ГРУНТОВАЯ ПЛОТИНА НА МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛОМ ОСНОВАНИИ С ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОЙ БЕРМОЙ
EARTH DAM ON PERMAFROST BASE WITH ANTI-FILTRATION BERM

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, в частности к способам повышения устойчивости низконапорных грунтовых плотин на многолетнемерзлом основании.
Известны разные способы и методы строительства грунтовых плотин на многолетнемерзлом основании.
Прототип 1. Грунтовая плотина на многолетнемерзлом основании (патент РФ №2453655, 28.02.2011, Е02В 7/06, Е02В 3/16) с верховой и низовой боковыми призмами, противофильтрационной диафрагмой из буронабивных свай. При этом, к противофильтрационной диафрагме с низовой стороны по гребню плотины примыкает льдогрунтовая мерзлотная завеса из замораживающих колонок. Способ предотвращает проникновение отепляющего воздействия водохранилища через противофильтрационную диафрагму и через узел ее сопряжения с основанием.
Недостатком прототипа 1 является трудозатратность установки буронабивных свай и замораживающих колонок, где сваи и колонки должны быть заглублены в основание до поверхности коренных пород. При их установке в центральной чисти плотины как указано в прототипе, будет происходит увеличение талой части плотины со стороны верхнего бьефа за счет с теплового воздействия водохранилища, что приведет к снижению устойчивости плотины.
Прототип 2. Грунтовая плотина на многолетнемерзлых грунтах (патент РФ №2415997, 08.02.2010, Е02В 7/06) с противофильтрационным устройством из водонепроницаемой геомембраны, сопряженной с многолетнемерзлыми грунтами посредством ледогрунтовой призмы, с замораживающей системой из металлических труб в нижнем бьефе и слоем теплоизоляции под подошвой тела плотины. Способ повышает надежность грунтовой плотины за счет повышения качества сопряжения противофильтрационного устройства с основанием и замедления оттаивания мерзлых грунтов в основании.
Недостатком прототипа 2 является трудозатратность укладки и снижение противофильтрационных свойств водонепроницаемой геомембраны по швам в условиях высокого колебания температур. Расположение бермы с охлаждающими трубами в нижнем бьефе приведет к снижению устойчивости плотины, так как оттаивание основной части плотины будет происходит со стороны верхнего бьефа за счет с теплового воздействия водохранилища.
Прототип 3. Наиболее близкой по технической сущности заявляемому, является Грунтовая плотина мерзлого типа (патент РФ №2029016, 17.07.1992, Е02В 7/06), которая состоит из противофильтрационного ядра из связного грунта, упорных верховых и низовых призм из каменной наброски, переходных слоев из песчано-гравийной смеси или дресвяно-щебнистого грунта, а также насыпи по низовому откосу с колонками мерзлотной завесы. Способ повышает надежность работы плотины за счет поддержания основания и ядра плотины в мерзлом состоянии с одновременным снижением объема работ и трудоемкости по возведению.
Недостатками прототипа 3 являются трудозатратность укладки переходных слоев в теле плотины и увеличение талой части плотины со стороны верхнего бьефа за счет с теплового воздействия водохранилища вследствие расположения насыпи с колонками мерзлотной завесы в нижнем бьефе. При увеличении талой части снижается устойчивость плотины вследствие снижения сил трения и сцепления грунтов.
Технической задачей заявляемого изобретения является повышение устойчивости низконапорной грунтовой плотины на многолетнемерзлом основании путем увеличения промороженной части тела и основания плотины за счет устройства бермы в верхнем бьефе с термостабилизаторами грунта.
Технический результат решается тем, что при строительстве грунтовой плотины на многолетнемерзлом основании с противофильтрационной бермой повышается устойчивость плотины за счет увеличения промороженной части тела и основания плотины.
Заявленный способ строительства грунтовой плотины на многолетнемерзлом основании с противофильтрационной бермой отличается от прототипов тем, что содержит противофильтрационное устройство в виде грунтовой бермы в верхнем бьефе, расположенное выше нормального подпорного уровня с установленными на ней термостабилизаторами грунта. Термостабилизаторы грунта установлены на глубину ниже слоя сезонного оттаивания, уменьшают оттаивание плотины от отепляющего воздействия водохранилища при одновременном увеличении промороженной части за счет их установки в верхнем бьефе. При этом исключается фильтрация воды и повышается устойчивость плотины.
На чертеже (фиг.1) представлен общий вид устройства грунтовой плотины на многолетнемерзлом основании с противофильтрационной бермой.
Плотина содержит тело 1, выполненное из грунта, ледогрунтовую призму 2, противофильтрационное устройство в виде грунтовой бермы в верхнем бьефе 3, с установленными на ней термостабилизаторами грунта 4, сопряженные с многолетнемерзлыми грунтами 5 ниже слоя сезонного оттаивания 6 и 7.
Способ осуществляется следующим образом.
В центральной части плотины устраивается ледогрунтовая призма 2 из влажного связного грунта и примораживается к многолетнемерзлым грунтам 5. Отсыпается тело плотины 1 из грунта, дополнительно в верхнем бьефе устраивается берма 3 выше нормального подпорного уровня, на которой устанавливаются термостабилизаторы грунта 4. Термостабилизаторы 4 устанавливаются на глубину ниже слоя сезонного оттаивания 6, сопряжены с многолетнемерзлыми грунтами 5 и обеспечивают в период эксплуатации увеличение промороженной части тела и основания плотины, уменьшают тепловое воздействие водохранилища 8 за счет уменьшения слоя сезонного оттаивания 7, исключают фильтрацию воды и повышают устойчивость основания плотины на многолетнемерзлых грунтах.
Использование заявляемого изобретения позволяет отказаться от трудозатратных работ по установке буронабивных свай, укладке переходных слоев и водонепроницаемой геомембраны в теле плотины, а также низкоэффективных устройств противофильтрационной геомембраны, охлаждающих колонок по гребню плотины и берм с охлаждающими трубами и колонками мерзлотной завесы в нижнем бьефе.