Плотина из грунтовых материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХЧОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 47593 А О,02 В 706, 3/16 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ АВТОРСКОМУ СВИ ЕЛЬСТВ о-изыскательское икое объединениеЖука смостойалов. М,: МАТЕРИАотехничеение стоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Натариус Я, И, Повышение сейкости плотин из грунтовых материЭнергоатомиздат, 1984, с. 21-25.Авторское свидетельство СССРМ 874850, кл. Е 02 В 7 Й 6, 1980.(54) ПЛОТИНА ИЗ ГРУНТОВЫЛОВ(57) Изобретение относится к гидрскому строительству, Цель: сниж 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 расположенную 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.30 35 последовательно соединены друг с другом, 40образуя единый противофильтрационныйконтур грунтового сооружения. Размеры 45 50 55 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 плотинь 1 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 3или ядра 4.Материалами элементов противофильтрационного устройства (ПФУ) могут быть любые, используемые для этой цели в плотиностроении: бетон, асфальтобетон, синтетические пленки, металлический шпунт, дерево, грунт и др,Все три функциональных элемента ПФУ всех трех функциональных элементов ПФУ взаимосвязаны и определяются геометриейпотенциально неустойчивого сегмента верховой упорной призмы, которая устанавливается следующим образом. По результатам расчета устойчивости откоса пРотив сдвига выделяется кривая скольмения; соогветствующая минимйльному 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 верховуюгрань кривой скольжения с радиусом В. Минимальная длина 12 диафрагмы 2 должна быть равна высоте Н сегмента, Угол наклона ди 10 15 20 афрагмы 2 к вертикали определяется, исходя из следующего, Проводя касательную к кривой скольжения в точке А - точке пересечения с ней соответствующего радиуса В, 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+3, где Т - обозначение прежнее, Я - сейсмическая инерционная составляющая сдвигающей силы, действующей на рас- . сматриваемый сегмент. В этом случае суммарная сдвигающая силаТ+Я будет направлена к горизонтали под углом аа. При этом: значение угла а можепбыть определено, какТ з 1 п аа =агсщ Т р где Р - вес поТсоза+ Р атенциально 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+3), т.е, под углом к вертикали, равным а или а, Анализ действующих 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(В/2) действует с плечом, примерно равным й (радиус из центра кривой скольжения сдвига в , до центра масс сегмента), а удерживающая сила за счет наличия экрана О 1) действует с плечом г, равным расстоянию между направлением силы Ю 1, приложенной в центре тяжести зпюры гидростатического давления на экран, и направлением радиуса Я. Очевидно, что во всехслучаях ЯгТаким 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 бъефа 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 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 а 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, равныма = агс 81 п р - для несвйсмичных райо- ТновилиТ зи аа =агсц . +-длясейсмически активных районов,где Т - 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 8 Ра Тг= ТСОМ Р Ур У 5 йкт саста бля видалигинав Ко- атой ТрФТ й /фиг,9 оставитель В, Волкред М.Моргентал Ю. Середа Реда орректор Л; Бески Заказ 2478 Тираж Подписно ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откры 113035, Москва, Ж, Рауаская наб 4 Юиям при ГКНТ СС изводственно-издательский комбинат "Патент", г, ужгород; ул.Гагарина, 101