Способ возведения глинистого экрана

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)5 ЕЛЬС ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ С(71) Украинское отделение Всесоюзного проектно-изыскательского и научно-исследовательского объединения Гидропроект" им. С,Я, Жука(54) СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ГЛИНИСТОГО ЭКРАНА(57) Использование: для экранирования днища и откосов водоемов ГАЭС. Существо изобретения: в водоеме 1 на дно 2 укладывают глинистые грунты, из которых устраивают водоудерживающий экран 3. Последний возводят из глинистых грунтов, которые укладывают в размельченном виде (некомковатые) и уплотняют, определяя при этом получаемый объемный вес грунта, общую пористость и показатель относительной плотности. Зная уплотненность, определяют осредненный размер деформированных пор, показатель деформированности пор и их количество, приходящееся на единичную площадь поверхностйэкрайа, Ло полученным данным определяют по предлагаемым зависимостям толщину экрана из условий фильтрационно-суффозионной прочности, допустимой водоудерживающей способности и водопроницаемости, а такжевозможного влияния давлеййя столба воды на плотность глинистого грунта экрана. Толщину экрана принимают наибольшей из трех указанных выше определений. 1 йл.одоп - Кф (1 - о ) 40 пвах ифп -Пвах - Пви Изобретение относится к области гидротехнического строительства, в частности к природозащитным конструкциям, и может найти примекение при устройстве водо- удерживающих экранов водоемов, например водоемов ГАЭС, днища и бортов каналов, подпорных плотин.Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности работы экрана при одновременном обеспечении природоохранных мероприятий путем задания оптимальной толщины противофильтрационного днища водоема,На чертеже показан водоем, дно которого снабжено возводимым водоудерживающим экраном.В водоеме 1 на дно 2 укладывают глинистые грунты, из которых устраивают водо- удерживающий экран 3.Способ осуществляют следующим образом.Экран 3 возводят из глинистых грунтов, которые укладывают на дно 2 водоема 1 в размельченном, но не комковатом виде и уплотняют. При этом отсыпку производят оптимально увлажненным некомковатым глинистым грунтом, содержащим агрегаты размером бзгр.5 мм не менее 80 - 850 который уплотняют до состояния несуффозионности, характеризуемой соотношениемб = с 3 с 3% (2 - 3)бо,где бсзу, - размер суффозионных частиц грунта экрана допустимой.ЗО обеспеченности, определяется по графику гранулометрического состава;бо - осредненные размеры паровых ходов,деформированных уплотнением глинистых грунтов при возведении экрана, см 3 Оо - +2Су (1+ф, )здесь: Ф- - осредненные размеры частицглинистых грунтов экрана, см; Х Р/бРгде б, Р - крупность частиц и их содержание в грунте экрана в долях единицы, определяются по данным гранулометрического состава;уз, щ - удельный вес частиц и скелета грунта экрана, г/смз,/Зп - показатель, аналогичный показателю относительной плотности Пвах, Пви, П - ОбЩаЯ ПОРИСТОСТЬ ГРУНТав предельно рыхлом (пвзх = 0,876), предельно плотным (пви = 0,259) и промежуточном СОСТОЯНИИ ПЛОТНОСТИ (Пвах ) П ) Пви), 5 Ср - показатель деформированностипор грунта уплотнением до эллиптической формы при возведении экрана у10 С= 1 + 1,29 хс -О б 0124 зд 2 Уз хс - эмпирический показатель, отражающий степень деформированности пор глинистых частиц от уплотнения в зависимости от содержания глинистых частиц в грунте (принимается по таблице). д - толщина пленки связанной воды 3. БЪК, О Юм - максимальная молекулярная влажность, суммарную величину слоев отсыпки глинистых грунтов определяют, исходя из условий обеспечения фильтрационно-суффозионной прочности экрана на контакте с грунтом основания, ограничения инфильтрации воды через экран в массив основания не более допустимой и недопущения возможного сжатия давления столба воды над экраном 30 фильтрационных ходов в толще глинистого экрана, на глубину, превышающую толщину экрана, определяя в каждом из указанных условий толщину экрана соответственно по следующим зависимостям; 35 45го ( 2 б (1 + СрО 5 (1 +Рп )где д - толщина экрана, определяемая из условия обеспечения его фильтрационносуффозионной прочности на контакте с грунтом основания,м;,д"зх - толщина экрана, определяемаяиз условия ограничения инфильтрации воды через экран в массив основания(в пределах не выше принятой нормы), м;д"зх - толщина экрана, определяемаяиз условия недопущения возможного сжатия давлением столба воды над экраном фильтрационных ходов в толще