RU2562845C1

RU2562845C1 - Anti-mudflow through structure

Info

Publication number: RU2562845C1
Application number: RU2014113062/13A
Authority: RU
Inventors: Кошкинбай Назирович Анахаев; Умар Исаевич Макитов; Махти Тасимович Анаев; Хасан Аубекирович Анахаев
Original assignee: Федеральное государственное бюджетное учреждение "ВЫСОКОГОРНЫЙ ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ" (ФГБУ ВГИ)
Priority date: 2014-04-03
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2015-09-10

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: anti-mudflow through structure consists of columns. Columns are located in a mudflow channel and embedded in its base. A colonnade has the shape that is pointed and convex to the upstream side of the mudflow channel in a plan view. A top column is located in the middle part of the channel. Height of the columns comprises at least 3 m. Transverse clear distance between columns is 1.5-3 m. Ridges of adjacent columns are connected to each other with a rigid connection.

EFFECT: improving reliability due to destruction of a structure of a mudflow bank.

6 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области противоселевых сооружений, а именно к области активных воздействий на селевые потоки с целью защиты от последних населенных пунктов, промышленных и гражданских сооружений, рекреационно-спортивных объектов и т.д.The invention relates to the field of anti-mudflow facilities, and in particular to the field of active impacts on mudflows in order to protect against the latest settlements, industrial and civil structures, recreational and sports facilities, etc.

Известно сквозное противоселевое сооружение (СПС) в виде сквозной ж/бетонной запруды, включающее ж/бетонные стойки, заделанные в основание селевого русла и расположенные в плане прямолинейно поперек последнего, причем бетонные стойки соединены между собой по высоте в поперечном направлении к руслу горизонтальными ж/бетонными балками (см., например, [1, стр. 259-261, рис. 75-77]).It is known through anti-mudflow construction (ATP) in the form of a through reinforced concrete dam, including reinforced concrete racks, embedded in the base of the mudflow channel and arranged in plan straight across across the latter, with concrete racks interconnected in height in the transverse direction to the channel by horizontal railways concrete beams (see, for example, [1, p. 259-261, Fig. 75-77]).

Недостатком известного СПС является невысокая надежность его работы, обусловленная тем, что сооружение, выполненное прямолинейным поперек селевого русла, одномоментно и в полном объеме воспринимает всю энергию удара селевого вала потока. Кроме этого, горизонтальные ж/бетонные балки, соединяющие между собой вертикальные бетонные стойки по высоте сооружения в поперечном направлении к селевому руслу, препятствуют прохождению через сооружение не только крупных, но и средних (мелких) фракций селевой массы, создавая затор и дополнительную нагрузку на сооружение. В результате этого сооружение, как правило, разрушается (см., например, [1, стр. 261, рис. 77]).A disadvantage of the known ATP is the low reliability of its operation, due to the fact that the structure, made straight across the mudflow channel, simultaneously and in full perceives all the impact energy of the mudflow stream. In addition, horizontal reinforced concrete beams connecting vertical concrete racks along the height of the structure in the transverse direction to the mudflow channel prevent the passage of not only large, but also medium (small) fractions of mudflow through the structure, creating a blockage and additional load on the structure . As a result of this, the structure, as a rule, is destroyed (see, for example, [1, p. 261, Fig. 77]).

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков (прототипом) является сквозное противоселевое сооружение в виде сквозной решетчатой плотины, включающее колонны, расположенные в селевом русле и заделанные в основание последнего (см. например, [2, стр. 100-101]).Closest to the claimed invention in terms of essential features (prototype) is a through mudflow structure in the form of a through lattice dam, including columns located in a mudflow channel and embedded in the base of the latter (see, for example, [2, p. 100-101]).

