Плотина

Полезная модель относится к строительству водоудерживающих плотин из грунтовых материалов и предназначена для повышения эксплуатационной надежности плотины за счет снижения кривой депрессии в низовой ее части, уменьшения фильтрационного расхода и повышения, тем самым, фильтрационной прочности и устойчивости плотины.

Плотина содержит противофильтрационное устройство в виде ядра из уплотненных слоев малопроницаемого грунта, причем уплотненные слои грунта ядра выполнены наклонными в сторону нижнего или верхнего бьефа под углом к поверхности основания плотины, а величина угла определяется допустимыми значениями фильтрационного расхода.

Полезная модель позволит повысить эксплуатационную надежность плотины за счет ожидаемого и безопасного положения кривой депрессии и допустимых значений фильтрационного расхода. При этом будет обеспечен высокий уровень фильтрационной прочности и устойчивости, что предотвратит повреждения и аварии, а значит существенно снизит сезонные затраты на ремонтно-восстановительные работы.

Полезная модель относится к строительству водоудерживающих плотин из грунтовых материалов и предназначена для повышения эксплуатационной надежности плотины за счет снижения кривой депрессии в низовой ее части, уменьшения фильтрационного расхода и повышения, тем самым, фильтрационной прочности и устойчивости плотины.

Известна конструкция водоудерживающей плотины из однородного грунта (Чугаев P.Р. Гидротехнические сооружения (глухие плотины). - М.: Высшая школа, 1975. - с.13, рис.II.1 «Основные типы земляных насыпных плотин», схема «а»). Недостатком данной конструкции является беспрепятственное движение фильтрационного потока сквозь тело плотины, способствующее высокому положению кривой депрессии в низовой части плотины и значительному фильтрационному расходу, что снижает фильтрационную прочность, устойчивость и эксплуатационную надежность плотины.

Наиболее близкой к полезной модели является плотина, содержащая противофильтрационное устройство в виде ядра из уплотненных слоев малопроницаемого грунта (Иванов Е.С. Организация и производство гидротехнических работ. - М.: Агропромиздат, 1985. - с.130, рис.57 «Схемы укладки грунта при возведении неоднородных плотин», схема «д»). Недостатком указанного технического решения является то, что противофильтрационное устройство плотины, хотя и является преградой на пути фильтрационного потока, но из-за выполнения уплотненных слоев грунта ядра параллельно основанию плотины, не обеспечивает необходимого снижения кривой депрессии в низовой части плотины и требуемого уменьшения фильтрационного расхода, что снижает эксплуатационную надежность плотины.

Техническим результатом, достигаемым настоящей полезной моделью, является повышение эксплуатационной надежности плотины за счет снижения кривой депрессии в низовой ее части и уменьшения фильтрационного расхода.

Данный технический результат достигается тем, что уплотненные слои грунта ядра выполнены наклонными в сторону нижнего или верхнего бьефа под углом к поверхности основания плотины, причем величина угла определяется допустимыми значениями фильтрационного расхода.

На фиг.1 изображена плотина, поперечный разрез; на фиг.2 - ядро, уплотненные слои грунта которого, выполнены наклонными в сторону нижнего бьефа; на фиг.3 - ядро, уплотненные слои грунта которого, выполнены наклонными в сторону верхнего бьефа.

Плотина 1 содержит противофильтрационное устройство в виде ядра 2 из уплотненных слоев 3 малопроницаемого грунта, причем уплотненные слои 3 грунта ядра 2 выполнены наклонными в сторону нижнего 4 или верхнего 5 бьефа под углом ± к поверхности основания 6 плотины, а величина угла определяется допустимыми значениями фильтрационного расхода q _T.

Плотина работает следующим образом.

Грунт плотины 1 в большей или меньшей степени водопроницаем, поэтому в теле плотины 1 образуется фильтрационный поток. Для предупреждения суффозии грунта, ходов сосредоточенной фильтрации, а значит повреждений и аварий, на пути фильтрационного потока предусмотрено ядро 2, обеспечивающее определенное снижение кривой депрессии 7, высоты высачивания а _о фильтрационного потока на низовом oткосе плотины 1 и уменьшение фильтрационного расхода q_T. Однако, при недостаточном уплотнении, образовании ходов сосредоточенной фильтрации и чрезмерной суффозионности грунта, не исключены относительно высокое положение кривой депрессии в низовой части плотины и недопустимое, в этой связи, значение фильтрационного расхода q_T. Благодаря тому, что уплотненные слои 3 грунта из которого сделано ядро 2, выполнены наклонными в сторону нижнего 4 или верхнего 5 бьефа под углом ± к поверхности основания 6 плотины 1, противофильтрационная эффективность ядра 2, как преграды на пути фильтрационного потока, повышается.

Объясняется это тем, что движению фильтрационного потока через слоисто уплотненные слои 3 грунта ядра 2 более эффективно сопротивляются верхние зоны слоев 3, являющиеся, в сравнении с нижними (подошвенными), более уплотненными и, которые (верхние зоны) вовлекаются в работу в большей степени при наклонном положении слоев.

Значение угла ± наклона слоев 3 к поверхности основания 6 плотины 1, определяется расчетом и может уточняться моделированием движения фильтрационного потока сквозь плотину 1, например, в щелевом фильтрационном лотке.

Подбирая (определяя, уточняя) для различных конкретных случаев (напора воды перед плотиной, вида грунта плотины и ядра, параметров плотины и др.) значение угла наклона уплотненных слоев грунта ядра к поверхности основания плотины, можно задавать такое положение депрессионной кривой и такие (безопасные, допустимые), следовательно, значения высоты высачивания фильтрационного потока и фильтрационного расхода, при которых: а) водой фильтрационного потока будет насыщена минимальная часть тела низового откоса, а потому силы сцепления частиц грунта откоса и его фильтрационная прочность и устойчивость будут наиболее высокими; б) лишь минимальная часть низового откоса будет подвержена действию фильтрационных сил и возможной суффозии, что также повысит фильтрационную прочность и устойчивость плотины; в) выпор грунта на низовом откосе будет предотвращен или сведен к минимуму, за счет допустимых (безопасных) значений фильтрационного расхода.

Применение полезной модели позволит повысить эксплуатационную надежность плотины за счет ожидаемого и безопасного положения кривой депрессии в низовой части плотины и, следовательно, допустимых значений фильтрационного расхода. При этом, будет обеспечен высокий уровень фильтрационной прочности и устойчивости, что предотвратит повреждения и аварии, а значит существенно снизит сезонные затраты на ремонтно-восстановительные работы.

Плотина, содержащая противофильтрационное устройство в виде ядра из уплотненных слоев малопроницаемого грунта, отличающаяся тем, что уплотненные слои грунта ядра выполнены наклонными в сторону нижнего или верхнего бьефа под углом к поверхности основания плотины, причем величина угла определяется допустимыми значениями фильтрационного расхода.