SU1030471A1 - Бетонна плотина на скальном основании - Google Patents

Abstract

1. БЕТОННАЯ ПЛОТИНА НА СКАЛЬНОМ ОСНОВАНИИ, включающа  наклонную плиту, выполненную из упругодеформируемого материала и расположенную внутри скального основани  от участка сопр жени  верховой грани плотины с основанием наклонно в сторону нижнего бьефа через участок максимальных раст гивающих напр жений, отличающа с  тем, что, с целью улучщени  напр женно-деформируемого .состо ни  плотины путем управл емого воздействи  силами противодавJ 2 / лени  с верховой стороны основани  и уменьшени  вымывани  растворимых и тонкодисперсных частиц основани , наклонна  плита выполнена из гидроизолирующего материала , а внутри нее и в направлении ее плоскости устроен фильтрующий слой, соединенный -с водохранилищем, при этом фильтрующий слой снабжен водооттоком, а водоотток - регулируемыми заслонками. 2.Плотина по п. 1, отличающа с  тем, что, с целью уменьщени  непроизводительных потерь воды из водохранилища и уменьщени  гидравлической нагрузки на водоотток , фильтрующий слой снабжен полыми водозаборными элементами, оснащенными регулируемыми заслонками и соедин ющими фильтрующий слой, с водохранилищем. 3.Плотина по п. 2, отличающа с  тем, i что, с целью уменьщени  кольматации фильтрующего сло , водозаборную поверхность полых водозаборных элементов устраивают выше уровн  прогнозируемых наносов в водохранилище .

Description

Изобретение относитс  к строительству бетонных плотин на скальном основании, передающих часть усилий на борта створа и обладающих в различные периоды строительства и эксплуатации наличием раст гивающих напр жений вблизи примыкани  верховой грани к основанию.

Такие раст гивающие напр жени  уменьшают путем дополнительного обжати  тела плотины при использовании механических средств или усили ми противодавлени . Использование усилий противодавлени  дл  этих целей осуществл ют путем внесени  конструктивных меропри тий в само сооружение или же в зону основани , примыкающую к плотине.

Известна земл на  плотина на водонасыщенном основании с устройством под ее  дром вертикальных дрен, соединенных с горизонтальными трубами. Регулиру  работу водовыпусков на таких трубах можно мен ть по времени величины осадок  дра плотины . Этот принцип можно примен ть и при воздействии бетонной плотины на скальном основании, однако в этом случае речь пойдет не о регулировании осадок, а о регулировании воздействи  сил противодавлени  на плотину 1.

Недостатком дл  бетонной плотины на скальном основании  вл етс  то, что наличие противодавлени  под плотиной предусматривает и наличие фильтрации, котора  вызывает вымывание растворимых и тонкодисперсных частиц основани . Это может привести к потере несущей способности основани  и к его последующему разрущению.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению  вл етс  бетонна  плотина на скальном основании, включающа  наклонную плиту, выполненную из упругодеформируемого материала и расположенную внутри скального основани  от участка сопр жени  верховой грани плотины с основанием наклонно в сторону нижнего бьефа через участок максимальных раст гивающих на пр жений 2.

Таким образом, можно организовать искусственное воздействие сил противодавлени  на бетонную плотину за счет фронта фильтрационного потока, действующего на нижнюю плоскость наклонной плиты 2.

Однако в известной плотине силовое воздействие на сооружени  подземного контура фильтрационного потока нерегулируемо , и, кроме того, она св зано с увеличением фильтрационных расходов и сопутствующему этому расходу вымыванию из основани  растворимых и тонкодисперсных частиц .

Цель изобретени  - улучшение напр женно-деформированного состо ни  плотины путем управл емого воздействи  силами противодавлени  с верховой стороны основани  и уменьшение вымывани  растворимых тонкодисперсных частиц основани .

Эта цель достигаетс  тем, что, в бетонной плотине на скальном основании, включающей наклонную плиту, выполненную из упругодеформируемого материала и расположенную внутри скального основани  отучастка сопр жени  верховой грани плотины с основанием наклонно в сторону нижнего бьефа через участок максимальных раст гивающих напр жений, наклонна  плита выполнена из гидроизолирующего материала , а внутри нее и в направлении ее плоскости устроен фильтрующий слой, соединенный с водохранилищем, при этом фильтрующий слой снабжен водооттоком, а водоотток - регулируемыми заслонками.

При этом, с целью уменьшени  непроизводительных потерь воды из водохранилища и уменьшени  гидравлической нагрузки на водоотток, фильтрующий слой может быть снабжен полыми водозаборными элементами , оснащенными регулируемыми заслонками и соедин ющими фильтрующий слой с

0 водохранилищем.

