Подпорное гидротехническое сооружение

 

1. ПОДПОРНОЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ-СООРУЖЕНИЕ , содержащее бетонную плотину и ее основание, снабженное распорным слоем, расположенным от дневной поверхности основания наклонно вглубь в сторону бетонной плотины, отличающееся тем, что, с целью улучшения напряженнодеформированного состояния и повышения надежности работы, распорный слой расположен нормально к равнодействующей основных эксплуатационных нагрузок, передающихся от бетонной плотины на основание , и размещен со стороны нижнего бьефа основания. (Л ел го С5 сд

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3 (51) Е 02 В 7/10 с е

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPGKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3464599/29-15 (22) 05.07.82 (46) 07.11.83. Бюл. № 41 (72) Б. А. Наторхин (53) 627.824 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 658210, кл. E 02 В 7/18, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3274037/29-15, кл. Е 02 В 7/00, 10:04.1981 (прототип). (54) (57) 1. ПОДПОРНОЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СООРУЖЕНИЕ, содержащее бе„„SU„„1052615 А! тонную плотину и ее основание, снабженное распорным слоем, расположенным от дневной поверхности основания наклонно вглубь в сторону бетонной плотины, отлычаюи<ееся тем, что, с целью улучшения напряженнодеформированного состояния и повышения надежности работы, распорный слой рас»оложен нормально к равнодействующей основных эксплуатационных нагрузок, передающихся от бетонной плотины на основание, и размещен со стороны нижнего бьефа основания.

1052615

2. Сооружение по и. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения монолитности приплотинных зон основания, распорный слой вынесен за пределы участков концентрации напряжений, возникающих в приплотинных зонах основания.

3. Сооружение по и. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения интенсивности воздействия распорного слоя на сооружение, полость распорного слоя заполнена текучим материалом с тяжелыми добавками.

4. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что, с целью предотвращения раскрытия распорного слоя в приповерхностных зонах основания, приповерхнос ные зоны основания, находящиеся по обе стороны от распорного слоя, заанкерованы одна к другой посредством анкеров, располагаемых нормально к плоскости распорного слоя.

5. Сооружение по и. 1, отличающееся тсм, что, с целью уменьшения растягиваюгцпх напряжений под верховой гранью плотины, глубина заложения распорного слоя назначена из условия расположения равноИзобретение относится к строительству гидротсхшгческих сооружений, в частности бетонных плотин на связном грунте и может быть применено при строительстве арочных и арочно-гравитационных плотин. 5

Изобретение используется для осугцествления силового воздействия на бетонную плотину со стороны основания от источника силового воздействия, расположенного в глубине основания, в сфере деиствия которого находятся бетонная плотина, зоны основания, примыкающие к ее пятам, и сам источник силового воздействия, т.е. все элементы подпорного гидротехнического сооружения.

Известна бетонная плотина, предусматривающая устройство деформируемой прослойки внутри скального основания l10 периметрх клина сжатия, образуюгцегося под пятами плотины (1).

Недостатки этой плотины заключаются в том, что деформируемая прослойка воз- 70 действует на прилегающие к плотине зоны основания и на саму плотину за счет реакции в ней от действующих внешних нагрузок и не позволяет осуществлять это воздействие с желаемой интенсивностью. Кроме того, в указанной плотине отсутствует возможность силового воздействия на сооружение только со стороны одной низовой грани.

Наиболее близким к предлагаемому является подпорное гидротехническое соорудействующей усилий, возникающих в распорном слое, относительно равнодействующей усилий, передающихся на основание от плотины, ближе к коренным породам основания, чем к дневной поверхности, б. Сооружение по и. 1, отличающееся тем, что, с целью уменьшения осадок плотины, глубина заложения распорного слоя назначена из условия равного расположения относительно дневной поверхности равнодействующих усилий, возникающих в распорном слое, и равнодействующей усилий, передающихся от плотины на основание.

7. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что, с целью уменьшения сжимающих напряжений под верховой гранью плотины, глубина заложения распорного слоя назначена из условия расположения равнодействукхщей усилий, передаю шихся от плотины на основание, относительно равнодействующей усилий, возникающих в распорном слое, ближе к коренным породам основания, чем к дневной поверхности. жение, включающее бетонную плотину и ее основание, снабженное распорным слоем, расположенным от дневной поверхности наклонно вглубь в сторону бетонной плотины (2) .

