RU2368727C1 - Soil dam on water-permeable foundation - Google Patents
Soil dam on water-permeable foundation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2368727C1 RU2368727C1 RU2008114662/03A RU2008114662A RU2368727C1 RU 2368727 C1 RU2368727 C1 RU 2368727C1 RU 2008114662/03 A RU2008114662/03 A RU 2008114662/03A RU 2008114662 A RU2008114662 A RU 2008114662A RU 2368727 C1 RU2368727 C1 RU 2368727C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- permeable
- soil
- dam
- antifiltration
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Filtration Of Liquid (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к грунтовым плотинам (дамбам) на водопроницаемом основании.The invention relates to hydraulic engineering, in particular to soil dams (dams) on a permeable base.
Известна грунтовая плотина на водопроницаемом, обычно нескальном, основании, содержащая дренирующую часть, расположенную на водопроницаемом основании с низовой стороны от противофильтрационного устройства, подошва которого расположена на водопроницаемом основании с образованием сопряжения в виде контакта подошвы противофильтрационного устройства с водопроницаемым основанием (Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика. / Под ред. В.П.Недриги. М.: Стройиздат, 1983. Стр. 144). Противофильтрационное устройство может быть расположено в любом месте плотины, от верхового откоса до ее центральной части и даже до низовой грани этой центральной части. Оно может быть выполнено как из маловодопроницаемых грунтовых материалов (суглинков, супесей, глин и других), так и из негрунтовых материалов (бетона, железобетона, асфальтобетона, металла, дерева, пластмасс и других), причем при любом сочетании материалов в разных частях противофильтрационного устройства (экранах, ядрах и понурах). При этом понур в плотине с грунтовым противофильтрационным устройством, в явно выраженном виде, может отсутствовать (там же, стр.170-172).A soil dam is known on a permeable, usually non-rocky, base containing a draining part located on a water-permeable base on the lower side of the anti-filtration device, the sole of which is located on the water-permeable base to form a contact in the form of contact between the sole of the anti-filtration device and a water-permeable base (Hydrotechnical Structures. Designer Handbook / Under the editorship of V.P. Nedrigi, Moscow: Stroyizdat, 1983. P. 144). The antifiltration device can be located anywhere in the dam, from the uphill slope to its central part and even to the lower edge of this central part. It can be made both from low-permeable soil materials (loam, sandy loam, clay, and others), and from non-ground materials (concrete, reinforced concrete, asphalt concrete, metal, wood, plastics, and others), and with any combination of materials in different parts of the antifiltration device (screens, cores and ponura). At the same time, the loosening in the dam with the soil antifiltration device, in a pronounced form, may be absent (ibid., Pp. 170-172).
При любом известном варианте выполнения, относительно расположения противофильтрационного элемента в плотине и материала его выполнения, плотина обладает следующими недостатками.With any known embodiment, regarding the location of the anti-filter element in the dam and the material of its execution, the dam has the following disadvantages.
1. В области водопроницаемого основания, на поверхности которого расположено место сопряжения подошвы противофильтрационного устройства и его низовой грани, линии тока фильтрующей воды сгущаются, следовательно, градиенты и скорости фильтрационного потока в этой области основания увеличиваются. Увеличиваются также и выходные градиенты на контакте водопроницаемого основания с дренирующей частью плотины, причем в этом месте сопряжения выходные градиенты достигают своей максимальной величины. Все это обуславливает в водопроницаемом основании перемещение фильтрационным потоком мелких частиц и частиц скелета грунта и вынос их в обход омываемой подошвы противофильтрационного устройства в дренирующую часть плотины. Это может привести к образованию в грунте основания места с повышенной пористостью и к нарушению прочности и устойчивости грунта в этом т.н. «фокусе размыва».1. In the area of a water-permeable base, on the surface of which there is a place for the sole of the sole of the anti-filtration device and its bottom face, the flow lines of the filtering water thicken, therefore, the gradients and velocities of the filtration flow in this area of the base increase. The output gradients at the contact of the permeable base with the draining part of the dam also increase, and at this interface, the output gradients reach their maximum value. All this causes a water-permeable base to move fine particles and particles of the skeleton of the soil by a filtration flow and take them out to bypass the anti-filtration device’s washed soles into the draining part of the dam. This can lead to the formation in the soil of the base of the place with increased porosity and to a violation of the strength and stability of the soil in this so-called "Focus erosion."