Кроме того, с целью уменьшени  кольматации фильтрующего сло , водозаборна  поверхность полых водозаборных элементов может быть устроена выще уровн 

прогнозируемых наносов в водохранилище.

На фиг. I показана бетонна  плотина с частью основани , примыкающей к ней вертикальное сечение; на фиг. 2 - увеличенный в масштабе узел сопр жени  бетонной плотины с сооружени ми, подземного контура; на фиг. 3 - бетонна  плотина, возводима  на основании, обладающим значительной фильтрационной способностью даже после проведени  противофильтрационных меропри тий; на фиг. 4 - то же, с основанием,

5 не нуждающимс  в противофильтрационной завесе и дренаже; на фиг. 5 - то же, у которой полый водозаборный элемент вынесен за пределы плотины и водохранилище; на фиг. 6 - то же, в которой устроена одна обща  галере  дл  сбора водного потока и из дренажа и из водооттока.

К основани м, обладающим значительной фильтрационной способностью даже после проведени  протифофильтрационных мет ропри тий, относ тс  те, которые рассечены многочисленными мелками трещинами, раскрытыми менее 0,1 мм и трудно поддаютс  инъектированию традиционными средствами.

В этом случае дл  исключени  возможной фильтрации воды через основание из водохранилища в нижний бьеф могут быть устроены две системы противофильтрационных завес, ограничивающих сооружени  под земного контура: верхова  противофильтрационна  завеса, наход ща с  в примыка5 НИИ к наклонной плите со стороны верхнего бьефа, и низова  противофильтрационна  завеса, примыкающа  к наклонной плите со стороны нижнего бьефа. Бетонна  плотина 1 включает скальное основание 2, противофильтрационную завесу 3, наклонную плиту 4, фильтрующий слой 5 наклонной плиты, верхний слой 6 наклонной плиты, нижний слой 7 наклонной плиты,и верхнюю пробку 8 наклонной плиты, н-ижнюю пробку 9 наклонной плиты, дренаж 10, водоотток 11, заслонку 12 на водооттоке, эластичный обсадной элемент 13 дренажа, эластичный обсадной элемент 14 водооттока, полый водозаборный элемент 15 и заслонку 16 на полом водозабррном элементе. Бетонна  плотина 1 опираетс  на скальное основание 2. В скальном основании 2 устроена противофильтрационна  завеса 3 и наклонна  плита 4, расположенна  в плоскости наибольших раст гивающих напр жений от участка сопр жени  верховой грани плотины с основанием наклонно в сторону нижнего бьефа. Наклонна  плита 4 включает фильтрующий слой 5, расположенный внутри самой плиты и в ее плоскости, верхний слой 6, ограничивающий верхнюю плоскость фильтрующего сло  5, и нижний слой 7 ограничивающий нижнюю плоскость фильтрующего сло  5. В наклонную плиту 4 могут также входить верхн   пробка 8, ограничивающа  от водохранилища фильтрующий слой 5 и нижн   пробка 9, ограничивающа  от фильтрующего сло  5 породы основани . Через наклонную плиту 4 проходит дренаж 10, обеспечивающий отвод фильтрационного потока из пород основани , расположенных ниже наклонной плиты 4. Водный поток из фильтрующего сло  5 отвод т посредством водооттока 11, снабженного в зоне дренажной или смотровой галереи бетонной плотины 1 регулируемыми заслон ками 12. Дренаж 10 снабжен в зоне прохождени  через наклонную плиту 4 эластичными водонепровод щими обсадными элементами 13, а водоотток 11 - такими же обсадными элементами 14 в зоне верхнего сло  6 наклонной плиты 4. Поступление водного потока в фильтрующий слой 5 из водохранилища может обеспечиватьс  непосредственным контактом водохранилища и фильтрующего сло  5 или же за счет использовани  полых водозаборных элементов 15, снабженных регулируемыми заслонками 16. Эти полые водозаборные элементы 15 располагают внутри верхней пробки 8 наклонной плиты 4 с выходом в водохранилище или же с выходом в водохранилище через породы основани , наход щиес  непосредственно под плотиной и телом самой плотины. Водоввод в полые водозаборные элементы 15 из водохранилища может обеспечиватьс  на. уровне, превыщающем уровень прогнозируемых наносов в водохранилище. Сооружение предлагаемой плотины осуществл ют следующим образом. По створу будущей плотины 1 в скальном основании 2 возвод т при необходимости противофильтрационную завесу 3, а также наклонную плиту 4, использу  дл  этого известные приемы. С этой целью в основании 2 бурл т скважины , проход щие по оси расчетной противофильтрационной завесы и через расчетный контур будущей наклонной плиты 4. Использу  пробуренные скважины, инъектируют противофи;1ьтрационную завесу 3 от отметок водоупора до нижних отметок будущей наклонной плиты 4. Возведение наклонной плиты 4 осуществл ют путем разрыхлени  посредством, например, подземных взрывов, пород основани , наход щихс  в контуре наклонной плиты 4, и последующего инъектировани  гидроизолирующим и упругодеформируемым материалом, в частности полиуретановыми смолами, разрыхленных пород. Фильтрующий слой 5 создают следующим образом. По средней поверхности наклонной плиты 4 и вдоль ее плоскости бур т от дневной поверхности наклонные скважины до расчетных отметок заложени  будущего фильтрующего сло  5. В пробуренные скважины под давлением подают материал, служащий основой фильтрующего сло  5. Таким материалом может быть например, фракционированный инертный Заполнитель. Дл  увеличени  флотационной подвижности инъектируемого материала примен ют , например, раствор тиксотропной жидкости с такой концентрацией, котора  позвол ла бы инъектируемому материалу быть во взвещенном состо нии в период транспортировки и формировани  фильтрующего сло  5. Такую концентрацию раствора определ ют предварительно экспериментальноаналитическим путем. Формирование фильтрующего сло  5 и заполнение его фильтрующим материалом