RU2474646C1 - Rock and earth dam - Google Patents
Rock and earth dam Download PDFInfo
- Publication number
- RU2474646C1 RU2474646C1 RU2011146992/13A RU2011146992A RU2474646C1 RU 2474646 C1 RU2474646 C1 RU 2474646C1 RU 2011146992/13 A RU2011146992/13 A RU 2011146992/13A RU 2011146992 A RU2011146992 A RU 2011146992A RU 2474646 C1 RU2474646 C1 RU 2474646C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dam
- cavity
- gallery
- core
- retaining wall
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Building Environments (AREA)
Abstract
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.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-Khantayskaya, Kureyskaya, Kolyma and others.
В результате самоуплотнения грунта в нижней талой части ядра происходит зависание промороженного оголовка плотины на боковых призмах и, соответственно, происходит разуплотнение грунта ядра непосредственно на границе 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 еще при ее возведении, где среднегодовые температуры воздуха достигают до минус 13°С [2].As a result of soil self-compaction in the lower thawed part of the core, the frozen head of the dam hangs on the lateral prisms and, accordingly, the soil is decompressed 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 when it was erected, 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 связано с высокими затратами, при этом в плотине верхняя часть ядра и водоотводящая часть дренажа в основании плотины не защищена от промораживания в особо суровых климатических условиях, 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’s 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 in especially harsh climatic conditions, 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 положительных температур. 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 обогреваемую железобетонную галерею. Между выносными опорами галереи расположен участок свободной поверхности гребня ядра, а верховая стека галереи выполнена водонепроницаемой [5]. Обогреваемая 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 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 heated 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.
Известна каменно-земляная плотина, содержащая выполненную из бетона подпорную стенку, которая имеет заданную высоту, расположена в основании плотины с низовой стороны от ядра, водонепроницаемо к ядру примыкает, содержит в своем теле на незатопляемых со стороны нижнего бьефа отметках потерну и приспособлена для пропуска весеннего паводка во время возведения плотины [6]. Дополнительно для такой плотины в источнике [7] предусмотрено выполнение в подпорной стенке воздуховодных каналов, которые обеспечивают гидравлическую связь полости потерны с поровым пространством каменной наброски низовой призмы в месте ее примыкания к низовой грани подпорной стенки. Там же предусмотрено оборудование, способное через полость потерны обеспечить принудительное движение теплого атмосферного воздуха по каменной наброске низовой призмы.A stone-earthen dam is known, containing a retaining wall made of concrete, which has a predetermined height, is located at the bottom of the dam on the bottom side of the core, is adjacent to the core waterproof, contains lost in its body on marks not flooded from the downstream side and is adapted to skip the spring flood during the construction of the dam [6]. In addition, for such a dam, the source [7] provides for the implementation in the retaining wall of the air ducts, which provide hydraulic connection of the cavity is lost with the pore space of the stone outline of the lower prism at the point of its abutment to the lower edge of the retaining wall. It also provides equipment that is able to provide forced movement of warm atmospheric air through a stone sketch of a lower prism through a cavity.
В такой плотине может быть предотвращено промерзание низовой призмы и низовой переходной зоны и смерзание их с ядром в средней и нижней по высоте части плотины, однако верхняя часть ядра плотины остается не защищенной от промерзания (требуются иные средства защиты), что снижает надежность плотины.In such a dam, freezing of the lower prism and lower transition zone and their freezing with the core in the middle and lower part of the dam can be prevented, however, the upper part of the dam core remains unprotected from frost penetration (other protection means are required), which reduces the reliability of the dam.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому решению является каменно-земляная плотина [8, 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 плотины 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. Причем оборудование плотины способно через полость линейного сооружения (ангара) обеспечить принудительное движение теплого атмосферного воздуха по каменной наброске воздуховодного канала. При этом ангар выполнен 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.The closest technical solution to the proposed solution is a stone-earthen dam [8, Figure 1], containing a clay soil core, upstream and downstream transition zones from incoherent soil, upstream and downstream prisms from stone outline, a screen made of airtight material, and 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 bottom prism so that the screen and the bottom face of the core and the surface of the base or water in the channel part of the dam form an air duct in the rock outline along the dam near the transition zone, the entrance to which is on the crest of the dam, and the outlet on the lower part of its downhill . Moreover, the dam equipment is able through the cavity of the linear structure (hangar) to provide forced movement of warm atmospheric air along the stone outline of the air duct. In this case, the hangar is 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.