2. В плотине, в которой противофильтрационное устройство выполнено из грунтового материала, под действием высоких скоростей фильтрационного потока в условиях образовавшейся в основании повышенной пористости может произойти механическая эрозия противофильтрационного устройства на его контакте с основанием, особенно в месте максимальной величины выходных градиентов. Это также может нарушить прочность и устойчивость грунта непосредственно в месте сопряжения противофильтрационного устройства с водопроницаемым основанием и усилить тем самым негативное влияние ранее указанного «фокуса размыва».2. In a dam in which the antifiltration device is made of soil material, mechanical erosion of the antifiltration device at its contact with the base, especially at the place of maximum output gradients, can occur under the influence of high filtration flow rates under conditions of increased porosity at the base. It can also violate the strength and stability of the soil directly at the interface between the antifiltration device and the water-permeable base, and thereby increase the negative impact of the previously indicated “erosion focus”.
Указанные недостатки снижают качество сопряжения противофильтрационного устройства грунтовой плотины с водопроницаемым основанием, следовательно, и снижают надежность грунтовой плотины в целом.These shortcomings reduce the quality of the interface between the anti-filtration device of the soil dam and a water-permeable base, therefore, they reduce the reliability of the soil dam as a whole.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности грунтовой плотины на водопроницаемом основании.The problem to which the invention is directed, is to increase the reliability of the soil dam on a permeable base.
Технический результат от использования изобретения заключается в том, что повышено качество сопряжения противофильтрационного устройства грунтовой плотины с водопроницаемым основанием за счет:The technical result from the use of the invention lies in the fact that the quality of the interface between the anti-filtration device of the soil dam and the permeable base is improved due to:
- снижения градиентов, скоростей и расхода фильтрационного потока в водопроницаемом основании;- reduction of gradients, speeds and flow rate of the filtration stream in a permeable base;
- снижения выходных градиентов на контакте водопроницаемого основания с дренирующей частью плотины;- reducing output gradients at the contact of the permeable base with the draining part of the dam;
- предотвращения механической эрозии грунтового противофильтрационного устройства у его подошвы.- prevention of mechanical erosion of the soil antifiltration device at its sole.
Указанная задача решается, а технический результат достигается тем, что в грунтовой плотине на водопроницаемом основании, содержащей дренирующую часть, расположенную на водопроницаемом основании с низовой стороны от противофильтрационного устройства, подошва которого расположена на водопроницаемом основании с образованием сопряжения в виде контакта подошвы противофильтрационного устройства с водопроницаемым основанием, согласно изобретению грунтовая плотина дополнительно содержит водопроницаемое полотно. Это полотно расположено на водопроницаемом основании с низовой стороны от противофильтрационного устройства, сопряжено с противофильтрационным устройством, имеет в поперечном сечении плотины заданную ширину, изготовлено из геотекстильного материала и обеспечивает повышение качества сопряжения противофильтрационного устройства с водопроницаемым основанием. Расчетный диаметр водопроводящих (фильтрующих) отверстий водопроницаемого полотна определен из условия сначала создания непосредственно перед водопроницаемым полотном переходного слоя, в пределах которого поровое пространство в фильтрующем грунте кольматировано несвязным грунтом по принципу обратного фильтра, а затем создания перед этим переходным слоем противофильтрационного слоя, в пределах которого поровое пространство в фильтрующем грунте кольматировано связным грунтом, то есть расчетный диаметр водопроводящих отверстий в водопроницаемом полотне удовлетворяет условию:This problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that in a soil dam on a water-permeable base containing a draining part located on a water-permeable base on the bottom side of the anti-filtration device, the sole of which is located on the water-permeable base with the formation of a pair in the form of contact between the sole of the anti-filtration device and the permeable the base, according to the invention, the soil dam further comprises a permeable sheet. This web is located on a water-permeable base on the bottom side of the anti-filtration device, paired with an anti-filtration device, has a predetermined width in the cross section of the dam, is made of geotextile material, and improves the quality of coupling of the anti-filtration device with a water-permeable base. The estimated diameter of the water-supplying (filtering) holes of the permeable sheet determined from the condition of first creating immediately in front of the permeable sheet of the transition layer, within which the pore space in the filtering soil is clogged with incoherent soil by the principle of the inverse filter, and then creating before this transitional layer an anti-filtration layer, within which the pore space in the filtering soil is clogged with cohesive soil, that is, the estimated diameter of the water holes in the permeable sheet satisfies the condition:
, ,
где - максимальный диаметр частиц грунта, которые могут быть перемещены фильтрационным потоком к водопроницаемому полотну.Where - the maximum diameter of soil particles that can be moved by filtration flow to a permeable sheet.