Недостатком известного СПС является невысокая надежность его работы, обусловленная и тем, что сооружение, выполненное в плане прямолинейным поперек селевого русла, одномоментно и в полном объеме воспринимает всю энергию удара селевого вала потока. Кроме этого, горизонтальные железобетонные балки, соединяющие между собой колонны сквозной решетчатой пространственной конструкции по высоте в поперечном направлении к селевому руслу, препятствуют свободному проходу через сооружение не только крупных глыб, но и средних (мелких) фракций селевой массы. При этом у фронтальной части сооружения образуется затор с повышением дна селевого русла и созданием перепада высот в самом сооружении. Вследствие этого при сходе селей резко увеличивается одномоментное ударное разрушающее воздействие селевого вала на сооружение, что приводит, как правило, к его разрушению (см., например, [2, стр. 101]).A disadvantage of the known ATP is the low reliability of its operation, due to the fact that the structure, made in plan straight across the mudflow channel, simultaneously and fully accepts all the impact energy of the mudflow stream. In addition, horizontal reinforced concrete beams connecting the columns of the through lattice spatial structure in height in the transverse direction to the mudflow channel, prevent free passage through the structure of not only large blocks, but also medium (small) fractions of mudflow. At the same time, a congestion forms at the front of the structure with an increase in the bottom of the mudflow channel and the creation of a height difference in the structure itself. As a result, during mudflow, the instantaneous shock destructive effect of the mudflow on the structure sharply increases, which leads, as a rule, to its destruction (see, for example, [2, p. 101]).

Техническим результатом от использования заявленного устройства является повышение надежности работы СПС за счет разрушения структуры селевого вала в результате поэтапного дифференцированного гашения энергии селевого потока.The technical result from the use of the claimed device is to increase the reliability of the ATP due to the destruction of the structure of the mudflow shaft as a result of the phased differentiated quenching of the energy of the mudflow.

Технический результат достигается тем, что в известном сквозном противоселевом сооружении, включающем колонны, расположенные в селевом русле и заделанные в его основание, согласно изобретению ряд колонн (колоннада) имеет в плане заостренное (либо выпуклое) в верховую сторону селевого русла очертание с вершинной колонной в средней части последнего, при этом высота колонн составляет не менее 3 м, а поперечное расстояние в свету между колоннами - 1,5-3,0 м, причем гребни соседних колонн соединены друг с другом жесткой связью.The technical result is achieved by the fact that in a known through anti-mudflow structure, including columns located in a mudflow channel and embedded in its base, according to the invention, a number of columns (colonnade) has a plan in outline (or convex) to the upper side of the mudflow channel with an apical column in the middle part of the latter, while the height of the columns is at least 3 m, and the transverse distance in the light between the columns is 1.5-3.0 m, and the crests of adjacent columns are connected to each other by a rigid connection.

Технический результат достигается и тем, что с низовой стороны от исходного ряда колонн (колоннады) соосно последнему выполнен второй ряд колонн (колоннада), колонны которого соединены по гребням друг с другом жесткой связью и с соосными колоннами исходного ряда колонн жесткими связями по высоте.The technical result is achieved by the fact that on the bottom side of the original row of columns (colonnade), the second row of columns (colonnade) is made coaxially with the last, the columns of which are connected along ridges with each other by a rigid connection and with the coaxial columns of the initial row of columns with rigid connections in height.

Технический результат достигается также и тем, что с верховой стороны от вершинной колонны соосно последней установлена одиночная колонна, соединенная с вершинной колонной жесткими связями по высоте.The technical result is also achieved by the fact that on the upper side of the vertex column coaxially the last one is a single column connected to the vertex column by rigid connections in height.

Технический результат достигается и тем, что колонны колоннады выполнены из труб, заполненных бетоном с арматурным каркасом.The technical result is achieved by the fact that the columns of the colonnade are made of pipes filled with concrete with a reinforcing cage.

Технический результат достигается и тем, что колонны закреплены в основании на сваях.The technical result is achieved by the fact that the columns are fixed in the base on piles.

Технический результат достигается и тем, что отметки гребней колонн возрастают от вершинной колонны к берегам селевого русла.The technical result is achieved by the fact that the marks of the crests of the columns increase from the top of the column to the banks of the mudflow channel.

Предложенное техническое решение позволяет существенно повысить надежность работы СПС за счет разрушения структуры селевого вала в результате поэтапного дифференцированного гашения энергии селевого потока.The proposed technical solution can significantly improve the reliability of the ATP due to the destruction of the mudflow shaft structure as a result of a phased differentiated quenching of the mudflow energy.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами (фиг. 1-4).The invention is illustrated by the following drawings (Fig. 1-4).

