Грунтовая плотина


 


Владельцы патента RU 2528700:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) (RU)

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при возведении плотин на термопросадочных вечномерзлых основаниях в условиях Крайнего Севера. Грунтовая плотина включает тело, основание с верхним слоем льдонасыщенного грунта, дренажные прорези и трубчатые дрены. Дренажные прорези выполнены на глубину верхнего слоя льдонасыщенного грунта основания перед верховым и перед низовым откосом тела. На дно последней прорези уложена трубчатая дрена. Обеспечивается эффективное дренирование оттаивающего мерзлого основания плотины при строительстве грунтовой плотины в зоне вечной мерзлоты. 1 ил.

 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при возведении плотин и дамб на термопросадочных вечномерзлых основаниях в условиях Крайнего Севера.

Известны технические решения при устройстве песчаных дрен и дренажных прорезей, предназначенные для регулирования процесса консолидации слабопрочного слоя водонасыщенного грунта в основании насыпей - гидротехнических, дорожных и др. (Абелев М.Ю. Слабые водонасыщенные глинистые грунты, как основания сооружений М., Стройиздат, 1973, 288 с., стр.137 рис.III. 1).

К недостаткам этих решений следует отнести технологические сложности при бурении множества скважин, особенно в случаях, когда применяется обсадка, и последующее заполнение этих скважин песком. Также весьма сложным и дорогостоящим становится выполнение этих работ при восходящей фильтрации по дренам и прорезям в процессе отжатия воды из консолидируемого слоя под действием собственного веса грунта. Примеры широкого использования песчаных дрен в отечественной практике, в том числе, в зоне вечной мерзлоты, отсутствуют.

В качестве наиболее близкого к заявляемому техническому решению можно указать устройство дренажа в оттаивающем основании плотины, сложенном водонасыщенными (в исходном состоянии - льдонасыщенными) мерзлыми термопросадочными грунтами, прорезаемыми песчаными дренами до коренных пород (Биянов Г.Ф. Плотины на вечной мерзлоте. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1983 - с.176, стр.52, рис.4.1). Это решение нашло применение в зарубежной практике (в частности, на канадском Севере).

К недостаткам данного технического решения по дренированию оттаивающего основания плотины относятся как технологические сложности, отмеченные ранее, так и другие затруднения, обусловленные спецификой вечной мерзлоты. В частности, интенсивность оттаивания и консолидации основания при использовании песчаных дрен зависит от температуры и заметно усложняется в зимний период. Весьма сложно решается вопрос незамерзающего отвода воды, отжимаемой из оттаивающего слоя, где возможно образование наледей и деформаций уже построенной части сооружения.

Техническим результатом изобретения является создание эффективной системы дренирования оттаивающего мерзлого основания плотины (дамбы) при строительстве грунтовой плотины в зоне вечной мерзлоты.

Поставленная задача решается тем, что в грунтовой плотине, включающей тело, основание с верхним слоем льдонасыщенного грунта, дренажные прорези и трубчатые дрены, согласно изобретению, дренажные прорези выполнены на глубину верхнего слоя льдонасыщенного грунта основания перед верховым и перед низовым откосом тела, и на дно последней прорези уложена трубчатая дрена

Сущность технического решения заключается прежде всего в том, что дренажные прорези в совокупности с трубчатой дреной выполняются зимой первого года строительства. Далее, по мере оттаивания льдонасыщенного верхнего слоя основания плотины вода из него отжимается в обе прорези, выполняющие функции постоянного дренажа. Нагрузка от веса сооружения обеспечивает уплотнение грунта, а строительные осадки компенсируются при отсыпке грунта плотины (дамбы).

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично изображена предлагаемая грунтовая плотина (дамба) на одном из этапов ее возведения, поперечный разрез.

Грунтовая плотина включает тело 1 плотины, выполненное из карьерного грунта и размещенное на основании 2, верхний слой 3 которого состоит из льдонасыщенных грунтов, термопросадочных при оттаивании, а нижний слой 4 представлен малольдистыми породами. Перед верховым (внутренним) откосом 5 плотины расположена дренажная прорезь 6 (питающая), пронизывающая на всю глубину верхний слой 3 основания и заполненная песком. Перед низовым (наружным) откосом 7 плотины расположена дренажная прорезь 8 (отводящая), также проходящая на всю глубину верхнего слоя 3. На дне прорези 8, т.е. на поверхности нижнего слоя 4 основания 2, расположена трубчатая дрена 9 (смотровые колодцы, дренажные выпуски и другие традиционные элементы дренажа на чертеже не показаны). Над прорезью 6 отсыпана дренажная призма 10 из крупнозернистого грунта. Стрелками 11 условно показано направление фильтрации из прорези 6 к прорези 8 по оттаявшему верхнему слою 3 льдонасыщенного грунта. Пунктирной линией 12 обозначен слой грунта, отсыпаемого для компенсации строительной осадки сооружения, а линией 13 - максимальный уровень водоема после завершения оттаивания.

