Способ контроля глиноцементобетонной диафрагмы в грунтовой плотине

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 способам контроля целостности противофильтрационных элементов гидротехнических сооружений с помощью волоконно-оптической контрольно-измерительной аппаратуры и предназначено для определения повреждений в глиноцементобетонных диафрагмах грунтовых плотин.

Известен способ косвенного определения целостности противофильтрационных элементов, например ядер, диафрагм, экранов, путем контроля фильтрационного потока и положения кривой депрессии в теле грунтовых плотин с помощью пьезометров, струнных датчиков порового давления и расходов воды в дренажах грунтовых плотин (П 71-2000. ВНИИГ. Рекомендации по диагностическому контролю фильтрационного режима грунтовых плотин, п. 3.1-3.3, СПб, 2000 г.).

Недостатками аналога является невозможность прямой оценки состояния противофильтрационного элемента, сплошного контроля фильтрационного потока, поэтому контроль осуществляют только локально/дискретно с помощью сети пьезометров или струнных датчиков порового давления.

Кроме этого, к недостаткам, например, способа контроля с помощью струнных датчиков порового давления относятся: низкая амплитуда выходного сигнала струнных датчиков и паразитные параметры кабелей связи (емкость и индуктивность) между считывающими устройствами и датчиками, что ограничивает передачу информации на большие расстояния; с течением времени амплитуда выходного сигнала постоянно снижается, что в итоге приводит к невозможности считывания показаний; существенная зависимость выходных показаний от температуры вынуждает устанавливать вблизи каждого датчика дополнительный температурный датчик для компенсации показаний; при постоянной неизменяющейся нагрузке на датчик могут наблюдаться изменения частоты выходного сигнала, что вносит в результат измерений погрешность; частота выходного сигнала зависит от геометрических размеров струны, которые могут изменяться после воздействия механической силы при возврате в изначальное состояние.

Известен способ применения оптоволоконных технологий для контроля фильтрации на гидротехнических сооружениях путем прокладки волоконно-оптического датчика температуры непрерывно по всей поверхности диафрагмы со стороны нижнего бьефа, с помощью которого ведут контроль за распределением температур по всему продольному сечению плотины, определяют повреждения в диафрагме по принципу естественной конвекции, заключающейся в выносе тепла потоком воды при контакте с волоконно-оптическим датчиком, происходящим при возникновении повреждения в диафрагме, далее регистрируют изменение температурного поля специальным считывающим устройством, например волоконно-оптическим трансивером, который определяет место и величину протечки (А.С. Кузнецов, Е.В. Герасимова, В.В. Дубок, А.Л. Макушин. Применение оптоволоконных технологий для контроля фильтрации на гидротехнических сооружениях. // СПб, Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 2014. Т. 272. С. 79).

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является невозможность расположить волоконно-оптический датчик на поверхности или в достаточной близи глиноцементобетонных диафрагм со стороны нижнего бьефа без повреждения датчика, поскольку глиноцементобетонная диафрагма создается после возведения всей плотины вертикальным буровым способом.

Необходимость расположения волоконно-оптического датчика на поверхности или в непосредственной близи к глиноцементобетонной диафрагме возникает из-за характера фильтрации через повреждение в ней. Фильтрация в хорошо проницаемых грунтах тела плотины имеет вид стекающей по низовой грани глиноцементобетонной диафрагмы струи.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, состоит в определении мест повреждений в глиноцементобетонной диафрагме с точностью до 1 м, количественной оценке объема фильтрации воды через повреждения, снижении сроков и затрат на их обнаружение и устранение.

Для достижения указанного технического результата в способе контроля глиноцементобетонной диафрагмы в грунтовой плотине, включающем прокладку волоконно-оптического датчика температуры вдоль всей площади глиноцементобетонной диафрагмы со стороны нижнего бьефа и его подключение к считывающему волоконно-оптическому трансиверу, определяющему место повреждения и величину протечек через глиноцементобетонную диафрагму в процессе возведения грунтовой плотины по ее высоте, в зоне последующего создания глиноцементобетонной диафрагмы отсыпают водонепроницаемые полки из суглинка с уклоном i в сторону нижнего бьефа и шагом 1,0-3,0 м для направления потока воды в сторону места расположения волоконно-оптического датчика температуры, прокладываемого по краям водонепроницаемых полок.