В источнике [8] 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 source [8] also reports 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 имеет 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, подпорную стенку из бетона, 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. Подпорная стенка имеет заданную высоту, расположена в основании плотины с низовой стороны от ядра и водонепроницаемо к нему примыкает и содержит в своем теле на незатопляемых со стороны нижнего бьефа отметках потерну. 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. Подпорная стенка содержит воздуховодные каналы, которые обеспечивают гидравлическую связь полости потерны с поровым пространством каменной наброски низовой призмы в месте ее примыкания к низовой грани подпорной стенки. При этом оборудование способно через полость галереи и полость потерны обеспечить принудительное движение теплого атмосферного воздуха через каменную наброску низовой призмы.The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that the dam has a core of clay soil, top and bottom transition zones of incoherent soil, top and bottom prisms, at least the bottom of which is made of stone, the head is made of non-porous soil, retaining a concrete wall, a layer 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 section of the free surface of the core crest. The retaining wall has a predetermined height, is located at the bottom of the dam on the bottom side of the core and is watertight to it and contains a loss in its body on marks that are not flooded from the downstream side. A layer of airtight material covers the crest 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. The retaining wall contains air ducts that provide a hydraulic connection between the cavity and the pore space of the stone outline of the lower prism at the point where it adjoins the lower face of the retaining wall. At the same time, the equipment is able to provide forced movement of warm atmospheric air through a stone sketch of the lower prism through the gallery cavity and the cavity are lost.
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;
- плотина снабжена люками с закрытиями, способными изолировать полость галереи и/или полость потерны от непосредственного сообщения с атмосферой;- the dam is equipped with hatches with closures that can isolate the gallery cavity and / or the cavity is lost from direct communication with the atmosphere;
- плотина снабжена устройствами, каждое из которых способно перегородить полость галереи или полость потерны;- the dam is equipped with devices, each of which is capable of blocking the gallery cavity or the cavity is lost;
- заданное количество воздуховодных каналов из числа обеспечивающих гидравлическую связь полости галереи и полости потерны с поровым пространством каменной наброски снабжены заслонками, каждая из которых установлена на входе в воздуховодный канал со стороны полости;- a predetermined number of air ducts from among those providing the hydraulic connection of the gallery cavity and the cavity are lost with 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 cavity;
- в основании низовой призмы выполнен дренаж, который расположен вдоль подпорной стенки и непосредственно к ней примыкает;- a drainage is made at the base of the lower prism, which is located along the retaining wall and adjacent to it;
- 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 потерны;- the equipment is capable of discharging air from the cavity by discharge;
- оборудование способно давлением подать воздух в полость потерны;- the equipment is capable of supplying pressure into the cavity;
- 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;
- дренаж выполнен на низовой грани подпорной стенки. - drainage is made on the lower edge of the retaining wall.
Выполнение по указанным правилам в оголовке плотины обогреваемой галереи, а в основании плотины - подпорной стенки с потерной, а также покрытие гребня плотины и частично ее низового откоса воздухонепроницаемым слоем, выполненным преимущественно из асфальта или асфальтобетона, обеспечивает достижение ранее указанного технического результата: упрощение конструкции плотины и предотвращение промерзания ядра плотины.Fulfillment of the heated gallery according to the indicated rules, and at the dam base — a retaining wall with a lost one, as well as covering the crest of the dam and partially downhill slope with an airtight layer made mainly of asphalt or asphalt concrete, ensures the achievement of the previously indicated technical result: simplification of the dam design and preventing freezing of the dam core.
Именно создание посредством оборудования перепада давления в полости галереи и полости потерны обеспечивает в низовой призме направленное движение воздуха по всей ее высоте в непосредственной близости от ядра, что позволяет исключить из плотины-прототипа внутренний воздухонепроницаемый экран. Одновременно с этим обогреваемая галерея предотвращает промерзание верхней части ядра и функционально полностью заменяет ангар.It is the creation by means of equipment of a differential pressure in the cavity of the gallery and the cavity that is lost provides a directed movement of air over the entire height in the immediate vicinity of the core, which eliminates the internal airtight screen from the prototype dam. At the same time, the heated gallery prevents the freezing of the upper part of the core and functionally completely replaces the hangar.
