способ заделки трещин в гидротехнических сооружениях

Формула изобретения

Способ заделки трещин в гидротехнических сооружениях, включающий введение жидкого раствора в трещины под воздействием ультразвуковых колебаний, отличающийся тем, что ванну, заполненную водой и снабженную системой патрубков, плотно закрепляют на теле плотины, образуя закрытую полость, одной из стенок которой является тело плотины, затем открывают два патрубка, в один из которых подают воздух, который выталкивает воду из ванны через другой патрубок, далее патрубок, через который выходила вода, закрывают и прекращают подачу воздуха, потом открывают другой патрубок и через него подают в ванну жидкий раствор, причем воздух выходит через патрубок для подачи воздуха, после заполнения ванны жидким раствором патрубок для подачи воздуха закрывают, при этом подачу жидкого раствора продолжают для создания в ванне требуемого давления жидкого раствора, при его достижении включают ультразвуковой излучатель для создания в жидком растворе ультразвуковых колебаний, под действием которых раствор проникает глубоко в мелкие трещины, после заделывания трещин ультразвуковой излучатель отключают и понижают давление жидкого раствора в ванне, после чего подают воздух и под его давлением жидкий раствор выходит в начальную емкость, затем патрубок для подачи жидкого раствора закрывают, понижают давление воздуха и открывают патрубок для подачи воды, которая заполняет ванну, после выхода всего воздуха и заполнения ванны водой закрывают патрубок для подачи воздуха, открепляют ванну и устанавливают на следующем участке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано для заделки трещин и создания противофильтрационной завесы в различных гидротехнических сооружениях.

На поверхностях стенок гидротехнических сооружений и в их основаниях могут быть трещины различных размеров, через которые будет просачиваться вода.

Существуют различные способы снижения водопроницаемости стенок гидротехнических сооружений и их оснований. Например, создаются противофильтрационные завесы путем инъекции цементных и глиноцементных растворов или поверхности гидротехнических сооружений покрывают слоем цементного раствора и т.п. Эти способы обладают рядом недостатков. В частности, они не позволяют использовать цементные и глиноцементные растворы при наличии трещин с раскрытием менее 0,1 мм [1]. В некоторых случаях в слое цементного раствора, который нанесен на внутреннюю поверхность сооружения с целью создания противофильтрационной завесы, например плотины гидростанции, могут возникнуть микротрещины, в частности, из-за деформации тела плотины, которые будут способствовать проникновению в толщу плотины воды [2].

Также предлагается использовать химические гелеобразующие растворы, например водный раствор сернистого алюминия с добавлением щавелевой кислоты путем набрызгивания его на поверхность в случае сухих грунтов [3]. Этот раствор обладает проникающей способностью, близкой к воде. К основным недостаткам данного способа можно отнести то, что трещины, расположенные на вертикальных и навесных участках гидротехнических сооружений, этим способом трудно заделать. Кроме того, применение в больших объемах подобных растворов отрицательно сказывается на экологической обстановке окружающей среды и т.д. Более того, определенные трудности в использовании этих способов возникают, когда трещины находятся под водой.

Наиболее близким аналогом рассматриваемого изобретения является «Способ заполнения трещин, пустот, дефектов в конструкциях путем нагнетания в них вяжущего под действием УЗ-колебаний [4]. Основной идеей этого аналога является возбуждение в самом материале конструкции УЗ-колебаний собственной частоты и возбуждения УЗ-колебаний в вяжущем материале и соответствующие собственной частоте этого вяжущего материала. Этот способ также обладает рядом недостатков, которые не позволяют использовать его для заделки трещин в гидротехнических сооружениях. Во-первых, трудно возбудить само гидротехническое сооружение, например плотину или скальный массив, собственными УЗ-колебаниями.

Во-вторых, собственные колебания будут низкими звуковыми и поэтому трещины (т.к. их размеры малы) будут незамечены. Низкая звуковая волна их обойдет. Кроме того, этот способ также нельзя использовать, когда трещины находятся под водой.

Целью предлагаемого изобретения является создание эффективного способа, позволяющего заделывать мелкие трещины (менее 0,1 мм), и получить противофильтрационную завесу в различных гидротехнических сооружениях, в частности в плотинах гидроэлектростанций, используя звукокапиллярный эффект.

