы), что существенно снижает ее экономическую эффективность.
Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому является плотина из грунтовых материалов, включающяя тело грунтовой плотины и расположенный между телом плотины и ее основанием сейсмоизоляционный слой, динамическая жесткость которого существенно (не менее чем 1,5-2,0 раза) отличается от таковой грунта тела плотины (см. Натариус Я.И. «Повышение сейсмостойкости плотин из грунтовых материалов».- М.: Энергоатомиздат, 1984, с.43-44, рис.22).
Недостатками конструкции-прототипа являются ее относительные сложность и дороговизна, так как требуется специальный подбор грунта для достижения требуемых характеристик динамической жесткости для изолирующего слоя. При отсутствии такого грунта в местных условиях требуется его транспортировка из других районов. Кроме этого, в указанной конструкции не используется эффект ослабления сейсмической волны, путем ее дифракции.
Задачей изобретения является удешевление конструкции и повышение гасящей способности сейсмоизоляционного слоя грунтовой плотины.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в сейсмостойкой грунтовой плотине, возводимой в широких створах, включающей верхнюю основную часть тела плотины и расположенную между верхней основной частью тела плотины и основанием сейсмоизолирующий слой тела плотины, динамические характеристики которого существенно отличаются от таковых грунта основной части тела плотины, сейсмоизоляционный слой формируется путем установки в этом слое включений в виде однотипных утилизираванных металлокордных покрышек от большегрузных автомобилей, полости которых заполнены гумбрином, причем покрышки располагаются горизонтально с равным шагом в шахматном порядке в горизонтальной плоскости, а в вертикальной плоскости покрышки также располагаются с равным шагом в шахматном порядке с количеством рядов не менее двух.
Сущность изобретения заключается в том, что сейсмоизоляционный слой формируется путем установки в этом слое включений в виде однотипных утилизированных металлокордных покрышек от большегрузных автомобилей, полости которых заполнены гумбрином. Этот новый признак позволяет предложенному техническому решению проявить новое свойство, заключающееся в том, что сейсмоизоляционный слой образуется путем дисперсных механических включений, выполненных из утилизированных отходов, динамические свойства которых резко отличаются от динамических свойств основного грунта плотины. Второй новый признак, заключающийся в шахматном расположении покрышек в двух плоскостях и количестве рядов в вертикальной плоскости не менее двух, позволяет предложенному техническому решению приобрести новое свойство, заключающееся в создании в сейсмоизолирующем слое плотины упорядоченной структуры, позволяющей дифракционно ослаблять энергию сейсмической волны. Указанные новые признаки отсутствуют в известных технических решениях и позволяют предложенному техническому решению проявить эффективность, заключающуюся в удешевлении конструкции и повышении сейсмоизоляционных качеств грунтовой плотины, возводимой в широких створах.
На фиг.1 изображена грунтовая плотина, поперечный разрез; на фиг.2 изображена грунтовая плотина, продольный разрез; на фиг.3 изображено сечение А-А на фиг.2.
Сейсмостойкая грунтовая плотина, возводимая в широких створах, состоит из верхней основной части 1 тела плотины и расположенного между основной частью тела плотины и основанием 2 сейсмоизолирующего слоя 3, который сформирован путем установки в нем включений в виде однотипных утилизированных металлокордных покрышек 4, полости которых заполнены гумбрином 5.
Плотина сооружается следующим образом. Вначале производится подготовка основания 2 плотины, затем сооружают сейсмоизолирующий слой 3 плотины, например, из кондиционогого грунта местных карьеров, состоящей из смеси песка с гравием. В сейсмоизолирующем слое 3, составляющем 0,1-0,2 проектной высоты грунтовой плотины (например, если высота плотины принята 30 м, то высоту сейсмоизолирующего слоя принимаем 4 м), устанавливаем включения в виде утилизированных металлокордных покрышек 4 от большегрузных автомобилей, например от БелАЗов, с внешним диаметром 3 м и шириной протекторной части 0,8 м, полости которых заполняем гумбрином 5. Гумбрин является отходом технологии очистки технических масел. Этот отход получается из бентонитовой глины, которую используют для очистки технических масел. Этот отход в больших количествах накапливается в полигонах нефтеперерабатывающих предприятий. Покрышки 4 укладывают горизонтально в шахматном порядке с равным шагом (в нашем случае шаг между осями соседних покрышек равен 6 м). После укладки покрышек 4 одного ряда их полости заполняют с уплотнением гумбрином 5. После укладки покрышек 4 и заполнения их полостей гумбрином 5 в одном отдельном ряде пространство между покрышками заполняется кондиционным местным грунтом (смесь песка с гравием) с уплотнением. Затем над указанным слоем засыпается слой кондиционного местного грунта (смесь песка с гравием) с уплотнением, толщиной не более 0,8 м (т.е. толщина должна соответствовать толщине нижнего слоя с включениями. После этого снова укладываются на полученную уплотненную грунтовую поверхность покрышки 4, которые заполняются гумбрином 5 и пространства между покрышками заполняется кондиционным местным грунтом с уплотнением. Причем покрышки в вертикальной плоскости должны распологаться в шахматном порядке. То есть покрышка верхного ряда должна распологаться в верхнем слое в пространстве между покрышками нижнего слоя. Далее сейсмоизоляционный слой укладывается в указанной выше последовательности. В нашем случае в сейсмоизоляционном слое в вертикальной плоскости укладываются три ряда покрышек, заполненных гумбрином.
Динамическая жесткость полученного сейсмоизолирующего слоя как минимум на 70% ниже динамической жесткости местного кондиционного грунта, используемого при укладке верхней основной части грунтовой плотины. Кроме этого, армированные резиновые оболочки (утилизированные покрышки) включений сейсмоизоляционного слоя придают ему дополнительные демпфирующие свойства. Диспереное расположение включений в сейсмоизоляционном слое позволяет достигнуть дифракционного ослабления сейсмической волны.
По сравнению с конструкцией-прототипом предложенная грунтовая плотина обходится дешевле за счет использования утилизированных отходов при формировании сейсмоизолирующего слоя. Конструктивные особенности предложенной конструкции сейсмоизолирующего слоя позволяют более эффективно ослаблять сейсмические волны за счет повышенной демпфируемости и дифракционности.
Сейсмостойкая грунтовая плотина, возводимая в широких створах, включающая верхнюю основную часть тела плотины и расположенный между верхней основной частью тела плотины и основанием сейсмоизолирующий слой тела плотины, динамические характеристики которого существенно отличаются от таковых грунта основной части тела плотины, отличающаяся тем, что сейсмоизолирующий слой формируется путем установки в этом слое включений в виде однотипных утилизированных металлокордных покрышек от большегрузных автомобилей, полости которых заполнены гумбрином, причем покрышки располагаются горизонтально с равным шагом в шахматном порядке в горизонтальной плоскости, а в вертикальной плоскости покрышки также располагаются с равным шагом в шахматном порядке с количеством рядов не менее двух.
