RU2126868C1

RU2126868C1 - Dike

Info

Publication number: RU2126868C1
Application number: RU97107604A
Authority: RU
Inventors: В.М. Герасимов; А.В. Рашкин
Original assignee: Читинский государственный технический университет
Priority date: 1997-05-06
Filing date: 1997-05-06
Publication date: 1999-02-27

Abstract

FIELD: hydraulic engineering structures. SUBSTANCE: dike is intended for use at mining enterprises in erection of settling basins from ground materials. Dike has stratified drainage located inside it. Drainage is made in the form of interlayers with filtration material. Also incorporated in dike is thrust prism made of rock fill. This thrust prism is located in downstream slope of dike. Stratified drainage is made in the form of inclined sections parallel to downstream slope, and also of horizontal sections. Inclined and horizontal sections in combination create levels. Upper edge of inclined sections is located at surface of filtration flow. Horizontal sections are connected with thrust prism. Stratified drainage is provided with courses of pebble or gravel which are located above and below filtration material which is made of geotextile fibrous material with bulk density of 100-150 kg/cu.cm. Downstream slope of dike is provided with stratified drainage. EFFECT: increased reliability and stability; reduced labour-intensity in erection. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при сооружении отстойников из грунтовых материалов на горных предприятиях. The invention relates to hydraulic engineering and can be used in the construction of sumps from soil materials in mining enterprises.

Известна плотина из местных материалов, содержащая экран, упорную призму, водоупорный элемент, дренажный слой, состоящий из наклонного участка, расположенного между экраном и водоупорным элементом и сообщенного с горизонтальным участком, размещенным по подошве плотины и выведенным в нижний барьер (SU, авторское свидетельство, 1416600, кл. E 02 B 7/06, 1938). A dam made of local materials is known, containing a screen, a persistent prism, a water-resistant element, a drainage layer consisting of an inclined section located between the screen and the water-resistant element and communicated with a horizontal section located at the bottom of the dam and displayed in the lower barrier (SU, copyright certificate, 1416600, class E 02 B 7/06, 1938).

Недостатками такой плотины являются снижение надежности при кольматации горизонтального дренажа и высокая трудоемкость, вызванная использованием большого количества различных материалов в процессе ее сооружения. The disadvantages of such a dam are the decrease in reliability during the mudding of horizontal drainage and the high complexity caused by the use of a large number of different materials in the process of its construction.

Известна плотина из слабопроницаемого грунта (выбранная в качестве прототипа), содержащая дрены, расположенные по эквипотенциальным криволинейным поверхностям фильтрационного потока и соединенные трубами, выведенными в нижний бьеф (SU, авторское свидетельство, 1117367, кл. Е. 02 В 7/06, 1984). Known dam from poorly permeable soil (selected as a prototype), containing drains located on equipotential curved surfaces of the filtration stream and connected by pipes withdrawn to the downstream (SU, copyright certificate, 1117367, class E. 02 B 7/06, 1984) .

Однако известное устройство имеет недостаточную надежность и устойчивость ввиду слабого сцепления грунта с дренажными трубами и высокую трудоемкость, связанную с укладкой фильтрационного материала дрен по сложным криволинейным поверхностям, а также использованием большого количества труб. However, the known device has insufficient reliability and stability due to poor adhesion of the soil to the drainage pipes and the high complexity associated with the laying of filtering material drain on complex curved surfaces, as well as the use of a large number of pipes.

Предлагаемое изобретение повышает надежность и устойчивость плотины и уменьшает трудоемкость ее возведения. The present invention improves the reliability and stability of the dam and reduces the complexity of its construction.

Для достижения этого плотина из грунтовых материалов с расположенными внутри нее пластовыми дренажами, выполненными в виде прослоек из фильтрационного материала, снабжена упорной призмой из каменной наброски, размещенной в основании низового откоса плотины, пластовые дренажи выполнены в виде наклонных, параллельных низовому откосу, и горизонтальных участков, образующих ярусы, причем верхний край наклонных участков расположен у поверхности фильтрационного потока, а горизонтальные участки сообщены с упорной призмой. Также пластовые дренажи снабжены слоями гульки или гравия, размещенными над и под фильтрационным материалом. Низовой откос плотины снабжен пластовым дренажем. Фильтрационный материал дренажа выполнен из геотекстильного волокнистого материала объемной плотностью 100 - 150 кг/м³.To achieve this, the dam from soil materials with reservoir drainages located inside it, made in the form of interlayers of filtration material, is equipped with a thrust prism made of stone outline, located at the base of the lower slope of the dam, the reservoir drainage is made in the form of inclined, parallel to the lower slope, and horizontal sections forming tiers, with the upper edge of the inclined sections located near the surface of the filtration flow, and horizontal sections communicated with a persistent prism. Also, reservoir drains are equipped with layers of gulka or gravel placed above and below the filtration material. The bottom slope of the dam is provided with reservoir drainage. The drainage filtration material is made of geotextile fibrous material with a bulk density of 100 - 150 kg / m ³ .

