RU2474645C1 - Rock and earth dam - Google Patents

Rock and earth dam Download PDF

Info

Publication number
RU2474645C1
RU2474645C1 RU2011145559/13A RU2011145559A RU2474645C1 RU 2474645 C1 RU2474645 C1 RU 2474645C1 RU 2011145559/13 A RU2011145559/13 A RU 2011145559/13A RU 2011145559 A RU2011145559 A RU 2011145559A RU 2474645 C1 RU2474645 C1 RU 2474645C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dam
gallery
core
head
cavity
Prior art date
Application number
RU2011145559/13A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Петрович Ягин
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 RU2011145559/13A priority Critical patent/RU2474645C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2474645C1 publication Critical patent/RU2474645C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Building Environments (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: dam comprises a core from clayey soil, upper and lower transition zones from a non-cohesive soil, upper and lower prisms, at least the lower of which is made from rock riprap, a head of non-swelling soil, a layer from an air-impermeable material and equipment required for operation of the dam. The dam head includes a heated reinforced concrete gallery, between external supports of which there is a section of free surface of the core comb arranged. The layer of the air impermeable materials covers the dam comb and its lower slope, at least within the height of the head and has dark colour. The upper wall of the gallery is made as water impermeable, and the lower wall of the gallery comprises air ducts, which provide for hydraulic connection of the gallery cavity with the pore space of the rock riprap of the head and the lower prism. Equipment may provide for forced motion of warm atmospheric air along the rock riprap of the lower prism via the gallery cavity.
EFFECT: invention provides for positive temperatures near a comb and a lower face of a dam core, core freezing is prevented, and higher dam reliability during its operation.
7 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при возведении каменно-земляных плотин в северной строительно-климатической зоне.The invention relates to hydraulic engineering and can be used in the construction of stone and earth dams in the northern climatic zone.

Известна каменно-земляная плотина, содержащая ядро из глинистого грунта, верховую и низовую переходные зоны из несвязного грунта, верховую и низовую призмы (боковые) из каменной наброски и оголовок из непучинистого грунта [1].Known stone-earthen dam containing a core of clay soil, the upper and lower transitional zones from incoherent soil, the upper and lower prisms (lateral) of the stone outline and the head of non-porous soil [1].

В таких плотинах, построенных в северной строительно-климатической зоне, верхняя часть ядра уже проморожена от гребня плотины на глубину до 9 м и более - Вилюйская 1-2-3, Усть-Хантайская, Курейская, Колымская и др. При деформациях самоуплотнения в нижней талой части ядра и при зависании промороженного оголовка плотины на боковых призмах происходит разуплотнение грунта ядра непосредственно у границы раздела мерзлого и талого грунтов. Такое разуплотнение является опасным в суффозионном отношении, особенно в случае использования в ядре грунтов с низким, менее 7, числом пластичности - именно такие глинистые грунты преобладают в северной строительно-климатической зоне. Одновременно с этим при возведении каменно-земляной плотины в особо суровых климатических условиях низовая призма может промерзнуть и образовать сплошной водонепроницаемый ледогрунтовый массив, который смыкается с многолетнемерзлым основанием и с ядром плотины. Такое происходит особенно вне руслового талика на более низких береговых участках плотины. В таких условиях промороженная низовая переходная зона не может отводить профильтровавшуюся через ядро воду. Поэтому сохранившиеся в переходной зоне и в низовой призме талые водонасыщенные участки работают в непредсказуемых экстремальных режимах, что может привести к нештатным ситуациям, как это и произошло на плотине Колымской ГЭС, где среднегодовые температуры воздуха достигают до минус 13°С [2].In such dams built in the northern climatic zone, the upper part of the core has already been frozen from the dam crest to a depth of 9 m or more - Vilyuyskaya 1-2-3, Ust-Khantaysky, Kureyskaya, Kolyma and others. With self-sealing deformations in the lower thawed part of the core and when the frozen head of the dam hangs on the lateral prisms, decomposition of the soil of the core occurs directly at the interface between frozen and thawed soils. Such decompression is dangerous in the suffusion sense, especially in the case of using soils with a low, less than 7 plasticity number in the core — such clay soils prevail in the northern climatic zone. At the same time, during the erection of a stone-earthen dam in especially harsh climatic conditions, the lower prism can freeze and form a continuous waterproof ice-ground massif, which adjoins the permafrost base and the dam core. This occurs especially outside the channel talik at lower coastal sections of the dam. Under such conditions, the frozen bottom transitional zone cannot divert water filtered through the core. Therefore, thawed water-saturated areas preserved in the transition zone and in the lower prism operate in unpredictable extreme conditions, which can lead to emergency situations, as happened at the Kolyma hydroelectric dam, where the average annual air temperature reaches minus 13 ° С [2].

