способ возведения плотины

Формула изобретения

Способ возведения плотины, включающий укладку ядра и переходной зоны, выполняемой из нефтебитуминозных пород, защитного экрана, дренажной системы, верховой и низовой призм, отличающийся тем, что укладку ядра и переходной зоны ведут с использованием слоев из местных глин, глинистых супесей или суглинков в чередовании со слоями местных нефтебитуминозных пород, применяемых без нагрева либо нагретыми до температуры 80-100°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидротехнике, в частности к технологиям возведения плотин, дамб и перемычек с использованием местных материалов, и предназначено для регулирования движения потоков воды в гидротехнических сооружениях.

Известен способ возведения плотины из местных материалов [а.с. СССР № 1137144, МПК⁴ Е02В 7/06. Плотина из местных материалов / В.П.Батурин, B.C.Богдан, А.В.Попова, А.И.Шкурат]. Такой способ предусматривает устройство переходной зоны, выполняемой из местных засоленных грунтов, а также дренажного элемента, верховой и низовой призм.

К недостаткам данного способа относится неустойчивость тела плотины, обусловленная отсутствием защитного экрана со стороны верхнего бьефа, и негативное влияние на долговечность сооружения степени засоленности материала переходной зоны.

Известен способ возведения плотины [Пат. Республики Казахстан № 11211. МПК Е02В 7/06. Способ возведения плотины/ Б.Ж.Унайбаев, С.В.Жаров, Ж.С.Нугужинов, Н.Т.Алибекова], включающий укладку ядра и переходной зоны, выполняемой из нефтебитуминозных пород, защитного экрана, дренажной системы, верховой и низовой призм с использованием местных материалов, в том числе отвальных горных пород.

Известный способ обеспечивает лучшую устойчивость плотины, но в то же время отличается сложностью и многокомпонентностью в использовании исходных материалов, что сказывается на работоспособности и долговечности сооружения.

Задачей изобретения является повышение работоспособности и долговечности плотины.

Такой технический результат достигается тем, что в способе возведения плотины, включающем укладку ядра и переходной зоны, выполняемой из нефтебитуминозных пород, защитного экрана, дренажной системы, верховой и низовой призмы, укладку ядра и переходной зоны ведут с использованием слоев из местных глин, глинистых супесей или суглинков в чередовании со слоями из местных нефтебитуминозных пород, применяемых без нагрева либо нагретыми до температуры 80-100°С; либо укладку ядра и переходной зоны ведут с использованием слоев из глин, глинистых супесей или суглинков, а слои нефтебитуминозных пород размещают в переходной зоне, в карманах, устраиваемых вокруг ядра; либо ядро выполняют усеченным и над ним располагают пазуху, заполняемую слоями из нефтебитуминозных пород, а на остальном пространстве переходной зоны и усеченного ядра размещают слои глины, глинистых супесей или суглинков.

Схема возведения плотины по заявляемому способу приведена на чертежах, где на фиг.1 показана технология возведения плотины, предусматривающая укладку ядра и переходной зоны с использованием слоев из местных глинистых материалов (ГМ), то есть глин, глинистых супесей и суглинков, в чередовании со слоями из местных нефтебитуминозных пород (НБП); на фиг.2 - технология с использованием слоев ГМ при укладке ядра или переходной зоны, а слоев НБП - в карманах переходной зоны вокруг ядра; на фиг.3 - технология, включающая устройство усеченного ядра, а над ним - пазухи, заполняемой слоями НБП, и предусматривающая укладку слоев из глинистого материала в оставшийся объем переходной зоны и в усеченное ядро.

В начальный период возведения плотины после планировки и уплотнения грунтов основания производят укладку и совмещение друг с другом всех элементов сооружения, включая ядро (1), переходную зону (2), верховую призму (3), защитный экран (4), слои НБП - (5), ГМ - (6), дренажную систему (7) и низовую призму (8), показанные на фиг.1. На фиг.2, иллюстрирующей второй вариант технологии возведения плотины, изображены карманы (9), а на фиг.3 - третий вариант технологии с указанием мест размещения пазухи (10) и усеченного ядра (11).

