RU2376416C1 - Ground heterogeneous rock-fill dam - Google Patents

Ground heterogeneous rock-fill dam Download PDF

Info

Publication number
RU2376416C1
RU2376416C1 RU2008130226/03A RU2008130226A RU2376416C1 RU 2376416 C1 RU2376416 C1 RU 2376416C1 RU 2008130226/03 A RU2008130226/03 A RU 2008130226/03A RU 2008130226 A RU2008130226 A RU 2008130226A RU 2376416 C1 RU2376416 C1 RU 2376416C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dam
soil
layer
ground
basket
Prior art date
Application number
RU2008130226/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Петрович Ягин (RU)
Василий Петрович Ягин
Владимир Андреевич Вайкум (RU)
Владимир Андреевич Вайкум
Валерий Михайлович Руднов (RU)
Валерий Михайлович Руднов
Original Assignee
Василий Петрович Ягин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Василий Петрович Ягин filed Critical Василий Петрович Ягин
Priority to RU2008130226/03A priority Critical patent/RU2376416C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2376416C1 publication Critical patent/RU2376416C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: construction, hydraulic engineering.
SUBSTANCE: invention relates to hydraulic engineering and construction of ground heterogeneous rock-fill dams. The dam includes transient layer in its cross section. This layer is made from ground consisting of preset grain size. It crosses dam body by height and separates part of dam body consisting of fine grained ground from the part of dam made from macro fragmental ground. The said transient layer is represented with a gabion-tired wall with box-shaped baskets. The said gabions are made from wirework. Each cell of the basket is filled with ground taken from the transient layer. Geo synthetic and/or mineral fiber separating layer is located between gabion wall and fine grained ground of dam. Each ground potion is enclosed into a flexible casing made from geo textile sheet. The box-shaped casing sizes are at least equal to basket cell sizes ensuring tight ground portion fitting to wirework of basket cell. Separating layer is implemented as counter-suffosion element made from water-proof fiber materials, mainly geo textile sheet and/or mineral fiber slabs. Design diametre of water delivery openings in water-proof fiber material
Figure 00000012
satisfies the following condition:
Figure 00000013
where dmax - maximum diametre of ground particles. Temporarily, it is acceptable and possible that the above particles could be moved by filtration flow in the direction of counter-suffosion element during dam operation. Separating layer may be made as counter-filtration element containing water-proof membrane.
EFFECT: invention allows for reducing ground amount in transient dam layer and improving dam reliability during operation.
4 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к грунтовым неоднородным насыпным плотинам.The invention relates to hydraulic engineering, in particular to heterogeneous unpaved bulk dams.

Известна неоднородная насыпная плотина, тело которой состоит из грунтов двух или более видов. При сопряжении части тела плотины из мелкозернистого грунта с частью тела из крупнообломочного грунта плотина, в своем поперечном сечении, содержит переходный слой (то же: зона, фильтр), который выполняют из грунта заданного зернового состава. При этом в случае выполнения центральной части плотины из мелкозернистого грунта (ядро) или с диафрагмой, в том числе пленочной, переходный слой пересекает по высоте тело плотины и имеет вид, близкий к вертикальному (Гидротехнические сооружения: Учеб. для вузов: В 2 ч. Ч.1 / Л.Н.Рассказов, В.Г.Орехов, Ю.П.Правдивцев и др.; Под ред. Л.Н.Рассказова. - М.: Стройиздат, 1999. С.270-271, рис.11.1, б и е).A heterogeneous bulk dam is known whose body consists of soils of two or more types. When pairing a part of the body of the dam from fine-grained soil with a part of the body from coarse-grained soil, the dam, in its cross section, contains a transition layer (the same: zone, filter), which is made from soil of a given grain composition. In this case, if the central part of the dam is made of fine-grained soil (core) or with a diaphragm, including a film, the transition layer crosses the dam body in height and has a view that is close to vertical (Hydrotechnical structures: Textbook for universities: At 2 o’clock Part 1 / L.N. Rasskazov, V.G. Orekhov, Yu.P. Pravdivtsev et al .; Edited by L.N. Rasskazov. - M.: Stroyizdat, 1999.P.270-271, Fig. 11.1, b and f).

Из условия производства работ толщина такого переходного слоя обычно принимается не менее 4-х метров, а сопрягается такой слой со смежными грунтами ступенчатыми поверхностями, образующими «елочку». Известные по авторскому свидетельству СССР №1802034 и №1802035 предложения по плоскому сопряжению грунтов (без «елочки») с использованием переставных щитов технологически сложны и до настоящего времени не нашли применение.From the conditions of production, the thickness of such a transition layer is usually taken at least 4 meters, and such a layer is mated with adjacent soils with stepped surfaces forming a herringbone. Known for USSR author's certificate No. 1802034 and No. 1802035 proposals for the flat pairing of soils (without "herringbone") using removable shields are technologically complex and have not yet been applied.

Указанные обстоятельства обуславливают следующие недостатки известной плотины:These circumstances cause the following disadvantages of the known dam:

1. Большой объем обычно дефицитного грунта переходного слоя при выполнении его толстым и при его сопряжении со смежными грунтами «елочкой», что обуславливает высокие затраты на возведение плотины.1. A large volume of usually scarce soil of the transitional layer when it is thick and when it is combined with adjacent soils “herringbone”, which leads to high costs for the construction of the dam.