Известна аналогичная грунтовая плотина, дополнительно включающая в себя тепловую завесу, которая размещена в поперечном сечении плотины в низовой переходной зоне и выполнена в виде, например, ряда последовательно расположенных по длине плотины и на всю ее высоту скважин [2 и 3]. В этой плотине переходная зона и дренаж в основании низовой призмы находятся в зоне действия положительных температур, создаваемой тепловой завесой. Однако создание по длине плотины тепловой завесы посредством глубоких скважин и эксплуатация этой завесы связаны с высокими затратами, при этом в плотине верхняя часть ядра и водоотводящая часть дренажа в основании плотины не защищены от промораживания, что снижает ее надежность.A similar soil dam is known, which additionally includes a thermal curtain, which is placed in the cross section of the dam in the lower transition zone and is made in the form, for example, of a series of wells located in series along the length of the dam and its entire height [2 and 3]. In this dam, the transition zone and drainage at the base of the lower prism are located in the zone of positive temperatures created by the thermal curtain. However, the creation of a thermal curtain along the dam length through deep wells and the operation of this curtain are associated with high costs, while in the dam the upper part of the core and the drainage part of the drainage at the base of the dam are not protected from freezing, which reduces its reliability.

Надежность такой плотины будет повышена, если ее дополнительно снабдить средством для создания в верхней части ядра положительной температуры, а водоотводящей части дренажа обеспечить беспрепятственный выход в реку, как это и предусмотрено в источнике [4]. При эксплуатационных колебаниях в нижнем бьефе уровней воды в реке в водоотводящей части дренажа постоянно поддерживаются положительные температуры. Это происходит за счет периодического входа-выхода речной воды в поры каменной наброски водоотводящей части дренажа при повышении-понижении уровня воды в реке. Однако затраты на создание в плотине тепловой завесы и на ее эксплуатацию, а также на поддержание положительных температур в верхней части ядра остаются высокими.The reliability of such a dam will be enhanced if it is additionally equipped with a means to create a positive temperature in the upper part of the core, and the drainage part of the drainage provides unhindered access to the river, as provided in the source [4]. During operational fluctuations in the downstream of the river water levels in the drainage part of the drainage, positive temperatures are constantly maintained. This occurs due to the periodic entry and exit of river water into the pores of the stone outline of the drainage part of the drainage with an increase or decrease in the water level in the river. However, the costs of creating a thermal curtain in the dam and its operation, as well as maintaining positive temperatures in the upper part of the core remain high.

Известна каменно-земляная плотина, содержащая ядро из глинистого грунта, верховую и низовую переходные зоны из несвязного грунта, верховую и низовую призмы из каменной наброски и оголовок из непучинистого грунта, который вмещает отапливаемую железобетонную галерею. Между выносными опорами галереи расположен участок свободной поверхности гребня ядра, а верховая стека галереи выполнена водонепроницаемой [5]. Отопительная галерея создает эффективный и надежно контролируемый обогрев верхней части ядра. Однако в такой плотине не предотвращено промерзание низовой призмы и низовой переходной зоны и смерзание их с ядром в средней и нижней по высоте части плотины, что снижает надежность плотины.Known stone-earth dam containing a core of clay soil, the upper and lower transitional zones of incoherent soil, the upper and lower prisms of the stone outline and the head of the non-porous soil, which accommodates a heated reinforced concrete gallery. A section of the free surface of the ridge of the core is located between the outriggers of the gallery, and the upper stack of the gallery is waterproof [5]. The heating gallery creates an efficient and reliably controlled heating of the upper part of the core. However, in such a dam, freezing of the lower prism and the lower transition zone and their freezing with the core in the middle and lower part of the dam is not prevented, which reduces the reliability of the dam.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому решению является каменно-земляная плотина [6, рисунок 1], содержащая ядро из глинистого грунта, верховую и низовую переходные зоны из несвязного грунта, верховую и низовую призмы из каменной наброски, экран из воздухонепроницаемого материала, плащ из карьерной мелочи или песчано-гравийного грунта и оборудование, необходимое для эксплуатации плотины. Экран расположен внутри низовой призмы так, что экран и низовая грань ядра и поверхность основания или воды в русловой части образуют в каменной наброске вдоль плотины вблизи переходной зоны воздуховодный канал, вход в который находится на гребне плотины, а выход на нижней части ее низового откоса. При этом оборудование плотины способно обеспечить принудительное движение теплого атмосферного воздуха по каменной наброске воздуховодного канала через полость линейного сооружения (ангара), выполненного на гребне плотины над входом в воздуховодный канал, т.е. над низовой призмой, в стороне от гребня ядра. Это обеспечивает в пределах воздуховодного канала положительные температуры, что повышает надежность плотины. В источнике [6] также сообщается, что на подобное техническое решение 06.07.2010 подана заявка на изобретение №2010127897 «Плотина из грунтовых материалов». Содержание этой заявки заявителю настоящего изобретения пока не известно.The closest technical solution to the proposed solution is a stone-earthen dam [6, Figure 1], containing a core of clay soil, upper and lower transition zones from incoherent soil, upper and lower prisms from a stone outline, a screen made of airtight material, a career cloak small things or sand and gravel soil and equipment necessary for the operation of the dam. The screen is located inside the lower prism so that the screen and the bottom face of the core and the surface of the base or water in the channel form a stone duct along the dam near the transition zone, an air duct, the entrance to which is on the crest of the dam, and the outlet on the lower part of its lower slope. At the same time, the dam equipment is able to provide forced movement of warm atmospheric air along the stone outline of the air duct through the cavity of a linear structure (hangar), made on the crest of the dam above the entrance to the air duct, i.e. above the bottom prism, away from the crest of the core. This provides positive temperatures within the air duct, which increases the reliability of the dam. The source [6] also reported that a similar technical solution was filed on 06/06/2010 for the invention No. 2010127897 “Dam from soil materials”. The content of this application to the applicant of the present invention is not yet known.