Однако известное сооружение не позволяет осуществлять силовое воздействие на плотину со стороны низовой грани. Кроме того, наклонная плита, находясь внутри скального основания, от сопряжения верховой ее грани с основанием оказывается в зонах концентрации напряжений, что осложняет адаптацию плотины к основанию.

Цель изобретения — улучшение напряженно-деформированного состояния и повышение надежности работы.

Поставленная цель достигается тем, что в подпорном гидротехническом сооружении, содержащем бетонную плотину и ее основание, снабженное распорным слоем, расположенным от дневной поверхности основания наклонно вглубь в сторону бетонной плиты, распорный слой расположен нормально к равнодействующей основных эксплуатационных нагрузок, передающихся от бетонной плотины на основание, и размещен со стороны нижнего бьефа основания.

Кроме того, с целью обеспечения монолитности приплотинных зон основания, распорный слой вынесен за пределы участков концентрации напряжений, возникающих в приплотинных зонах основания.

105261

С целью увеличения интенсивности воздействия распорного слоя на сооружение полость распорного слоя заполнена текучим материалом с тяжелыми добавками.

С целью предотвращения раскрытия распорного слоя в приповерхностных зонах ос- нования приповерхностные зоны основания, находящиеся по обе стороны от распорного слоя, заанкерованы одна к другой посредством анкеров, располагаемых нормально к плоскости распорного слоя. 0

С целью уменьшения растягиваюших напряжений под верховой гранью плотины глубина заложения распорного слоя назначена из условия расположения равнодействующей усилий, возникающих в распорном слое, относительно равнодействуюшей усилий, пе- 15 редаюшихся на основание от плотины, ближе к коренным породам основания, чем к дневной поверхности.

С целью уменьшения осадок плотины. глубина заложения распорного слоя назначена из условия равного расположения относительно дневной поверхности равнодействуюшей усилий, возникающих в распорном слое, и равнодействуюшей усилий, передаюшихся от плотины на основание.

С целью уменьшения сжимающих напря- 5 жений под верховой гранью плотины глубина заложения распорного слоя назначена из условия расположения равнодействующей усилий, передаюшихся от плотины на основание, относительно равнодействующей усилий, возникающих в распорном слое, ближе З0 к коренным породам основания, чем к дневной поверхности.

На фиг. 1 показано подпорное гидротехническое сооружение, вертикальное сечение; на фиг. 2 — узел 1 на фиг. 1, сопряжение распорного слоя с приповерхностными зонами основания; на фиг. 3 — узел 11 на фиг. 2, сопряжение распорного слоя с дневной поверхностью основания; на фиг. 4 — 6 — варианты глубинного заложения распорного слоя. 40

На связное основание 1 опирается бетонная плотина 2. С низовой стороны основания 1 нормально к равнодействующей нагрузок, передающихся от плотины на основание, устроен распорный слой 3, ограниченный от дневной поверхности основания 45 пробкой 4. Внутри пробки 4 расположен канал 5, служащий для подачи и отвода заполнителя полости распорного слоя 3. Регулирование подачи или отвода заполнителя из полости распорного слоя осушествляют., 50 посредством заслонки 6. Приповерхностные слои основания, находящиеся по .обе стороны от распорного слоя, заанкерованы друг к другу посредством анкеров 7.

Подпорное гидротехническое сооружение .возводят следующим образом. 55

В низовой части основания 1 бетонной плотины 2 устраивают распорный слой 3 до начала возведения плотины или одно5

4 временно с возведением. Распорный слой 3 располагают от дневной поверхности основания 1 со стороны нижнего бьефа и наклонно вглубь нормально к направлению расчетной равнодействующей нагрузок, передаюшихся от плотины на основание. Область глубинного простирания распорного слоя 3 может быть назначена из условия взаимодействия расчетных равнодействующих нагрузок, передаюшихся от плотины на основание, с равнодействуюшими усилий, возникающих в полости распорного слоя.

С учетом взаимного влияния указанных равнодействующих нагрузок на сооружение глубина заложения распорного слоя может быть назначена из условий: расположения равнодействующей усилий, возникающих в распорном слое, относительно равнодействующей усилий, передающихся на основание от плотины, ближе к коренным породам основания, чем к дневной поверхности (фиг. 4); равного расположения относительно дневной поверхности и равнодействующей усилий, возникающих в распорном слое, и равнодействующей усилий, передаваемых от плотины на основание (фиг. 5); расположения равнодействующей усилий, передаюшихся от плотины на основание, относительно равнодействующей усилий, возникающих в распорном слое, ближе к коренным породам основания, чем к дневной поверхности (фиг. 6).

