Плотина из грунтовых материалов

 

Изобретение относится к гидротехническому строительству. Цель: снижение стоимости возведения плотины. Сущность: плотина из грунтовых материалов содержит боковые упорные призмы и противофильтрационное устройство, включающее в себя последовательно соединенные: водонепроницаемый экран 1, уложенный на верховом откосе на длине потенциально-неустойчивого сегмента верховой упорной призмы, водонепроницаемую диафрагму 2, имеющую минимальную длину, равную высоте потенциально-неустойчивого сегмента и расположенную на этой длине в верховой упорной призме перпендикулярно равнодействующей сдвигающих сил, действующих на потенциально-неустойчивый сегмент. Диафрагма 2 сопряжена с противофильтрационным элементом 3, заглубленным в основание плотины. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ЧОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 2

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4764022/15 (22) 05.12.89 (46) 15.07.92. 5юл. ¹ 26 (71) Всесоюзное проектно-изыскательское и научно-исследовательское объединение Тидропроект" им. С. Я. Жука (72) Я; И. Натариус . (53) 627,8(088.8) (56) Натариус Я, И. Повышение сейсмостойкости плотин из грунтовых материалов. M.:

3нергоатомиздат, 1984, с. 21 25, Авторское свидетельство СССР № 874850, кл. Е 02 В 7/06, 1980. (54) ПЛОТИНА ИЗ ГРУНТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к гидротехническому строительству, Цель: снижение сто„, SU» 1747593А1 (sc>s Е 02 В 7/06, 3/1,6 имости возведения плотины, Сущность;. плотина из грунтовых материалов содержит боковые упорные "йризмы и противофильтрационное устройство, включающее в себя последовательно соединенные: водонепроницаемый экран 1, уложенный на верховом откбсе на длине потенциально-неустойчивого сегмента верховой упорной призмы, водонепроницаемую диафрагму 2, имеющую минимальную длину, равную высоте потенциально-неустойчивого сегмента и расположеннук» на этой длине в верховой уйорной призме перпендикулярно равнодействующей сдвигающих сил, действующих на потенциально-неустойчивый сегмент. Диафрагма 2 сопряжена с противофильтрационным элементом 3, заглубленным в основание плотины. 4 ил.

1747593

30

35 последовательно соединены друг с другом, 40 образуя единый противофильтрационный контур грунтового сооружения. Размеры

Изобретение относится к гидротехническому строительству.

Цель изобретения — снижение стоимости возведения плотины.

На фиг. 1 изображена плотина из грунтовых материалов (вариант с прямолинейной наклонной диафрагмой), поперечный разрез; на фйг, 2 — то же, вариант с ломаной наклонной диафрагмой; на фиг. 3 — силы, действующие на потенциально неустойчивый сегмент верховой упорной призмы грунтовой плотины без учета сейсмического воздействия; на фиг. 4 — определение угла наклона к горизонтали равнодействующей статических и сейсмических сдвигающих сил, действующих на сегмент.

Плотина имеет комбинированное противофильтрационное устройство; состоящее из трех функциональных элементов; водонепроницаемого экрана 1; укладываемого на верхнюю часть напорного откоса, длина которого определяется геометрией потенциально неустойчивого сегмента верховой упорной призмы, прямолинейной (фиг. 1), криволинейной или ломаной (фиг. 2) водонепроницаемой диафрагмы 2, устраиваемой в грунте верховой упорной призмы и ориентированной в своей верхней части перпендикулярно суммарной сдвигающей силе, приложенной в центре масс потенциально неустойчивого сегмента, диафрагмы 3 или ядра 4.

Материалами элементов противофильтрационного устройства (ПФУ) могут быть любые, используемые для этой цели а плотиностроении: бетон, асфальтобетон, синтетические пленки, металлический шпунт, дерево, грунт и др.

Все три функциональных элемента ПФУ всех трех функциональных элементов ПФУ взаимосвязаны и определяются геометрией потенциально неустойчивого сегмента верховой упорной призмы, которая устанавливается следующим образом.