Предлагаемые в качестве компонентов заполнения тела плотины местные материалы в избытке имеются во многих регионах России, в том числе это залежи нефтебитуминозных пород в местах добычи, выхода на дневную поверхность и вдоль путей и магистралей транспортирования нефти и нефтепродуктов. НБП характеризуются высокими изоляционными и прочностными качествами, а также устойчивостью против агрессивного воздействия внешней среды. Местные глинистые материалы относятся к разновидностям наиболее часто встречающихся местных грунтовых пород, а зачастую являются также и отходами строительного производства. Строительство плотин связано, таким образом, с подготовкой исходных материалов, в частности ГМ, НБП, щебня, гальки или гравия для отсыпки дренажной системы. Кроме того, для изготовления противофильтрационного экрана рекомендуется также использовать местные нефтебитуминозные породы [а.с. СССР № 1673677, МКИ Е02В 3/16. Способ возведения экрана плотины /С.В.Жаров, Б.Ж.Унайбаев, С.У.Аренов]. НБП являются так называемым ресурсосберегающим видом природного и вторичного техногенного сырья. Так, например, только на территории Западного Казахстана выявлено 133 месторождения таких пород, относящихся к весьма перспективным для промышленного использования, однако до настоящего времени так и не получившего достаточно широкого применения. Предлагаемый способ предназначен для возведения плотин и других видов гидротехнических сооружений с поэтапным устройством из ГМ ядра (1) или усеченного ядра (11), переходной зоны (2) с пазухой (10) и карманами (9) либо без них. Затем устраивается защитный экран (4), дренажная система (7), верховая призма (3) и низовая призма (8). ГМ, состоящие из глин, глинистых супесей или суглинков, применяются по второму и третьему варианту для отсыпки ядра (1) или усеченного ядра (11) и переходной зоны (2); они же в совокупности с НБП расходуются на послойную укладку переходной зоны (2) и ядра (1) по первому варианту, а также карманов (9) и пазухи (10) по второму и третьему вариантам. Высокая гидрофобность, прочность, влагостойкость и сопротивляемость НБП агрессивному воздействию различных сред позволяют сохранять устойчивость и герметичность переходной зоны (2) на весь период эксплуатации плотины. Укладка НБП в тело плотины послойно с ГМ обусловливает упрощение процесса возведения сооружения, повышение его местной и общей устойчивости, надежности и долговечности, а также снижение капитальных затрат и эксплуатационных расходов. Использование НБП в технологии возведения плотин может осуществляться без подогрева и с подогревом. Первая схема предпочтительна для южных климатических зон и строительства в теплое время года. В остальных случаях желательно перед укладкой в тело плотины подогревать НБП при характерном для них содержании битума выше 14,5% до температуры 80-100°С. Супесчаные, песчаные и аналогичные им по составу грунты, в том числе и распространенные на многих территориях России засоленные грунты и суффозионные неустойчивые грунты, рекомендуются только для отсыпки низовой призмы (8) плотины. Относительно низкая фильтруемость глинистого материала в совокупности с гидрофобностью, прочностью и водонепроницаемостью нефтебитуминозных пород позволяет улучшить гидротехнические и эксплуатационные качества возводимой по предлагаемому способу плотины. Применение заявляемой технологии позволяет сократить темпы фильтрационного движения воды через сооружение, улучшить экологическую обстановку в районе строительства, уменьшить площадь территории, отводимой для размещения отходов строительного производства и хранения излишков НБП, а также снизить затраты на рекультивацию земель, добычу и подготовку материалов, повысить надежность, работоспособность и долговечность ряда новых и реконструируемых гидротехнических сооружений, в том числе плотин, дамб и перемычек.