Создание направленного движения воздуха в низовой призме плотины не является основным назначением ни галереи, ни потерны. Более того, даже воздуховодные каналы в подпорной стенке на русловом участке плотины предназначены, прежде всего, для аэрации потока при переливе воды через недостроенную плотину. При этом высокоэффективное направленное движение воздуха в низовой призме предлагаемой плотины может быть создано посредством оборудования только в случае одновременного задействования галереи и потерны в заданном режиме. Причем эффективность их совместной работы за период времени существенно выше, чем сумма эффективностей их раздельной (поочередной) работы за два последовательных таких периода. Поэтому, по мнению заявителя, предложенное изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».The creation of directed air movement in the lower prism of the dam is not the main purpose of the gallery, nor lost. Moreover, even the air ducts in the retaining wall on the channel section of the dam are designed primarily for aeration of the flow when the water overflows through the unfinished dam. At the same time, highly effective directional air movement in the lower prism of the proposed dam can be created by means of equipment only if the gallery is simultaneously activated and lost in a given mode. Moreover, the effectiveness of their joint work over a period of time is significantly higher than the sum of the efficiencies of their separate (alternate) work for two consecutive such periods. Therefore, according to the applicant, the proposed invention meets the criterion of "inventive step".
Предлагаемая плотина иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлена предлагаемая плотина, поперечный разрез на русловом участке; на фиг.2 - поперечный разрез на береговом участке.The proposed dam is illustrated by drawings, where figure 1 shows the proposed dam, a cross section on the channel section; figure 2 is a transverse section on the coastal site.
Плотина возведена на скальном основании 1, находящемся на русловом участке плотины в талом состоянии, а на береговых участках - в мерзлом состоянии.The dam was erected on a rocky foundation 1, located on the channel section of the dam in a thawed state, and on the coastal sections - in a frozen state.
Плотина имеет ядро 2 из глинистого грунта, фильтры 3 и 4 из несвязных грунтов, образующих верховую переходную зону, фильтры 5 и 6 из несвязных грунтов, образующих низовую переходную зону, верховую 7 и низовую 8 призмы из каменной наброски, оголовок 9 из непучинистых грунтов и подпорную стенку 10 из бетона.The dam has a
Оголовок 8 вмещает обогреваемую железобетонную галерею 11, между выносными опорами 12 которой расположен участок свободной поверхности гребня 13 ядра 2. Верховая стека 14 галереи 11 выполнена водонепроницаемой, а низовая стенка 15 содержит воздуховодные каналы (далее: каналы) 16, которые обеспечивают гидравлическую связь полости галереи 11 с поровым пространством каменной наброски оголовка 9 и низовой призмы 8. Каналы 16, все или часть из них, снабжены заслонками 17, каждая из которых установлена на входе в канал 16 со стороны полости галереи 11, а непосредственно после выхода из каждого канала 16 установлена решетка 18.The head 8 accommodates a heated reinforced
Обогрев галереи 11 осуществляется посредством, например, электрокалориферов (не показаны) или водяных труб 19.The
Подпорная стенка 10 имеет заданную высоту, расположена в основании плотины с низовой стороны от ядра 2 и водонепроницаемо к нему примыкает и содержит в своем теле на незатопляемых со стороны нижнего бьефа отметках потерну 20. Подпорная стенка содержит воздуховодные каналы 21, которые обеспечивают гидравлическую связь полости потерны 20 с поровым пространством каменной наброски низовой призмы 8 в месте ее примыкания к низовой грани подпорной стенки. Каналы 21 все или часть из них, снабжены заслонками 22, каждая из которых установлена на входе в канал 21 со стороны полости потерны 20, а непосредственно после выхода из каждого канала 21 установлена решетка 23.The retaining wall 10 has a predetermined height, is located at the bottom of the dam on the lower side of the
Гребень 24 плотины, т.е. оголовка 9, и низовой откос 25 плотины, по меньшей мере, в пределах высоты оголовка 9 покрыт слоем 26 из воздухонепроницаемого материала, например асфальта или асфальтобетона. Такой слой 26 имеет темный цвет, а величина его коэффициента поглощения солнечной радиации (солнечного излучения, света) не менее 0,8. Средняя часть по высоте низового откоса 25, т.е. ниже слоя 26, покрыта слабопроницаемым слоем 27 из песчано-гравийного грунта (ПГС).