Возведение заявляемой грунтовой плотины и ее эксплуатация осуществляются следующим образом. На подготовительном этапе в теплый период первого года строительства выполняются планировка основания 2 и поверхностный водоотвод. Затем в начале зимнего периода осуществляется естественное восстановление сезонноталого (льдонасыщенного) слоя и после его полного промерзания производится зимний цикл работ - выполняются дренажные прорези 6, 8 и прокладывается трубчатая дрена 9, далее прорези 6 и 8 засыпаются песком и отсыпается дренажная призма 10. В очередной теплый сезон года через призму 10 в прорезь 6 (питающую) поступают талые и речные воды, и начинается процесс фильтрационно-дренажного оттаивания верхнего слоя 3 основания плотины. Отжимаемая из него вода поступает в прорезь 8 и трубчатую дрену 9 и по ним отводится за пределы сооружения. После завершения работ по устройству дренажной системы начинается отсыпка тела 1 плотины и продолжается до завершения строительства грунтовой плотины. Строительная осадка насыпи и оттаивающего верхнего слоя 3 основания компенсируется грунтом слоя 12. В период эксплуатации прорезь 8 и трубчатая дрена 9 фактически выполняют функции постоянного дренажа грунтовой плотины.

По отводящей прорези и по трубчатой дрене отводится вода, отжимаемая из основания по мере его оттаивания и консолидации грунта под весом поэтапно наращиваемой насыпи. Питающая прорезь может быть использована для фильтрационного питания системы с целью ускорения процесса оттаивания грунта на начальном этапе строительства грунтовой плотины. После завершения оттаивания эта прорезь так же используется для дренирования и консолидации водонасыщенного оттаянного слоя основания, т.е. выполняет ту же функцию, что и отводящая прорезь.

Грунтовая плотина, включающая тело, основание с верхним слоем льдонасыщенного грунта, дренажные прорези и трубчатые дрены, отличающаяся тем, что дренажные прорези выполнены на глубину верхнего слоя льдонасыщенного грунта основания перед верховым и перед низовым откосом тела, и на дно последней прорези уложена трубчатая дрена.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для повышения эффективности разработки вскрышных пород карьеров гидромониторно-землесосным способом.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, а именно к конструкциям плотин из местных материалов. Каменная плотина содержит противофильтрационный элемент в виде грунтоцементобетонного экрана, покрытого пленкой.

Изобретение относится к области мелиоративного и водохозяйственного строительства. Цель изобретения - очистка водных объектов от донных отложений с одновременным возведением защитных дамб.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при строительстве противофильтрационных диафрагм грунтовых плотин. Способ включает обустройство промежуточных швов противофильтрационной диафрагмы на гребне отсыпаемых слоев грунтовой плотины по заранее спланированным откосам в невысоких грунтовых плотинах высотой менее 30 м.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам ведения горных работ. Техническим результатом является разделение укладываемых в отвал пород на различные типы, обеспечение сохранности полезных свойств складируемых пород, сокращение времени на подготовку отвала при его последующей разработке в качестве техногенного месторождения.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к возведению гидроотвалов промышленных отходов. Гидроотвал включает ограждающую дамбу, утепляющую дренажную пригрузку на низовом откосе дамбы и расположенные под пригрузкой дренаж и дренажный выпуск.

Изобретение относится к области мелиоративного и водохозяйственного строительства. Способ возведения узкопрофильных дамб осуществляется подачей пульпы в намываемое сооружение одновременно из основного и двух распределительных пульпопроводов.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при возведении гидроотвалов для складирования отходов, например золоотвалов, хвостохранилищ и шламонакопителей обогатительных фабрик.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано для обеспечения безопасного пропуска чрезвычайного паводкового расхода в условиях угрозы перелива воды через гребень грунтовой плотины.

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при возведении гидроотвалов для складирования отходов, например золоотвалов, хвостохранилищ и шламонакопителей обогатительных фабрик.

