Плотина из грунтовых материалов с каменными упорными призмами

.ЯО, 1114727 зарю Е 02 В 7/06 ОписАние иЗОБРетениа":.:. - .К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(Ф(72) М. И. Гогоберидзе, Г. А. Беручашвнлн, Ю. Н. Микашвилн н 3. А, Цицкишвилн (71) Грузинский ордена Трудового Красного Зна мени научно-исследовательский и нститут энергетики и гидротехнических сооружений(56) 1. Айрапетян Р. А. Проектирование каменно-земляных и каменно-набросных плотин. М., Энергия,975, с. 250-251.2, Авторское свидетельство СССР169452, кл. Е 02 В 7/06, 1965 (прототип). (54(57) ПЛОТИНА ИЗ ГРУНТОВЫХ МА. ТЕРИАЛОВ С КАМЕННЫМИ УПОРНЫМИ ПРИЗМАМИ, тело которой расчленено на отдельные слои прослойками из водо- упорного материала, идущими наклонно от верхового и низового откосов плотнны к ее центру, отличающаяся тем, что, с целью повышения протнвофнльтрацнонной и динамической устойчивости плотнны, она содержит грунтовой экран с верховой гранью ступенчатого профиля, центральную дренажную призму н защитное покрытие экрана в виде разделенных водоупорными прослойками наклонных слоев, размещенных так, что последние и слои тела плотины, расположенные между низовой гранью экрана и верховым откосом центральной дренажной призмы, наклонены со стороны верхового откоса, а контакт между разнонаправленными слоями тела плотины осуществлен непосредственно без водоупорной прослонкн. Е10 15 20 25 ЗО 35 50 55 Изобретение относится к гидротехничес.кому строительству, в частности, к конструк.ции плотин иэ грунтовых материалов с экраном, и может быть использовано при ее проектировании, строительстве и эксплуатации.Известны плотины с грунтовым экраном,напорная грань которого выполнена ступенчатого профиля 1).Однако данное техническое рещение недостаточно надежно при работе в условияхсейсмических воздействий.Также известна плотина из грунтовыхматериалов с каменными упорными призмами, тело которой расчленено на отдельныеслои прослойками из водоупорного материала, идущими наклонно от верхового инизового откосов плотины к ее центру 2.Однако известная плотина отличаетсянедостаточной гарантией противофильтрационной устойчивости из-за постоянно существующей опасности . разрыва водоупорных прослоек в местах смыкания взаимноперехлестывающих слоев, образующих водонепроницаемую завесу, что особенно опаснопри воздействии сейсмических сил, Вероятность такой опасности обусловлена тенденцией смещения навстречу друг другу разноводонасыщенных слоев левой и правой половин поперечника плотины по скользящимповерхностям, также отличающимся по степени водонасыщенности.Цель изобретения - повышение противофильтрационной и динамической устойчивости плотины,Указанная цель достигается тем, что плотина из грунтовых материалов с каменнымиупорными призмами, тело которой расчленено на отдельные слои прослойками из во.доупорного материала, идущими наклонноот верхового и низового откосов плотины кее центру, содержит грунтовой экран с верховой гранью ступенчатого профиля, центральную дренажную призму и эагцитноепокрытие экрана в виде разделенных водо.упорными прослойками наклонных слоев,размещенных так, что последние и слои телаплотины, расположенные между низовойгранью экрана и верховым откосом центральной дренажной призмы, наклонены состороны верхового откоса, а контакт междуразнонаправленными слоями тела плотиныосуществлен непосредственно без водоупор.ной прослойки,На чертеже изображена плотина из грунтовых материалов, поперечный профиль.Плотина с каменными упорными призмами 1 и 2 состоит из центральной дренажной призмы 3 и противофильтрационногогрунтового экрана 4 с верховой (напорной)гранью 5 ступенчатого профиля. на которойустроена дренажная прослойка 6 и защит.ное покрытие 7 в виде разделенных водоупорными прослойками 8 наклонных слоев 9,идущих со стороны верхового откоса плотины к ее центру. Со стороны низовой грани экрана 4 тело плотины состоит из расчлененных водо- упорными прослойками 10 и 1 наклонных слоев 12 - 15, при етом слои 12 и слой 13 имеют тот же наклон, что и слои 9, а слои 14 и слой 15 наклонены к центру плотины со стороны низового откоса плотины.Со стороны низовой грани экрана 4 между ней и слоем 15 устроена переходная зо. .на 16, которая упирается в слой 13.И основании плотины между низовой гранью экрана 4 и центральной дренажной призмой 3, а также между этой призмой и низовой упорной призмой 2 устроены дре. нажные прослойки 17 и 18.Для противофильтрдционлого экрана 4 и водоуяорных прослоек 8, 10 и 11 используется естественный водоупорный материал типа глины, суглинка и т,п,Для наклонных слоев 9, 12 - 15 исполь. зуется полускальная или скальная порода, для центральной дренажной призмы 3, верховой 1 и низовой 2 упорных призм используется щебень, камень.