2. Недостаточная надежность плотины из-за:2. The lack of reliability of the dam due to:

- расслоения (сегригации) грунта переходного слоя при его выполнении;- stratification (segregation) of the soil of the transition layer during its implementation;

- увеличения выходных градиентов фильтрации в нише «елочки»;- increase of output filtration gradients in the “herringbone” niche;

- зависания грунта ядра плотины на «елочке», что может создать опасный «арочный» эффект;- freezing of the soil of the core of the dam on the "Christmas tree", which can create a dangerous "arched" effect;

- сложности качественного выполнения как противосуффозионного элемента из водопроницаемого волокнистого материала (геотекстильное полотно и/или минераловолокнистые плиты), так и противофильтрационного элемента в виде водонепроницаемой геомембраны (далее: мембраны) как при сопряжении грунтов «елочкой», так и при их плоском сопряжении с использованием переставных щитов;- difficulties in the quality performance of both an anti-suffusion element made of a water-permeable fibrous material (geotextile fabric and / or mineral fiber boards), and an anti-filter element in the form of a waterproof geomembrane (hereinafter: membranes) both when pairing herringbones and when flat using them interchangeable shields;

- слабой трещеностойкости ядра плотины в бортах, особенно при сейсмическом сотрясении.- weak crack resistance of the dam core in the sides, especially during seismic shaking.

Эти недостатки увеличивают затраты на возведение плотины и снижают ее надежность.These shortcomings increase the cost of dam construction and reduce its reliability.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение затрат и повышение надежности плотины.The problem to which the invention is directed, is to reduce costs and increase the reliability of the dam.

Технический результат от использования изобретения заключается:The technical result from the use of the invention is:

- в уменьшении объема грунта переходного слоя;- in reducing the soil volume of the transition layer;

- в предотвращении образования «елочки» при сопряжении переходного слоя со смежными грунтами;- in preventing the formation of "Christmas trees" when pairing the transition layer with adjacent soils;

- в предотвращении расслоения грунта переходного слоя;- in preventing soil stratification of the transition layer;

- в выравнивании выходных градиентов фильтрации;- in alignment of output filtration gradients;

- в предотвращении зависания ядра на переходном слое;- in preventing the core from hanging on the transition layer;

- в повышении технологичности и качества выполнения противосуффозионного или противофильтрационного элемента плотины;- to improve the manufacturability and quality of the implementation of the anti-suffusion or anti-filter element of the dam;

- в повышении трещеностойкости ядра плотины.- to increase the crack resistance of the dam core.

Указанная задача решается, а технический результат достигается тем, что в грунтовой неоднородной насыпной плотине, содержащей в поперечном сечении переходный слой, выполненный из грунта заданного зернового состава, пересекающий по высоте тело плотины и отделяющий часть тела плотины из мелкозернистого грунта от части тела плотины из крупнообломочного грунта, согласно изобретению переходный слой выполнен в виде габионной стенки из связанных между собой габионов, корзины которых имеют коробчатую форму и выполнены из проволочной сетки. Каждая ячейка корзины заполнена порцией грунта переходного слоя, а между габионной стенкой и мелкозернистым грунтом тела плотины выполнен разделительный слой из геосинтетического и/или минераловолокнистого материала.This problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that in a non-uniform ground bulk dam containing in cross section a transition layer made of soil of a given grain composition, crossing the dam body in height and separating part of the dam body from fine-grained soil from part of the dam body from coarse soil, according to the invention, the transition layer is made in the form of a gabion wall of interconnected gabions, the baskets of which are box-shaped and made of wire mesh. Each cell of the basket is filled with a portion of the soil of the transition layer, and between the gabion wall and the fine-grained soil of the dam body, a separation layer is made of geosynthetic and / or mineral fiber material.

Дополнительно:Additionally:

- порция грунта заключена в гибкую оболочку, которая выполнена из геотекстильного полотна, имеет коробчатую форму, а ее размеры, по меньшей мере, равны размерам ячейки корзины и обеспечивают плотное прилегание грунта порции к проволочной сетке ячейки корзины;- a portion of the soil is enclosed in a flexible shell, which is made of geotextile fabric, has a box shape, and its dimensions are at least equal to the dimensions of the basket cell and provide a snug fit of the portion soil to the wire mesh of the basket cell;

- разделительный слой выполнен в виде противосуффозионного элемента из водопроницаемого волокнистого материала, преимущественно из геотекстильного полотна и/или минераловолокнистых плит, при этом расчетный диаметр водопроводящих отверстий в водопроницаемом волокнистом материале

Figure 00000001
удовлетворяет условию:- the separation layer is made in the form of an anti-suffusion element of a water-permeable fibrous material, mainly of a geotextile web and / or mineral fiber plates, while the estimated diameter of the water-conducting holes in the water-permeable fibrous material
Figure 00000001
satisfies the condition:

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где dмакс - максимальный диаметр частиц грунта, перемещение фильтрационным потоком которых в направлении противосуффозионного элемента при эксплуатации плотины временно возможно и допустимо;where d max is the maximum diameter of the soil particles, the movement of the filtration stream of which in the direction of the anti-suffusion element during the operation of the dam is temporarily possible and permissible;

- разделительный слой выполнен в виде противофильтрационного элемента, содержащего водонепроницаемую мембрану.- the separation layer is made in the form of an anti-filter element containing a waterproof membrane.

