Грунтовая плотина на многолетнемерзлом основании и способ ее создания



Грунтовая плотина на многолетнемерзлом основании и способ ее создания
Грунтовая плотина на многолетнемерзлом основании и способ ее создания
Грунтовая плотина на многолетнемерзлом основании и способ ее создания

Владельцы патента RU 2592113:

Федеральное государственное бюджетное Учреждение науки - Институт мерзлотоведения им.П.И.Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук (RU)

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.

 

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к возведению грунтовых плотин с мерзлотной завесой в теле и основании.

Известна «ПЛОТИНА ИЗ МЕСТНЫХ МАТЕРИАЛОВ» SU 331150 [2], возводимая на вечномерзлом основании, включающая промороженное ядро, сопряженное с основанием при помощи зуба, верховую и низовую призмы. На теплый период года для исключения конвективного теплообмена низовой откос покрывают экраном из теплоизолирующих материалов, например полиэтиленовой пленки.

Недостатком известной конструкции является трудоемкость и материалозатратность эксплуатации, обусловленная необходимостью ежевесенней замены теплоизолирующего покрытия.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «ГРУНТОВАЯ ПЛОТИНА НА МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛОМ ОСНОВАНИИ"» RU 2076277 [1], выполненная от основания плотины до ее гребня из грунта, содержащая верховую и низовую призмы с откосами и противофильтрационную мерзлотную завесу в теле и основании, созданную с помощью вертикально установленных замораживающих устройств.

Недостатком способа [1] является понижение уровня верхней поверхности противофильтрационной мерзлотной завесы в летнее время вследствие сезонного протаивания грунтов тела плотины, вызывающего необходимость возведения плотины повышенной высоты, что приводит к значительному увеличению объема земляных работ.

Техническим результатом предлагаемого способа 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.

Технический результат достигается тем, что грунтовая плотина на многолетнемерзлом основании, выполненная от основания плотины до ее гребня из грунта, содержащая верховую и низовую призмы с откосами и противофильтрационную мерзлотную завесу в теле и основании, созданную с помощью вертикально установленных замораживающих устройств, характеризуется тем, что на внешней поверхности низовой и верховой призм (откосов) плотины до уреза воды укладывается теплоизоляционный материал.

Способ создания грунтовой плотины по п. 1 характеризуется тем, что на поверхности гребня, низового и верхового откосов плотины до уреза воды укладывают теплоизоляционный материал, причем укладку теплоизоляционного материала производят после замораживания талых слоев грунта тела и основания плотины и максимального их охлаждения с помощью замораживающих устройств и теплообмена поверхности плотины с холодным наружным воздухом в конце первой зимы после возведения плотины.

Указанная последовательность операций позволит приступить к эксплуатации плотины после первой зимы после возведения.

Теплоизоляционный материал можно засыпать слоем грунта или закреплять анкерами. Фиксация теплоизоляционного материала позволит повысить его долговечность.

Замораживающие устройства можно устанавливать в предварительно пробуренные скважины, заглубленные в мерзлоту на глубину не менее 1,0-1,5 м, с шагом, обеспечивающим смыкание льдогрунтовых цилиндров, образованных отдельными устройствами. Указанные параметры обеспечивают надежное функционирование плотины при относительно небольших затратах.

Разрез плотины поперек гребня показан на Фиг. 1, разрез вдоль гребня показан на Фиг. 2, где:

1 - вода;

2 - гребень;

3 - верховая призма;

4 - низовая призма;

5 - замораживающие устройства;

6 - теплоизоляционное покрытие;

7 - граница сезонного протаивания;

8 - высота плотины h;

9 - глубина установки замораживающих устройств ;

10 - шаг установки замораживающих устройств.