По результатам расчета устойчивости Откоса против сдвига выделяется кривая скольжения; соогветствующая минимальному значению коэффициента устойчивости против сдвига, равному 1. Находящаяся выше этой кривой масса грунта потенциально неустойчивого сегмента не обладает необходимой устойчивостью против сдвига, Таким образом, длина экрана .1 определяется точкой В выхода на верховую грань кривой скольжения с радиусом К Минимальная длина 12 диафрагмы 2 должна быть равна высоте Н сегмента. Угол наклона ди10

20 афрагмы 2 к вертикали определяется, исходя из следующего, Проводя касательную к кривой скольжения в точке А — точке пересечения с ней соответствующего радиуса R, как это показано на фиг. 3, проведенного через центр масс потенциально неустойчивого сегмента, получаем угол наклона этой касательной к горизонту а. Равнодействующая сдвигающих статических сил Т также будет направлена к горизонту под углом а, В случае особого сочетания нагрузок (т.е. при учете сейсмической нагрузки) значение равнодействующей сдвигающих статических и сейсмических сил будет равно

Т+$, где Т вЂ” обозначение прежнее, $ — сейсмическая инерционная составляющая сдвигающей силы, действующей на рас- . сматриваемый сегмент. В этом случае суммарная сдвигающая сила i Т+ $ будет направлена к горизонтали под углом а < а. При этом: значение угла а можем ! быть определено, как

Т sin à а =агсщ Т, + Р где Р— вес поТcosà+ Р а тенциально неустойчивого сегмента, а— сейсмическое горизонтальное ускорение, действующее на рассматриваемый сегмент в точке нахождения центра масс. Получение формулы для угла а ясно из фиг. 4.

Таким образом, для создания максимальной дополнительной удерживающей силы, действующей на потенциально неустойчивый массив верховой упорной призмы в направлении, противоположном действию сдвигающей силы, водонепроницаемая диафрагма должна располагаться нормально (перпендикулярно) сдвигающей силе (Т или Т+$), т.е, под углом к вертикали, равным а или а, Анализ действующих

1 гидростатических сил, показанных на фиг. 3, наглядно демонстрирует степень эффективности диафрагмы в повышении устойчивости верхового откоса плотины. Большая эффективность диафрагмы по сравнению с эффективностью расположенного выше нее экрана обьясняется различием плеч (радиусов); создающих Удерживающие моменты.

Новая дополнительная удерживающая сила за счет диафрагмы 2(И2} действует с плечом, примерно равным R (радиус из центра кривой скольжения сдвига — до центра масс сегмента), а удерживающая сила за счет наличия экрана (Nl >) действует с плечом r, равным расстоянию между направлением силы

W<, приложенной в центре тяжести эпюры гидростатического давления на экран, и направлением радиуса R. Очевидно, что во всехслучаях R и r.

1747593.Фиг.2

Таким образом, наличие ориентированной перпендикулярно к равнодействующей сдвигающих сил, действующих на потенциально неустойчивый сегмент откоса, расположенный в грунте, верховой упорной призмы водонепроницаемой диафрагмы 5 обеспечивает максимальное использование гидростатического давления верхнего Gbeфа для повышения устойчивости верхового . откоса плотины из грунтовых материалов.

Формула изобретения 10

Плотина из грунтовых материалов, содержащая боковые упорные призмы и противофильтрационное устройство, состоящее из последовательно соединенных водонепроницаемого экрана, уложен- 15 ного на пригребневом участке верхового откоса на длине потенциально неустойчивого сегмента верховой упорной призмы, водонепроницаемой диафрагмы, расположенной в теле верховой упорной 20 призмы под углом к вертикали и противофильтрационного элемента, заглубленного в основание, о т л и ч à ю щ а я с я тем, что, с целью снижения стоимости возведения плотины, водонепроницаемая диафрагма на участке, примыкающем к водонепроницаемому экрану, выполнена длиной не менее высоты потенциально неустойчивого сегмента и наклонена к вертикали под углом, равным а = arcsin p — для несвйсмичных райо Т нов

ИЛИ Tslnа а =а cog . + .. -длясейсмически активных районов, где Т вЂ” равнодействующая статических сдвигающих сил, приложенная в центре масс сегмента;

Р— вес сегмента; а — сейсмическое горизонтальное ускорение, действующее на уровне центра масс сегмента.

1747593

Фиг. У

S Ра

T. TOM

Тр T. авиа()" т,.з Т3 t Ê

ТсьЫ+ Р.а сосаабляеидл

Се иинаа К!

<= arckp

ТС05@РС1 / фигф,„) Составитель В. Волков

Техред М.Моргентал — Корректор Л; Бескид

Редактор Ю. Середа

Заказ 2478 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5. Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород; ул.Гагарина, 101