производ т при разрыве межскважинных промежутков и их последующего смыкани , что достигаетс  созданием избыточного давлени  при инъектировании. Раствор тиксотропной жидкости впоследствии отгон ют промывкой фильтрующего сло  5. Внещние контуры плоскости фильтрующего сло  5 ограничены верхним 6 и нижним 7 сло ми, которые образуютс  при разрыве наклонной плиты 4 фильтрующим слоем 5. Зону сопр жени  фильтрующего сло  5 с водохранилищем, т. е. верхнюю часть этого сло , можно заделывать верхней пробкой 8, создаваемой путем укладки в заранее созданную полость материала, обладающего гидроизолирующими и упругоеформируемыми свойствами. Зону сопр жени  нижней части фильтрующего сло  5 с породами основани  можно ограничивать нижней пробкой 9, котора  фактически  вл етс  общим элементом и верхнего 6 и. нижнего 7 слоев наклонной плиты 4. Дл  бетонных плотин, имеющих наклонную плиту 4, простирающуюс  на значительную глубину или имеющую сложную форму, фил-ьтрующий слой 5, а также и другие элементы наклонной плиты 4 могут выполн тьс  иначе, а именно от едневНОИ поверхности основани  бур т скважины , проход щие вертикально или с незначительным отклонением от- вертикали, и оканчивающиес  на нижних отметках плоскости будущей наклонной плиты 4, использу  пробуренные скважины, размещают на отметках элементов наклонной плиты 4 источники, например, взрывчатого вещества и, иницииру  их, разрыхл ют породу, вход щую в контур будущей наклонной плиты 4 иньектируют соответствующими материалами элементы наклонной плиты 4. После завершени  устройства элементов наклонной плиты 4 сооружают дренаж 10, проход щий через наклонную плиту 4, и водоотток 11, проход щий в фильтрующий слой 5 наклонной плиты 4. Дренаж 10 может быть устроен в виде пробуренных f .. Г дрен, перехватывающих возможный фильтрационный поток из пород основани , наход щихс  ниже уровн  наклонной плиты 4, а водоотток 11 - в виде обсадных труб, размещаемых в заранее пробуренных скважинах . И дренаж 10 и водоотток 11 размещают по расчетным ос м, проход щим через инвентарные галереи будущей плотины. Водоотток 11 снабжают при строительстве плотины регулируемыми заслонками 12, размещаемыми в зоне указанных галерей. В. зоне наибольших деформаций раст жени  под бетонной плотиной, т. е. в зоне наклонной плиты 4, указанные дренаж 10 и водоотток 11 снабжают эластичными обсадными элементами, выполненными, например , из полиамидных или полиэфирных композиций . При этом дренаж 10, проход щий через всю толщу наклонной плиты 4, снабжают такими элементами по зоне прохождени  через наклонную плиту 4, а водоотток 11, проход щий в фильтрующий слой 5 через верхний слой наклонной плиты, снабжают такими элементами только в зоне прохожде ,ни  через верхний слой 6. Такие же обсадные элементы могут быть устроены и в сопр жении участков водооттока 11 с контактом плотина-основание. При наличии вер.хней пробки 8 в системе элементов наклонной плиты 4 св зь фильтрующего сло  5 с водохранилищем можно обеспечить за счет устройства полых водозаборных элементов 15, снабженных регулируемыми заслонками 16. Эти полые водозаборные элементы 15 могут быть устроены как за пределами тела плотины, так и внутри тела плотины с последующим выходом в водохранилище. В первом случае регулируемые заслонки 16 располагают в верхнем бьефе и снабжают регулируемые заслонки 16 дистанционной системой управлени , а во втором случае- системой непосредственного регулировани  из инвентарных 1 алерей плотины. В цел х уменьщени  кольматации фильтрующего сло  5, водозаборна  поверхность водозаборных элементов 15 может быть устроена выще уровн  прогнозируемых наносов в водохранилище. Дл  этого полые водозаборные элементы 15, , выполн емые в виде сборных бетонных или железобетонных секций, в случае их размещени  за пределами плотины соответственно удлин ют по высоте, в случае размещени  , полых водозаборных элементов внутри тела плотины устраивают их выход в водохранилище на отметках, превыщающих уровень прогнозируемых наносов, а в зоне прохождени  этих элементов через контакт плотина - основание обеспечивают обсадными эластичными элементами. После заверщени  устройства сооружений подземного контура и узлов, обес , печивающих их функционирование, возвод т бетонную плотину. Реализаци  функции предлагаемого технического рещени  может быть осуществлена как в период возведени  сооружени , так и при его эксплуатации. До заполнени  водохранилища вблизи контакта плотины с основанием по верховой грани плотины имеют место сжимающие напр жени , которые по мере заполнени  водохранилища уменьщаютс  по абсолютной величине, приближа сь -к раст гивающим , а иногдаи переход щие в раст гивающие . Обеспечива  поступление фильтрационного потока, из водохранилища в фильтрующий слой наклонной плиты при закрытых заслонках на водооттоке обеспечивают возможность возникновени  в фильтрующем слое. Это противодавление, интенсивность которого соответствует высоте столба воды, вызывает усили , действующие нормально к плоскости наклонной плиты. В результате этого произойдет дополнительное обжатие плотины по контуру верховой грани и общее улучщение напр женно-деформированного состо нии плотины. Регулиру  заслонками на водооттоке. величину противодавлени  в фильтрующем достигают благопри тного напр женно-деформированного состо ни  в плотине. Такое силовое воздействие на плотину со стороны основани  увеличивает значение горизонтальной составл ющей в контакте плотина-основание, поэтому такое техническое рещение применимо в основном к таким плотинам, у которых часть усилий передаетс  на берега, т. е. к плотинам арочным и арочно-гравитационным.