Недостатки этой плотины заключаются в следующем.The disadvantages of this dam are as follows.

1. Воздухонепроницаемый экран внутри каменной наброски и ангар на гребне плотины существенно усложняют конструкцию плотины, что обуславливает увеличение затрат на ее возведение.1. The airtight screen inside the stone outline and the hangar on the crest of the dam significantly complicate the design of the dam, which leads to an increase in the cost of its construction.

2. Расположение ангара над входом в воздуховодный канал, т.е. в стороне от гребня ядра, не предотвращает промерзание верхней части ядра в холодный период года, что снижает надежность плотины при ее эксплуатации. При этом выполнение ангара может привести к увеличению ширины гребня плотины, что увеличит затраты на возведение плотины.2. The location of the hangar above the entrance to the air duct, ie away from the ridge of the core, does not prevent freezing of the upper part of the core in the cold season, which reduces the reliability of the dam during its operation. In this case, the implementation of the hangar can lead to an increase in the width of the dam crest, which will increase the cost of erecting the dam.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение затрат на создание плотины и повышение надежности плотины при ее эксплуатации.The problem to which the invention is directed, is to reduce the cost of creating a dam and increase the reliability of the dam during its operation.

Технический же результат от использования изобретения заключается в упрощении конструкции плотины и предотвращении промерзания ядра плотины.The technical result from the use of the invention is to simplify the design of the dam and prevent freezing of the core of the dam.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что плотина содержит ядро из глинистого грунта, верховую и низовую переходные зоны из несвязного грунта, верховую и низовую призмы, по меньшей мере, низовая из которых выполнена из каменной наброски, оголовок из непучинистого грунта, слой из воздухонепроницаемого материала и оборудование, необходимое для эксплуатации плотины. Оголовок плотины вмещает обогреваемую железобетонную галерею, между выносными опорами которой расположен участок свободной поверхности гребня ядра, а слой из воздухонепроницаемого материала покрывает гребень плотины и ее низовой откос, по меньшей мере, в пределах высоты оголовка. Верховая стенка галереи выполнена водонепроницаемой, а низовая стенка содержит воздуховодные каналы, которые обеспечивают гидравлическую связь полости галереи с поровым пространством каменной наброски оголовка и низовой призмы. При этом оборудование способно обеспечить принудительное движение теплого атмосферного воздуха по каменной наброске низовой призмы через полость галереи.The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that the dam contains a core of clay soil, the upper and lower transition zones of incoherent soil, the upper and lower prisms, at least the lower of which is made of stone, the tip is made of non-porous soil, the layer made of airtight material and equipment necessary for the operation of the dam. The tip of the dam accommodates a heated reinforced concrete gallery, between the outriggers of which there is a portion of the free surface of the ridge core, and a layer of airtight material covers the ridge of the dam and its bottom slope, at least within the height of the tip. The upper wall of the gallery is made waterproof, and the lower wall contains air ducts that provide hydraulic connection between the gallery cavity and the pore space of the stone outline of the head and the lower prism. At the same time, the equipment is able to provide forced movement of warm atmospheric air along the stone outline of the lower prism through the gallery cavity.

Дополнительно:Additionally:

- слой из воздухонепроницаемого материала имеет темный цвет, а величина его коэффициента поглощения солнечной радиации (солнечного излучения, света) не менее 0,8;- the layer of airtight material has a dark color, and the value of its absorption coefficient of solar radiation (solar radiation, light) is not less than 0.8;

- галерея снабжена люками с закрытиями, способными изолировать полость галереи от непосредственного сообщения с атмосферой;- the gallery is equipped with hatches with closures that can isolate the gallery cavity from direct communication with the atmosphere;

- заданное количество воздуховодных каналов из числа обеспечивающих гидравлическую связь полости галереи с поровым пространством каменной наброски снабжены заслонками, каждая из которых установлена на входе в воздуховодный канал со стороны полости галереи;- a predetermined number of air ducts from among those providing a hydraulic connection between the gallery cavity and the pore space of the stone outline are provided with shutters, each of which is installed at the entrance to the air duct from the side of the gallery cavity;

- оборудование способно давлением подать воздух в полость галереи;- the equipment is capable of supplying pressure to the gallery cavity by pressure;

- оборудование способно разряжением вывести воздух из полости галереи;- the equipment is capable of discharging air from the gallery cavity by discharge;

- слой из воздухонепроницаемого материала выполнен из асфальта или асфальтобетона.- a layer of airtight material is made of asphalt or asphalt concrete.