Именно снабжение грунтовой плотины водопроницаемым полотном, выполненным по указанным правилам, обеспечивает решение задачи и достижение технического результата: повышение надежности грунтовой плотины за счет повышения качества сопряжения противофильтрационного устройства с водопроницаемым основанием.It is the supply of the soil dam with a water-permeable sheet made according to the indicated rules that provides the solution to the problem and the achievement of the technical result: improving the reliability of the soil dam by improving the quality of the interface between the antifiltration device and the water-permeable base.
Предлагаемая грунтовая плотина на водопроницаемом основании иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1 и 2.The proposed soil dam on a permeable base is illustrated by the drawings shown in figures 1 and 2.
На фиг.1 показан поперечный разрез грунтовой плотины, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.Figure 1 shows a cross section of a soil dam, figure 2 - section aa in figure 1.
Грунтовая плотина (далее: плотина) возведена на водопроницаемом основании (далее: основание) 1. От верхнего бьефа к нижнему бьефу плотина последовательно включает пригрузку 2, верховую переходную зону 3, противофильтрационное устройство, выполненное из связного грунта в виде экрана 4 и понура 5, низовую переходную зону-фильтр 6, низовую переходную зону 7 и низовую призму 8, выполненную из каменной наброски. На поверхности основания 1 в пределах переходной зоны 7 и низовой призмы 8 из гравийно-галечникового грунта выполнен выравнивающий слой-фильтр 9. Низовая переходная зона-фильтр 6 и выравнивающий слой-фильтр 9 образуют собой внутреннюю поверхность дренирующей части плотины, расположенной с низовой стороны от экрана 4.Soil dam (hereinafter: dam) was erected on a water-permeable foundation (hereinafter: foundation) 1. From the upper pool to the lower pool, the dam consistently includes a
Плотина содержит водопроницаемое полотно (далее: полотно) 10, которое расположено на основании 1 с низовой стороны от экрана 4 и сопряжено с ним путем расположения части полотна 10 под подошвой экрана 4. Полотно 10 изготовлено из геотекстильного материала и в поперечном сечении плотины имеет заданную ширину в. Положение низовой, по отношению к экрану 4, кромки 11 полотна 10 устанавливается проектом после определения параметров фильтрационного потока в основании 1 и при выходе из него, а также устойчивостью низовой призмы 8.The dam contains a water-permeable web (hereinafter: web) 10, which is located on the
Расчетный диаметр водопроводящих (фильтрующих) отверстий полотна 10 The estimated diameter of the water supply (filtering) holes of the
определен из условия с начала создания непосредственно перед полотном 10 переходного слоя 12 (фиг.2), в пределах которого поровое пространство в фильтрующем грунте кольматировано несвязным грунтом по принципу обратного фильтра, а затем создания перед этим переходным слоем 12 противофильтрационного слоя 13, в пределах которого поровое пространство в фильтрующем грунте кольматировано связным грунтом, то есть расчетный диаметр водопроводящих отверстий в полотне удовлетворяет условию:determined from the condition from the beginning of the creation immediately before the
, ,
где - максимальный диаметр частиц грунта, которые могут быть перемещены фильтрационным потоком к полотну.Where - the maximum diameter of soil particles that can be moved by filtration flow to the canvas.