Выбор одного из вариантов взаимного расположения равнодействующих усилий от плотины на основание и от распорного слоя на плотину определяется необходимостью перераспределения напряжений и осадок в примыкании плотины к основанию, а именно уменьшением растягиваюших напряжений под верховой гранью и увеличением сжимаюгцих под низовой, уменьшением общих осадок плотины, уменьшением сжимающих напряжений под верховой гранью и увеличением растягиваюших под низовой.

Создание полости распорного слоя может быть осушествлено нескольким способами с использованием буровой техники, фрезерной, энергии взрывчатых вешеств и т.д., выбор которых определяют свойствами пород, параметрами распорного слоя, условиями исключения нарушений в сохранных зонах породы и сооружении. При применении, например, буровой техники бурят скважины от дневной поверхности основания на проектную глубину распорного слоя и располагают их в плоскости будущего распорного слоя, а промежутки между ними назначают из условия последующего разрыва межскважи ных промежутков с использованием энергии взрывчатого вешества, энергии электровзрыва, увеличения давления гидравлической среды, закачиваемой в пробуренные скважины и т.д. В случае использования для разрыва межскважинных про1052615

//

-7

3 межутков энергии взрывчатого вещества при определении расстояния между скважинами учитываются прочностные и акустические свойства пород, диаметр скважины, параметры будущего шнурового заряда, мощность взрывчатого вещества. 5

Устройство распорного слоя начинают с нижних отметок створа и продолжают вверх по створу на обеих берегах одновременно. После разбуривания скважин осуществляют последовательно тампонирование их верхних отметок пробкой 4 с использованием, например, цементно-песчаного раствора. Внутри пробки 4 устраивают канал 5, служащий для подачи и возможного отвода текучего материала, являющегося заполнителем полости распорного слоя. Расстояние между канал а ми определяют технологичностью заполнения и отвода текучего материала. Каждый канал снаб кают регулируемой заслонкой 6. Заполняют текучим материалом пробуренные скважины от внешних источников гидравлическои подачи, напри20 мер насосов или из резервуаров, расположенных на более высоких отметках. Если межскважинные промежутки не были ранее разорваны, можно использовать закачанную в скважины среду в качестве демпфи- 25 рующего прослоя при проведении взрывных работ или разрывать эти промежутки увеличением давления в полости скважин.

Для предотвращения раскрытия распорного слоя 3 в приповерхностных зонах основания зоны основания, находящиеся по обе стороны от распорного слоя, могут быть заанкерованы друг к другу анкерами 7. Для установки анкеров 7 бурят от дневной поверхности основания нормально к плоскости распорного слоя 3 скважины, пересекающие распорный слой, устанавливают в них

6 анкеры и одним из известных способов осуществляют их смоноличивание.

В качестве текучего материала, заполняющего полость распорного слоя, используется любая жидкая среда, образующая на стенках полости граничный противофильтрационный слой, например, раствор тиксотропной жидкости, а для увеличения интенсивности его давления — снабженный включениями из тяжелых добавок, например, барита. Указанная жидкость содержит количество тиксотропных составляющих и тяжелых включений в соотношении, позволяющем среде быть в устойчивом состоянии, которое предварительно рассчитывается, а впоследствии проверяется экспериментально.

Предлагаемое подпорное гидротехническое сооружение позволяет улучшить напряженно-деформированное состояние системы плотина †основан, как в период строительства, так и в период заполнения водохранилища и эксплуатации сооружения за счет использования силового воздействия распорного слоя, позволяющего уменьшать потери из водохранилища, являясь противофильтрационным экраном. При сейсмических воздействиях распорный слой способствует увеличению надежности сооружения, демпфируя влияние сейсмической волны. Взаимное влияние высокопрочных и низкодеформируемых породных блоков основания с блоками низкопрочными и высокодеформируемыми смягчается, увеличивая надежность основания, которая повышается также за счет того, что распорный слой вынесен за пределы зон конки гграции напряжений, образующихся под пятами плотины.

1052615

Редактор Т. Мермелштейн

Заказ 88! О/23

Составитель В. Казаков

Техред И. Верес Корректор Г. Огар

Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4