Именно, выполнение переходного слоя в виде габионной стенки по указанным правилам позволяет экономно и без расслоения укладывать грунт переходного слоя при одновременном создании поярусно с верховой стороны вертикальной и относительно ровной, обычно со стороны верхнего бьефа, поверхности. Эта поверхность, в свою очередь, создает благоприятные условия для выполнения из геосинтетических материалов экономичного и высококачественного разделительного слоя в виде противосуффозионного или противофильтрационного элемента между мелкозернистым грунтом (ядром) и крупнообломочным грунтом упорной призмы. При этом под противосуффозионным элементом понимается особый частный случай противофильтрационного элемента, временно обладающего водопроницаемым свойством, а под геосинтетическим материалом - синтетический материал, предназначенный для работы в грунте. Дополнительно, заключение грунта переходного слоя в гибкую оболочку позволяет не увязывать размеры ячеек проволочной сетки корзины с заданным зернистым составом грунта переходного слоя.Namely, the implementation of the transition layer in the form of a gabion wall according to the above rules allows economically and without stratification to lay the soil of the transition layer while simultaneously creating a vertical and relatively even surface, usually from the upstream side, on the upper side. This surface, in turn, creates favorable conditions for making an economical and high-quality separation layer from geosynthetics in the form of an anti-suffusion or anti-filter element between fine-grained soil (core) and coarse-grained soil of a prism. In this case, the anti-suffusion element is understood as a special special case of the anti-filter element, which temporarily has a water-permeable property, and under the geosynthetic material is a synthetic material intended for work in the ground. Additionally, the conclusion of the soil of the transition layer in a flexible shell allows you to not link the cell sizes of the wire mesh of the basket with a given granular composition of the soil of the transition layer.

Все это обеспечивает достижение ранее указанного технического результата, а в конечном счете - снижение затрат при возведении плотины и повышение ее надежности при эксплуатации.All this ensures the achievement of the previously specified technical result, and ultimately - lower costs during the construction of the dam and increase its reliability during operation.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых представлены 3 примера плотины для случая, когда габионная стенка расположена с низовой, по отношению к направлению фильтрационного потока, стороны от мелкозернистой части тела плотины. Пример 4 чертежами не иллюстрирован.The invention is illustrated by drawings, in which 3 examples of a dam are presented for the case when the gabion wall is located with a lower side, relative to the direction of the filtration flow, from the fine-grained part of the dam body. Example 4 is not illustrated by drawings.

На фиг.1-6 изображена земляная плотина на нескальном основании и с разделительным слоем в виде противосуффозионного элемента, пример 1, а именно: на фиг.1 показан поперечный разрез плотины; на фиг.2 - конструктивная схема коробчатой с двумя ячейками корзины из проволочной сетки; на фиг.3 - схема шестиугольных ячеек сетки; на фиг.4 - схема коробчатой гибкой оболочки; на фиг.5 - схема возведения габионной стенки плотины и ее противосуффозионного элемента; на фиг.6 - разрез А-А на фиг.1, принципиальная схема работы противосуффозионного элемента и его превращения естественным путем в противофильтрационный элемент.Figure 1-6 shows an earthen dam on a rock base and with a separation layer in the form of an anti-suffusion element, example 1, namely: figure 1 shows a cross section of a dam; figure 2 is a structural diagram of a box with two cells of a basket of wire mesh; figure 3 is a diagram of hexagonal mesh cells; figure 4 - diagram of a box-shaped flexible shell; 5 is a diagram of the construction of the gabion wall of the dam and its anti-suffusion element; in Fig.6 is a section aa in Fig.1, a schematic diagram of the operation of the anti-suffusion element and its conversion in a natural way into an anti-filter element.

На фиг.7 изображена каменная плотина на нескальном основании с разделительным слоем в виде противофильтрационного элемента, пример 2, поперечный разрез.Figure 7 shows a stone dam on a rock base with a separation layer in the form of an anti-filter element, example 2, cross section.

На фиг.8 изображена каменно-земляная плотина на скальном основании с супесчаным ядром и с разделительным слоем в виде противосуффозионного элемента, пример 3, поперечный разрез.On Fig shows a stone-earthen dam on a rocky base with a sandy loam core and with a separation layer in the form of an anti-suffusion element, example 3, cross section.

Пример 1 (фиг.1-6). Земляная плотина расположена на относительно водопроницаемом нескальном основании 1 и в поперечном сечении содержит верховую упорную призму 2, выполненную из гравелистого песка (мелкозернистый грунт), низовую упорную призму 3, выполненную из галечникового грунта (крупнообломочный грунт), и расположенный между этими призмами 2 и 3 переходный слой (зона) 4, выполненный из грунта заданного зернового состава. Переходный слой 4 пересекает по высоте тело плотины, которое собственно и состоит из этих грунтовых частей 2, 3 и 4.Example 1 (FIGS. 1-6). The earthen dam is located on a relatively permeable non-rocky base 1 and in cross section contains an upper thrust prism 2 made of gravelly sand (fine-grained soil), a lower thrust prism 3 made of pebble soil (coarse-grained soil), and located between these prisms 2 and 3 the transition layer (zone) 4, made of soil of a given grain composition. The transition layer 4 intersects the dam body in height, which actually consists of these soil parts 2, 3 and 4.

Переходный слой 4 выполнен в виде габионной стенки 5, состоящей из связанных между собой габионов 6, корзины 7 которых имеют коробчатую форму и выполнены из проволочной сетки 8 (фиг.2 и 3). Каждая ячейка 9 корзины 7 заполнена порцией грунта переходного слоя 4. Между габионной стенкой 5 и гравелистым песком верховой упорной призмы 2 расположен разделительный слой 10, который выполнен из композиционных материалов и плотно прилегает к плоской верховой боковой поверхности 11 габионной стенки 5.The transition layer 4 is made in the form of a gabion wall 5, consisting of interconnected gabions 6, baskets 7 of which are box-shaped and made of wire mesh 8 (FIGS. 2 and 3). Each cell 9 of the basket 7 is filled with a portion of the soil of the transition layer 4. Between the gabion wall 5 and the gravelly sand of the upper abutment prism 2, there is a separation layer 10, which is made of composite materials and fits snugly against the flat upper side surface 11 of the gabion wall 5.

