ГРУНТОВАЯ ПЛОТИНА

Полезная модель относится к строительству водоудерживающих плотин из грунтовых материалом и предназначена для повышения эксплуатационной надежности плотины за счет снижения кривой депрессии в низовой ее части, уменьшения высоты высачивания и фильтрационного расхода и повышения, тем самым, фильтрационной прочности и устойчивости плотины.
Известна конструкция водоудерживающей плотины из однородного грунта (Чугаев P.P. Гидротехнические сооружения (глухие плотины). - М.: Высшая школа, 1975. - с.13, рис.11.1 «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, опасной высоте высачивания фильтрационного потока, на низовом откосе и значительному фильтрационному расходу, что снижает фильтрационную прочность, устойчивость и эксплуатационную надежность плотины.
Наиболее близкой к полезной модели является грунтовая плотина, содержащая противофильтрационное устройство в виде экрана 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 «г»). Недостатком указанного технического решения является то, что противофильтрационное устройство плотины, хотя и является преградой (препятствием) на пути фильтрационного потока, но из-за выполнения уплотненных слоев грунта экрана параллельно основанию плотины, не обеспечивает необходимого снижения кривой депрессии, безопасной высоты высачивания фильтрационного потока на низовом откосе 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, обеспечения безопасной высоты высачивания и уменьшения фильтрационного расхода.
Данный технический результат достигается тем, что уплотненные слои грунта экрана выполнены наклонными в сторону нижнего или верхнего бьефа под углом к поверхности основания плотины, причем величина угла определяется допустимыми значениями высоты высачивания и фильтрационного расхода.
На фиг.1 изображена плотина, поперечный разрез; на фиг.2 - экран, уплотненные слои грунта которого, выполнены наклонными в сторону нижнего бьефа; на фиг.3 - экран, уплотненные слои грунта которого, выполнены наклонными в сторону верхнего бьефа.
1
T
Грунтовая плотина 1 содержит противофильтрационное устройство в виде экрана 2 из уплотненных слоев 3 малопроницаемого грунта, причем уплотненные слои 3 грунта экрана 2 выполнены наклонными в сторону нижнего 4 или верхнего 5 бьефа под углом ±α к поверхности основания 6 плотины, а величина угла определяется допустимыми значениями высоты высачивания h и фильтрационного расхода q.
Плотина работает следующим образом.
1
T
1
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 предусмотрен экран 2, обеспечивающий определенное снижение кривой депрессии 7, высоты высачивания h и уменьшение фильтрационного расхода q. Однако, при недостаточном уплотнении, образовании ходов сосредоточенной фильтрации и чрезмерной, суффрзионности грунта, не исключены относительно высокое положение кривой депрессии 7 и опасная, в этой связи, высота высачивания h фильтрационного потока на низовом откосе плотины 1. Благодаря тому, что уплотненные слои 3 грунта из которого сделан экран 2, выполнены наклонными в сторону нижнего 4 или верхнего 5 бьефа под углом ±α к поверхности основания 6 плотины 1, противофильтрационная эффективность экрана 2, как преграды на пути фильтрационного потока, повышается.
Объясняется это тем, что движению фильтрационного потока через слоисто-уплотненные слои 3 грунта экрана 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 ±α 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 экрана, параметров плотины и др.) значение угла наклона уплотненных слоев грунта экрана 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 высоты высачивания и фильтрационного расхода.
Применение полезной модели позволит повысить эксплуатационную надежность плотины за счет ожидаемого и безопасного положения кривой депрессии и, следовательно, допустимых значений высоты высачивания и 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.