глинистого экрана на глубину, превышающую толщинуэкрана,м;д ( фф )0,5о0,5СРуд(1+3 )одоп зэк Н - высота столба воды над экраном, м; Оо - максимальный размер пор в грунте основания экрана, см;Кф - коэффициент фильтрации уплотненного глинистого грунта в теле экрана, м/сут;одоп - допустимая норма инфильтрации воды через экран, м/сут;о - величина начального градиента на- пора у - удельный вес воды, г/см;з,то - предельное напряжение жидкости на сдвиг в узких эллиптических поровых щелях, дин/см 2;бфх- - осредненный размер щели эллиптической формы при этом толщину экрана назначают по наибольшей из полученных величин дэк,д"эк, д"зкпри условии, что максимальный размер пор в грунте основания равенОо (2 - 3) Оо =(2 - 3) - х2 где О 1 - осредненный размер частиц грунтаоснования Х РУУОС Ьр. - степе н ь деформирован ности грунта основания в процессе подготовки перед укладкой экрана О 4 С 3,4 т 1 4.044У,Ув ) д 2гзАд ффх иа коэффициент фильтрации Кф = д фудовлетворяет условию где- градиент действующего напора наэкран 15 20 25 30 35 40 45 50 55 А - показатель эллиптической формысечения пор вф - осредненная величина площадисечения фильтрационного хода- гФ 7 з -7 б 1+/м з4 7 б ( 1 +Рп ) и - коэффициент кинематической вязкости,д - ускорение силы тяжести.При уплотнении оптимально увлажненного размельченного грунта тяжеловесными катками (виброкатками) порь: грунта деформируются и сплющиваются до щелей эллиптической формы, через которые под напором столба воды в водоеме не должны перемещаться частицы размером свыше б 1 бс 1 з 4, т, е, грунт практически становится не суффозионным. При этом эллиптические щели заполнены пленочной связной водой, движение которой возможно после преодоления напором воды водоема, если таковой достаточно, предельного напряжения сдвига жидкости в тонких порах, т. е, размельченному глинистому грунту уплотнением можно придать определенную степень деформированности пор, при которой при заданных напорах воды в водоеме экран будет иметь требуемую водопроницаемость и достаточно гарантированчую водо- удерживающую способность.Определяют полученный обьемный вес грунта, общую пористость и показатель относительной плотности, Зная плотность, определяют осредненный размер деформированных пор, показатель этой деформированности, коэффициент фильтрации Кф и величину инфильтрации воды через экран, которые не должны превышать принятые (для данных гидрогеологических условий) нормы КфКф.доп, и 8 едоп,Толщину экрана 3 определяют из условий фильтрационно-суффозионной прочности, допустимой водопроницаемости и водоудерживающей способности, а также возможного влияния давления столба воды на плотность глинистого грунта экрана. Толщину экрана принимают наибольшей из величин указанных выше определений.Рассмотрим предлагаемый способ на примере возведения экрана днища верхнего водоема строящейся Каневской ГАЭС,0,5й(1+оп) 3 2 1 х 2200 х 0,000722 где б 1- - осреднен та возводимого э е размеры частиц грна, см,=1,96 м Исходные данные: напор воды Н =. 22 м,допустимая инфильтрация воды из водоема через глинистый экран принята равной Едоп. = 5 =1,510 м/сут коэффициент фильтрации экрана Кф = 1,5 х 10 м/сут.Днище водоема сложено песками ос редненной крупности б 1 = 0,03 см общей пористостью и = 0,4 с удельным весом частиц уэ =2,65 г/см и удельным весом скелезта у 1 = 1,60 г/смз. Осредненный размер пор Оо =0,042 см. 15Экран возводится из лессового суглинка с удельным весом частиц уэ = 2,70 г/смз и их осредненным размером с 11 = 0,00072 см, Суглинок укладывают в экран измельченным (некомковатым), уплотняют до объем ного веса уд = 1,70 г/см пористостью и =з=0,37 показателем относительной плотности Рп = 1,82, При таком уплотнении осредненный размер деформированных пор определяют равным бо = 0,000017 см. Пока затель деформированности пор С =142, Начальный градиент 1 о = 2,0.По полученным данным определяют толщину экрана из условия фильтрационносуффозионной прочности; из условия допустимой водоудерживаспособности и водопроницаемости: и из условия возможного влияния давлениястолба воды на плотность глинистого грунтаэкрана:5 0055 Г 2 х 0,00001 (1 + 142 ) 3 О х (1 + 0,8 Из трех значений толщины экрана прикнимаем наибольшее дэк = дэк= 2,0 мПолученное значение проверяем следующим образом:максимальный размер пор удовлетворяет назначенному условию То же самое следует сказать и о коэфиенте фильтрации экрана Кф 0 000015Одоп 0,000152,022+2(1 - 2 0,000015 м/сут. Формула изобретения Способ возведения глинистого экрана, преимущественно днищ верхних водоемов