Каждая порция грунта переходного слоя 4 заключена в гибкую оболочку 12 (фиг.4), которая выполнена из геотекстильного полотна, имеет коробчатую форму, а ее размеры, по меньшей мере, равны размерам ячейки 9 корзины 7 и обеспечивают плотное прилегание грунта порции к проволочной сетке 8 корзины 7.Each portion of the soil of the transition layer 4 is enclosed in a flexible sheath 12 (Fig. 4), which is made of a geotextile web, has a box shape, and its dimensions are at least equal to the dimensions of the cell 9 of the basket 7 and provide a snug fit of the soil of the portion to the wire mesh 8 baskets 7.

Разделительный слой 10 выполнен в виде противосуффозионного элемента из водопроницаемых волокнистых материалов и состоит из полотна 13 и выравнивающей прокладки 14. Полотно 13 выполнено из геотекстиля, например, два слоя «Дорнит-500», а выравнивающая прокладка 14 выполнена из минераловолокнистых плит и придает мягкость верховой боковой поверхности 11 габионной стенки 5. При этом расчетный диаметр водопроводящих отверстий в водопроницаемом композиционном волокнистом материале (полотно 13 и прокладка 14)

Figure 00000003
удовлетворяет условию:
Figure 00000004
, где dмакс - максимальный диаметр частиц грунта верховой упорной призмы 3, перемещение фильтрационным потоком 15 которых в направлении разделительного слоя 10 (то же: противосуффозионного элемента) при эксплуатации плотины временно возможно и допустимо.The separation layer 10 is made in the form of an anti-suffusion element made of permeable fibrous materials and consists of a web 13 and a leveling pad 14. The web 13 is made of geotextiles, for example, two layers of Dornit-500, and the leveling pad 14 is made of mineral fiber boards and gives softness to the top the lateral surface 11 of the gabion wall 5. In this case, the estimated diameter of the water-conducting holes in the permeable composite fibrous material (web 13 and gasket 14)
Figure 00000003
satisfies the condition:
Figure 00000004
, where d max is the maximum diameter of the soil particles of the upper thrust prism 3, the movement of which by the filtration stream 15 in the direction of the separation layer 10 (the same: anti-suffusion element) during the operation of the dam is temporarily possible and permissible.

Зерновой состав переходного слоя 4, а также диаметры

Figure 00000005
и dмакс устанавливаются проектом по известным математическим формулам и исследованиям в соответствии с нормативными требованиями.Grain composition of the transition layer 4, as well as diameters
Figure 00000005
and d max are set by the project according to well-known mathematical formulas and studies in accordance with regulatory requirements.

Количество ячеек 9, образованных в корзине 7 диафрагмами 16, необходимость выполнения в них крышек 17 (фиг.2), диаметр проволоки кромки 18 и основной проволоки 19, размеры ячеек в проволочной сетке 8 (фиг.3), необходимость выполнения замыкающих фартуков 20 в гибкой оболочке 12 (фиг.4) также устанавливаются проектом.The number of cells 9 formed in the basket 7 by diaphragms 16, the need to make covers 17 (FIG. 2) in them, the diameter of the wire of the edge 18 and the main wire 19, the mesh sizes in the wire mesh 8 (FIG. 3), the need to make closing aprons 20 in flexible shell 12 (figure 4) are also installed by the project.

Сопряжение плотины, а также ее разделительного слоя 10 с основанием 1 осуществлено посредством горизонтально расположенного полотна 21, выполненного из геотекстиля и аналогичного полотну 13, и элемента 22, выполненного из связного грунта.The dam, as well as its separating layer 10 with the base 1, is coupled by means of a horizontally located web 21 made of geotextile and similar to web 13, and element 22 made of cohesive soil.

На чертежах обозначены и другие элементы плотины, а именно:In the drawings, other elements of the dam are indicated, namely:

23 - слой отсыпаемого грунта;23 - a layer of filled soil;

24 - армирующая панель;24 - reinforcing panel;

25 - уровень воды перед плотиной;25 - water level in front of the dam;

26 - переходный слой (микрослой перед полотном 13 или 21, фиг.6);26 - transition layer (microlayer in front of the canvas 13 or 21, Fig.6);

27 - противофильтрационный слой (тонкий слой перед переходным слоем 26);27 - antifiltration layer (a thin layer in front of the transition layer 26);

28 - защитный слой;28 - a protective layer;

29 - крепление верхового откоса.29 - mount riding slope.

Плотину возводят поярусно в следующей последовательности.The dam is erected in a belt in the following sequence.

