ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫЙ ЭКРАН
ANTIFILTRATION SCREEN

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано при строительстве противофильтрационных экранов из рулонных материалов, уложенных на грунтовое основание с периодически напорными грунтовыми водами.
Известен противофильтрационный экран, включающий расположенное на грунтовом подстилающем слое полотнище с дренажными отверстиями и перекрывающие сверху дренажные отверстия гибкие накладки, закрепленные на полотнище, снабженные выпускными отверстиями и образующие на плоскости полотнища контактную поверхность клапана (А.с. СССР №1296666, опубл. 15.03.87).
В таком экране полотнище не закреплено на грунтовой поверхности и не защищено, как и гибкая накладка на ней, от внешних воздействий.
От указанного недостатка свободен бетонопленочный экран (одежда), в котором дренажные отверстия в плитах совпадают с дренажными отверстиями в пленке и оборудованы клапанами, каждый из которых представляет собой гибкую накладку, расположенную в дренажном отверстии плиты и образующую на внутренней поверхности отверстия контактную поверхность клапана (А.с. СССР №1273433, опубл. 30.11.86).
Создание такого бетонопленочного экрана связано с высокими затратами средств, что сужает область его использования.
Известен противофильтрационный экран, включающий расположенное между грунтовыми защитным и подстилающим слоями полотнище с дренажными отверстиями, перекрытыми клапанами, каждый из которых представляет собой гибкую накладку, расположенную над дренажным отверстием и образующую на плоскости полотнища контактную поверхность клапана, при этом в месте каждого дренажного отверстия под полотнищем выполнена призма. Последнее позволяет разместить дренажные отверстия в верхней зоне защитного слоя, где давление грунта сверху на накладку наименьшее, что обуславливает раскрытие напорной водой контактной поверхности клапанов (А.с. СССР №1666618, опубл. 30.07.91).
Создание этого противофильтрационного экрана, наиболее близкого к предлагаемому экрану, усложнено вследствие необходимости выполнения под каждым дренажным отверстием призмы. Дополнительно, эксплуатационная надежность экрана недостаточна из-за низкой ремонтопригодности клапанов и сложности работ при создании новых клапанов, в случае появления в них необходимости.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является упрощение производства работ и повышение эксплуатационной надежности экрана. Технический же результат от использования изобретения заключается в обеспечении независимости работы клапана от толщины над ним защитного слоя экрана.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в противофильтрационном экране, включающем расположенное между грунтовыми защитным и подстилающим слоями полотнище с дренажными отверстиями, перекрытыми клапанами, каждый из которых представляет собой гибкую накладку, расположенную над дренажным отверстием и образующую на плоскости полотнища контактную поверхность клапана, согласно изобретению клапан снабжен расположенным над гибкой накладкой колпаком, корпус которого выполнен жестким, а его опорная часть выполнена с развитой подошвой и расположена за внешней границей контактной поверхности клапана. Полость, созданная колпаком над гибкой накладкой, гидравлически сообщена посредством транзитных отверстий с поровым пространством защитного слоя, а при раскрытии напорной грунтовой водой контактной поверхности клапана посредством выпускных отверстий с дренажным отверстием. Дренажное отверстие имеет преимущественно кругообразный вид, а колпак имеет преимущественно вид перевернутой тарелки. Транзитные отверстия выполнены в виде перфорации в корпусе колпака и/или в виде щелей между подошвой опорной части колпака и полотнищем.
Дополнительно, гибкая накладка, в случае расположения ее полностью в пределах полости, выполнена из более жесткого материала, чем материал полотнища, и создает по своему периметру выпускные отверстия в виде единой выпускной щели. Гибкая накладка, в случае расположения на ней колпака, выполнена из более эластичного материала, чем материал полотнища, при этом под колпаком в гибкой накладке на расстоянии от дренажного отверстия выполнены выпускные отверстия. Целесообразно в гибкой накладке выполнить вырезы с образованием выносных лепестков. При этом головы вырезов следует расположить в полости и образовать, таким образом, выпускные отверстия, а колпак расположить на выносных лепестках, толщина и жесткость которых должны быть достаточными для образования между полотнищем и подошвой опорной части колпака транзитных щелей.
Признаки, отличающие предлагаемый противофильтрационный экран от наиболее близкого к нему экрана, известного по А.с. СССР №1666618 (прототип), предусматривают наличие водопроницаемого жесткого колпака и характеризуют выполнение этого колпака по указанным выше правилам. Эти признаки обуславливают полное предотвращение давления грунта защитного слоя на контактную поверхность клапана и обеспечивают, таким образом, работу клапана независимо от толщины над ним защитного слоя.
Предлагаемый противофильтрационный экран иллюстрируется чертежами, на которых изображены:
на фиг.1 - фрагмент экрана в примере 1, план, защитный слой не показан;
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 (вариант 1), колпак опирается на полотнище, а гибкая накладка расположена в полости под колпаком;
на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1 (вариант 2), колпак опирается на гибкую накладку, в которой в пределах полости выполнены выпускные отверстия;
на фиг.4 - фрагмент экрана в примере 2, план, защитный слой не показан;
на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг 4, колпак опирается на выносные лепестки гибкой накладки с образованием выпускных и транзитных отверстий.
Пример 1 (фиг.1-3)
Противофильтрационный экран состоит из полотнища 1, расположенного между защитным 2 и подстилающим 3 слоями. Полотнище 1 выполнено сплошным из рулонного материала, преимущественно полимерной пленки или бентонитовых матов, а слои защитный 2 и подстилающий 3 выполнены из фильтрующего грунта заданного зернового состава.
В полотнище 1 выполнены дренажные отверстия 4, перекрытые клапанами 5. Каждый клапан 5 состоит из гибкой накладки 6, расположенной над дренажным отверстием 4 и образующей на плоскости полотнища 1 контактную поверхность 7, и колпака 8, расположенного над гибкой накладкой 6 и образующего над ней полость 9. Каждое дренажное отверстие 4 выполнено круглым, а колпак 8 имеет вид перевернутой тарелки. Корпус 10 колпака 8 выполнен жестким, а его опорная часть 11 выполнена с развитой подошвой 12 и расположена за внешней границей 13 контактной поверхности 7, которая при раскрытии образует контактную щель 14.
Корпус 10 колпака 8 выполнен с перфорацией, образующей транзитные отверстия 15, которые обеспечивают гидравлическую связь полости 9 с поровым пространством защитного слоя 2. Гибкая накладка 6 выполнена из более жесткого материала, чем материал полотнища 1, например из резинотканевого листа, расположена полностью под колпаком 8 в полости 9 с образованием по своему периметру выпускной щели 16 (фиг.2).
Колпак 8 может быть расположен на гибкой накладке, имеющей достаточные для этого размеры. В этом случае гибкая накладка 6 выполняется из более эластичного материала, чем материал полотнища 1, например из полимерной пленки, когда полотнище 1 выполнено из бентонитовых матов. При этом выпускные отверстия 17 выполняются в гибкой накладке 6 и располагаются под колпаком 8 в пределах полости 9 на расстоянии от дренажного отверстия 4.
Клапан 5 на сплошном полотнище 1 выполняют одновременно с укладкой грунта защитного слоя 2 или после, например при эксплуатации экрана, с выполнением в защитном слое 2 лунок 18. При этом в полотнище 1 вырезают дренажные отверстия 4, например, кругообразного вида, которые накрывают гибкими накладками 6 и устанавливают колпаки 8. От смещений гибкие накладки 6 и колпаки 8 целесообразно посредством дискретного приклеивания закрепить на полотнище 1.
Противофильтрационный экран работает следующим образом.
При заполненном канале (или другой емкости) через защитный слой 2 и перфорированный колпак 8 вода проникает в полость 9 и своим гидростатическим давлением прижимает сверху гибкую накладку 6 к полотнищу 1 в пределах контактной поверхности 7 клапана 5, перекрывая дорогу к фильтрационным потерям через экран.
При высоком стоянии грунтовых вод, имеющих давление выше, чем в канале, через подстилающий слой грунтовая вода просачивается к дренажному отверстию 4, приподнимает гибкую накладку 6 и, раскрывая в пределах полости 9 контактную поверхность 7, образует между полотнищем 1 и гибкой накладкой 6 контактную щель 14. По этой щели 14 грунтовая вода проходит в полость 9, а затем через выпускную щель 16 (фиг.2) или выпускные отверстия 17 (фиг.3) и через транзитные отверстия 15 грунтовая вода поступает в защитный слой 2 и изливается на его поверхность.
Пример 2 (фиг.4 и 5)
Отличие противофильтрационного экрана от вышеописанного в примере 1 экрана заключается в том, что в гибкой накладке 6, выполненной из более эластичного материала, чем материал полотнища 1, дополнительно выполнены вырезы 19 с образованием между ними выносных лепестков 20. Головы 21 вырезов 19 расположены в полости 9 и образуют выпускные отверстия 17, а колпак 8 расположен на выносных лепестках 20, толщина и жесткость которых обеспечивают образование между полотнищем 1 и подошвой 12 опорной части 11 колпака 8 транзитных щелей 22.
Установку колпака 8 на полотнище 1 целесообразно осуществлять вместе с гибкой накладкой 6, прикрепленной выносными лепестками 20 к его подошве 12.
Особенностью конструкции такого экрана является то, что гибкая накладка 6 снабжена вырезами 19. Эти вырезы 19 в пределах полости 9 дополнительно повышают, в сравнении с гибкой накладкой в примере 1, деформативность гибкой накладки 6, что повышает как водонепроницаемость контактной поверхности 7 клапана 8 при давлении воды сверху, так и качество раскрытия контактной поверхности 7 при давлении воды снизу.
Предлагаемый противофильтрационный экран в сравнении с известным экраном более прост в изготовлении, так как полотнище укладывается на ровную поверхность подстилающего слоя при постоянной толщине защитного слоя. Дополнительно, экран обладает повышенной эксплуатационной надежностью за счет высокой ремонтопригодности клапанов и простоты работ при создании новых клапанов, в случае появления в них необходимости.
Обозначения
1 - полотнище
2 - защитный слой
3 - подстилающий слой
4 - дренажное отверстие
5 - клапан
6 - гибкая накладка
7 - контактная поверхность (клапана)
8 - колпак
9 - полость
10 - корпус (колпака)
11 - опорная часть (колпака)
12 - подошва (колпака)
13 - внешняя граница (контактной поверхности)
14 - контактная щель
15 - транзитные отверстия
16 - выпускная щель
17 - выпускные отверстия
18 - лунка
19 - вырезы
20 - выносные лепестки
21 - головы (вырезов 18)
22 - транзитные щели