ГРУНТОВАЯ ПЛОТИНА

МПК
: Е02В 7/06 Грунтовая плотина
7
Полезная модель относится к гидротехническому строительству и может быть использована при возведении и эксплуатации плотин из грунтовых материалов в суровых климатических условиях Севера, а также при реконструкции оголовков, низовых обратных фильтров и переходных зон плотин с целью их защиты от промерзания и предупреждения неизбежного при этом уменьшения способности беспрепятственно пропускать фильтрационные расходы, а также для увеличения фильтрационной прочности сооружения.
Известна грунтовая плотина на многолетнемерзлом основании, включающая верховую и низовую призмы, ядро, переходные слои и расположенный в низовой призме дренаж, тепловую завесу размещенную в поперечном сечении плотины в зоне переходных слоев и выполненную в виде ряда последовательно расположенных скважин, каждая из которых оборудована, по меньшей мере, одним обогревающим устройством (Патент РФ № 2250296, опубл.20.04.05 г.).
Недостатками аналога являются бурение системы скважин, имеющих частый шаг и большую глубину (на полную высоту плотины), установка в этих скважинах обсадных труб, монтаж в них нагревательных элементов и отсюда необходимость затрат электроэнергии на нагрев элементов или принудительную циркуляцию теплоносителя.
Известна грунтовая плотина, включающая противофильтрационный элемент, боковые призмы, переходные зоны и обратные фильтры, снабженная устройством для подачи теплой воды из водохранилища в верхнюю часть низовых переходных зон и/или низовых обратных фильтров грунтовой плотины, состоящим из приспособления по отбору теплой воды из водохранилища, соединенного всасывающим трубопроводом с устройством по перекачке этой воды, например, насосом, и инъектором в виде перфорированных труб, внедренным в тело плотины, от которого теплая вода
под действием собственного веса поступает в нижнюю часть низовых переходных зон и/или низовых обратных фильтров (АС СССР № 1301913 А1,МПКЕ02В7/06).
По числу сходных признаков и достигаемому результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемой полезной модели.
Недостатками аналога является то, что в данной плотине не используется селективный водозабор из водохранилища, который позволяет отбирать только верхние слои наиболее теплой воды; использование предварительной (в процессе строительства) закладки водоразводящих труб в теле плотины не эффективно, поскольку местоположение зоны возможного перемерзания дренажно-отводящих устройств в теле плотины заранее не известно. В связи с этим необходимо либо устанавливать эти трубы по всей длине плотины (что весьма дорого), либо можно ошибиться выбором места их установки. Далее в аналоге предлагается устанавливать водоразводящие трубы по всей ширине низовой упорной призмы. Это также не эффективно и неверно, поскольку регулирование температурного режима плотины предлагаемым способом в принципе возможно лишь в относительно узкой переходной зоне между ядром плотины и гарантированно промерзающей низовой упорной призмы.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение надежности грунтовой плотины при ее длительной эксплуатации в условиях сурового климата.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в грунтовой плотине, включающей противофильтрационный элемент, боковые призмы, переходные зоны, обратные фильтры и устройство для перекачки воды с трубопроводом, противофильтрационный элемент выполнен из связного грунта, боковые призмы, переходные зоны и обратные фильтры выполнены из несвязного грунта, всасывающий трубопровод через устройство для перекачки воды из верхних слоев водохранилища соединен с
приспособлением по селективному отбору теплой воды, например, насосом и инъектором, который внедрен в тело плотины.
Кроме того, заявленное решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, а именно:
всасывающий   трубопровод   расположен   на   поверхности   гребнягрунтовой плотины;
при   возведении   грунтовой   плотины   всасывающий   трубопроводразмещен       в       теле       грунтовой       плотины       не       ниже       гребняпротивофильтрационного элемента.
Отличительным признаком предлагаемой грунтовой плотины от указанной выше известной, наиболее близкой к ней, является выполнение противофильтрационного элемента из связного грунта, боковых призм, переходных зон и обратных фильтров из несвязного грунта, а также использование приспособления по селективному отбору теплой воды, с помощью которого можно отбирать только верхние слои наиболее теплой воды.
Благодаря приспособлению по селективному отбору теплой воды в летнее время из верхних слоев водохранилища в верхнюю часть переходных зон через инъектор, внедренный в тело плотины, под действием собственного веса вода поступает в нижнюю часть низовых переходных зон и/или низовых обратных фильтров, отдавая при этом тепло грунтам, в которых происходит аккумуляция тепла, достаточная для предотвращения их от промерзания в зимнее время года.
Предлагаемая грунтовая плотина иллюстрируется чертежом, на котором грунтовая плотина изображена в поперечном разрезе.
Грунтовая плотина содержит верховую 1 и низовую 2 боковые призмы из несвязного грунта, верховую 3 и низовую 4 переходные зоны из несвязного грунта, верховой 5 и низовой 6 обратные фильтры, противофильтрационный элемент 7 из связного грунта, приспособление по селективному отбору теплой воды 8 из водохранилища соединенное всасывающим трубопроводом 9 с устройством по перекачке теплой воды 10,
например, насосом, и инъектором И из верхних слоев водохранилища в места промерзания низовых переходных зон 4 и/или низовых обратных фильтров 6.
Грунтовая плотина работает следующим образом.
При эксплуатации грунтовой плотины отобранная из верхних слоев водохранилища вода с помощью приспособления по селективному отбору 8 теплой воды из водохранилища, через всасывающий трубопровод 9 поступает в устройство подачи воды 10, откуда она через внедренный в тело плотины инъектор 11 перемещается в верхнюю часть низовых переходных зон 4 и/или низовых обратных фильтров 6. Далее вода под действием собственного веса поступает в нижнюю часть низовых переходных зон 4 и/или низовых обратных фильтров 6, аккумулируя в них тепловую энергию и предупреждая их промораживание.
Низовые переходные зоны и/или низовые обратные фильтры грунтовой плотины выполнены из несвязных сильно проницаемых грунтов, поэтому при движении теплой воды, отобранной из водохранилища, в них интенсивно происходят процессы теплообмена и накопления тепловой энергии, достаточной для предотвращения промерзания част ей этой плотины и/или оттаивания в ней мерзлоты.
Технический же результат от использования полезной плотины заключается в гарантированной защите от промерзания низовых обратных фильтров и переходных зон по всей высоте низовой грани противофильтрационного устройства без бурения в теле плотины скважин и использования нагревательных элементов.