Сначала выполняют сопряжение плотины с основанием 1. Для чего из связного грунта выполняют элемент 22 и на подготовленное основание 1 укладывают полотно 21. Затем возводят первый (нижний) ярус габионной стенки 5 высотой Ня1=2Нк, где Нк - высота корзины 7. При этом каждый габион 6 образуют путем заполнения ячеек 9 корзин 7 заключенной в гибкую оболочку 12 порцией грунта переходного слоя 4. Образовывать габионы 6 целесообразно на специальных площадках, а транспортировать их и осуществлять габионную кладку - посредством приспособленных для этой цели погрузчиков с вилочным подхватом или челюстным захватом. Габионы 6 в ярусе связывают между собой, после чего с низовой стороны габионной стенки 5 на высоту яруса Ня1 слоями 23 укладывают грунт в низовую упорную призму 3, а на вертикальной боковой поверхности 11 габионной стенки 5 из прокладки 14 и полотна 13 выполняют разделительный слой 10. Затем послойно укладывают грунт в верховую упорную призму.First, the dam is mated with the base 1. For this, element 22 is made from a cohesive soil and a web 21 is laid on the prepared base 1. Then, the first (lower) tier of the gabion wall 5 is raised with a height of H i1 = 2H to , where H to is the height of the basket 7. Moreover, each gabion 6 is formed by filling cells 9 of the basket 7 enclosed in a flexible sheath 12 with a portion of the soil of the transition layer 4. It is advisable to form gabions 6 on special sites, and transport them and carry out gabion masonry using means adapted for this purpose. forklift trucks with pickup or grapple. Gabions 6 in the tier are connected to each other, after which, from the lower side of the gabion wall 5, to the height of the tier Н н1, the soil is laid in layers 23 in the lower thrust prism 3, and on the vertical side surface 11 of the gabion wall 5 from the strip 14 and the web 13, a separation layer 10 is made Then lay the soil in layers in a stubborn stubborn prism.

Аналогично возводят второй и последующие ярусы габионной стенки и укладывают грунт в упорные призмы 3 и 2. При этом высота яруса может быть увеличена, например, Ня2=3Нк. В этом случае каждую корзину 7 нижнего ряда габионов 6 выполняют с армирующей (анкерующей) панелью 24.Similarly, the second and subsequent tiers of the gabion wall are erected and the soil is laid in thrust prisms 3 and 2. At the same time, the height of the tier can be increased, for example, Н я2 = 3Н к . In this case, each basket 7 of the lower row of gabions 6 is performed with a reinforcing (anchoring) panel 24.

В случае заполнения грунтом ячеек 9 корзины 7 непосредственно в габионной стенке 5 одна из корзин 7 в сопрягаемой паре может быть выполнена с открытым торцом, т.е. без проволочной сетки 8 на сопрягаемом торце.If the cells 9 of the basket 7 are filled with soil directly in the gabion wall 5, one of the baskets 7 in the mating pair can be made with an open end, i.e. without wire mesh 8 at the mating end.

После подъема уровня воды 25 перед плотиной сооружение работает следующим образом.After raising the water level 25 in front of the dam, the structure works as follows.

Фильтрационный поток 15 воды через плотину первоначально имеет высокий расход, а скорость воды по его линиям тока имеет максимальную величину. Взвешенные мелкие частицы грунта в верховой упорной призме по порам перемещаются к разделительному слою 10. Частицы, диаметр которых менее диаметра водопроводящих отверстий Do, в геотекстиле полотна 13 и прокладке 14, в большинстве случаев проходят через разделительный слой 10 и вместе с водой сливаются в нижний бьеф. Более крупные частицы задерживаются полотном 13 и они создают первый микрослой переходного слоя 26 (фиг.6). В последующем происходит задержание последовательно уменьшающихся частиц вплоть до коллоидных частиц. Этим заканчивается создание естественным путем переходного слоя 26, толщина которого обычно не превышает 1 миллиметр и в котором вымыты мелкие частицы, не создающие несущий скелет грунта. Этот слой 26 покрывает с верховой стороны полотно 13, в котором поры грунта, изначально прилегающего к полотну 13, закольматированы несвязным грунтом, а размеры частиц по мере удаления от полотна 13 резко уменьшаются по принципу обратного фильтра. Поэтому переходный слой 26 задерживает все мелкие, в том числе и коллоидные, частицы и не пропускает их через себя даже при сильном сейсмическом сотрясении. В результате высокого силового воздействия фильтрационного потока 15 на скелет грунта со временем происходит создание высококачественного противофильтрационного слоя 27. В этом тонком, но исключительно плотном слое 27 поры закольматированы связным грунтом, поэтому скорости фильтрации потока 15 со временем уменьшаются, а наращивание толщины противофильтрационного слоя 27 замедляется. В результате всего этого естественным путем в плотине происходит преобразование противосуффозионного элемента в противофильтрационный.The filtration water stream 15 through the dam initially has a high flow rate, and the water velocity along its streamlines has a maximum value. Suspended small particles of soil in the upper thrust prism move along the pores to the separation layer 10. Particles whose diameter is less than the diameter of the water supply holes D o in the geotextile of the web 13 and gasket 14, in most cases pass through the separation layer 10 and merge with the water into the lower beef. Larger particles are retained by the web 13 and they create the first microlayer of the transition layer 26 (Fig.6). Subsequently, sequentially decreasing particles are retained up to colloidal particles. This ends the natural creation of a transition layer 26, the thickness of which usually does not exceed 1 millimeter, and in which small particles are washed that do not create a supporting skeleton of the soil. This layer 26 covers on the upper side of the web 13, in which the pores of the soil, which was originally adjacent to the web 13, are coiled with incoherent soil, and the particle sizes are sharply reduced as the distance from the web 13 decreases according to the inverse filter principle. Therefore, the transition layer 26 retains all small, including colloidal, particles and does not pass them through itself even with a strong seismic shock. As a result of the high force impact of the filtration stream 15 on the soil skeleton, a high-quality anti-filtration layer 27 is created over time. In this thin, but extremely dense layer 27, the pores are colmatized with cohesive soil, therefore, the filtration rates of the flow 15 decrease over time, and the build-up of the thickness of the antifiltration layer 27 slows down . As a result of all this, the conversion of the anti-suffusion element into an anti-filtration one occurs naturally in the dam.