На фиг. 1 показано СПС в плане, включающее размещенный поперек селевого русла 1 исходный ряд колонн 2 (колоннаду), выполненный в плане заостренным (выпуклым) в верховую сторону селевого русла очертанием с вершинной колонной 3 в средней части последнего, причем гребни соседних колонн соединены друг с другом жесткой связью 4. Здесь же показана одиночная колонна 5, расположенная с верховой стороны от вершинной колонны 3 и соединенная с последней жесткими связями по высоте 6. Показан также селевой вал 7, движущийся по селевому руслу 1 между берегами 8.In FIG. 1 shows the ATP in the plan, including the initial row of columns 2 located across the mudflow channel 2 (colonnade), made in the plan with a pointed (convex) outline to the upper side of the mudflow channel with an apical column 3 in the middle part of the latter, and the crests of adjacent columns are connected to each other rigid connection 4. Here, a single column 5 is shown, located on the upper side of the vertex column 3 and connected to the latter by rigid connections in height 6. Also shown mudflow shaft 7, moving along the mudflow channel 1 between banks 8.

На фиг. 2 показан продольный разрез A-A СПС по селевому руслу 1 с селевым валом 7, а также колонны 2, выполненные с возрастающими отметками гребней, соединенные друг с другом жесткой связью 4 и закрепленные в основании русла 9 на сваях 10. Показана также одиночная колонна 5, соосно соединенная с вершинной колонной 3 жесткими связями по высоте 6.In FIG. 2 shows a longitudinal section of the AA SPS along a mudflow channel 1 with a mudflow shaft 7, as well as columns 2 made with increasing crest marks, connected to each other by a rigid connection 4 and fixed at the base of the channel 9 on piles 10. A single column 5 is shown, coaxially connected to the vertex column 3 by rigid ties in height 6.

На фиг. 3, вид по B-B представлен вид СПС с верховой стороны селевого русла 1, в котором показаны колонны 2 с возрастающими отметками гребней, соединенные друг с другом по гребням жесткими связями 4 и закрепленные в основании 9 русла 1 на сваях 10, а также одиночная колонна 5.In FIG. 3, a BB view is a view of the ATP from the upper side of the mudflow channel 1, in which columns 2 with increasing crest marks are shown, connected to each other along the ridges by rigid ties 4 and fixed at the base of channel 9 of channel 1 on piles 10, as well as a single column 5 .

На фиг. 4 показано плановое расположение СПС в селевом русле 1 с берегами 8, в котором выполнен второй ряд колонн 11 (колоннада), с жесткими связями 12 по гребням колонн и жесткими связями по высоте 13 с соосными колоннами 2 исходного ряда. Показан также селевой вал 7 с поэтапно разрушаемыми его участками 14 от воздействия на одиночную колонну 5 заостренной (в верховую сторону селевого русла) части колоннады СПС. Одиночная колонна 5 соосно соединена жесткой связью по высоте 6 с вершинной колонной 3 исходной колоннады.In FIG. 4 shows the planned location of the ATP in the mudflow channel 1 with banks 8, in which the second row of columns 11 (colonnade) is made, with rigid ties 12 along the crests of the columns and rigid ties in height 13 with coaxial columns 2 of the original row. The mudflow shaft 7 with its phased destruction sections 14 from exposure to a single column 5 of the pointed (upstream of the mudflow channel) part of the ATP colonnade is also shown. A single column 5 is coaxially connected by a rigid connection in height 6 with the vertex column 3 of the original colonnade.

Предлагаемая СПС работает следующим образом.The proposed ATP works as follows.