Высоту Нст подпорной стенки 10 назначают в русловой части плотины из условия превышения поверхности 28 переливной части плотины и условия незатопления полости потерны 20 со стороны нижнего бьефа при максимальном уровне воды УВ в нижнем бьефе возведенной плотины. В береговой части плотины высоту Нст подпорной стенки 10 назначают из условия незатопления полости потерны 20, т.е. воздуховодный канал 21 в поперечном разрезе плотины всегда находятся выше уровня воды в дренаже 29 (фиг.2). Этот дренаж 29 выполнен в основании низовой призмы 8, расположен вдоль подпорной стенки 10 и непосредственно к ней примыкает. Целесообразно лоток 30 дренажа 29 расположить на низовой грани подпорной стенки 10, а потерну 20 снабдить средством обогрева, например водяной трубой 31, что обеспечит в дренаже 29 положительные температуры.The height H st of the retaining wall 10 is assigned in the channel part of the dam from the condition of exceeding the surface 28 of the overflow part of the dam and the conditions of non-flooding of the cavity are lost 20 from the downstream side with a maximum level of HC water in the downstream of the constructed dam. In the shore of the dam height H article retaining wall 10 of prescribed conditions
Плотина имеет необходимое для ее эксплуатации оборудование в виде вентиляторов, воздуховодов, насосов и перегораживающих полость ворот (не показано). Это оборудование способно через полость галереи 11 и полость потерны 20 обеспечить в теплый период года принудительное движение атмосферного воздуха по каменной наброске низовой призмы 8, например, путем подачи в изолированную от атмосферы полость галереи 11 воздуха под давлением и выведения воздуха из полости потерны 20 разряжением.The dam has 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 through the cavity of the
В результате такого вентилирования между ядром 2 и температурной границей 32, установившейся в низовой призме между талыми и мерзлыми грунтами, образуется высокопроницаемый талый воздуховодный канал 33, преимущественно по которому нисходящим потоком движется воздух.As a result of such ventilation between the
На чертежах движение воздуха показано линиями 34, сплошными в пределах воздуховодного канала 33 и пунктирными в пределах слабо проницаемой промороженной низовой призмы 8. Дополнительно на фиг.1 обозначены предусмотренные источником [9] элементы: 35 - лоток водосборный и 36 - бак водомерный.In the drawings, the air movement is shown by
Нисходящий поток воздуха может быть сменен на противоположный восходящий поток. С этой целью под давлением воздух подают в полость паттерны 20, а разряжением воздух выводят из полости галереи 11.The downward flow of air can be replaced by the opposite upward flow. To this end, under pressure, air is supplied into the cavity of the
После создания в низовой призме 8 воздуховодного канала 33 повышается эффективность раздельного задействования полостей как галереи 11, так и потерны 20, причем как при создании нисходящего потока, так и восходящего потока.After creating a downstream prism 8 of the
Особенность работы и эксплуатации настоящей плотины в суровых природно-климатических условиях заключается в следующем.The peculiarity of the operation and operation of a real dam in harsh climatic conditions is as follows.
1. В начальный период эксплуатации плотина имеет значительное, 2 метра и более, превышение отметки гребня 13 ядра 2 над нормальным подпорным уровнем НПУ, весь напор воды при котором воспринимается ядром 2. При более высоком форсированном уровне ФУ включается в работу верхняя стенка 14 галереи 11.1. In the initial period of operation, the dam has a significant, 2 meters or more, excess of the mark of the
В полости галереи 11 круглогодично поддерживается положительная температура, чем и предотвращается промерзание верхней части ядра 2, состояние которого контролируется как визуально, так и с применением измерительных приборов.In the cavity of the
2. В теплый период года оголовок 9 плотины приобретает запас тепла за счет повышенного, против обычного, поглощения солнечного тепла (солнечной радиации) слоем асфальта 26.2. In the warm season, the