Аналогичным образом слои переходный 26 и противофильтрационный 27 образуются перед полотном 21 у подошвы верховой упорной призмы 2 и в основании 1 под низовой упорной призмой 3.Similarly, transition layers 26 and antifiltration layers 27 are formed in front of the web 21 at the sole of the upper thrust prism 2 and in the base 1 under the lower thrust prism 3.

Высокие деформативные свойства габионной стенки 5, полотна 13, полотна 21 и прокладки 14, а также высокое качество противофильтрационного слоя 27 обеспечивают высокую надежность плотины, которая сохраняется и при сейсмическом сотрясении.The high deforming properties of the gabion wall 5, the web 13, the web 21 and the gasket 14, as well as the high quality of the antifiltration layer 27 provide high reliability of the dam, which is preserved during seismic shaking.

Зерновой состав переходного слоя 4, заключенный в гибкую оболочку 12, подобран из условия недопущения опасного отслаивания глинистых частиц противофильтрационного слоя 27 и из условия его фильтрационной прочности на контакте с грунтом низовой упорной призмы 3. Поэтому плотина сохраняет надежность и в случае полной утраты со временем прочностных свойств в элементах разделительного слоя 10, гибкой оболочке 12 и проволочной сетке 8 корзин 7. К тому же к этому времени в плотине произойдет консолидация всего ее тела.The grain composition of the transition layer 4, enclosed in a flexible shell 12, is selected from the condition of preventing the dangerous peeling of clay particles of the antifiltration layer 27 and from the condition of its filtration strength at the contact with the ground of the lower thrust prism 3. Therefore, the dam remains reliable even in case of complete loss of strength over time properties in the elements of the separation layer 10, the flexible sheath 12 and the wire mesh 8 baskets 7. Moreover, by this time in the dam will consolidate its entire body.

Пример 2 (фиг.7). Каменная плотина также возведена на относительно водопроницаемом нескальном основании 1, содержит аналогичную габионную стенку 5 и имеет следующие конструктивные особенности.Example 2 (Fig.7). The stone dam is also erected on a relatively permeable rock base 1, contains a similar gabion wall 5 and has the following design features.

1. Разделительный слой 10 выполнен в виде противофильтрационного элемента, который состоит из водонепроницаемой мембраны (геомембрана гидроизоляционная полимерная рулонная) 30, прилегающей к выравнивающей прокладке 14. Эта мембрана 30 представляет собой заключенную в геотекстиль полимерную пленку, а выравнивающая прокладка 14 выполнена из минераловолокнистых плит.1. The separation layer 10 is made in the form of an anti-filtration element, which consists of a waterproof membrane (waterproofing polymer roll geomembrane) 30 adjacent to the leveling pad 14. This membrane 30 is a polymer film enclosed in geotextile, and the leveling pad 14 is made of mineral fiber plates.

2. Сопряжение плотины с основанием 1 осуществлено посредством горизонтально расположенной такой же мембраны 30 и элемента 22.2. The coupling of the dam with the base 1 is carried out by means of a horizontally located same membrane 30 and element 22.

3. Упорные призмы верховая 2 и низовая 3 выполнены из крупнообломочной горной массы и отделены от мембраны 30 и габионной стенки 5 переходными зонами (слоями) верховой 31 и низовой 32.3. Thrust prisms of the top 2 and bottom 3 are made of coarse rock mass and are separated from the membrane 30 and the gabion wall 5 by transition zones (layers) of the top 31 and bottom 32.

Основное отличие работы такой плотины заключается в том, что в ее теле практически отсутствует фильтрационный поток.The main difference between the operation of such a dam is that there is practically no filtration flow in its body.

Пример 3 (фиг.8). Каменно-земляная плотина возведена на скальном основании 33, содержит габионную стенку 5 и имеет следующие конструктивные особенности.Example 3 (Fig. 8). A stone-earthen dam was erected on a rocky base 33, contains a gabion wall 5 and has the following design features.

1. Центральная часть плотины выполнена из супеси в виде ядра 34, низовая грань которого прилегает к разделительному слою 10, выполненному, как и в примере 1, в виде противосуффозионного элемента из водопроницаемого волокнистого материала: полотно 13 и прокладка 14.1. The central part of the dam is made of sandy loam in the form of a core 34, the bottom face of which is adjacent to the separation layer 10, made, as in example 1, in the form of an anti-suffusion element of a permeable fibrous material: web 13 and gasket 14.

2. Габионной стенке 5 придан слабый уклон в сторону верхнего бьефа.2. Gabion wall 5 is given a slight bias towards the upper pool.

3. Оголовок 35 плотины снабжен противофильтрационным элементом в виде водонепроницаемой мембраны 36.3. The tip 35 of the dam is equipped with an anti-filter element in the form of a waterproof membrane 36.

4. Боковые упорные призмы 2 и 3, как и в примере 2, выполнены из крупнообломочной горной массы.4. Side thrust prisms 2 and 3, as in example 2, are made of coarse rock mass.

5. Сопряжение плотины со скальным основанием 33 осуществлено посредством бетонной плиты 37 и цементации 38.5. The coupling of the dam with the rock base 33 is carried out by means of a concrete slab 37 and cementation 38.

Основные особенности работы такой плотины заключаются в следующем.The main features of the operation of such a dam are as follows.

1. У низовой грани ядра 34 непосредственно перед полотном 13 образуется высококачественный противофильтрационный слой 27, который существенно повышает работоспособность супесчаного ядра 34.1. At the bottom edge of the core 34 immediately in front of the canvas 13, a high-quality anti-filter layer 27 is formed, which significantly increases the efficiency of the sandy core 34.

