Способ защиты грунтовых плотин от разрушения при сейсмическом воздействии

 

СПОСОБ ЗАЩИТЫ ГРУНТОВЫХ ПЛОТИН ОТ РАЗРУШЕНИЯ ПРИ СЕЙСМИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ путем снижения динамического давления в поровой воде, отличающийся тем, что, с целью повь1шения эффективности защиты и снижения трудозатрат, снижение давления в поровой воде осуществляют путем аэрации водонасьщенной зоны плотины сжатым воздухом и поддержания его объема Y на кахщом погонном метре этой зоны по величине равным V n-k-W, где п - пористость грунта; . k - коэффициент аэрщ ования; равный 0,05-0,1; W - объем 1 пог.м водонасыщен (Л ной зоны плотины.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ соцИАлистичесних

РЕСПУБЛИК (19) (11) Е 02 В 7/06 (51) 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н ABTOPGHOlVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«««««««Q, 3Рот

g=n k.W (21) 3755439/29-15 (22) 18.06.84 (46) 23. 11.85. Бюл. У 43 (71) Всесоюзный ордена Ленина проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт "Гидропроект" им. С.Я.Жука (72) В.М.Лятхер, И.Н.Иващенко и Я.И.Натариус (53) 627.821(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 443147, кл. Е 02 В 7/06, 1972.

Авторское свидетельство СССР

Ф 437824, кл. Е 02 В 7/06, 1972. (54)(57) СПОСОБ ЗА1ЦИТЫ ГРУНТОВЫХ

ПЛОТИН ОТ РАЗРУШЕНИЯ ПРИ СЕЙСМИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ путем снижения дина:мического давления в поровой воде, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности защиты и снижения трудозатрат, снижение давления в поровой воде осуществляют путем аэрации водонасыщенной зоны плотины сжатым воздухом и поддержания его объема 1 на каждом погонном метре этой зоны по величине равным где и — пористость грунта;

k — коэффициент аэрирования; равный 0,05-0,1;

«1 — объем 1 пог.м водонасыщенной эоны плотины.

1,1193223 2

Изобретение относится к области возведения грунтовых плотин в сейсмически активных районах.

Цель. изобретения — повьппение эффективности защиты и снижение трудо- 5 затрат.

На фиг. 1 дана схема осуществления предлагаемого способа для плотины с ядром; на фиг. 2 — то же, для однородной плотины. 10

На схеме обозначены водонасыщенная зона 1 плотины, ядро 2 плотины и перфорированные трубопроводы 3, расположенные по длине водонасыщенной зоны. 15

Способ защиты грунтовых плотин от разрушения при сейсмическом воздействии заключается в том, что водонасьпценную зону плотины 1 аэрируют сжатым воздухом, поддерживая его 20 .объем Y на каждом погонном метре этой зоны по величине равным Il=n К W )

25 где и — пористость грунта; — коэффициент аэрирования, равный 0,05-0,1;

4 — объем погонного -метра водонасыщенной зоны плотины, что приводит к постоянному насьпце нию воздухом водонасьпценной эоны пло-, тины в количестве 5-10 об.7.

Наличие в водонасыщенной зоне грунта воздуха в количестве 5-107 приводит к уменьшению значения моду- З5 ля деформации воды (т.е. к увеличению ее сжимаемости) примерно в

100 раз.

Такое увеличение сжимаемости воды приводит к тому, что при сейсмичес- 40 ком воздействии в водонасьпценной зоне-грунтовой плотины не развивается избыточное динамическое паровое давление, исключая этим возможность разжижения грунта, приводящего к 45 потере устойчивости сооружения или его части. Контроль степеки аэрирования водонасьпценного грунтового массива осуществляется замером скорости продольных волн в нем, резко 50 возрастающей при снижении содержания воздуха ниже 5-37. При снижении содержания воздуха ниже заданного (5-10X) производится его подкачка.

Количество подаваемого для аэра- 55 ции воздуха и конфигурация системы водоводов определяется конструктивными особенностями сооружения, его высотой и интенсивностью возможного сейсмического воздействия, сейсмической балльностью.

Так, для плотины с центральным ядром высотой уровня воды h заложением верхового откоса rn и пористостью .грунта tl при предельной степени аэрирования в 10Х объем воздуха, необходимый для насьпцения

1 пог. м верховой упорной призмы (по ее длине), может быть определен по формуле

U=O,5 и h„O,1.

Например, для плотины высотой

Н = 100 м с центральным ядром и верховой упорной призмой из грунта пористостью 257, объем воздуха, необходимый для обеспечения желаемого эффекта, при заложении верхового откоса }т1 = 2,25 составит для

1 .пог. м сооружения 1 = 282 м .

Необходимое давление для подачи воздуха в тело верховой упорной призмы должна быть не меньше гидростатического давления воды в порах грунта, т.е. должно практически равняться высоте сооружения (учитывая, что всегда глубина воды меньше высоты плотины Ц).

В данном слУчае необходимое минимальное давление воздуха, развиваемое компрессором, должно составлять

1 МПа. Таким образом, при использовании самого малого по производительности компрессора мощностью двигате ля 2,3 л.с °, давлением 10 MIIa и производительностью 0,14 м /с. для первоначального полного аэрирования пог. м призмы потребуется время, равное 2014 мин или 33,5 ч.

Такая степень аэрации обеспечивает снижение значения скорости продольных волн в. водонасьпценной зоне плотины до 500 м/с. В случае повышения этого значения свыше 500 м/с производится дополнительная аэрации этой зоны. Для каждого последующего аэрирования, учитывая, что часть воздуха всегда остается в грунте, потребуется. примерно вдвое меньше вРемени, т,е. около 16 ч. Возможно значительное сокращение времени аэрации при,использовании высокопроизводительных современных компрессоров.

В зонах малой сейсмической активности (7 баллов и ниже) возможно вдвое уменьшить объем воздуха для

1193223 .

Составитель В.Сметанин

Техред А.Ач Корректор Е.Сирохман

Редактор Н.Тупица

Заказ 7236/29 Тираж 648 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4 аэрирования за счет уменьшения аэрирования максимум до 57.

Преимущества предлагаемого способа по сравнению с известным состоят в возможности полного исключения разжиженчя грунта, при сейсмическом воздействии, всей водонасыщенной эоны плотины, что позволяет использовать для строительства плотин более дешевые грунтовые материалы.