Именно выполнение в оголовке плотины обогреваемой галереи по указанным правилам, а также покрытие гребня плотины и частично ее низового откоса воздухонепроницаемым слоем, выполненным преимущественно из асфальта или асфальтобетона, обеспечивает достижение посредством оборудования ранее указанного технического результата: упрощение конструкции плотины и предотвращение промерзания ядра плотины. При этом упрощается принудительная подача воздуха в каменную наброску низовой призмы плотины. Все это снижает затраты на создание плотины за счет исключения из конструкции плотины внутреннего воздухонепроницаемого экрана и ангара, функции которого дополнительно берет на себя галерея, и повышает надежность плотины при ее эксплуатации за счет обогрева отапливаемой галереей оголовка плотины, следовательно и верхней части ядра.It is the performance of a heated gallery in the dam head according to the indicated rules, as well as covering the dam crest and partially its downhill slope with an airtight layer made mainly of asphalt or asphalt concrete, which ensures the achievement of the previously indicated technical result by means of the equipment: simplifying the dam design and preventing freezing of the dam core. This simplifies the forced air supply to the stone sketch of the lower prism of the dam. All this reduces the cost of creating a dam by eliminating the internal airtight screen and hangar from the dam design, the functions of which are additionally taken over by the gallery, and increasing the reliability of the dam during its operation by heating the dam head, and therefore the upper part of the core, by the heated gallery.

Предлагаемая плотина иллюстрируется чертежом, на котором изображен поперечный разрез плотины на ее русловом участке.The proposed dam is illustrated by a drawing, which shows a transverse section of the dam in its channel section.

Плотина содержит ядро 1 из глинистого грунта, фильтры 2 и 3 из несвязных грунтов, образующих двухслойную верховую переходную зону, фильтры 4 и 5 из несвязных грунтов, образующих двухслойную низовую переходную зону, верховую 6 и низовую 7 призмы из каменной наброски и оголовок 8 из непучинистых грунтов.The dam contains a core 1 of clay soil, filters 2 and 3 of incoherent soils forming a two-layer upper transition zone, filters 4 and 5 of incoherent soils forming a two-layer lower transition zone, upper 6 and lower 7 prisms from a stone outline and a tip 8 of non-porous soil.

Оголовок 8 вмещает железобетонную галерею 9, между выносными опорами 10 которой расположен участок свободной поверхности гребня 11 ядра 1. Верховая стенка 12 галереи 9 выполнена водонепроницаемой, а низовая стенка 13 содержит воздуховодные каналы (далее: каналы) 14, которые обеспечивают гидравлическую связь полости галереи 9 с поровым пространством каменной наброски оголовка 8 и низовой призмы 7. Каналы 14, все или часть из них, снабжены заслонками 15, каждая из которых установлена на входе в канал 14 со стороны полости галереи 9, а непосредственно после выхода из каждого канала 14 установлена решетка 16. Галерея снабжена люками с закрытиями: верхними 17 и боковыми 18 (последние размещены у торцов галереи 9 и на чертеже не показаны), способными изолировать полость галереи от непосредственного сообщения с атмосферой.The head 8 accommodates a reinforced concrete gallery 9, between the outriggers 10 of which there is a section of the free surface of the ridge 11 of the core 1. The top wall 12 of the gallery 9 is made waterproof, and the bottom wall 13 contains air ducts (hereinafter: channels) 14, which provide hydraulic communication between the gallery cavity 9 with the pore space of the stone outline of the head 8 and the bottom prism 7. The channels 14, all or part of them, are provided with shutters 15, each of which is installed at the entrance to the channel 14 from the side of the gallery cavity 9, and directly A grille 16 is installed at the exit from each channel 14. The gallery is equipped with hatches with closures: top 17 and side 18 (the latter are located at the ends of the gallery 9 and are not shown in the drawing), which can isolate the gallery cavity from direct communication with the atmosphere.

Отопление галереи 9 осуществляется посредством, например, электрокалориферов (не показаны) или водяных труб 19.Heating gallery 9 is carried out by, for example, electroheaters (not shown) or water pipes 19.

Гребень 20 плотины, т.е. оголовка 8, и низовой откос 21 плотины, по меньшей мере, в пределах высоты оголовка 8 покрыт слоем 22 из воздухонепроницаемого материала, например, асфальта или асфальтобетона. Такой слой 22 имеет темный цвет, а величина его коэффициента поглощения солнечной радиации (солнечного излучения, света) не менее 0,8. Средняя часть по высоте низового откоса 21, т.е. ниже слоя 22, покрыта слабопроницаемым слоем 23 из песчано-гравийного грунта (ПГС).The crest 20 of the dam, i.e. the head 8, and the bottom slope 21 of the dam, at least within the height of the head 8 is covered with a layer 22 of airtight material, such as asphalt or asphalt concrete. Such a layer 22 has a dark color, and the value of its absorption coefficient of solar radiation (solar radiation, light) is not less than 0.8. The middle part of the height of the bottom slope 21, i.e. below layer 22, it is covered with a poorly permeable layer 23 of sand and gravel soil (ASG).