Расчетный диаметр водопроводящих отверстий в полотне назначают исходя из результатов исследования полотна, т.е. геотекстиля, выполненного по специальной программе, а предварительно - исходя из представленных изготовителем данных об эффективном размере пор в геотекстиле.The estimated diameter of the water holes in the canvas prescribed based on the results of the study of the canvas, i.e. geotextiles made in accordance with a special program, and previously, based on the data provided by the manufacturer on the effective pore size in geotextiles.
Максимальный диаметр частиц грунта устанавливается проектом исходя из результатов исследования и/или по известным математическим формулам исходя из конкретных грунтов основания и параметров фильтрационного потока.Maximum diameter of soil particles established by the project on the basis of the results of the study and / or according to well-known mathematical formulas based on specific base soils and filtration flow parameters.
На чертежах обозначены следующие водные параметры:The following water parameters are indicated in the drawings:
14 - уровень воды (перед плотиной);14 - water level (in front of the dam);
15 - эпюра выходных градиентов (после первого подъема уровня воды перед плотиной);15 - plot of the output gradients (after the first rise in the water level in front of the dam);
16 - эпюра выходных градиентов (в период эксплуатации плотины);16 - plot of output gradients (during the operation of the dam);
17 - линии тока (фильтрующей воды).17 - streamlines (filtering water).
Плотина работает следующим образом.The dam works as follows.
После первого подъема перед плотиной уровня воды 14 в основании 1 устанавливается фильтрационный поток воды с относительно высокой скоростью и высокими градиентами 15 (I) при выходе этого потока из основания 1 в переходную зону-фильтр 6 и выравнивающий слой-фильтр 9. При этом полотно 10 практически не влияет на эти первоначальные параметры фильтрационного потока.After the first rise, a filtration water flow with a relatively high speed and high gradients 15 (I) is established in front of the water level dam 14 at the
Такой фильтрационный поток в основании 1 взвешивает мелкие частицы грунта и перемещает их прежде всего к полотну 10, где скорости потока и его градиенты I на выходе из основания 1 наибольшие.Such a filtration flow in the
Частицы, диаметр которых меньше диаметра водопроводящих отверстий полотна 10, в большинстве случаев проходят через полотна 10 и вместе с водой следуют в нижний бьеф. Более крупные частицы задерживаются полотном 10 и они создают первый микрослой переходного слоя 12. В последующем происходит задержание последовательно уменьшающихся частиц вплоть до коллоидных частиц. Этим заканчивается создание естественным путем переходного слоя 12, толщина которого обычно не превышает 1 мм. Этот слой 12 покрывает с верховой стороны, т.е. снизу, полотно 10, в котором поры закольматированы несвязным грунтом, частицы которого расположены в порах грунта основания 1 по принципу обратного фильтра. Поэтому переходный слой 12 задерживает все мелкие, в том числе и коллоидные частицы, и не пропускает их через себя даже при сильном сейсмическом сотрясении. В результате силового воздействия фильтрационного потока на скелет грунта со временем происходит создание тонкого, исчисляемого сантиметрами, но исключительно качественного противофильтрационного слоя 13. В этом слое 13 поры закольматированы связным грунтом, поэтому скорости фильтрационного потока в основании 1 со временем существенно уменьшаются, а наращивание толщины противофильтрационного слоя 13 замедляется и со временем прекращается. При этом толщина противофильтрационного слоя 13 по мере приближения к низовой кромке 11 полотна 10 уменьшается, а его водопроницаемость увеличивается.Particles, the diameter of which is less than the diameter of the water supply holes of the
Одновременно с этим максимальное значение выходных градиентов 15 Iмakc перемещается от экрана 4 к низовой кромке 11 полотна 10. При этом величина Iмakc существенно уменьшается, выходные градиенты I образуют эпюру 16, линии тока 17 фильтрующей воды отклоняются в сторону нижнего бьефа и разрежаются, а скорости и расход фильтрующей воды уменьшаются.At the same time, the maximum value of the output gradients 15 I max moves from the screen 4 to the lower edge 11 of the
Таким образом, в основании 1 плотины в нужном месте и заданных размеров после подъема уровня воды 14 перед плотиной естественным путем происходит создание качественного обратного понура в виде тонкого противофильтрационного слоя 13, который находится под защитой полотна 10, выполненного из несуффозионного материала-геотекстиля.Thus, in the
В результате всего этого работа предложенной плотины, в отличие от работы ближайшей известной плотины, характеризуется следующими положительными особенностями:As a result of all this, the work of the proposed dam, in contrast to the work of the nearest known dam, is characterized by the following positive features:
- уменьшены градиенты, скорости и расход фильтрационного потока в основании;- reduced gradients, speeds and flow rate of the filtration flow in the base;
- уменьшены выходные из основания градиенты I фильтрационного потока;- the gradients I of the filtration flow output from the base are reduced;
- предотвращена механическая эрозия экрана со стороны его подошвы.- prevented mechanical erosion of the screen from the side of its sole.