Устройство действует следующим образом: в конце зимы первого года эксплуатации плотины из насыпного грунта высотой h (поз. 8) над уровнем основы после промораживания и максимального охлаждения талого слоя грунта тела и основания плотины с помощью вертикально установленных сезоннодействующих замораживающих устройств (колонок) 5 и теплообмена ее с холодным наружным воздухом на поверхность гребня 2, низового и верхового откосов, расположенных над верховой призмой 3 и низовой призмой 4, до уреза воды укладывается теплоизоляционное покрытие 6, уменьшающее глубину сезонного протаивания под покрытием. Глубина сезонного протаивания показана поз.7. Замораживающие устройства 5 устанавливаются в предварительно пробуренные скважины, заглубленные в мерзлоту на глубину не менее (поз. 9), равную 1,0-1,5 м, с шагом (поз. 10), обеспечивающим смыкание льдогрунтовых цилиндров, образованных отдельными колонками. Теплоизоляционный материал укладывается на поверхность гребня, низового и верхового откосов до уреза воды в конце первой зимы после возведения плотины, когда талый слой грунта тела и основания плотины полностью промерзает и максимально охлаждается. В результате этого уменьшается сезонное протаивание грунта под покрытием из теплоизоляционного материала, увеличивая тем самым высоту не протаивающей противофильтрационной завесы и обеспечивая более высокий уровень воды в водоеме.

Технический результат - 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 достигается тем, что на внешней поверхности низовой и верховой призм откосов плотины до уреза воды укладывается теплоизоляционный материал.

Промышленное применение.

Испытания способа создания противофильтрационной мерзлотной завесы в грунтовых сооружениях были проведены на ограждающей дамбе о. Круглое в г. Якутске, показали эффективность способа.

1. Грунтовая плотина на многолетнемерзлом основании, выполненная от основания плотины до ее гребня из грунта, содержащая верховую и низовую призмы с откосами и противофильтрационную мерзлотную завесу в теле и основании, созданную с помощью вертикально установленных замораживающих устройств, отличающаяся тем, что на внешней поверхности гребня, низовой и верховой призм плотины до уреза воды укладывается теплоизоляционный материал.

2. Способ создания грунтовой плотины по п.1, отличающийся тем, что на поверхности гребня, низового и верхового откосов плотины до уреза воды укладывают теплоизоляционный материал, причем укладку теплоизоляционного материала производят после замораживания талых слоев грунта тела и основания плотины и максимального их охлаждения с помощью замораживающих устройств и теплообмена поверхности плотины с холодным наружным воздухом в конце первой зимы после возведения плотины.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что теплоизоляционный материал засыпают слоем грунта или закрепляют анкерами.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что замораживающие устройства устанавливают 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.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

Изобретение относится к гидротехническому, мелиоративному, дорожному и другим видам строительства, где необходимо оценить качество насыпей и искусственных оснований.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, в частности к строительству высоконапорных плотин из местных строительных материалов с негрунтовыми противофильтрационными элементами.

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.
Изобретение предназначено для использования в гидротехническом строительстве, в частности для создания дамб хвостохранилищ в районах со значительной техногенной нагрузкой на водные объекты.

Изобретение относится к гидротехническому строительству. Устройство включает раму 1, антенные блоки 6, расположенные по периметру рамы 1, и датчик движения 5.