Достигается поставленная цель тем, что применяемые жидкие растворы подаются в зону трещины под статическим давлением и в них возбуждаются ультразвуковые колебания с интенсивностью и частотой, обеспечивающие звукокапиллярный эффект [5]. Под влиянием этого звукокапиллярного эффекта жидкие растворы проникают глубоко даже в мельчайшие трещины. В зависимости от типа применяемого жидкого раствора можно использовать ультразвуковые колебания для ускорения химических процессов или для усиления эффекта коагуляции [5] для быстрого заделывания трещин.

Предлагаемое изобретение можно использовать и в случае, когда трещины сухие и они не находятся под водой, и в случае, когда зона трещины находится под водой.

Рассмотри более сложный вариант, когда трещины в гидротехнических сооружениях, например плотины ГЭС, находятся в воде.

На чертеже приводится схема одного из возможных вариантов исполнения предлагаемого изобретения. Заделка трещин и создание противофильтрационной завесы по данной схеме осуществляется следующим образом.

Ванна 1 опускается в воду и устанавливается над зоной трещины 2, например плотины, как показано на чертеже, и крепится так, что отсутствует просачивание жидкого раствора из ванны в окружающую среду. Затем открываются патрубки 3 и 4. В патрубок 3 подается воздух, который выталкивает воду из ванны 1 через патрубок 4. После того как вся вода вышла из ванны, патрубок 4 закрывается и прекращается подача воздуха. Открывается патрубок 5 и через нее в ванну 1 подается жидкий раствор 6. При этом через патрубок 3 обратно выходит воздух. После заполнения ванны жидким раствором патрубок 3 закрывается. При этом подача жидкого раствора продолжается, создавая в ванне требуемое давление определенной величины, которое определяется размерами трещины и типом используемого жидкого раствора.

После того как обеспечили заданное давление в ванне, включается УЗ-излучатель 7, который создает в среде жидкого раствора УЗ-колебания с частотой и интенсивностью, обеспечивающие звукокапиллярный эффект. В результате чего, за короткий промежуток времени, под влиянием возникающего звукокапиллярного эффекта, жидкий раствор проникает глубоко в мельчайшие трещины и заполняет их.

Для лучшего проникновения жидкого раствора в трещины в этом жидком растворе возбуждаются УЗ-колебания с частотой соответствующие собственным частотам этих трещин. Т.к. размеры трещин в гидротехнических сооружениях могут быть разной величины, то возбуждаются УЗ-колебания в диапазоне частот, одновременно или плавно меняющиеся от минимального значения до максимального и наоборот и с интенсивностью, обеспечивающей возникновение звукокапиллярного эффекта.

После заделывания трещин на данном участке, УЗ отключается и чтобы жидкий раствор не попал в окружающую среду, давление в ванне снижается до нормального, открывается патрубок 3 и через него подается воздух. Под давлением этого воздуха жидкий раствор выходит их ванны 1 через патрубок 5 обратно в начальную емкость (не показан), в которой находится основное количество жидкого раствора. После чего закрывается патрубок 5. Давление воздуха снижается до нормального, открывается патрубок 4 и окружающая вода, через этот патрубок заполняет ванну 1, а воздух из нее выходит через патрубок 3. После того как весь воздух выйдет и вода заполнит всю ванну, закрывается патрубок 3. Теперь ванну можно открепить с данного участка, перенести и закрепить на другом участке, где имеются трещины. Процесс заделки трещин на новом участке повторяется аналогичным образом.

Таким образом, переходя от одного участка с трещинами к другому, можно обойти всю требуемую поверхность и заделывать даже самые мельчайшие трещины, не доступные другими известными способами. Кроме того, предлагаемое изобретение экономичнее существующих и экологически безопасно.

ЛИТЕРАТУРА

1. Максимович Н.Г., Сергеев В.И. Влияние химического инъекционного закрепления на устойчивость гипса в основании гидротехнических сооружений.//Гидротехническое строительство. - 1983. №7. - С.43-47.

2. Магомедов К. Г. Устойчивость к выщечалачиванию трещиноватых массивов загипсованных пород: Автореф. дис. канд. техн. наук. Л., 1991 г. - 22 с.

3. А.С. СССР №1537741 (51) 5, 1990 г., Б.И. №3.

4. А.С. СССР №1828483, кл. Е 04 F 21/26, Б.И. 1993.

5. Ультразвук «Маленькая энциклопедия»./ Под ред. М.И.Голямина, М., «Советская энциклопедия», 1979.