Изобретение относится к гидротехническому строительству. Устройство включает раму 1, антенные блоки 6, расположенные по периметру рамы 1, и датчик движения 5. Устройство навешено на движитель 7 с гидроприводом 8, который перемещается по гребню плотины, с находящимся в нем обрабатывающим модулем 4. Гидропривод 8 позволяет устанавливать раму 1, состоящую из двух частей, соединенных с помощью шарниров 2, в рабочее положение для перемещения ее по верховому откосу. Обеспечивается возможность выявления дефектов и повреждений как самого защитного покрытия по верховому откосу, так и состояния грунта, составляющего тело плотины, расположенного под ним, на образование разуплотнений и просадки на ранней стадии их образования. Повышается качество проведения эксплуатационного мониторинга, а наличие движителя с гидроприводом позволяет значительно ускорить проведение обследования низконапорных земляных плотин. 1 ил.
Изобретение предназначено для использования в гидротехническом строительстве, в частности для создания дамб хвостохранилищ в районах со значительной техногенной нагрузкой на водные объекты. Способ включает подготовку основания под дамбу и укладку грунтового материала в тело дамбы. В качестве грунтового материала используют техногенные донные отложения загрязненных водных объектов, обладающие допустимой по водохозяйственным расчетам фильтрационной способностью и достаточной прочностью. Техногенные донные отложения предварительно подготавливают обезвоживанием в контейнерах из геотекстильного материала до влажности 40-50% и уплотнением под действием собственного веса на специально подготовленной площадке. После чего осуществляют доставку контейнеров с обезвоженным осадком к месту строительства автосамосвалами и укладку автокранами контейнеров послойно. Перспективным направлением является использования данного способа в районах крайнего севера, так как на этих территориях, как правило, отсутствуют в достаточном количестве грунтовые материалы, пригодные для создания противофильтрационных элементов. Местные материалы, используемые для отсыпки тела дамбы, находятся в многолетнемерзлом состоянии и их использование вызывает значительные трудности. Обеспечивается утилизация разнородных техногенных донных отложений, повышается экологичность и безаварийность эксплуатации дамб, устойчивость возводимых сооружений. Снижаются фильтрационные потери, сроки строительства, сведены к минимуму сложность и трудоемкость ведения работ.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при возведении каменно-набросных плотин на реках в труднодоступных районах с ограниченными ресурсами природных строительных материалов, пригодных для устройства противофильтрационного элемента. Диафрагма каменно-набросной плотины на скальном основании 1 выполнена в центральной зоне путем заполнения водоупорным материалом продольной полости, образованной между установленными одна на другую впритык сборными панелями 5. Продольная технологическая полость сформирована путем размещения сборных панелей 5, опирающихся на вертикально установленные металлические трубчатые стойки или металлические стойки 3 с продольными пазами, например двутавры, швеллера, рельсы, соединенные между собой стержнями 4 в единый каркас, обеспечивающий общую устойчивость диафрагмы в строительный период. Металлические трубчатые стойки 3 выполнены с отверстиями для инъектирования поярусно водоупорного и пластичного материала 6 диафрагмы, заполненной сначала скальным крупнообломочным материалом. Повышается безопасность каменно-набросной плотины, размещаемой между крутыми скальными берегами в узком створе, с характерно высокими паводковыми уровнями в реке, сокращаются сроки строительства. 1 ил.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, в частности к строительству высоконапорных плотин из местных строительных материалов с негрунтовыми противофильтрационными элементами. Грунтовая плотина содержит в качестве противофильтрационного элемента утолщенную бетонную диафрагму 1. От бетонной подушки 10 диафрагма 1 отделена периметральным швом 11 и через интервалы по высоте в ней устроены продольные инспекционные галереи 5. На верховой грани бетонной диафрагмы 1 устроены горизонтальные швы-надрезы, 9 замыкаемые на инспекционные галереи 5, которые препятствуют раскрытию швов в сторону нижнего бьефа. Часть бетонной диафрагмы 1, расположенная над ее фундаментной частью, выполнена из укатанных послойно особо жестких бетонных смесей. На верховой грани диафрагмы 1 также устроен экран 7 из асфальтобетона или обогащенного цементным раствором укатанного бетона. Бетонная диафрагма 1 разрезана на отдельные секции вертикальными осадочно-деформационными швами 8. Обеспечивается повышение прочности противофильтрационного элемента плотины и возможность проведения требуемого ремонта. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к гидротехническому, мелиоративному, дорожному и другим видам строительства, где необходимо оценить качество насыпей и искусственных оснований. При реализации способа предварительно проводят статическое, динамическое или вибрационное зондирование в выбранных точках на глубину от 1 м относительно верха насыпи. Одновременно отбирают образцы уплотненного грунта ненарушенной структуры для определения влажности и плотности скелета указанного грунта из нескольких пробуренных скважин в точках на расстоянии не более 1 метра в плане от точек зондирования. На отобранных образцах грунтов из тела уплотненной насыпи проводят лабораторные исследования стандартного уплотнения с определением коэффициента уплотнения в зависимости от плотности скелета грунта. Выполняют построение корреляционной зависимости между указанными значениями коэффициента уплотнения и значениями сопротивления проникновению стандартного конуса в грунт при зондировании с учетом ранее выполненных в лаборатории определений с последующей оценкой качества уплотнения выполненной земляной насыпи. Технический результат состоит в повышении точности определения и выявлении зон недоуплотненного грунта для его последующего локального доуплотнения. 2 з.п. ф-лы.