Использование изобретени  позволит улучшить напр женно-деформированное состо ние бетонной плотины на различных этапах ее возведени  и эксплуатации. Оно может иметь существенное значение при поэтапном вводе стро щейс  плотины в эксплуатацию , т. е. позвол ет перед возведением последующей очереди плотины напр гать уже возведенную дл  улучщени  кон/

/J (г.

такта в швах межочередных секций и формировать плотину как единое целое.

Изобретение позвол ет также улучшить взаимную адаптацию плотины и основани , уменьша  вымывание из основани  растворимых и тонкодисперсных частиц и компенсиру  возможные подвижки основани  в первые годы эксплуатации сооружени .

/

fPuz .Z иг.

Claims (3)

1. БЕТОННАЯ ПЛОТИНА НА СКАЛЬНОМ ОСНОВАНИИ, включающая наклонную плиту, выполненную из упругодеформируемого материала и расположенную внутри скального основания от участка сопряжения верховой грани плотины с основанием наклонно в сторону нижнего бьефа через участок максимальных растягивающих напряжений, отличающаяся тем, что, с целью улучшения напряженно-дёформируемого.состояния плотины путем управляемого воздействия силами противодавления с верховой стороны основания и уменьшения вымывания растворимых и тонкодисперсных частиц основания, наклонная плита выполнена из гидроизолирующего материала, а внутри нее и в направлении ее плоскости устроен фильтрующий слой, соединенный - с водохранилищем, при этом фильтрующий слой снабжен водооттоком, а водоотток — регулируемыми заслонками.

2. Плотина по π. 1, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения непроизводительных потерь воды из водохранилища и уменьшения гидравлической нагрузки на водоотток, фильтрующий слой снабжен полыми водозаборными элементами, оснащенными регулируемыми заслонками и соединяющими фильтрующий слой, с водохранилищем.

3. Плотина по п. 2, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения кольматации фильтрующего слоя, водозаборную поверхность полых водозаборных элементов устраивают выше уровня прогнозируемых наносов в водохранилище.