Кроме этого, заявленное решение имеет факультативный признак, характеризующий его частный случай:

- ширину водонепроницаемой полки принимают равной не менее 2,5-3 раз от ширины глиноцементобетонной диафрагмы для предотвращения возможности повреждения волоконно-оптического датчика температуры при последующем производстве буровых работ по созданию глиноцементобетонной диафрагмы.

Отличительными признаками предлагаемого способа от указанного выше прототипа являются отсыпка водонепроницаемых полок из суглинка в зоне последующего создания глиноцементобетонной диафрагмы по высоте грунтовой плотины с уклоном i в сторону нижнего бьефа и шагом 1,0-2,0 м, прокладка по краям водонепроницаемых полок волоконно-оптического датчика.

Благодаря наличию этих признаков появляется возможность контролировать такие протечки, как фильтрационный поток, проходящий через повреждения в глиноцементобетонной диафрагме, с помощью волоконно-оптического датчика температуры путем направления потока воды в сторону места расположения датчика. Распределение водонепроницаемых полок по высоте грунтовой плотины выполняет роль вертикального зонирования глиноцементобетонной диафрагмы и позволяет в последующем определять глубину производства работ по ремонту и устранению повреждений в ней.

Заявляемый способ контроля глиноцементобетонной диафрагмы в грунтовой плотине имеет ограничения, связанные, с одной стороны, с отсутствием нормативной базы, регламентирующей необходимость применения способов контроля с помощью волоконно-оптической контрольно-измерительной аппаратуры на гидротехнических сооружениях, а с другой стороны, механическими характеристиками волоконно-оптического датчика - хрупкостью оптического волокна, в связи с чем возникают особые требования к защите датчика температуры и производству работ, например, при укладке датчика недопустимо превышение критического радиуса изгиба.

Предлагаемый способ контроля глиноцементобетонной диафрагмы в грунтовой плотине иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-3.

На фиг. 1 показан поперечный профиль грунтовой плотины.

На фиг. 2 - продольный профиль грунтовой плотины.

На фиг. 3 - температурная диаграмма развития повреждения в глиноцементобетонной диафрагме грунтовой плотины.

На чертежах показаны водонепроницаемые полки 1 из суглинка, грунтовая плотина 2, глиноцементобетонная диафрагма 3 с уклоном i водонепроницаемых полок 1 в сторону нижнего бьефа 4, непрерывно уложенный волоконно-оптический датчик температуры 5, считывающий волоконно-оптический трансивер 6.

Способ осуществляется следующим образом.

Для определения координаты места повреждения и ее контроля в глиноцементобетонной диафрагме 3 грунтовой плотины 2 используют принцип измерения температуры волоконно-оптического датчика температуры 5 с помощью эффекта комбинационного рассеяния Рамана. При появлении повреждения в глиноцементобетонной диафрагме 3 возникает протечка, которая стекает по ее стенке со стороны нижнего бьефа 4 до уровня расположения ближайшей водонепроницаемой полки 1, выполненной с шагом 1,0-3,0 м по высоте плотины и уклоном i в сторону нижнего бьефа для направления потока воды в сторону места расположения волоконно-оптического датчика температуры 5, уложенного непрерывно по краям водонепроницаемых полок 1. Протекание воды через участок волоконно-оптического датчика 5 приводит к снижению его температуры за счет выноса тепла потоком воды. Считывающий волоконно-оптический трансивер 6 посылает оптический импульс по волоконно-оптическому датчику 5, и в силу изменения температуры получают отраженный сигнал с другими параметрами рассеяния, который регистрируется трансивером 6 и пересчитывается в температуру. Расстояние до места изменения температуры определяют по времени прохода оптического сигнала по волоконно-оптическому датчику 5. Сканируя температуру по всей длине датчика 5, определяют место повреждения с точностью до 1 м, достаточной для большой площади глиноцементобетонной диафрагмы 3.

При производстве буровых работ по созданию глиноцементобетонной диафрагмы ширину водонепроницаемой полки 1 принимают равной 2,5-3 раза от ширины глиноцементобетонной диафрагмы 3 как наиболее оптимальную, которая предотвращает повреждение волоконно-оптического датчика 5 температуры.

Данный способ носит название пассивного метода. При необходимости повышения точности измерения дополнительно прибегают к подогреву волоконно-оптического датчика 5 (активный метод), что дополнительно дает возможность оценить скорость и объем протечки через глиноцементобетонную диафрагму 3.