Плотина содержит необходимое для ее эксплуатации оборудование в виде вентиляторов, воздуховодов, насосов и перегораживающих полость ворот (не показано). Это оборудование способно обеспечить принудительное движение теплого атмосферного воздуха по каменной наброске низовой призмы 7 через полость галереи 9 путем подачи через люки 17 и 18 в изолированную от атмосферы полость галереи 9 воздуха под давлением или путем выведения через люки 17 и 18 из такой полости галереи воздуха разряжением.The dam contains the equipment necessary for its operation in the form of fans, air ducts, pumps and a gate blocking the cavity (not shown). This equipment is able to provide forced movement of warm atmospheric air along the stone outline of the lower prism 7 through the cavity of the gallery 9 by supplying pressurized air through the hatches 17 and 18 to the gallery cavity 9 of the gallery 9 or by removing air through the hatches 17 and 18 from such a cavity .

Между ядром 1 и температурной границей 24, установившейся в низовой призме 7 между талыми и мерзлыми грунтами, образован высокопроницаемый талый воздуховодный канал 25. Движение нагнетаемого воздуха на чертеже показано линиями 26: сплошными в пределах талого воздуховодного канала 25 и пунктирными в пределах слабо проницаемой промороженной низовой призмы 7.Between the core 1 and the temperature boundary 24, which was established in the bottom prism 7 between melt and frozen soils, a highly permeable melt air duct 25 is formed. The movement of the injected air in the drawing is shown by lines 26: solid within the melt air duct 25 and dashed within a weakly permeable frostbite bottom prisms 7.

В случае выполнения в основании ядра 1 потерны 27 ее также целесообразно выполнить обогреваемой.In the case of execution at the base of the core 1 lost 27, it is also advisable to make it heated.

Плотина работает следующим образом.The dam works as follows.

В начальный период эксплуатации плотина имеет значительное, 2 метра и более, превышение отметки гребня 11 ядра 1 над нормальным подпорным уровнем НПУ, весь напор воды при котором воспринимается ядром 1. При более высоком форсированном уровне ФУ включается в работу верхняя стенка 12 галереи 9, которая выполнена водонепроницаемой - ее межсекционные швы герметизированы.In the initial period of operation, the dam has a significant, 2 meters or more, excess of the level of the crest 11 of the core 1 over the normal retaining level of the NPU, the whole water pressure at which is perceived by the core 1. At a higher forced level, the upper wall 12 of the gallery 9 is included in the work, which made waterproof - its intersectional seams are sealed.

При эксплуатации плотины в холодный период года по водяным трубам 19 подают теплую воду, в результате чего в полости галереи 9 круглогодично поддерживается положительная температура, чем и предотвращается промерзание верхней части ядра 1, состояние которого контролируется как визуально, так и с применением измерительных приборов.When the dam is operated in the cold season, warm water is supplied through the water pipes 19, as a result of which a positive temperature is maintained in the gallery cavity 9 year-round, which prevents freezing of the upper part of the core 1, the state of which is monitored both visually and using measuring instruments.

В теплый период года оголовок 8 плотины приобретает запас тепла за счет повышенного, против обычного, поглощения солнечного тепла (солнечной радиации) слоем асфальта 22 в светлое время дня.In the warm season, the tip 8 of the dam acquires a heat reserve due to the increased, against the usual, absorption of solar heat (solar radiation) with an asphalt layer 22 during daylight hours.

В процессе эксплуатации плотины промерзание низовой призмы 7 может превысить допустимые пределы и создать угрозу промерзания низовых фильтров 4 и 5. В этом случае в теплый период года посредством ранее указанного оборудования осуществляют принудительное движение теплого атмосферного воздуха по каменной наброске низовой призмы 7 через полость галереи 8. В результате этого температурная граница 24 устанавливается на безопасном от ядра 1 расстоянии с образованием высокопроницаемого талого воздуховодного канала 25, чем и предотвращают промерзание низовых фильтров 4 и 5 и в значительной мере низовой призмы 7.During the operation of the dam, the freezing of the bottom prism 7 can exceed the permissible limits and create a threat of freezing of the bottom filters 4 and 5. In this case, during the warm period of the year, using the previously mentioned equipment, forced movement of warm atmospheric air along the stone outline of the bottom prism 7 through the cavity of the gallery 8. As a result of this, the temperature boundary 24 is set at a safe distance from the core 1 with the formation of a highly permeable melt air duct 25, which prevents industrial opening of bottom filters 4 and 5 and, to a large extent, bottom prism 7.