Во время схода селя по селевому руслу 1, представленному на фиг. 1-3, в передней части грязекаменного потока (плотностью до 2 т/м³ и более) формируется волна - селевой вал 7 высотой до 3-4 м и более. При этом скорость движения селевого вала может достигать до 8-10 м/с и более. Такой поток обладает огромной разрушительной силой и оказывает ударное динамическое воздействие большой мощности на встречающиеся на его пути препятствия, а также на берега 8 селевого русла 1. Такой селевой вал 7, двигаясь сплошным фронтом по ширине селевого русла 1 между берегами 8, в первую очередь воздействует на вершинную колонну 5 заостренного (либо выпуклого) в верховую сторону селевого русла 1 очертания, расположенную в средней части последнего. При этом на вершинную колонну 3 колоннады действует только малая часть от всей общей энергии селевого вала 7, поскольку соседние (боковые) участки селевого вала 7 продолжают движение по селевому руслу 1, еще не столкнувшись с нижерасположенными колоннами. Ударная же нагрузка (малая часть от всей энергии селевого вала 7), воспринятая вершинной колонной 3, мгновенно перераспределяется на все колонны 2 по правую и левую стороны колоннады, поскольку гребни соседних колонн 2 соединены друг с другом жесткой связью 4, которые в этот момент работают в основном на сжатие. Таким образом, на этом этапе вся колоннада воспринимает только ту малую часть от всей энергии селевого вала 7, которая воздействует в данный момент на вершинную колонну 3, и успешно гасит ее (поэтапно разрушаемые участки 14 селевого вала) за счет перераспределения нагрузки на все колонны 2 правой и левой сторон колоннады.During the mudflow along the mudflow channel 1 shown in FIG. 1-3, in the front of the mudstone stream (with a density of up to 2 t / m ³ or more) a wave is formed - mudflow 7 with a height of up to 3-4 m and more. In this case, the speed of the mudflow shaft can reach up to 8-10 m / s and more. Such a stream has a tremendous destructive force and has a shock dynamic effect of high power on the obstacles encountered along its path, as well as on the banks of the 8 mudflow channel 1. Such a mudflow shaft 7, moving in a continuous front along the width of the mudflow channel 1 between the banks of 8, primarily affects to the vertex column 5 of a pointed (or convex) in the upper side of the mudflow channel 1 shape, located in the middle part of the latter. In this case, only a small part of the total energy of the mudflow shaft 7 acts on the vertex column 3 of the colonnade, since the neighboring (lateral) sections of the mudflow shaft 7 continue to move along the mudflow channel 1, without yet colliding with the downstream columns. The shock load (a small part of the total energy of the mudflow shaft 7), received by the vertex column 3, is instantly redistributed to all columns 2 on the right and left sides of the colonnade, since the crests of neighboring columns 2 are connected to each other by a rigid connection 4, which at this moment are working mostly for compression. Thus, at this stage, the entire colonnade perceives only that small part of the total energy of the mudflow shaft 7, which is currently acting on the vertex column 3, and successfully extinguishes it (phased destruction sections 14 of the mudflow shaft) due to the redistribution of the load on all columns 2 right and left sides of the colonnade.

При последующем движении оставшегося фронта селевого вала 7 энергия его гасится аналогичным образом на нижерасположенных колоннах 2, то есть - поэтапно, дифференцированно и малыми долями, используя для этого устойчивость всей колоннады.With the subsequent movement of the remaining front of the mudflow shaft 7, its energy is extinguished in a similar manner on the lower columns 2, that is, in stages, differentially and in small fractions, using the stability of the entire colonnade for this.

Кроме этого, расположение колонн 2 с поперечным расстоянием в свету между ними 1,5-3,0 м и выполнение их высотой не менее 3 м, а также соединение гребней соседних колонн 2 жесткой связью 4 позволяет пропустить через СПС наносоводную и средне (мелко) зернистую часть селевого вала 7 без образования затора, что также снижает энергию ударного воздействия селевого вала 7, непосредственно приходящуюся на отдельные колонны 2 и на всю колоннаду в целом.In addition, the arrangement of columns 2 with a transverse distance in the light between them of 1.5-3.0 m and their height of not less than 3 m, as well as the connection of the ridges of adjacent columns 2 with a rigid connection 4, allows passing through the ATP nanosized and medium (shallow) the granular part of the mudflow shaft 7 without jamming, which also reduces the impact energy of the mudflow 7, directly attributable to individual columns 2 and the entire colonnade as a whole.

