Способ защиты грунтовых плотин от разрушения при сейсмическом воздействии

СПОСОБ ЗАЩИТЫ ГРУНТОВЫХ ПЛОТИН ОТ РАЗРУШЕНИЯ ПРИ СЕЙСМИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ путем снижения динамического давления в поровой воде, отличающийся тем, что, с целью повь1шения эффективности защиты и снижения трудозатрат, снижение давления в поровой воде осуществляют путем аэрации водонасьщенной зоны плотины сжатым воздухом и поддержания его объема Y на кахщом погонном метре этой зоны по величине равным V n-k-W, где п - пористость грунта; . k - коэффициент аэрщ ования; равный 0,05-0,1; W - объем 1 пог.м водонасыщен (Л ной зоны плотины.

,1 . .1

Изобретение относится к области возведения грунтовых плотин в сейсмически активных районах.

Цель, изобретения - повьшение эффективности защиты и снижение трудозатрат .

На фиг. 1 дана схема осуществления предлагаемого способа для плотины с ядром; на фиг. 2 - то же, для однородной плотины.

На схеме обозначены водонасыщенная зона 1 плотины, ядро 2 плотины и .перфорированные трубопроводы 3, расположенные по длине водонасыщенной зоны.

Способ защиты грунтовых плотин от разрушения при сейсмическом воздействии заключается в том, что водонасыщенную зону плотины 1 аэрируют сжатым воздухом, поддерживая его объем V на каждом погонном метре этой зоны по величине равным .

V-n-K-Wj

где п - пористость грунтаk - коэффициент аэрирования,

равный 0,05-0,1; W - объем погонного -метра водонасыщенной зоны плотины, что приводит к постоянному насыщению воздухом водонасьщенной зоны плотины в количестве 5-10 об.%.

Наличие в водонасьщенной зоне грунта воздуха в количестве 5-10% приводит к уменьшению значения модуля деформации воды (т.е. к увеличению ее сжимаемости) примерно в - 100 раз.

Такое увеличение сжимаемости воды приводит к тому, что при сейсмическом воздействии в водонасьщенной зоне грунтовой плотины не развивается избыточное динамическое поровое давление , исключая этим возможность разжижения грунта, приводящего к потере устойчивости сооружения или его части. Контроль степени аэрирования водонасьщенного грунтового массива осз ществляется замером скоости продольных волн в нем, резко возрастающей при снижении содержания воздуха ниже 5-3%. При снижении соержания воздуха ниже заданного (5-10%) производится его подкачка.

Количество подаваемого для- аэраии воздуха и конфигурация системы одоводов определяется конструктивными особенностями сооружения, его

932232

.высотой и интенсивностью возможного сейсмического воздействия, сейсмической балльностью.

Так, для плотины с центральным 5 ядром высотой уровня воды h л, , заложением верхового откоса fn и пористостью .грунта п при предельной степени аэрирования в 10% объем воздуха , необходимьй для насьщения 0 1 пог. м верховой упорной призмы (по ее длине), может быть определен по формуле

V 0.5.n.m-b.OM . Например, для плотины высотой 5 Н 100 м с- центральным ядром и верховой упорной призмой из грунта пористостью 25%, объем воздуха, необходимый для обеспечения желаемого эффекта, при заложении верхового 0 . откоса hi 2,25 составит для 1 -пог. м сооружения V 282 м .

Необходимое давление для подачи воздуха в тело верховой упорной призмы должно, быть не меньше гидростатического давления воды в порах грунта , т.е. должно практически равняться высоте сооружения (учитывая, что всегда глубина воды меньше высоты плотины Н).

0 В данном cлyчaie необходимое минимальное давление воздуха, развиваемое компрессором, должно составлять 1 МПа. Таким образом, при использовании самого малого по производитель .ности компрессора мощностью двигате-ля 2,3 л.с., давлением 10 МПа и производительностью 0,14 для первоначального полного аэрирования

1 пог.. м призмы потребуется время, Q равное 2014 мин или 33,5 ч.

Такая степень аэрации обеспечивает снижение значения скорости продольных волн аводонасьщенной. зоне плотины до 500 м/с. В случае повышения этого значения свыше 500 м/с производится дополнительная аэрация этой зоны. Для каждого последующего аэрирования, учитывая, что часть воздуха всегда остается в грунте, потребуется.примерно вдвое меньше времени, т.е. около 16 ч. Возможно значительное сокращение времени аэрации при,использовании высокопроизводительных современных компрессоров .

В зонах малой сейсмической активности (7 баллов и ниже) возможно вдвое уменьшить объем воздуха для

аэрирования за счет уменьшения аэрирования максимум до 5%.

Преимущества предлагаемого способа по сравнению с известным состоят в возможности полного исключения

разжижения грунта, при сейсмическом воздействии, всей водонасьщенной зоны плотины, что позволяет использовать для строительства плотин более дешевые грунтовые материалы,

/