3. В процессе эксплуатации плотины промерзание низовой призмы 8 может превысить допустимые пределы и создать угрозу промерзания низовых фильтров 5 и 6. В этом случае в теплый период года посредством ранее указанного оборудования через полость галереи 11 и полость потерны 20 осуществляют принудительное движение теплого атмосферного воздуха по каменной наброске низовой призмы 8. В результате этого температурная граница 32 устанавливается на безопасном от ядра 2 расстоянии с образованием высокопроницаемого талого воздуховодного канала 33, чем и предотвращают промерзание низовых фильтров 5 и 6 и частично низовой призмы 8.3. During the operation of the dam, freezing of the bottom prism 8 can exceed the permissible limits and create a threat of freezing of the bottom filters 5 and 6. In this case, through the previously indicated equipment, through the cavity of the
4. При нагнетании в полость галереи 11 теплого воздуха воздуховодные каналы 16 направляют воздух в каменную наброску оголовка 9. Затем воздух сначала слоем асфальта 26, а ниже слоем ПГС 27 нисходящим потоком направляется по каменной наброске низовой призмы 8 вниз, при этом его большая часть движется к потерне 20, в полости которой создано разряжение. Этому способствует то, что в результате инфильтрации в низовую призму атмосферных осадков и отрицательных температур в каменной наброске со временем поры заполняются льдом, что уменьшает воздухопроницаемость мерзлой каменной наброски [10]. Из полости потерны 20 охлажденный воздух направляется в атмосферу.4. When warm air is injected into the cavity of the
5. Оборудование позволяет изменять направление воздушного потока и задействовать полости галереи 11 и потерны 20 совместно или раздельно, а заслонки 17 и 22 ворота (не показаны) позволяют создавать воздушный поток на отдельном участке и регулировать его интенсивность. Все это позволяет при необходимости управлять воздушным потоком в низовой призме 8 в широких пределах, вплоть до направления воздушного потока вдоль плотины.5. The equipment allows you to change the direction of the air flow and use the cavity of the
6. Возведенный в холодный период года ярус плотины по всему его поперечному сечению обычно в течение ряда лет находится в мерзлом состоянии (чертеж). Вентилирование низовой призмы теплым воздухом ускоряет перевод плотины из таломерзлого состояния в более надежное талое состояние (кроме наружной части низовой призмы). Для ускорения этого процесса через воздуховодные каналы 16 низовой стенки 15 галереи 11 в каменную наброску оголовка 9 может быть осуществлена подача теплой воды, например, из водяных труб 19.6. The longline of the dam erected during the cold period of the year along its entire cross section is usually in a frozen state for several years (drawing). Ventilation of the lower prism with warm air 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
Изобретение позволяет снизить затраты на создание плотины и повысить ее надежность за счет оптимизации регулирования температурного режима каменно-земляной плотины в криолитозоне путем вентилирования низовой призмы атмосферным воздухом в теплый период года. 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 ventilating the lower prism with atmospheric air during the warm season. 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 // Hydrotechnical construction. 2004. No. 10.
3. Пехтин В.А. Грунтовая плотина на многолетнемерзлом основании. Патент РФ №2250296 от 20.04.2005.3. Pekhtin V.A. Soil dam on permafrost. RF patent No. 2250296 dated 04/20/2005.
4. Ягин В.П. Грунтовая плотина на многолетнемерзлом основании. Патент РФ №2309220 от 27.10.2007.4. Yagin V.P. Soil dam on permafrost. RF patent No. 2309220 dated October 27, 2007.
5. Ягин В.П. Грунтовая плотина. Патент РФ №2207428 от 27.06.2003.5. Yagin V.P. Soil dam. RF patent No. 2207428 dated 06/27/2003.
6. Ягин В.П. Плотина. Авторское свидетельство СССР №1562391, приоритет от 10.11.1985, опубл. 07.05.1990.6. Yagin V.P. Dam. USSR copyright certificate No. 1562391, priority of 11/10/1985, publ. 05/07/1990.
7. Ягин В.П. Плотины из грунтовых материалов, возводимые в северной строительно-климатической зоне // Гидротехническое строительство. 1997. №3.7. Yagin V.P. Dams from soil materials erected in the northern climatic zone // Hydrotechnical construction. 1997. No3.
8. 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 - 2011.8. 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.
9. Ягин В.П. Плотина. Авторское свидетельство СССР №1749360 от 23.07.92.9. Yagin V.P. Dam. USSR copyright certificate No. 1749360 of 07.23.92.