Пластовые дренажи, расположенные в теле плотины, через наклонные, а затем горизонтальные участки обеспечивают отвод фильтрационных вод к упорной призме из каменной наброски, а от нее - в нижний бьеф. При этом происходит снижение кривой депрессии, что повышает надежность сооружения, создает возможность уменьшения ширины плотины. Reservoir drains located in the body of the dam through inclined, and then horizontal sections provide drainage of filtration water to the thrust prism from the stone outline, and from it into the downstream. In this case, the depression curve decreases, which increases the reliability of the structure, creates the possibility of reducing the width of the dam.

Ярусное расположение дренажей представляет собой самоуправляемую систему, которая регулирует вступление в работу вышерасположенных пластовых дренажей после снижения фильтрационной способности нижних слоев в результате кольматации. Расположение верхнего края наклонного участка каждого яруса пластовой системы дренажей у поверхности фильтрационного потока позволяет производить отвод жидкости из тела плотины за все время эксплуатации, обеспечивая ее высокую надежность. The tiered arrangement of drains is a self-governing system that regulates the entry into operation of upstream reservoir drains after a decrease in the filtration capacity of the lower layers as a result of mudding. The location of the upper edge of the inclined section of each tier of the reservoir drainage system at the surface of the filtration flow allows fluid to be drained from the dam body for the entire period of operation, ensuring its high reliability.

Слои гальки или гравия, между которыми размещен фильтрационный слой в пластовом дренаже, являются защитными слоями, снижающими заполнение пор дрены твердыми частицами, выносимыми фильтрационным потоком. В то же время мелкие камни, проникая неровными краями внутрь фильтрационного волокнистого материала, повышают угол трения, создавая эффект армирования грунта, что способствует повышению надежности и устойчивости плотины. В случае действия горизонтальных или наклонных сдвигающих сил грунта фильтрационный слой подвергается растяжению, но за счет жесткости и упругости материала возникает дополнительная сила сопротивления сдвигу, что повышает устойчивость сооружения. The pebble or gravel layers between which the filter layer is placed in the reservoir drain are protective layers that reduce the filling of the pores of the drain with solid particles carried by the filtration stream. At the same time, small stones, penetrating uneven edges into the filtering fibrous material, increase the friction angle, creating the effect of soil reinforcement, which helps to increase the reliability and stability of the dam. In the case of horizontal or inclined shear forces of the soil, the filter layer undergoes tension, but due to the stiffness and elasticity of the material, an additional shear resistance force arises, which increases the stability of the structure.

Пластовый дренаж, расположенный на низовом откосе плотины, обеспечивает отвод осадков вдоль откоса, повышает силы сцепления поверхностного слоя грунта, препятствуя размыву и разрушению, что способствует устойчивости склона. The reservoir drainage located on the lower slope of the dam ensures the removal of sediments along the slope, increases the adhesion forces of the surface soil layer, preventing erosion and destruction, which contributes to the stability of the slope.

Фильтрационный материал представляет собой геотекстильный нетканый слой, изготовленный иглопробивным способом, имеющий однородную структуру синтетических волокон объемной плотностью 100 - 150 кг/м³ с коэффициентом фильтрации 10^-3 м/с, что превышает коэффициент фильтрации песчано-глинистых грунтов в 10² - 10³ раз, обеспечивает снижение напора и отвод фильтрационного потока. Толщина слоя фильтрационного материала определяется расчетом из условия равенства расхода фильтрационного потока через тело плотины и расхода воды через фильтрационный геотекстильный слой. Использование геотекстильного волокнистого материала упрощает технологию возведения плотины и снижает тем самым трудоемкость.The filtration material is a geotextile non-woven layer made by needle-punching, having a homogeneous structure of synthetic fibers with a bulk density of 100 - 150 kg / m ³ with a filtration coefficient of 10 ^-3 m / s, which exceeds the filtration coefficient of sand-clay soils by 10 ² - 10 ³ times, provides a decrease in pressure and removal of the filtration flow. The thickness of the layer of filtration material is determined by calculating from the condition that the flow rate of the filtration stream through the dam body is equal to the flow rate of water through the geotextile filtration layer. The use of geotextile fibrous material simplifies the technology of dam construction and thereby reduces labor intensity.

Применение нетканых материалов плотностью менее 100 кг/м³ нецелесообразно ввиду снижения их механических характеристик, а изготовление материалов плотностью более 150 кг/м³ затруднено по технологическим причинам.The use of nonwoven materials with a density of less than 100 kg / m ^{3 is} impractical due to the reduction of their mechanical characteristics, and the manufacture of materials with a density of more than 150 kg / m ^{3 is} difficult for technological reasons.

