ГРАВИТАЦИОННАЯ ПЛОТИНА С РАСШИРЕННЫМИ ШВАМИ
GRAVITY DAM WITH EXPANDED JOINTS

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может применяться при строительстве бетонных гравитационных плотин с расширенными швами (массивно-контрфорсных плотин).
Известна конструкция бетонных плотин (см. Гришин М.М. И др. «Бетонные плотины на скальных основаниях», М.: Стройиздат, 1975, стр.100) или массивно-контрфорсных плотин (см. Гришин М.М. И др. «Бетонные плотины на скальных основаниях», М.: Стройиздат, 1975, стр.281) с устройством полостей расширенных швов или полостей между контрфорсами.
Недостатком таких плотин является относительно большой объем бетона, необходимый для обеспечения устойчивости и прочности, недопущения раскрытия контактного шва в основании плотины со стороны верховой грани.
Известна конструкция бетонных плотин (см. Гришин М.М. И др. «Бетонные плотины на скальных основаниях», М.: Стройиздат, 1975, стр.96) с устройством полостей, заполняемых грунтом, заменяющим бетон. Недостатком таких плотин является усложнение их конструкции. Известная конструкция бетонных плотин с расширенными швами в суровых климатических условиях, у которых для улучшения термического режима и напряженного состояния плотины при температурных воздействиях полости швов выполняются замкнутыми и производится нагрев воздуха в полостях (см. Бабурин Б.А. и др. «Гидроэнергетика и комплексное использование водных ресурсов СССР», М.: Энергоиздат, 1982, стр.29, 295).
Недостатком такого решения является возможность снижения устойчивости плотины и прочности нижней части плотины со стороны верхового оголовка с раскрытием контактного шва и в целом надежности ее работы. Для обеспечения устойчивости и прочности плотины, повышения надежности работы увеличивается объем бетона.
В основу изобретения поставлена задача повышения устойчивости плотины с расширенными швами, улучшения напряженно-деформированного состояния нижней части плотины и, в целом, повышения надежности работы плотины.
Поставленная задача решается тем, что в предложенной конструкции бетонной плотины, включающей секции плотины с расширенными швами, верховым и низовым оголовками, образующими замкнутую полость с обогревом воздуха в полостях, и грунтовую засыпку в полостях, грунтовая засыпка выполнена в нижней части полостей расширенных швов с примыканием ее гребня к верховому оголовку плотины и с ее низовым откосом, не доходящим до низового оголовка плотины, с полостью между низовым откосом грунтовой засыпки и низовым оголовком плотины.
Между совокупностью отличительных признаков заявленного технического решения и достигаемым техническим результатом существует следующая система причинно-следственных связей.
Благодаря выполнению в плотине, включающей секции плотины с расширенными швами, верховым и низовым оголовками, образующими замкнутую полость с нагревом воздуха в полости, грунтовой засыпки в нижней части полостей расширенных швов с примыканием гребня засыпки к верховому оголовку плотины и с низовым откосом засыпки, не доходящим до низового оголовка плотины, при наибольшей высоте грунтовой засыпки у верхового оголовка с уменьшением ее высоты в сторону низового оголовка за счет зависания грунта засыпки на боковых гранях секций плотины и соответственно увеличения веса плотины, достигается повышение ее устойчивости, а за счет обеспечения наибольшего веса зависшего грунта на боковых гранях секций плотины у верхового оголовка со снижением веса зависшего грунта в сторону низового оголовка достигается обжатие нижней части плотины и основания со стороны верхнего оголовка с улучшением напряженно-деформированного состояния, с недопущением раскрытия контактного шва, и в целом повышение надежности работы плотины.
Кроме того, благодаря устройству полости с обогревом воздуха между низовым откосом грунтовой засыпки низовым оголовком плотины, обеспечивается благоприятный термический режим секций плотины в суровых климатических условиях.
Признаки, отличающие заявленное техническое решение, отсутствуют в других аналогичных решениях при изучении данной и смежной отраслей техники что, соответственно, обеспечивает по мнению авторов соответствие критерия «новизна» и «изобретательский уровень».
Предложенное техническое решение поясняется чертежами, где:
На фиг.1 приведен поперечный разрез по А-А по плотине.
На фиг.2 дан план-разрез по Б-Б.
Бетонная плотина с расширенными швами в суровых климатических условиях включает секции 1 с верховым 2 и низовым 3 оголовками, образующими замкнутую полость 4 расширенных швов с обогревом воздуха в полости 4, грунтовую засыпку 5 в нижней части полости 4 с примыканием гребня 6 грунтовой засыпки 5 к верховому оголовку 2 и с низовым откосом 7 грунтовой засыпки 5, не доходящим до низового оголовка 3 плотины, с полостью 8 между низовым откосом 7 засыпки 5 и низовым оголовком 3 плотины.
В полости 4 и 8 могут быть выполнены перекрытия 9. В верховом оголовке 2 у основания плотины выполняется галерея 10, из которой устраиваются цементационная 11 и дренажная 12 завесы.
Предлагаемая плотина работает следующим образом.
В эксплуатационных условиях при действии гидростатического и фильтрационного давления на секции 1 плотины с верховым 2 и низовым 3 оголовками, образующими замкнутую полость 4 расширенных швов, благодаря выполнению грунтовой засыпки 5 в нижней части полости 4 с примыканием гребня 6 засыпки к верховому оголовку 2 и с низовым откосом 7 засыпки 5, не доходящим до низового оголовка 3, с уменьшением высоты засыпки 5 от верхового оголовка 2 в сторону низового оголовка 3 происходит зависание грунта засыпки 5 на боковых гранях секций 1 с увеличением веса секций 1 плотины и повышение ее устойчивости, а за счет обеспечения наибольшего веса зависшего грунта засыпки 5 на боковых гранях секций 1 у верхового оголовка 2 со снижением веса зависшего грунта засыпки 5 в сторону низового оголовка 3 достигается обжатие нижней части плотины и основания со стороны верхового оголовка 2 с улучшением ее напряженно-деформированного состояния, недопущением раскрытия контактного шва и, в целом, повышение надежности работы плотины, снижение объема бетона.
При этом, благодаря устройству полости 8 с обогревом воздуха между низовым откосом 7 засыпки 5 и низовым оголовком 3 плотины обеспечивается благоприятный температурный режим секций плотины в суровых климатических условиях.
При возведении плотины по мере бетонирования секций 1 плотины в полостях 4 расширенных швов может поярусно укладываться грунтовая засыпка 5.