10. 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. №10.10. 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 - основание1 - base
2 - ядро2 - core
3 и 4 - верховые фильтры3 and 4 - top filters
5 и 6 - низовые фильтры5 and 6 - bottom filters
7 - верховая призма7 - mount prism
8 - низовая призма8 - grassroots prism
9 - оголовок9 - tip
10 - подпорная стенка10 - retaining wall
11 - галерея11 - gallery
12 - выносная опора (галереи)12 - outrigger (galleries)
13 -гребень ядра13 - core comb
14 - верховая стенка (галереи)14 - upper wall (galleries)
15 - низовая стенка (галереи)15 - bottom wall (galleries)
16 - воздуховодный канал16 - air duct
17 - заслонка17 - shutter
18 - решетка18 - grill
19 - водяная труба19 - water pipe
20 - потерна20 - lost
21 - воздуховодный канал21 - air duct
22 - заслонка22 - shutter
23 - решетка23 - grill
24 - гребень плотины24 - dam crest
25 - низовой откос (плотины)25 - downstream slope (dam)
26 - слой асфальта26 - layer of asphalt
27 - слой ПГС27 - layer ASG
28 - поверхность переливной части плотины28 - surface of the overflow part of the dam
29 - дренаж29 - drainage
30 - лоток (дренажа)30 - tray (drainage)
31 - водяная труба (в потерне)31 - water pipe (in torn)
32 - температурная граница (между талыми и мерзлыми грунтами)32 - temperature boundary (between thawed and frozen soils)
33 - воздуховодный канал (талый)33 - air duct (thawed)
34 - движение воздуха34 - air movement
35 - лоток водосборный35 - drainage tray
36 - бак водомерный.36 - water meter tank.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011146992/13A RU2474646C1 (en) | 2011-11-18 | 2011-11-18 | Rock and earth dam |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011146992/13A RU2474646C1 (en) | 2011-11-18 | 2011-11-18 | Rock and earth dam |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2474646C1 true RU2474646C1 (en) | 2013-02-10 |
Family
ID=49120440
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011146992/13A RU2474646C1 (en) | 2011-11-18 | 2011-11-18 | Rock and earth dam |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2474646C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112343071A (en) * | 2020-11-30 | 2021-02-09 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | Dam foundation or reservoir bottom drainage observation corridor closed drainage structure and construction method thereof |
Citations (6)
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 |
-
2011
- 2011-11-18 RU RU2011146992/13A patent/RU2474646C1/en active
Patent Citations (6)
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)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112343071A (en) * | 2020-11-30 | 2021-02-09 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | Dam foundation or reservoir bottom drainage observation corridor closed drainage structure and construction method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108412059B (en) | Waterproof structure of mutually-buckled roof | |
RU2307891C1 (en) | Ground dam built on permafrost base | |
RU2474646C1 (en) | Rock and earth dam | |
CN118516951B (en) | Dam seepage prevention reinforcing system and method for detecting seepage prevention effect of dam | |
RU2474645C1 (en) | Rock and earth dam | |
CN210597374U (en) | Utility tunnel who constructs with green way of shore river jointly and do revetment retaining wall concurrently | |
RU2304659C1 (en) | Method for river flow regulation to provide flood control | |
RU2244785C1 (en) | Underground water reserve regulating method | |
RU2306384C1 (en) | River flow control method | |
Bandurin et al. | Search for options to change the operation of the krasnodar reservoir taking into account the shortage of water resources | |
RU2309220C1 (en) | Ground dam built on permafrost base | |
RU2416692C1 (en) | Water engineering system on permafrost soils | |
CN212270561U (en) | Roadbed structure suitable for water vapor migration prevention and control | |
RU2386033C1 (en) | Protection method of mine openings against water inrush from side of water course in conditions of permafrost | |
RU2385985C1 (en) | Hydrotechnical channel on permafrost soils of slope | |
RU187757U1 (en) | Culvert culvert | |
RU2382139C1 (en) | Riverbed-diversion structure of seasonal waterway on permafrost | |
RU2618336C1 (en) | Method for regulating groundwater accumulations | |
RU2486309C2 (en) | Dam of soil materials | |
RU78815U1 (en) | UNDERGROUND WEIR UNDER HARVEST CLIMATE CONDITIONS | |
RU2418134C1 (en) | Water-engineering system at watercourse of seasonal action under conditions of permafrost soils, cooling unit and method to operate water-engineering system | |
RU2415997C1 (en) | Ground dam on permafrost soils | |
RU2392376C1 (en) | Hydrotechnical channel under conditions of permafrost soils of slope | |
RU2309219C1 (en) | Earth-fill dam of frozen type | |
Marasović et al. | Roman Underground Hydraulic Structures in Dalmatia, Croatia |