Устройство для защиты ядра плотины от разрушения фильтрационным потоком

 

Г. Я; Булатов и А. Г. Булатс4у

Ленинградский ордена Ленина политЪмнИчесййй.инстиТут им. И.И.Калинина изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЯДРА ПЛОТИНЫ

ОТ РАЗРУШЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННЬН ПОТОКОМ

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, а точнее - к плотинам из местных материалов с .внутренним или наружным грунтовым водоупорным элементом (ядром или экраном), Известно устройство для защиты ядра плотины от разрушения фильтрационным потоком, включающее раэмещенHQe по обе стороны от ядра обратные фильтры, причем низовой обратный фильтр выполнен .с заглубленным в основание зубом (1 ).

Известно также устроиство для защиты ядра плотины от разрушения филь- 5 трационным потоком, содержащее раз" мещенные на контакте ядра с призмами плотины многослойные обратные фильтры (.2), Однако в некоторых. случаях проис- го ходит разрушение ядра вследствие того, что сосредоточенный поток воды, выходящий из трещины, изменял свое направление под прямым углом и далее

2 шел по поверхности фильтра, прилегающего к ядру с низовой стороны, образуя соответствующий туннель (ка-нал) в граничном слое ядра. Длина туннеля с течением времени возрастает, что приводит к увеличению ско. ростей воды в трещине и продолжению процесса размыва ядра, Таким образом низовая грань ядра оказывается нарушенной образованием сложной разветвленной сети отверстий (ходов сосреДоточенной фильтрации), что су" щественно снижает надежность проти" вофильтрационнопо 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 водопроницаемо" сти первого слоя обратного фильтра1

)88<64 4 шнуровых ("кротовых") ходов сосредоточенной фильтрации в слое ядра 1, примыкающем к фильтру 5. При этом надежность ядра 1 и, соответственно, плотины s 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-первых, 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 промышленных районов и поэтому совершенствование конструкций плотин с целью повышения их надежности в эксплуатации представляет несомненную полезность для научно-технического потенциала страны. например из материала ядра, из мелкозернистого песка, из полиэтилена или из стеклоткани, На Фиг, l изображена плотина с устройством для защиты ядра, аксонометрия; на Фиг, 2 - устройство, в случае выполнения барьеров из песка, поперечное сечение„ на Фиг. 3 — то же, в случае выполнения барьеров из полиэтилена или стеклоткани. 1О

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 15 стороны ядра 1 размещены упорные призмы 4 плотины. Между ядром 1 и упорными призмами 4 размещен фильтр

5, который может быть выполнен многослойным, Барьеры 2 выполнены из 20 материала с водопроницаемостью меньшей водопроницаемости материала первого слоя фильтра 5.

При нарушении целостности ядра например в случае возникновения трещины, вода иэ верхнего бьефа проходит призму 4 верхнего бьефа, обтекает выступы 3 и через трещину в ядре l 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. скорость потока уменьшается и через трещину в ядре l вода

35 проходит с небольшой скоростью, не достаточной для его размыва. В качестве барьеров 2 и 3 могут быть использованы также бетонные блоки и плиты с деформационными швами,заполненными мелкозернистым песком или другим мелкопористым материалом или герметиком. Барьеры 2 и 3 из листовых материалов, с целью защиты их от разрыва, выполняют гофрированными.

Для снижения вредного влияния слоистости материалов при их укладке (т,е, анизотропии свойств, обусловленных технологией строительства) шаг вертикальных барьеров 2 уменьшают и их выполняют более мощными по срав50 нению с горизонтальными.

Наличием сетки барьеров 2 и 3 сосредоточенный поток фильтрации как с верховой, так и с низовой грани ядра 1 локализуется зоной с размерами одной ячейки, Пределами этой we зоны ограничивается и развитие возможной щели и сети туннелей размыва или

Формула изобретения

1, Устройство для защиты ядра плотины от разрушения фильтрационным потоком, содержащее размещенные на контакте ядра с призмами плотины многослойные обратные фильтры, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности защиты, ядро выполнено с барьерами, образующими на поверхности ядра ячейки замкнутой многоугольной формы, причем барьеры выполнены иэ матери5 9 ала с водопроницаемостью меньшей водопроницаемости первого слоя обратного фильтра, преимущественно из материала ядра.

2. Устройство no n. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что барьеры выполнены из мелкозернистого песка.

3. Устройство по и. l, о т л ич а ю щ е е с я тем, что барьеры выполнены из полиэтилена.

88964 6

4. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что барьеры выполнены из стеклоткани.

Источники информации, s принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Н 299595, кл. E 02 B 7/06, 1969.

2. Радченко В.Г, и др. Каменно-земляные плотины. Л., 1971. с. 57

30 (прототип) °

988964

9 ираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

rlo делам"изобретений и открытий

ll3035, Иосква, N-35, Раушская наб,, д. 4/5 илиал атент, r, жгород, ул. Проектная, Составитель А,Сергеев

Редактор И,Товтин . Техред А.йц Корректор И.Шулла аказ 1