Эти особенности в работе грунтовой плотины проявляются независимо от места расположения противофильтрационного элемента в плотине и материала его выполнения. Эти особенности, в силу высокого качества противофильтрационного слоя 13, сохраняются и после длительной (вековой) эксплуатации грунтовой плотины, когда полотно разрушается и как бы исчезает.These features in the operation of the soil dam appear regardless of the location of the anti-filter element in the dam and the material of its implementation. These features, due to the high quality of the
Следствием же указанных особенностей является повышение качества сопряжения противофильтрационного устройства грунтовой плотины с водопроницаемым основанием, следовательно, и повышение надежности грунтовой плотины в целом.The consequence of these features is to increase the quality of the interface between the anti-filtration device of the soil dam and a water-permeable base, and therefore, increase the reliability of the soil dam as a whole.
ОбозначенияDesignations
1 - водопроницаемое основание (далее: основание)1 - permeable base (hereinafter: base)
2 - пригрузка (экрана)2 - loading (screen)
3 - верховая переходная зона3 - horse transition zone
4 - экран4 - screen
5 - понур5 - ponur
6 - низовая переходная зона-фильтр6 - lower transitional zone-filter
7 - низовая переходная зона7 - lower transition zone
8 - низовая призма8 - grassroots prism
9 - выравнивающий слой-фильтр9 - leveling layer filter
10 - водопроницаемое полотно (далее: полотно)10 - permeable canvas (hereinafter: canvas)
11 - низовая кромка (полотна)11 - bottom edge (canvas)
12 - переходный слой12 - transition layer
13 - противофильтрационный слой13 - antifiltration layer
14 - уровень воды (перед плотиной)14 - water level (in front of the dam)
15 - эпюра выходных градиентов (после первого подъема уровня воды перед плотиной)15 - plot of the output gradients (after the first rise in the water level in front of the dam)
16 - эпюра выходных градиентов (в период эксплуатации плотины)16 - plot of the output gradients (during the operation of the dam)
17 - линии тока (фильтрующей воды)17 - streamlines (filtering water)
Claims (1)
где - максимальный диаметр частиц грунта, которые могут быть перемещены фильтрационным потоком к водопроницаемому полотну. A soil dam on a water-permeable base, containing a drainage part located on a water-permeable base on the bottom side of the anti-filtration device, the sole of which is located on a water-permeable base with the formation of a pair in the form of contact of the sole of the anti-filtration device with a water-permeable base, characterized in that it additionally contains a permeable sheet, which is located on a permeable base from the bottom side of the anti-filtration device, sop It is connected with an antifiltration device, has a predetermined width in the cross section of the dam, is made of geotextile material and provides an increase in the quality of interfacing of the antifiltration device with a water-permeable base, while the estimated diameter of the water-conducting (filtering) holes of the permeable web determined from the condition of first creating immediately in front of the permeable sheet of the transition layer, within which the pore space in the filtering soil is clogged with incoherent soil by the principle of the inverse filter, and then creating before this transitional layer an anti-filtration layer, within which the pore space in the filtering soil is clogged with cohesive soil, those. design diameter of water holes in a permeable sheet satisfies the condition