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 и гидротехническому строительству, а именно к грунтовым плотинам, возводимым в районах с повышенной сейсмичностью. Задача изобретения - удешевление конструкции и повышение гасящей способности сейсмоизолирующего слоя плотины. Сейсмостойкая грунтовая плотина, возводимая в узких створах, включает основную грунтовую часть тела плотины и сейсмоизолирующий слой с динамическими характеристиками, существенно отличающимися от таковых грунта основной части тела плотины. Сейсмоизолирующий слой расположен по всему контакту плотины с основанием и бортами створа (каньона). Сейсмоизолирующий слой формируется путем установки в этом слое включений в виде однотипных утилизированных металлокордных покрышек от автомобилей, полости которых заполнены гумбрином. Покрышки располагаются параллельно основанию и бортам створа (каньона) с равным шагом в шахматном порядке как в одном ряду, так и между рядами, количество которых не менее двух. Конструктивные особенности предложенной конструкции сейсмоизолирующего слоя позволяют более эффективно ослаблять сейсмические волны за счет повышенной демпфируемости и дифракционности. 2 ил.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве вспомогательного водосброса в грунтовом подпорном сооружении для пропуска паводков редкой повторяемости при наличии в составе гидроузла основного водосброса. Резервный водосброс грунтовой плотины включает одну (по варианту 1) или несколько (по варианту 2) грунтовых размываемых вставок в виде секций 13, представляющих собой дамбу или плотину с отметкой верха, меньшей, чем у подпорного сооружения. Размываемая вставка выполнена в виде призмы трапецеидального сечения, расположенной в водопроводящей части резервного водосброса. По периметру трапецеидального сечения одной (по варианту 1) или нескольких (по варианту 2) секций 13, а также на верховом и низовом откосах устраивается защитное покрытие из полимерной геомембраны, которая заполняется в период строительства грунтом, аналогичным телу плотины. Для повышения эффективности сработки размываемых вставок при нескольких секциях 13 водосброса (по варианту 2) отметка верха размываемых вставок 6 устанавливается: для первой секции - на отметке ФПУ, для второй - на отметке (ФПУ-0,5 м), для третьей - на отметке (ФПУ-1,0 м) и так далее, обеспечивая последовательное включение в работу сначала последней секции, затем предпоследней и так далее. Основной водосброс 14 расположен в теле грунтовой плотины на отметке нормального подпорного уровня (НПУ). Технический результат заявленных вариантов резервного водосброса грунтового подпорного сооружения - безопасный пропуск паводка редкой повторяемости и предотвращение разрушения грунтового подпорного сооружения. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к возведению грунтовых плотин с мерзлотной завесой в теле и основании. Грунтовая плотина на многолетнемерзлом основании выполнена от основания плотины до ее гребня из грунта и содержит верховую 3 и низовую 4 призмы с откосами и противофильтрационную мерзлотную завесу в теле и основании, созданную с помощью вертикально установленных замораживающих устройств 5. На внешней поверхности гребня 2, низовой 4 и верховой 3 призм плотины до уреза воды 1 укладывается теплоизоляционный материал 6. Способ создания грунтовой плотины с противофильтрационной мерзлотной завесой в теле и основании с помощью вертикально установленных замораживающих устройств 5 включает укладку на поверхности гребня 2, низового 4 и верхового 3 откосов плотины до уреза воды 1 теплоизоляционного материала 6. Укладку теплоизоляционного материала 6 производят после замораживания талых слоев грунта тела и основания плотины и максимального их охлаждения с помощью замораживающих устройств 5 и теплообмена поверхности плотины с холодным наружным воздухом в конце первой зимы после возведения плотины. Теплоизоляционный материал 6 можно засыпать слоем грунта или закреплять анкерами. Замораживающие устройства можно устанавливать в предварительно пробуренные скважины, заглубленные в мерзлоту на глубину не менее h1, равную 1,0-1,5 м, с шагом, обеспечивающим смыкание льдогрунтовых цилиндров, образованных отдельными устройствами. Испытания способа создания противофильтрационной мерзлотной завесы в грунтовых сооружениях были проведены на ограждающей дамбе о. Круглое в г. Якутске, показавшие эффективность способа. Техническим результатом заявленной группы изобретений является поддержание в теплое время года верхней поверхности противофильтрационной мерзлотной завесы на более высоком уровне и уменьшение в результате этого высоты плотины и расхода строительного грунта. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх