ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ГРУНТОВОЙ ПЛОТИНЫ

Предлагаемая полезная модель относится к области гидротехнического строительства в северной строительно-климатической зоне, а именно, к противофильтрационным устройствам грунтовых плотин.
Известны противофильтрационные устройства грунтовых плотин, представляющие собой диафрагму из асфальтобетона, расположенную между одновременно отсыпаемыми верховой и низовой призмами тела плотины (см. например, а. с.СССР №355280).
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является противофильтрационное устройство грунтовой плотины, выполненное в виде расположенной вдоль продольной оси плотины конструкции, образованной диафрагмой из литого асфальтобетона и переходными зонами, размещенными по обе стороны от диафрагмы (см. патент России №2265693).
Прототип представляет собой расположенную вдоль продольной оси плотины стенку, содержащую внутренний слой, образующий асфальтобетонную диафрагму, и наружные слои - переходные зоны, образованные сборными блоками из пластичного асфальтобетона.
Основным недостатком прототипа, равно как и вышеназванных аналогов, является недостаточная надежность такой конструкции для грунтовых плотин, возводимых в суровых климатических условиях.
Дело в том, что при строительстве в этих условиях грунты, уложенные в верховую и низовую призмы плотины, промерзают, тем более что грунты укладываются и летом, и зимой в тело плотины в мерзлом состоянии (в летний период грунты оттаивают на незначительную глубину).
Ко времени наполнения водохранилища верховая и низовая призмы полностью проморожены и имеют отрицательную температуру. При наполнении водохранилища грунты верховой призмы оттаивают, и происходит уплотнение грунта со значительной осадкой. В то же время низовая призма остается в мерзлом состоянии, и в ней осадка - значительно меньшая. В результате возникает сложное напряженно-деформированное состояние диафрагмы, и большие касательные напряжения могут нарушить ее целостность, что недопустимо.
Предлагаемая полезная модель направлена на решение задачи повышения надежности работы противофильтрационного устройства грунтовой плотины в суровых климатических условиях за счет исключения возможности возникновения в нем недопустимых напряжений и деформаций при оттаивании верховой призмы плотины.
Для достижения данного технического результата в противофильтрационном устройстве грунтовой плотины, выполненном в виде расположенной вдоль продольной оси плотины конструкции, образованной диафрагмой из литого асфальтобетона и переходными зонами, размещенными по обе стороны от диафрагмы, указанные переходные зоны выполнены из укатанного бетона (здесь и далее под термином «укатанный бетон» понимается жесткий бетон, полученный из малоцементной бетонной смеси с использованием технологии укатки).
Заявителю не известны какие-либо технические решения, обладающие такой же совокупностью признаков, что и заявляемое. Это позволяет сделать вывод о том, что предлагаемая полезная модель удовлетворяет условию «новизна».
Благодаря реализации отличительных признаков заявляемого технического решения в совокупности с признаками, общими с прототипом, у заявляемого объекта появляются новые свойства - переходные зоны противофильтрационного устройства, выполненные из укатанного бетона и уложенные с обеих сторон асфальтобетонной диафрагмы, во-первых, выполняют функцию опалубки, формирующей диафрагму, во-вторых - принимают на себя опасные деформации, возникающие при оттаивании промороженной верховой призмы грунтовой плотины.
Сущность заявляемой полезной модели иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан поперечный разрез по грунтовой плотине до наполнения водохранилища, на фиг.2 - то же после наполнения водохранилища, на фиг.3 представлен фрагмент предлагаемого противофильтрационного устройства, поперечный разрез.
Противофильтрационное устройство грунтовой плотины выполнено в виде конструкции, расположенной вдоль продольной оси плотины. Конструкция содержит диафрагму 1 из литого асфальтобетона и переходные зоны 2 из малоцементного укатанного бетона, уложенные по высоте диафрагмы 1, по обе стороны от нее. Грунт тела плотины обозначен позицией 3, позицией 4 показана промороженная зона низовой призмы плотины, позицией 5 - касательные напряжения, возникающие при оттаивании верховой призмы плотины.
Устойчивость переходных зон 2 из укатанного бетона к боковой нагрузке от укладываемого грунта и при заливке в диафрагму литой асфальтобетонной смеси определяется их собственным весом. Ширина переходных зон 2 определяется габаритами механизмов для укладки укатанного бетона и высотой плотины. Ширина (толщина) асфальтобетонной диафрагмы 1 и состав литой асфальтобетонной смеси для заливки ее подбираются исходя из высоты плотины, природных условий района строительства и требований надежности работы диафрагмы.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Асфальтобетонная диафрагма 1 воспринимает действующий на плотину напор, а водопроницаемые зоны 2, выполненные из укатанного малоцементного бетона, выполняют защитную функцию, принимая на себя касательные напряжения, возникающие при осадке плотины, уменьшая тем самым опасные деформации асфальтобетонной диафрагмы, которые могут нарушить ее целостность.
Противофильтрационное устройство может возводиться с любой интенсивностью относительно интенсивности отсыпки верховой и низовой призм плотины: опережая ее, отставая от нее или одновременно с ней. Это достигается за счет регулирования интенсивности укладки малоцементной бетонной смеси с использованием технологии укатки. В период эксплуатации плотины переходные зоны 2 из укатанного бетона позволяют исключить сжимающие и растягивающие напряжения в асфальтобетонной диафрагме 1, т.е. сохранить ее целостность.
Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает высокую надежность и долговечность противофильтрационного устройства грунтовой плотины, не допуская опасных напряжений в асфальтобетонной диафрагме в период оттаивания верховой призмы плотины при наполнении водохранилища из-за неравномерной деформации верховой и низовой призм плотины.
Предлагаемое техническое решение может быть реализовано с помощью известных строительных материалов и технологий их использования, что, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии его условию «промышленная применимость».