Дренажные прослойки 6,1 и 18 и переходная зона 16, оборудуются в виде обратного фильтра с использованием традиционных материалов например, естественная песчано-гравелистая смесь).Плотина предлагаемой конструкции возводится и работает следующим образом.После подготовки котлована, отсыпки нижней ступени экрана 4, устройства;ентральной дренажной призмы 3, низовой упор. ной призмы 2 и дренажных прослоекн 18, начинается устройство верховой упорной призмы 1, а по мере наращивания экрана 4 поочередная отсыпка наклонных слоев 9, 12 и 14 и водоупорных прослоек 8,10 и 11. При этом отсыпке слоев 9 и прослоек 8 предшествует устройство дренажной про. слойки 6. После отсыпки слоя 13 наращивание экрана 4 временно прекращается и возобновляется после отсыпки слоя 15 и устройства переходной зоны 16. При возведении экрана 4 устраиваются ступени (наподобие берм на откосах пло тины) по всей напорной грани 5. При отсыпке экрана 4 и водоупорных прослоек 8,10 и 11 применяется механическое уплотнение их материала.При свободном осыпании материала слоев последние укладываются под углом естественного откоса, величина которого для полускальных пород достигает 37 в .44 а для скальных пород - 45. Грунтовой экран 4 в верховом клине плотины является основным противофильтрационным элементом. Ступенчатый профиль его напорной грани 5 предназначен для предотвращения возможности оползания наклонных слоев 9, водоупорных прослоек 9 и дренажной прослойки 6 защитного покрытия 7 экрана 4. Количество, местоположе.1114727 Составитель Н. Ковешннков Редактор О. Бугир Техред И. Верес Корректор О. Билак Закаэ 6393/19 Тираж 643 Подписное ВН ИИПИ Государственного комитета СССР по делам нзобретеннй н открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патенть, г. Ужгород, ул.Проектная, 4ние по высоте и ширина ступеней верховой грани 5 экрана 4 зависят в основном от высоты плотины и назначаются, как для случая берм,Защитное покрытие 7 экранз 4 устраивается за пределами призмы обрушения плотины и служит для защиты экрана 4 от воздействия волн, льда и температуры. Отсыпка наклонных слоев 9 под углом естественного откоса материала и наличие между ними водоупорных прослоек 8, являющихся скользящими поверхностями, обуславливает самоуплотнение защитного покрытия , а дренажная прослойка 6 обуславливает обезвоживание слоев 9 при понижении уровня воды в верхнем бьефе и предотвращает размыв напорной грани 5 экра. на 4, опасность которого особенно значительная при резких изменениях уровня воды в водохра нил ище.Защитное покрытие 7 в низовой части опирается на верховой банкет (упорную призму) 1, являющийся одновременно и защитным сооружением для расширенной части экрана 4.Центральная дренажная призма 3 совместно с дренажными прослойками 7 и 8 обеспечивают сбор фильтрата из верхнего бьефа и атмосферных вод посредством слоев 12 в 5, при этом дренирование фильтрационных вод, поступающих из водохранилища, происходит слоями 12, 13 и 15, расположенными непосредственно за экраном 4. Что касается слоев 4, то они дренируют лишь атмосферные воды, поэтому половина профиля плотины сохраняется сухим. Именно такая компановка плотины из экрана 4, центральной дренажной призмы 3, дренажных прослоек 17 и 18, наклонных (разделенных водоупорными прослойками 10 и1) слоев 12 в 5, какая предлагается в данной конструкции плотины и при которой достигается возможно наибольшее сокращение водонасыщенных зон тела плотины, обеспечивает повышенную противофильтрационную стойкость плотины.Водоупорные прослойки 8,О и 11, имею.щие наклон слоев, между которыми они за ключены, являются поверхностями сколь жения для разделяемых слоев. Из-за соб ственного веса материала слоев 9, 12 - 15 1 О и его способности уплотняться во времени,а также из-за ползучих свойств материала самих прослоек и их малого коэффициента сопротивления сдвигу, обеспечивается тенденция самоуплотнения тела плотины Эта тенденция, выражающаяся в скольжении наклонных слоев в сторону центра плотины, еще сильнее проявляется при сейсмическик нагрузках, исключая полностью образование трещин вдоль влотинц.Отсыпка наклонных слоев 9,12 - 15 подуглом естественного откоса материала дает возможность обеспечить экономичный профиль плотины.Следовательно, при предлагаемой конструкции плотины из грунтовых материалов комплексно обеспечиваются экономичнцй профиль, сейсмическая и противофильтрационная стойкость плотины.Что касается величины мощности наклонных слоев и водоупорных прослоек, то ее следует устанавливать в каждом конкретном случае отдельно с учетом ряда факторов, например, физико-механических свойств материала слоев и прослоек, условий производства строительных работ, условий эксплуатации и т.д.Применение изобретения позволяет снизить на 1 млн. руб. трудозатраты на возаведение по сравнению с каменно-наброснои плотиной Ткибульской ГЭС.