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

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

Изобретение относится к способам оборотного водоснабжения средств гидромеханизации горных работ с использованием отстойников, сооруженных на рельефе местности. Способ включает возведение гидроотвала, прием и намыв гидросмеси, формирование отстойника, осветление, накопление и хранение в нем технической воды, сброс, забор и возврат технической воды в систему оборотного водоснабжения при помощи насосной станции, в отстойнике. В месте сброса промстоков устанавливают экран, параллельно поверхности гидроотвала на расстоянии, обеспечивающем оптимальную пропускную способность отстойника и определяемом в зависимости от водопритока, скорости потока и ширины отстойника. Насосную станцию устанавливают непосредственно за контурами экрана. Экран устанавливают с возвышением над поверхностью воды, на величину максимального набегания волны. Технический результат: повышение эффективности работы отстойника за счет очистки технологической воды, и снижения дальности транспортирования напорной воды. 1 ил.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, в частности к устройствам для складирования донных наносов, формируемым как склады грунта на вдольбереговых участках при очистке малых рек, прудов, каналов и других водных объектов от донных наносных отложений. Устройство для складирования донных наносов включает секции отвалов наносов 4, размещаемые в прирусловой зоне, дамбы обвалования 5, выполненные в виде ограждения по всему периметру секций отвалов наносов 4, и водосбросной канал 14. Устройство дополнительно снабжено водосливной дамбой обвалования 6, водосборным каналом 12, открытым резервуаром 13, горизонтальными поперечными дренажными элементами 9, горизонтальными продольными дренажными элементами 10 и вертикальными дренажными элементами 11. Водосливная дамба обвалования 6 размещена в составе периметра дамб обвалования 5 между наиболее удаленными от водного объекта участками дамб обвалования 5 и выполнена с пониженной относительно других дамб обвалования 5 высотой с возможностью перелива через нее излишков воды из секции отвалов наносов 4 в водосборный канал 12. Вертикальные дренажные элементы 11 размещены в теле складированных донных наносов и сопряжены с горизонтальными поперечными дренажными элементами 9 или горизонтальными продольными дренажными элементами 10 и размещены в основании секций отвалов наносов 4. Горизонтальные продольные дренажные элементы 10 выполнены с сопряжением с водосборным каналом 12 с возможностью поступления из них воды из водонасыщенного тела складированных донных наносов в водосборный канал 12. Технический результат - сокращение срока создания устройства для складирования донных наносов, уменьшение затрат на его возведение, повышение эффективности использования строительной техники при его сооружении и предотвращение заиления русла реки ниже по течению от места создания устройства для складирования донных наносов. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, а именно к эксплуатации сооружений в условиях северной строительно-климатической зоны. Плотина из грунтовых материалов как мерзлого, так и талого типов возведена на мерзлом основании 1. Грунтовая плотина содержит верховую 3 и низовую 4 упорные призмы между мерзлым противофильтрационным элементом 2. Внутренняя зона низовой призмы отсыпана из крупнопористой каменной наброски 5. Гребень и поверхность низового откоса покрыты водонепроницаемым слоем 6, например, из глинистых грунтов. На гребне плотины установлены с определенным шагом по длине плотины трубы-выпуски 7 для сообщения с атмосферой и осуществления принудительной циркуляции воздуха в каменной наброске. Трубы-выпуски 7 также дополнительно могут быть оснащены вакуумным насосом с автоматической системой включения. На нижней берме низовой призмы проводят укладку перфорированного большого трубопровода 11 с отверстиями. В полости трубопровода 11 размещают малый перфорированный трубопровод 12 с отверстиями. При этом малый перфорированный трубопровод 12 соединяют с камерой в виде диффузора и через суженный участок - с камерой. Воздухоподающая труба для подачи теплого сжатого воздуха одним концом соединена с компрессором 16, а другим концом соединена с активным соплом эжектора. Эжектор дополнительно связан с воздухоподающей трубой для подачи холодного сжатого воздуха от импеллера 22 с соплом. Воздухоподающие трубы снабжены обратными клапанами. Для впуска и отключения воздуха установлены задвижки 25 и 26. Для контроля давления воздуха в каменной наброске 5 размещают датчик давления воздуха 27. Обеспечивается постоянный температурный режим в крупнопористой каменной наброске и на нижней берме низовой призмы повышается эффективность за счет увеличения общего доступа воздуха в область каменной наброски в жестких температурных условиях северной строительно-климатической зоны. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при возведении грунтовых сооружений на слабых основаниях в районах с повышенной сейсмичностью. Грунтовая плотина, возводимая на слабых основаниях в районах с повышенной сейсмичностью, включает криволинейную с выпуклостью в сторону верхнего бьефа диафрагму 2 из вязкопластического материала, выполненную с утолщениями в виде локальных приливов 4 в зонах изменения кривизны диафрагмы 2, бетонную галерею 3 со сводом в верхней части и противофильтрационный элемент 6 в основании 7. Нижняя часть диафрагмы 2 выполнена в виде замкнутой оболочки 5, охватывающей бетонную галерею 3 и сопряженной с противофильтрационным элементом 6 в основании 7. Бетонная галерея 3 в поперечном сечении выполнена в виде треугольника Рело, причем один из углов треугольника Рело располагается в верхней сводной части галереи. Материал диафрагмы в утолщениях имеет большую текучесть, чем в остальных частях диафрагмы. Повышается надежность работы грунтовой плотины при повышенных сейсмических и статических нагрузках. 3 ил.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может найти применение при возведении намывных хранилищ отходов с большим потреблением воды и ее потерями при эксплуатации. Способ возведения намывного гидротехнического сооружения включает операции по устройству первичной дамбы 5 из намытых отходов, противофильтрационного экрана, отстойного пруда с технической водой 4, для создания противофильтрационного экрана. Для формирования противофильтрационного экрана на заранее подготовленные внутренний откос первичной дамбы 5 и основание 1 сооружения отсыпают сплошной слой 2 из набухающего материала природной влажности, например, высокоактивных шламов металлургических комбинатов, на разровненную поверхность которого отсыпают слой 3 намытых отходов и после этого с помощью трубопроводной системы на него подают техническую воду 4 из отстойного пруда для смачивания, полного насыщения, увеличения в объеме и всестороннего обжатия сплошного слоя 2 из набухающего материала. Изобретение направлено на повышение противофильтрационного эффекта намывного гидротехнического сооружения для предотвращения загрязнения грунтов и подземных вод и сокращение затрат на его возведение. 1 ил.