ГАЭС, включающий послойную отсыпку с уплотнением оптимально увлажненных глинистых грунтов с предварительным определением толщины экрана, исходя из условий фильтрационных и суффозионных показателей грунтов днища и экрана, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности в работе экрана при одновременном обеспечении природоохранных мероприятия путем задания оптимальной толщины противофильтрационного экрана днища водоема, отсыпку производят оптимально увлажненным некомковатым глинистым грунтом, содержащим агрегаты размером багр5 мм не менее 80-85 о/о, котоРый УплотнЯют до состояния несуффозионности, характеризуемой соотношениемб 1= бс 3% (2-3)бо,где бс 1 з% - размер суффозионных частиц грунта экрана допустимой 3;6-ной обеспеченности, определяется по графику гранулометрического состава;бо - осредненные размеры поровых ходов, деформированных уплотнением глинистых грунтов при возведении экрана, смбф чают по на- Н дэк,д"эк, ный размер Х 1 Сгр УО (1+/3 де 01 - осроснования 01 =Х Р 1/О 2 дННОСТИ товки пе 1 адэк: д=0,00 рр =1 +0,44 (О ,г где б 1, Р 1 - крупность частиц и их содержание в грунте экрана в долях единицы, определяется по данным гранулометрического состава;Уэ, Уд - Удельный вес частиц и скелета 5 грунта экрана, г/см;/Зп - показатель, аналогичный показателю относительной плотности,Пвах,Пв 1 п, П - ОбЩаЯ ПОРИСтОСтЬ ГРУНта в предельно рыхлом (пвах = 0,876), предельно плотном (пв 1 п = 0,259) и промежуточном СОСТОЯНИИ ПЛОТНОСТИ (ПвахППв 1 п)Ср - показатель деформированности пор грунта уплотнением до эллиптической формы при возведении экрана20 хс - показатель, отРажающий степень 25 деформированности пор глинистых частиц от уплотнения в зависимости от содержания глинистых частиц в грунте;д - толщина пленки связанной воды,= ,/ Т, 3И,4 - максимальная молекулярная влажность, суммарную величину слоев отсыпки глинистых грунтов определяют, исходя из условий обеспечения фильтрационно-суффозионной 35 и рочности экрана на контакте с грунтом основания, ограничения инфильтрации воды через экран в массив основания не более допустимой и недопущения возможного сжатия давлением столба воды водоема над 40 экраном фильтрационных ходов в толще глинистого экрана на величину, превышающую общую толщину экрана, определяя в каждом из указанных условий толщину экрана соответственно по следующим зависи МОСТЯМ: эк2028 - 2 Оо5дФ Нодоп Кф ( 1 1 о )НС 1","то 1 2 бг ( 1 + С) )0,5 ( 1 +Рп ) где дэк - толщина экрана, определяемая из условия обеспечения его фильтрационносуффозионной прочности на контакте с грунтом основания, м;дэк - толщина экрана, определяемая из условия ограничения инфильтрации воды через экран в массив основания (в пределах не выше принятой нормы), м;1 адэк - толщина экрана, определяемая из условия недопущения возможного сжатия давлением столба воды водоема над экраном фильтрационных ходов в толще глинистого экрана на величину, превышающую общую толщину экрана, м;Н - высота столба воды над экраном, м; Оо- максимальный размер пор в грунте основания экрана, см;Кф - коэффициент фильтрации уплотненного глинистого грунта в теле экрана, м/сут;одоп - допустимая норма инфильтрации воды через экран, м/сут;о - величина начального градиента напора,У - удельный вес воды, г/см;з,го - предельное напряжение жидкости на сдвиг в узких эллиптических поровых щез,бфх - осредненный размер щели эллиптической формы при этом толщину экрана назнибольшей из полученных величд"экпри условии, что максималпор в грунте основания равен=(2 - 3) Оо =(2 - 3) ненныи размер частиц грунт С 3 гр. - степень деформигрунта основания в процессе поред укладкой экрана12 1763556 Ад М/фх иа коэффициент фильтрации Кф =удовлетворяет условию А -4 ж(С+ - )1С 5 вф - осредненная величина площади сечения фильтрационного хода КфН - дэк (1 - 1 о)е=Кф -одоп где- градиент действующего напора наэкран 10 коэффициент кинематической вяз показатель эллиптической формы кости. ечения для определения хс - эмпирического параметра, аааисящего от размельченности 1 некомковатост )мко атостиплотности и содернания глинистых частиц 1 ( Т Т качение параметра Х одеркан грунте 25 линистыастиц,0 1,65 1,70 17 7 В,во 9 е 9 1 Оз 2 37 з 9 31 ао т63 зв 2 ю 9 4,0 12,3 124 0,06 0,7 Ов 9 1 фо Составитель В. КанарскийРедактор Е, Полионова Техред М,Моргентал Корре С. Пекарь ь каз 3433 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, 7 К, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гага О 56-6537-41зо-зв24-2710,8-12,4 158 ЗЗОЗ 58 1 ЗО 15 27 29 34 1 в 7 Зэ 1 Звб бэб Оэ 10 Оэ 34 1 е 7 2,3 е е е