Where - the maximum diameter of soil particles that can be moved by filtration flow to a permeable sheet.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008114662/03A RU2368727C1 (en) | 2008-04-14 | 2008-04-14 | Soil dam on water-permeable foundation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008114662/03A RU2368727C1 (en) | 2008-04-14 | 2008-04-14 | Soil dam on water-permeable foundation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2368727C1 true RU2368727C1 (en) | 2009-09-27 |
Family
ID=41169581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008114662/03A RU2368727C1 (en) | 2008-04-14 | 2008-04-14 | Soil dam on water-permeable foundation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2368727C1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1423676A1 (en) * | 1987-01-06 | 1988-09-15 | Научно-Исследовательский Сектор Всесоюзного Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института "Гидропроект" Им.С.Я.Жука | Hydraulic structure |
| RU2007510C1 (en) * | 1990-08-06 | 1994-02-15 | Калишевский Вадим Николаевич | Local material dam |
-
2008
- 2008-04-14 RU RU2008114662/03A patent/RU2368727C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1423676A1 (en) * | 1987-01-06 | 1988-09-15 | Научно-Исследовательский Сектор Всесоюзного Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института "Гидропроект" Им.С.Я.Жука | Hydraulic structure |
| RU2007510C1 (en) * | 1990-08-06 | 1994-02-15 | Калишевский Вадим Николаевич | Local material dam |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| НЕДРИГА В.П. Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика. - М.: Стройиздат, 1983, стр.144. * |
| Справочник по гидротехнике. - М.: Государственное издательство литературы по строительству и архитектуре, 1955, с.632-635. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6486284B2 (en) | Fluid earth and sand damming device | |
| CN209066465U (en) | A kind of deep basal pit structure with ejectment side wall water burst | |
| CN202117155U (en) | Efficient leakage drainage device for inner slope of initial dam of tailing pond | |
| CN209384250U (en) | A kind of anti-filter drainage system based on side slope protection | |
| JP5346731B2 (en) | Rainwater penetration facilities | |
| CN114032937A (en) | Foundation pit drainage device and construction method thereof | |
| RU2368727C1 (en) | Soil dam on water-permeable foundation | |
| KR102707247B1 (en) | Protecting structure for river bed and construction method thereof | |
| CN205604186U (en) | Clay core morals and manners material dam | |
| KR101650285B1 (en) | Side gutter for mountain ridge | |
| CN208777108U (en) | A safety drainage trough protection structure for improving the drainage speed of airport roadbed | |
| KR101155744B1 (en) | Riverbed structure having accelerating flow path for preventing accumulation | |
| RU2668092C1 (en) | Light weight flood relief water disposal unit for ground water dam | |
| CN206928260U (en) | A kind of reservoir dam structure with flood discharge desilting function | |
| CN216428152U (en) | Vegetation ecological concrete slope protection structure | |
| JPS6233805Y2 (en) | ||
| CN209260682U (en) | A kind of small rivers block dirty oil-isolating device | |
| CN106555430A (en) | Heat-extraction system is received in a kind of sponge type rain penetration | |
| CN107503322A (en) | A kind of preparation method for the earth and rockfill dam downstream patch slope concrete slab for filtering native draining | |
| RU2673163C1 (en) | Ground dam with nucleus or diaphragm with filter water discharge | |
| CN221501613U (en) | Drainage embankment located at intersection of reservoir and debris flow gully | |
| CN222161093U (en) | Seepage-proofing ecological protection structure of hydraulic engineering dykes and dams | |
| CN211596696U (en) | Intercepting ditch for drainage of loess landslide earth surface | |
| CN216586495U (en) | Drainage slide-resistant pile | |
| CN106049371B (en) | Silt storage dam and method for preventing soil loss |