При нагнетании в полость галереи 9 теплого воздуха воздуховодные каналы 14 направляют воздух в каменную наброску оголовка 8. Затем воздух сначала слоем асфальта 22, а ниже слоем ПГС 23 нисходящим потоком направляется по каменной наброске низовой призмы 7 вниз и через нижнюю часть низового откоса 21 охлажденным выходит в атмосферу преимущественно в русловую часть плотины. Этому способствует то, что в результате инфильтрации в низовую призму атмосферных осадков и отрицательных температур в каменной наброске со временем поры льда заполняются льдом, что уменьшает воздухопроницаемость мерзлой каменной наброски [7].When warm air is injected into the cavity of the gallery 9, the air ducts 14 direct the air into the stone outline of the head 8. Then the air is first laid with an asphalt layer 22, and then with a downward layer of ASG 23, it flows downward along the stone outline of the lower prism 7 and comes out cooled through the lower part of the lower slope 21 into the atmosphere mainly into the channel part of the dam. This is facilitated by the fact that, as a result of infiltration into the lower prism of atmospheric precipitation and negative temperatures in the rock outline, over time, the ice pores are filled with ice, which reduces the air permeability of the frozen rock outline [7].

Интенсивность и время нагнетания теплого воздуха по длине плотины и на ее отдельных участках регулируют посредством заслонок 15 и перегораживающих полость ворот.The intensity and time of injection of warm air along the length of the dam and in its individual sections is controlled by means of shutters 15 and blocking the gate cavity.

При необходимости в полости галереи может быть создано разряжение. В этом случае движение теплого воздуха в низовой призме изменяется на противоположное направление с входом преимущественно через нижнюю часть низового откоса и выходом в полость галереи.If necessary, a vacuum can be created in the gallery cavity. In this case, the movement of warm air in the lower prism changes in the opposite direction with the entrance mainly through the lower part of the lower slope and exit to the gallery cavity.

Возведенный в холодный период года ярус плотины по всему его поперечному сечению обычно в течение ряда лет находится в мерзлом состоянии (чертеж). Подача теплого воздуха в низовую призму ускоряет перевод плотины из таломерзлого состояния в более надежное талое состояние (кроме наружной части низовой призмы). Для ускорения этого процесса через воздуховодные каналы 14 низовой стенки 13 галереи 9 в каменную наброску оголовка 8 может быть осуществлена подача теплой воды, например, из водяных труб 19.The dam layer erected during the cold season over its entire cross section is usually frozen for several years (drawing). The supply of warm air to the lower prism accelerates the transfer of the dam from the frozen state to a more reliable melt state (except for the outer part of the lower prism). To accelerate this process through the air ducts 14 of the bottom wall 13 of the gallery 9 in the stone outline of the head 8 can be carried out the supply of warm water, for example, from water pipes 19.

Изобретение позволяет снизить затраты на создание плотины и повысить ее надежность за счет оптимизации регулирования температурного режима каменно-земляной плотины в криолитозоне путем принудительной конвекцией теплого воздуха в низовой призме. Однако для успешного воспроизводства предложенной плотины необходимо проведение расчетно-теоретических, модельных и натурных исследований.The invention allows to reduce the cost of creating a dam and increase its reliability by optimizing the temperature control of a stone-earth dam in the permafrost zone by forced convection of warm air in the lower prism. However, for the successful reproduction of the proposed dam, it is necessary to carry out theoretical, theoretical, model and field studies.

Предлагаемое техническое решение может быть реализовано с помощью широко известных конструктивных элементов и технологий, что обуславливает, по мнению заявителя, соответствие его критерию «промышленная применимость».The proposed technical solution can be implemented using well-known structural elements and technologies, which determines, according to the applicant, compliance with his criterion of "industrial applicability".

Источники информацииInformation sources

1. Гидротехнические сооружения (в двух частях). Ч.1: Учебник для студентов вузов/Под ред. Гришина М.М. - М.: Высш. Школа. 1979. С.506-516.1. Waterworks (in two parts). Part 1: Textbook for university students / Ed. Grishina M.M. - M .: Higher. School. 1979. S. 506-516.

2. Пехтин В.А. О безопасности плотин в северной строительно-климатической зоне. Гидротехническое строительство. 2004. №10.2. Pekhtin V.A. On the safety of dams in the northern climatic zone. Hydraulic engineering. 2004. No. 10.

3. Патент Российской Федерации №2250296, кл. Е02В 7/06, опубл. 20.04.2005.3. Patent of the Russian Federation No. 2250296, cl. ЕВВ 7/06, publ. 04/20/2005.

4. Патент Российской Федерации №2309220, кл. Е02В 7/06, опубл. 27.10.2007.4. Patent of the Russian Federation No. 2309220, cl. ЕВВ 7/06, publ. 10/27/2007.

5. Патент Российской Федерации №2207428, кл. Е02В 7/06, опубл. 27.06.2003.5. Patent of the Russian Federation No. 2207428, cl. ЕВВ 7/06, publ. 06/27/2003.

6. Горохов Михаил Евгеньевич. Регулирование температурного режима каменно-земляных плотин путем управления конвекцией воздуха в низовой призме. Специальность: 05.23.07 - Гидротехническое строительство. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва - 2011.6. Gorokhov Mikhail Evgenievich. Regulation of the temperature regime of stone-earth dams by controlling convection of air in the lower prism. Specialty: 05.23.07 - Hydrotechnical construction. Abstract of dissertation for the degree of candidate of technical sciences. Moscow - 2011.