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при возведении гидроотвалов для складирования отходов. В способе наращивания узкопрофильной дамбы шламохранилища осуществляют прокладку нагнетательного 9 и распределительного 10 трубопроводов и заполняют шламохранилище шламом 1. После заполнение шламом 1 шламохранилища до проектного уровня 16 на его пересечении с внутренней незаполненной частью откоса дамбы 21 отсыпают упорный грунтовый вал 3, затем укладывают большую часть рукавов 6 из геотекстильного фильтрующего материала с выходом оставшейся их части на верхнюю бровку дамбы 2. После заполнения рукавов 6 шламом 1 стыки между ними заделывают смесью шлама из шламохранилища с цементом 17. Смесь шлама и цемента 17 вносят после заполнения рукавов 6 и достижения осадком шлама в рукавах конечной плотности. Техническим результатом является снижение трудоемкости наращивания узкопрофильной дамбы за счет укладки рукавов в один ярус, обеспечение герметичности соединения рукавов между собой за счет заполнения стыков смесью из шлама и цемента, увеличение полезного объема шламохранилища и срока эксплуатации узкопрофильной дамбы. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способам контроля целостности противофильтрационных элементов гидротехнических сооружений с помощью волоконно-оптической контрольно-измерительной аппаратуры. Способ контроля глиноцементобетонной диафрагмы 3 в грунтовой плотине 2 включает прокладку волоконно-оптического датчика 5 температуры вдоль всей площади глиноцементобетонной диафрагмы 3 со стороны нижнего бьефа 4 и его подключение к считывающему волоконно-оптическому трансиверу, определяющему место повреждения и величину протечек через глиноцементобетонную диафрагму 3. Для этого в процессе возведения грунтовой плотины 2 по ее высоте в зоне последующего создания глиноцементобетонной диафрагмы 3 отсыпают водонепроницаемые полки 1 из суглинка с шагом 1,0-3,0 м и уклоном i в сторону нижнего бьефа 4 для направления потока воды в сторону места расположения волоконно-оптического датчика 5 температуры, прокладываемого по краям водонепроницаемых полок 1. Ширину водонепроницаемой полки 1 принимают равной не менее 2,5-3 раз от ширины глиноцементобетонной диафрагмы 3 для предотвращения возможности повреждения волоконно-оптического датчика 5 температуры при последующем производстве буровых работ по созданию глиноцементобетонной диафрагмы 3. Технический результат состоит в определении мест повреждений в глиноцементобетонной диафрагме грунтовой плотины с точностью до 1 м, количественной оценке объема фильтрации воды через повреждения, снижении сроков и затрат на их обнаружение и устранение. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано для очистки дренажей от отложений. Устройство низконапорной грунтовой плотины 5 содержит горизонтальную водозаборную колонну 1, размещенную в зоне периодической форсировки уровней верхнего бьефа 2. Фильтрационная колонна 1 состоит из гильзы 3 и фильтрующей засыпки 4. Фильтрационная колонна 1 через впускной патрубок, фильтрующий перфорированный материал геотекстиль с сеткой, обеспечивает заполнение напорной камеры 9, размещенной внутри аккумулирующей емкости, оборудованной смотровым колодцем 10, в период подъема уровня верхнего бьефа 2. В дне напорной камеры 9 имеется отверстие с клапаном 12, который соединен шарнирно-рычажным механизмом, состоящим из рычагов 13 и 14, с поплавком 15 через шток 16. Рычаг 14 крепится к оси. Поплавок 15 размещен в аккумулирующей емкости 18. Поплавок 15 через шток 16 шарниром связан с рычагом жестко закрепленного с ним регулируемого затвора, выполненного из верхней секции и нижней секции, соединенных между собой при помощи шарнира и двух петель. К нижней секции затвора крепится рычаг с упором. Регулируемый затвор крепится к оголовку трубы хомутом. К смотровому колодцу 10 промываемого дренажа 32 подключен самотечный водовод 29. Сбрасываемая вода проходит по самотечному водоводу 29 в зоне пересечения противофильтрационного элемента плотины 30 с противофильтрационными диафрагмами 31 в смотровой колодец промываемого дренажа 32. Технический результат заключается в эффективности регулирования работы дренажных конструкций, увеличении надежности и срока их службы. 2 ил.