Таким образом, предлагаемый способ контроля глиноцементобетонной диафрагмы в грунтовой плотине 2 позволяет существенно повысить качество контроля ее фильтрационного режима, определить место повреждения с точностью до 1 м, количество возникающих протечек, снизить сроки и затраты по их обнаружению и устранению.

1. Способ контроля глиноцементобетонной диафрагмы в грунтовой плотине, включающий прокладку волоконно-оптического датчика температуры вдоль всей площади глиноцементобетонной диафрагмы со стороны нижнего бьефа и его подключение к считывающему волоконно-оптическому трансиверу, определяющему место повреждения и величину протечек через глиноцементобетонную диафрагму, отличающийся тем, что в процессе возведения грунтовой плотины по ее высоте в зоне последующего создания глиноцементобетонной диафрагмы отсыпают водонепроницаемые полки из суглинка с шагом 1,0-3,0 м и уклоном i в сторону нижнего бьефа для направления потока воды в сторону места расположения волоконно-оптического датчика температуры, прокладываемого по краям водонепроницаемых полок.

2. Способ контроля глиноцементобетонной диафрагмы в грунтовой плотине по п.1, отличающийся тем, что ширину водонепроницаемой полки принимают равной не менее 2,5-3 раз от ширины глиноцементобетонной диафрагмы для предотвращения возможности повреждения волоконно-оптического датчика температуры при последующем производстве буровых работ по созданию глиноцементобетонной диафрагмы.



 

Похожие патенты:

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.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может найти применение при возведении намывных хранилищ отходов с большим потреблением воды и ее потерями при эксплуатации.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при возведении грунтовых сооружений на слабых основаниях в районах с повышенной сейсмичностью.

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.

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.

Изобретение относится к способам оборотного водоснабжения средств гидромеханизации горных работ с использованием отстойников, сооруженных на рельефе местности.

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.

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 композиционным противофильтрационным материалам на основе вторичного полиэтилена и может быть использовано для противофильтрационной защиты оросительных каналов, водоемов и накопителей.

Изобретение относится к строительству сооружений очистки для обеспечения безопасности окружающей среды городской или иной застройки. Устройство защиты окружающей среды от загрязняющих веществ содержит защитное ограждение, выполненное из мягких непроницаемых оболочек, соединенных друг с другом и уложенных на поверхности грунта, экран и емкость–отстойник.
Изобретение относится к гидротехническому строительству и предназначено для контроля целостности (сплошности) полимерных противофильтрационных экранов, выполняемых из электроизоляционных материалов, например полимерных геомембран на оросительных каналах и водоемах.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к способам определения потерь воды на фильтрацию из оросительных каналов гидромелиоративных систем.

Изобретение относится к гидротехническому и мелиоративному строительству и может быть использовано при устройстве противофильтрационных экранов из композитных материалов на работающих оросительных каналах и водоемах без их опорожнения.

Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству, может быть использовано для заделки повреждений противофильтрационных покрытий каналов, водоемов и накопителей отходов, путем предварительного контроля целостности экранов дистанционно.

Изобретение относится к гидромелиоративному строительству и может быть использовано при проведении ремонта бетонных облицовок длительно работающих оросительных каналов с использованием геосинтетических материалов.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может найти применение при возведении намывных хранилищ отходов с большим потреблением воды и ее потерями при эксплуатации.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при возведении грунтовых сооружений на слабых основаниях в районах с повышенной сейсмичностью.

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям и может быть использовано при создании накопителей отходов промышленных предприятий. Способ включает подготовку основания путем отсыпки дренирующего грунта с уклоном от центра к периферии на величину, равную половине прогнозируемой разности осадки основания.

Изобретение относится к противофильтрационным композитным материалам и может быть использовано для противофильтрационных целей в водохозяйственном и природоохранном строительстве на каналах гидромелиоративных систем и водоемах без устройства дополнительных защитных покрытий. Полимерный композитный материал на основе бентонита включает нижнее профилированное полотнище 1 с полимерными каналами 2, заполненными бентонитом 3, и верхнее полотнище 4 из эластичного полимерного материала, соединенное с нижележащим с помощью экструзионной сварки. Разработанный полимерный композитный материал на основе бентонита может применяться без защитных слоев, тем самым обеспечивая минимальную шероховатость покрытия и, как следствие, максимальную пропускную способность на оросительных каналах, надежную противофильтрационную защиту благодаря самозалечиванию возможных повреждений. 1 з.п. ф-лы, 1 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.

Наверх