7. Мухетдинов Н.А., Окружнов С.В., Бурлаков В.М. Динамика температурно-влажностного режима каменно-земляной плотины Вилюйской ГЭС 1-2 в эксплуатационный период // Энергетическое строительство. 1999. №10.7. Mukhetdinov N.A., Okruzhnov S.V., Burlakov V.M. The dynamics of the temperature and humidity regime of the stone and earthen dam of the Vilyuiskaya HPP 1-2 in the operational period // Energy construction. 1999. No. 10.

ОбозначенияDesignations

1 - ядро1 - core

2 и 3 - верховые фильтры2 and 3 - top filters

4 и 5 - низовые фильтры4 and 5 - bottom filters

6 - верховая призма6 - mount prism

7 - низовая призма7 - grassroots prism

8 - оголовок8 - tip

9 - галерея9 - gallery

10 - выносная опора (галереи)10 - outrigger (galleries)

11 - гребень ядра11 - core crest

12 - верховая стенка (галереи)12 - upper wall (galleries)

13 - низовая стенка (галереи)13 - bottom wall (galleries)

14 - воздуховодный канал14 - air duct

15 - заслонка15 - shutter

16 - решетка16 - grill

17 - верхний люк17 - upper hatch

18 - боковой люк (на чертеже не показан)18 - side hatch (not shown)

19 - водяные трубы19 - water pipes

20 - гребень плотины20 - dam crest

21 - низовой откос (плотины)21 - downstream slope (dam)

22 - слой асфальта22 - asphalt layer

23 - слой ПГС23 - layer ASG

24 - температурная граница (между талыми и мерзлыми грунтами)24 - temperature boundary (between thawed and frozen soils)

25 - талый воздуховодный канал25 - melt air duct

26 - движение воздуха26 - air movement

27 - потерна.27 - lost.

Claims (7)

1. Каменно-земляная плотина, конструкция которой способна обеспечить положительные температуры у гребня и у низовой грани ядра плотины, возведенной в северной строительно-климатической зоне, содержит ядро из глинистого грунта, верховую и низовую переходные зоны из несвязного грунта, верховую и низовую призмы, по меньшей мере, низовая из которых выполнена из каменной наброски, оголовок из непучинистого грунта, слой из воздухонепроницаемого материала и оборудование, необходимое для эксплуатации плотины, при этом оголовок плотины вмещает обогреваемую железобетонную галерею, между выносными опорами которой расположен участок свободной поверхности гребня ядра, а слой из воздухонепроницаемого материала покрывает гребень плотины и ее низовой откос, по меньшей мере, в пределах высоты оголовка, причем верховая стенка галереи выполнена водонепроницаемой, а низовая стенка содержит воздуховодные каналы, которые обеспечивают гидравлическую связь полости галереи с поровым пространством каменной наброски оголовка и низовой призмы, а оборудование способно обеспечить принудительное движение теплого атмосферного воздуха по каменной наброске низовой призмы через полость галереи.1. A stone and earth dam, the design of which is able to provide positive temperatures at the ridge and at the bottom of the dam core, erected in the northern climatic zone, contains a clay soil core, upstream and downstream transition zones from incoherent soil, upstream and downstream prisms, at least the bottom of which is made of stone outline, a head made of non-porous soil, a layer of airtight material and equipment necessary for the operation of the dam, while the head of the dam accommodates a heated concrete gallery, between the outriggers of which there is a portion of the free surface of the ridge core, and a layer of airtight material covers the dam ridge and its bottom slope, at least within the height of the head, the upper wall of the gallery is made waterproof and the lower wall contains air ducts which provide a hydraulic connection between the gallery cavity and the pore space of the stone outline of the head and the bottom prism, and the equipment can provide a force The gentle movement of warm atmospheric air along the stone outline of the lower prism through the gallery cavity. 2. Плотина по п.1, отличающаяся тем, что слой из воздухонепроницаемого материала имеет темный цвет, а величина его коэффициента поглощения солнечной радиации (солнечного излучения, света) не менее 0,8.2. The dam according to claim 1, characterized in that the layer of airtight material has a dark color, and the value of its absorption coefficient of solar radiation (solar radiation, light) is not less than 0.8. 3. Плотина по п.1, отличающаяся тем, что галерея снабжена люками с закрытиями, способными изолировать полость галереи от непосредственного сообщения с атмосферой.3. The dam according to claim 1, characterized in that the gallery is equipped with hatches with closures that can isolate the gallery cavity from direct communication with the atmosphere. 4. Плотина по п.1, отличающаяся тем, что заданное количество воздуховодных каналов из числа обеспечивающих гидравлическую связь полости галереи с поровым пространством каменной наброски снабжены заслонками, каждая из которых установлена на входе в воздуховодный канал со стороны полости галереи.4. The dam according to claim 1, characterized in that a predetermined number of air ducts from among those providing a hydraulic connection between the gallery cavity and the pore space of the stone outline are provided with gates, each of which is installed at the entrance to the air duct from the side of the gallery cavity. 5. Плотина по п.1, отличающаяся тем, что оборудование способно давлением подать воздух в полость галереи.5. The dam according to claim 1, characterized in that the equipment is capable of supplying air pressure to the gallery cavity. 6. Плотина по п.1, отличающаяся тем, что оборудование способно разряжением вывести воздух из полости галереи.6. The dam according to claim 1, characterized in that the equipment is capable of discharging air from the gallery cavity by discharge. 7. Плотина по п.2, отличающаяся тем, что слой выполнен из асфальта или асфальтобетона. 7. The dam according to claim 2, characterized in that the layer is made of asphalt or asphalt concrete.
RU2011145559/13A 2011-11-09 2011-11-09 Rock and earth dam RU2474645C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011145559/13A RU2474645C1 (en) 2011-11-09 2011-11-09 Rock and earth dam