На чертеже представлен разрез плотины. Устройство включает грунтовый массив плотины 1, упорную призму 2 из каменной наброски, пластовые дренажи, имеющие наклонные 3, параллельные низовому откосу, и горизонтальные 4 участки, причем нижний горизонтальный дренаж, расположен у подошвы 5 плотины, теоретическая кривая депрессии S определяет поверхность фильтрационного потока, до которой доходят наклонные участки 3. Дренажный слой 7 укреплен на нижнем откосе плотины и сообщен с упорной призмой S. The drawing shows a section of the dam. The device includes a soil massif of dam 1, a thrust prism 2 made of stone outline, reservoir drainages having sloping 3 parallel to the lower slope, and horizontal 4 sections, the lower horizontal drainage being located at the bottom 5 of the dam, the theoretical depression curve S defines the surface of the filtration flow, to which the inclined sections reach 3. The drainage layer 7 is fixed on the lower slope of the dam and communicated with a persistent prism S.

Работа пластовых дренажей плотины осуществляется следующим образом. Фильтрационный поток под напором из верхнего бьефа 8 проникает в поры грунта тела плотины 1, встречает на своем пути наклонный участок 3 пластового дренажа, через фильтрационный материал которого отводится к горизонтальному участку 4, расположенному у подошвы плотины и далее через упорную призму 2 в нижний бьеф 9. При этом кривая депрессии занимает нижнее положение. The work of the reservoir drainage of the dam is as follows. The filtration flow under pressure from the upper pool 8 penetrates into the soil pores of the dam body 1, encounters an inclined section 3 of reservoir drainage along its path, through the filter material of which is diverted to a horizontal section 4 located at the bottom of the dam and then through a persistent prism 2 into the lower pool 9 In this case, the depression curve is in a lower position.

По мере работы сооружения происходит отложение твердых частиц грунта в порах фильтрационного материала первого пластового дренажа, снижается его производительность, вследствие этого фильтрационный поток, преодолев грунтовую прослойку между первым и вторым пластовыми дренажами, подходит к наклонному участку 3 второго дренажа, по которому происходит отвод жидкости через горизонтальный участок 4 и упорную призму 2. Линия депрессии при этом смещается, занимая более высокое положение. При кольматации второго пластового дренажа вступает в работу следующий дренажный ярус и т.д. As the construction works, solid particles of soil are deposited in the pores of the filtration material of the first reservoir drainage, its productivity decreases, as a result of which the filtration flow, having overcome the soil layer between the first and second reservoir drainages, approaches the inclined section 3 of the second drainage, through which the fluid flows through horizontal section 4 and a persistent prism 2. The line of depression is shifted while occupying a higher position. When the second formation drainage is blocked, the next drainage stage, etc., comes into operation.

Таким образом, пластовые дренажи регулируют движение фильтрационного потока, обеспечивая надежность плотины. Thus, reservoir drains regulate the movement of the filtration flow, ensuring the reliability of the dam.

Пластовый дренаж 7, расположенный на низовом откосе плотины, отводит осадки к упорной призме 2, сохраняя устойчивость откоса и предотвращая его размывание и разрушение. Plast drainage 7, located on the lower slope of the dam, diverts sediment to the persistent prism 2, while maintaining the stability of the slope and preventing its erosion and destruction.

Предлагаемое устройство плотины позволяет автоматически регулировать отвод фильтрационного потока и осадков за счет использования пластовых дренажей из геотекстильного волокнистого материала, обеспечивая высокую надежность и устойчивость сооружения, не требует больших затрат при возведении и сокращает время строительства. The proposed dam device allows you to automatically adjust the drainage of the filtration flow and sediment through the use of reservoir drainage from geotextile fibrous material, providing high reliability and stability of the structure, does not require large expenses during construction and reduces construction time.

Claims

1. A dam from soil materials with reservoir drains located inside it, made in the form of interlayers of filtration material, characterized in that it is equipped with a persistent prism of stone outline located at the base of the lower slope of the dam, reservoir drainage is made in the form of inclined parallel to the lower slope, and horizontal sections forming tiers, the upper edge of the inclined sections being located at the surface of the filtration flow, and horizontal sections communicated with a persistent prism.

2. The dam according to claim 1, characterized in that the reservoir drainage is provided with layers of pebbles or gravel placed above and below the filter material.

3. The dam according to claim 1, characterized in that the bottom slope of the dam is provided with reservoir drainage.

4. The dam according to claim 1, characterized in that the filtration material is made of geotextile fibrous material with a bulk density of 100 to 150 kg / m ³ .