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 при наличии в составе гидроузла основного водосброса. Резервный водосброс 2 для грунтовых плотин с размываемой грунтовой вставкой устраивается в борту плотины на отметке НПУ. Резервный водосброс 2 состоит из поверхности, фиксирующей размыв, которая может быть прямоугольной формы или в виде трапеции, а материалом может быть бетон или асфальт. Водоводы располагаются внутри размываемой грунтовой вставки, нижняя часть которых располагается на отметке ФПУ, а выходная - на отметке в зависимости от уклона водовода. Водоводы служат для первоначального размыва подстилающего грунта. В качестве грунта для размываемой грунтовой вставки используется песок. Приводится методика расчета резервного водосброса с размываемой грунтовой вставкой на отметке НПУ. Повышается надежность резервного водосброса путем безопасного пропуска чрезвычайного паводка, не допускающего разрушение плотины и затопление нижележащей территории во избежание экологического и материального ущерба. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к возведению грунтовых плотин преимущественно в условиях северной строительно-климатической зоны. Способ возведения грунтовой плотины методом гидромеханизации в области распространения многолетнемерзлых грунтов включает разработку грунтов методом гидромеханизации, транспортировку пульпы на место укладки в теле плотины по трубопроводам. Мерзлые грунты разрабатывают размывом водой через буровые скважины 2. Добычные скважины 2 располагают в непосредственной близости от возводимой плотины. Образовавшиеся в результате скважинной гидродобычи грунта полости в мерзлой толще заполняют на 90% их объёма водой, которая после замерзания обеспечивает устойчивость окружающих пород. Может быть предусмотрен замкнутый цикл водооборота. В цикле водооборота может использоваться искусственный водоём 6, основание которого гидроизолировано полиэтиленовой пленкой 7. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности, минимизация изменения ландшафта, повышение экологичности. Повышение эффективности достигается снижением площади разработки грунта и снижением длины транспортировки грунта, а также возможностью выборочной разработки грунта, в том числе окруженного скальными породами. Минимизация изменения ландшафта достигается сохранением профиля поверхности над разрабатываемым грунтом. Повышение экологичности достигается минимизацией изменения флоры и фауны на поверхности участка разработки грунта, сохранением популяций. Изобретение может с успехом применяться для производства грунтовых плотин в условиях вечной мерзлоты. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2016-07-20 2016-07-20T00:51:03
Наверх