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011145559/13A RU2474645C1 (en) 2011-11-09 2011-11-09 Rock and earth dam

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2474645C1 true RU2474645C1 (en) 2013-02-10

Family

ID=49120439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011145559/13A RU2474645C1 (en) 2011-11-09 2011-11-09 Rock and earth dam

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2474645C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103643656A (en) * 2013-11-22 2014-03-19 河海大学 High rock-fill dam membrane anti-seepage body on deep coverage layer and construction method of high rock-fill dam membrane anti-seepage body

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4090363A (en) * 1974-12-17 1978-05-23 Heilmann & Littmann, Bau-Aktiengesellschaft Dam of earth or rock fill having impervious core
SU1562391A1 (en) * 1985-11-10 1990-05-07 В.П.Ягин Dam
RU96108273A (en) * 1996-04-23 1998-07-20 Акционерное общество Красноярский проектно-изыскательский институт "Гидропроект" DAM
RU2207428C2 (en) * 2001-07-02 2003-06-27 Ягин Василий Петрович Earth dam
RU2309220C1 (en) * 2006-03-10 2007-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания" Ground dam built on permafrost base
RU78815U1 (en) * 2007-02-01 2008-12-10 Иван Антонович Максимов UNDERGROUND WEIR UNDER HARVEST CLIMATE CONDITIONS

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4090363A (en) * 1974-12-17 1978-05-23 Heilmann & Littmann, Bau-Aktiengesellschaft Dam of earth or rock fill having impervious core
SU1562391A1 (en) * 1985-11-10 1990-05-07 В.П.Ягин Dam
RU96108273A (en) * 1996-04-23 1998-07-20 Акционерное общество Красноярский проектно-изыскательский институт "Гидропроект" DAM
RU2207428C2 (en) * 2001-07-02 2003-06-27 Ягин Василий Петрович Earth dam
RU2309220C1 (en) * 2006-03-10 2007-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания" Ground dam built on permafrost base
RU78815U1 (en) * 2007-02-01 2008-12-10 Иван Антонович Максимов UNDERGROUND WEIR UNDER HARVEST CLIMATE CONDITIONS

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103643656A (en) * 2013-11-22 2014-03-19 河海大学 High rock-fill dam membrane anti-seepage body on deep coverage layer and construction method of high rock-fill dam membrane anti-seepage body

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN208309312U (en) Reinforced earth retaining wall embankment drainage system
CN110593305A (en) Utility tunnel who constructs with green way of shore river jointly and do revetment retaining wall concurrently
RU2474645C1 (en) Rock and earth dam
CN206448286U (en) It is a kind of to be used to reduce the radial system of grey field dam seepage line
CN106869940B (en) Shockproof damping type collaborates moldeed depth layer tunnel of regulating and storing
RU2307891C1 (en) Ground dam built on permafrost base
CN106759161B (en) A kind of big cross section diversion tunnel plugging structure and construction method by stages
RU2394962C1 (en) Procedure for protection of mines against water inrush from side of water flow under conditions of permafrost
CN210597374U (en) Utility tunnel who constructs with green way of shore river jointly and do revetment retaining wall concurrently
RU2474646C1 (en) Rock and earth dam
RU2244785C1 (en) Underground water reserve regulating method
RU2309220C1 (en) Ground dam built on permafrost base
RU2386033C1 (en) Protection method of mine openings against water inrush from side of water course in conditions of permafrost
RU2739801C1 (en) Frozen-type berth structure
RU2382139C1 (en) Riverbed-diversion structure of seasonal waterway on permafrost
RU2790448C1 (en) Coastal protection structure of frozen type
CN114319222A (en) Adjustable underground curtain suitable for coastal underground reservoir and construction method thereof
CN204098129U (en) Extremely frigid zones insulation pond
RU78815U1 (en) UNDERGROUND WEIR UNDER HARVEST CLIMATE CONDITIONS
RU2385985C1 (en) Hydrotechnical channel on permafrost soils of slope
CN206554933U (en) A kind of Shockproof damping type collaborates moldeed depth layer tunnel of regulating and storing
RU2486309C2 (en) Dam of soil materials
CN111364304A (en) Roadbed structure suitable for water vapor migration prevention and control
CN206784355U (en) For administering the pipe network system of frozen soil in Tailings Dam
RU2415997C1 (en) Ground dam on permafrost soils