2. Грунтовый материал переходного слоя 4 в корзинах 7 первоначально находится в слабо уплотненном состоянии, что предотвращает зависание на переходном слое 4 ядра 34. Это объясняется тем, что недоуплотненность грунта переходного слоя 4 временно увеличивает его (т.е. габионной стенки 5) деформативность, что повышает надежность работы ядра 34, следовательно, и плотины в целом в наиболее ответственный начальный период эксплуатации плотины.2. The soil material of the transition layer 4 in the baskets 7 is initially in a slightly compacted state, which prevents the core 34 from hanging on the transition layer 4. This is due to the fact that the under compaction of the soil of the transition layer 4 temporarily increases its (ie, gabion wall 5) deformability , which increases the reliability of the core 34, therefore, and the dam as a whole in the most critical initial period of operation of the dam.

Настоящая конструкция плотины предлагается, как вариант, для намеченной к строительству Тувинской (Уюкской) ГЭС, расположенной на реке Б. Енисей в 70 километрах выше города Кызыл. Одна из особенностей строительства ТГЭС заключается в том, что в створе плотины запасы песчано-гравийного грунта ограничены, а ближайшее месторождение связных грунтов расположено на расстоянии 25 километров и представлено супесями.The present dam design is proposed, as an option, for the Tuva (Uyuk) hydroelectric power station planned for construction, located on the B. Yenisei River 70 kilometers above the city of Kyzyl. One of the features of the construction of a thermal power plant is that in the dam site, the reserves of sand and gravel soil are limited, and the nearest cohesive soil deposit is located at a distance of 25 kilometers and is represented by sandy loam.

Пример 4, чертежами не иллюстрирован. Плотина низкая временная. Особенностью плотины является то, что размеры ячеек проволочной сетки корзины приняты минимально допустимыми из условий экономики, а заполнение ячеек грунтом переходного слоя осуществлено непосредственно без заключения этого грунта в гибкую оболочку, т.е без использования п.2 формулы изобретения.Example 4, the drawings are not illustrated. The dam is low temporary. A specific feature of the dam is that the mesh sizes of the wire mesh of the basket are accepted as minimally acceptable from the conditions of the economy, and the cells are filled with the soil of the transition layer directly without enclosing this soil in a flexible shell, i.e., without using claim 2 of the claims.

Приведенные примеры не исчерпывают случаи возможного использования изобретения, например, случаи расположения габионной стенки перед ядром плотины.The above examples do not exhaust the cases of possible use of the invention, for example, cases of the location of the gabion wall in front of the core of the dam.

ОбозначенияDesignations

1 - основание (нескальное)1 - base (non-rock)

2 - верховая упорная призма2 - riding persistent prism

3 - низовая упорная призма3 - bottom persistent prism

4 - переходный слой (зона)4 - transition layer (zone)

5 - габионная стенка5 - gabion wall

6 - габионы6 - gabions

7 - корзина (габиона)7 - basket (gabion)

8 - проволочная сетка (корзины)8 - wire mesh (baskets)

9 - ячейка (корзины)9 - cell (baskets)

10 - разделительный слой (геосинтетический и/или минераловолокнистый материал)10 - separation layer (geosynthetic and / or mineral fiber material)

11 - верховая боковая поверхность (габионной стенки)11 - upper side surface (gabion wall)

12 - гибкая оболочка (из геотекстильного полотна)12 - flexible shell (from geotextile fabric)

13 - полотно (из геотекстиля)13 - canvas (geotextile)

14 - прокладка (минераловолокнистые плиты)14 - gasket (mineral fiber boards)

15 - фильтрационный поток15 - filtration flow

16 - диафрагма (в корзине)16 - aperture (in the basket)

17 - крышка (корзины)17 - cover (baskets)

18 - проволока кромки18 - edge wire

19 - основная проволока19 - the main wire

20 - замыкающий фартук20 - locking apron

21 - полотно (из геотекстиля)21 - canvas (geotextile)

22 - элемент (из связного грунта)22 - element (from cohesive soil)

23 - слой отсыпаемого грунта23 - a layer of filled soil

24 - армирующая панель24 - reinforcing panel

25 - уровень воды перед плотиной25 - water level in front of the dam

26 - переходный слой (микрослой перед полотном 13 или 21, фиг.6)26 - transition layer (microlayer in front of the canvas 13 or 21, Fig.6)

27 - противофильтрационный слой (тонкий слой перед переходным слоем 26)27 - antifiltration layer (thin layer in front of the transition layer 26)

28 - защитный слой28 - protective layer

29 - крепление верхового откоса29 - fastening of an uphill slope

30 - водонепроницаемая мембрана (геомембрана гидроизоляционная полимерная рулонная)30 - waterproof membrane (geomembrane waterproofing polymer roll)

31 - верховая переходная зона (слой)31 - horse transition zone (layer)

32 - низовая переходная зона (слой)32 - lower transition zone (layer)

33 - основание (скальное)33 - base (rocky)

34 - ядро (супесь)34 - core (sandy loam)

35 - оголовок плотины35 - tip of the dam

36 - водонепроницаемая мембрана (в оголовке плотины)36 - waterproof membrane (in the tip of the dam)

37 - бетонная плита37 - concrete slab

38 - цементация38 - cementation

Claims (4)

