ПЛОТИНА ИЗ ГРУНТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
DAM OF SOIL MATERIALS

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при возведении и эксплуатации в суровых климатических условиях плотин из грунтовых материалов.
Известна каменно-земляная плотина, состоящая из низовой и верховой призмы из каменной наброски и противофильтрационного элемента в виде ядра, в верхней части которого устроены полости, заполняемые противопучинистым сыпучим материалом (АС СССР №1330250, опубл. 15.08.87).
Недостатком аналога является наличие полостей-дрен, которые не могут изменить термический режим оголовка плотины, промерзающего как единое целое, и, тем самым, не устраняется возможность трещинообразования в ядре.
Известна каменно-земляная плотина, содержащая противофильтрационный элемент в виде ядра из глинистого материала, в верхней части которого устроены полости-траншеи, причем каждая из них соединена с атмосферой трубами, которые с помощью тоководов распределены по фазам источника питания электрическим током, а материал, заполняющий полость, насыщен электролитом (АС СССР №1640275, опубл. 12.01.89).
По числу сходных признаков и достигаемому результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.
Недостатком прототипа является то, что для прогрева оголовка плотины обычной длиной около 300-400 м потребуется (в течение, как минимум, двух третей года) затратить большое количество электроэнергии, в связи с чем данная конструкция плотины является неэффективной в эксплуатации.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение фильтрационной прочности плотины из грунтовых материалов, находящейся в районе с суровыми климатическими условиями.
Эта задача решается тем, что в плотине из грунтовых материалов, содержащей противофильтрационный элемент в виде ядра из глинистого материала с устроенной в нем траншеей, проходящей вдоль оси сооружения, заглубленной до прогнозируемой границы промораживания оголовка плотины и заполненной тугопластичным гелеобразным материалом - криофилактиком с низкой температурой замерзания.
Кроме того, заявленное решение имеет факультативный признак, характеризующий его частный случай, а именно:
в качестве тугопластичного гелеобразного материала используется, например, смесь мелкозернистой фракции супесчаного грунта и нерастворимой в воде кремнийорганической жидкостью с вязкостью не менее 600 сантипуаз при следующем соотношении компонентов, мас.%:
смесь фракции супесчаного грунта - 60-70
кремнийорганическая жидкость - 40-30
Отличительными признаками предлагаемого изобретения является размещение в противофильтрационном элементе - ядре из глинистого материала траншеи вдоль оси сооружения и ее заполнение тугопластичным гелеобразным материалом - криофилактиком с низкой температурой замерзания.
Благодаря этим признакам повышается фильтрационная прочность сооружения за счет его конструктивного обустройства траншеей, которую заполняют незамерзающим при низких температурах и нерастворимым в воде тугопластичным гелеобразным материалом - криофилактиком, обладающим высокой вязкостью.
На чертеже схематически изображен противофильтрационный элемент в поперечном разрезе оголовка плотины, из которого видно, что плотина из грунтовых материалов содержит боковые призмы из каменной наброски 1, фильтровые слои 2, ядро 3 из глинистого материала, траншею 4 заполненную тугопластичным гелеобразным материалом - криофилактиком, заглубленную до прогнозируемой границы промораживания 5 оголовка плотины.
Эффективность предлагаемого технического обустройства плотины из грунтовых материалов проявляется во время ее эксплуатации, особенно в начальный период после наполнения водохранилища, когда вследствие доуплотнения и оседания нижней талой части противофильтрационного элемента происходит ее отрыв или отторжение от верхней, промороженной к этому времени части данного элемента, которая вместе с фильтровыми слоями 2 удерживается до прогнозируемой границы промораживания 5 на боковых, так же промороженных призмах 1 плотины. В связи с этим в оголовке (гребневой зоне) плотины образуются сквозные трещины, какие в большинстве случаев и являются очагами сосредоточенной фильтрации, обычно сопровождающейся интенсивной суффозией материала противофильтрационного элемента, что в итоге приводит к потере фильтрационной прочности сооружения.
Но благодаря наличию в оголовке противофильтрационного элемента в виде ядра 3, траншеи 4, заполненной тугопластичным гелеобразным материалом - криофилактиком, не замерзающим при низких температурах, происходит превентивное тампонирование этим материалом геотермических трещин, какие могут появиться в интервале промораживания данного элемента плотины, чем обеспечивается фильтрационная прочность сооружения.
Пример получения криофилактика: берется 3,5 кг кремнийорганической жидкости (полиметилсилоксановой жидкости ПМС-100 по ГОСТ 13032-77, С.1-4) с температурой застывания не выше -62°C. В жидкость засыпается при помешивании 6,5 кг смеси фракций супесчаного грунта. И компоненты перемешиваются до получения однородной смеси.