Вторая колоннада (фиг. 4) с колоннами 11, соединенными по гребням друг с другом жесткими связями 12 и соосно с колоннами 2 исходного ряда колоннады жесткими связями по высоте 13, равномерно перераспределяет ударную нагрузку от селевого вала 7 на все колонны исходной и второй колоннад. Такие СПС необходимо размещать на селевых руслах с прогнозируемыми мощными селевыми потоками.The second colonnade (Fig. 4) with columns 11 connected by ridges with rigid connections 12 and coaxially with columns 2 of the original row of the colonnade by rigid connections in height 13 uniformly distributes the shock load from the mudflow shaft 7 to all columns of the original and second colonnades. Such ATP must be placed in mudflow channels with predicted powerful mudflows.

При наличии в СПС второй коллонады одиночная колонна 5, соединенная с вершинной колонной 3 первого ряда жесткой связью по высоте 5, опережающе воспринимает на себя первоначальное ударное воздействие селевого вала 7 с последующим перераспределением его на все опоры исходной и второй колоннад, что значительно снижает последующее воздействие селевого вала 7 на вершинную колонну 3 и на все остальные колонны 2 и колоны 11 коллонад.If there is a second collonade in the ATP, a single column 5 connected to the vertex column 3 of the first row by a rigid connection of height 5, takes the initial impact of the mudflow shaft 7 ahead of itself, followed by its redistribution to all the supports of the original and second colonnades, which significantly reduces the subsequent impact mudflow shaft 7 to the vertex column 3 and to all other columns 2 and columns 11 of the colonnade.

Колонны 2 из труб, заполненные бетоном с арматурным каркасом, размещенные на сваях 10, обладают повышенной прочностью на ударные воздействия, изгиб и предотвращают возможный подмыв грунтов селевым потоком и надежно закрепляют колонны 2 в основании 9.Columns 2 of pipes filled with concrete with a reinforcing cage, placed on piles 10, have increased resistance to shock, bending and prevent possible soil erosion by mudflow and securely fix columns 2 in the base 9.

Колонны 2 с возрастающими отметками гребней от вершинной колонны 3 к берегам 8 предотвращают размыв берегов и селевого русла 1 при возможных частичных заторах СПС.Columns 2 with increasing crest marks from the summit column 3 to the banks of 8 prevent erosion of the banks and mudflow channel 1 with possible partial congestion of the ATP.

Предложенное техническое решение повышает надежность работы СПС за счет разрушения структуры селевого вала в результате поэтапного дифференцированного гашения энергии селевого потока.The proposed technical solution improves the reliability of the ATP due to the destruction of the structure of the mudflow shaft as a result of the phased differentiated quenching of the energy of the mudflow.

ЛитератураLiterature

1. Флейшман С.М. Сели. - Л., 1978. - 312 с.1. Fleishman S.M. They sat down. - L., 1978.- 312 p.

2. Опасные природные процессы Северного Кавказа. - М., 2013. - 319 с. (ПРОТОТИП).2. Hazardous natural processes in the North Caucasus. - M., 2013 .-- 319 p. (PROTOTYPE).

Claims

1. The through anti-mudflow construction, including columns located in the mudflow channel and embedded in its base, characterized in that the row of columns — the colonnade has a plan with a pointedly convex upstream mudflow channel with an apical column in the middle part of the latter, the height columns is at least 3 m, and the transverse distance in the light between the columns is 1.5-3.0 m, and the crests of adjacent columns are connected to each other by a rigid connection.

2. End-to-end anti-mudflow construction according to claim 1, characterized in that on the lower side of the original row of columns — the colonnade of the latter — the second row of columns is made — the colonnade, the columns of which are connected by ridges to each other by a rigid connection and with the coaxial columns of the original row of columns by rigid ties in height.

3. The through anti-mudflow connection according to claim 1, characterized in that on the upper side of the top column coaxially the last one is a single column connected to the top column by rigid height connections.

4. End-to-end anti-mudflow construction according to claim 1, characterized in that the columns of the colonnade are made of pipes filled with concrete with a reinforcing cage.

5. End-to-end anti-mudflow construction according to claim 1, characterized in that the columns are fixed at the base on piles.

6. The through anti-mudflow construction according to claim 1, characterized in that the marks of the crests of the columns increase from the top of the column to the banks of the mudflow channel.