1. Грунтовая неоднородная насыпная плотина, содержащая в поперечном сечении переходный слой, выполненный из грунта заданного зернового состава, пересекающий по высоте тело плотины и отделяющий часть тела плотины из мелкозернистого грунта от части тела плотины из крупнообломочного грунта, отличающийся тем, что переходный слой выполнен в виде габионной стенки из связанных между собой габионов, корзины которых имеют коробчатую форму и выполнены из проволочной сетки, при этом каждая ячейка корзины заполнена порцией грунта переходного слоя, а между габионной стенкой и мелкозернистым грунтом тела плотины выполнен разделительный слой из геосинтетического и/или минераловолокнистого материала.1. Soil heterogeneous bulk dam containing in the cross section a transition layer made of soil of a given grain composition, crossing the dam body in height and separating the part of the dam body from fine-grained soil from the part of the dam body from coarse soil, characterized in that the transition layer is made in in the form of a gabion wall of interconnected gabions whose baskets are box-shaped and made of wire mesh, with each cell of the basket filled with a portion of the soil of the transition layer and between the gabion wall and the fine-grained soil of the dam body, a separation layer is made of geosynthetic and / or mineral fiber material. 2. Плотина по п.1, отличающаяся тем, что порция грунта заключена в гибкую оболочку, которая выполнена из геотекстильного полотна, имеет коробчатую форму, а ее размеры, по меньшей мере, равны размерам ячейки корзины и обеспечивают плотное прилегание грунта порции к проволочной сетке ячейки корзины.2. The dam according to claim 1, characterized in that the portion of the soil is enclosed in a flexible shell, which is made of geotextile fabric, has a box shape, and its dimensions are at least equal to the dimensions of the cell basket and provide a snug fit of the soil portion to the wire mesh cell baskets. 3. Плотина по п.1, отличающаяся тем, что разделительный слой выполнен в виде противосуффозионного элемента из водопроницаемого волокнистого материала, преимущественно из геотекстильного полотна и/или минераловолокнистых плит, при этом расчетный диаметр водопроводящих отверстий в водопроницаемом волокнистом материале Dорасч удовлетворяет условию:
Figure 00000006
,
где
Figure 00000007
- максимальный диаметр частиц грунта, перемещение фильтрационным потоком которых в направлении противосуффозионного элемента при эксплуатации плотины временно возможно и допустимо.
3. The dam according to claim 1, characterized in that the separation layer is made in the form of an anti-suffusion element made of a permeable fibrous material, mainly of geotextile fabric and / or mineral fiber plates, while the calculated diameter of the water-conducting holes in the permeable fibrous material D about calculation satisfies the condition:
Figure 00000006
,
Where
Figure 00000007
- the maximum diameter of the soil particles, the movement of the filtration stream of which in the direction of the anti-suffusion element during the operation of the dam is temporarily possible and permissible.
4. Плотина по п.1, отличающаяся тем, что разделительный слой выполнен в виде противофильтрационного элемента из водонепроницаемой мембраны. 4. The dam according to claim 1, characterized in that the separation layer is made in the form of an anti-filter element from a waterproof membrane.
RU2008130226/03A 2008-07-21 2008-07-21 Ground heterogeneous rock-fill dam RU2376416C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008130226/03A RU2376416C1 (en) 2008-07-21 2008-07-21 Ground heterogeneous rock-fill dam

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008130226/03A RU2376416C1 (en) 2008-07-21 2008-07-21 Ground heterogeneous rock-fill dam

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2376416C1 true RU2376416C1 (en) 2009-12-20

Family

ID=41625701

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008130226/03A RU2376416C1 (en) 2008-07-21 2008-07-21 Ground heterogeneous rock-fill dam

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2376416C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2468145C1 (en) * 2011-06-22 2012-11-27 Сергей Андреевич Путивский Protective gasket of geomembrane
CN105696514A (en) * 2016-02-26 2016-06-22 叶兴 Multi-stage self-collapsing closed headwork

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2468145C1 (en) * 2011-06-22 2012-11-27 Сергей Андреевич Путивский Protective gasket of geomembrane
CN105696514A (en) * 2016-02-26 2016-06-22 叶兴 Multi-stage self-collapsing closed headwork

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100510278C (en) Ecological protection method for sand-filling road foundation hollow block
CN202718138U (en) Self-locking type ecological retaining wall structure
CN106149625B (en) A kind of ecological self-purification type landscape revetment reconstruction structure and its construction method
CN209760147U (en) A ecological bank protection for hydraulic engineering
CN110820720A (en) Water-blocking and drainage-resisting anti-floating construction structure and method
RU2376416C1 (en) Ground heterogeneous rock-fill dam
RU2377363C1 (en) Soil non-homogenuous fill dam
CN101250864A (en) Drainage system in sluicing-siltation dam and uses thereof
CN212896148U (en) Combined ecological slope protection
CN212248171U (en) Offshore artificial island structure suitable for silt foundation
CN211228563U (en) Assembled groundwater drainage blind ditch drainage system that oozes
CN112854131A (en) Ecological revetment for water source protection area and construction method thereof
CN210368867U (en) Superimposed structure of homogeneity earth dam and rock-fill dam
CN113136854A (en) Separated lock chamber system with double-row pile support and buttress side wall combined
CN106149640A (en) Improve method and the double-drainage body rock of rock infiltration security
JP5097249B2 (en) Drain structure and construction method of drain structure
CN104947630A (en) Over-current slag collecting weir for water conservancy and hydropower engineering and construction method thereof
CN206477347U (en) The water storage structure of basement
CN217537020U (en) A outer drainage structure for secretly burying box culvert
CN214782982U (en) Roadbed structure suitable for bridge connection
CN219315655U (en) Ecological dam body
CN111335290B (en) Offshore artificial island structure suitable for silt foundation and construction method
RU2176700C1 (en) Method for protecting territory from flooding
CN217352523U (en) Structure is administered to granite mining area geology
CN218843272U (en) Tailing pond area and dam body intercommunication type drainage system