что такое дренажная призма
Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях
Дренажи грунтовых плотин
Дренажами называют устройства, предназначенные для отвода воды и имеющие повышенную водопроницаемость по отношению к контактируемому с ним грунту. Дренаж состоит из двух частей: приемной и отводящей. Задачи дренажей — понижение отметок кривой депрессии и недопущение выхода фильтрационного потока на низовой откос. Их применяют для дренирования тела плотины и основания, а также для перехвата фильтрационного потока, обтекающего плечи плотины. Отсутствие дренажей в плотине должно быть всесторонне обосновано.
Местоположение дренажей и их типы устанавливают, исходя из условий устойчивости низового откоса. Приемную часть дренажа целесообразно приближать к оси плотины, но в этом случае будет больше объем работ по дренажу, увеличатся градиенты напора, возрастут фильтрационные потери воды и несколько усложнится эксплуатация.
Нормальная работа дренажей обеспечивается, если приемная часть их расположена выше уровня воды в нижнем бьефе. Начало дренажа располагают на таком расстоянии от подошвы плотины низового откоса, чтобы было обеспечено расстояние от кривой депрессии до плоскости низового откоса более глубины промерзания. Основными конструкциями дренажей будут наслонный, дренажная призма (банкет), комбинированный, плоский горизонтальный, ленточный, трубчатый горизонтальный и вертикальный.
Наслонный дренаж (рис. 5.17,а). Он не понижает кривую депрессии, а только предохраняет низовой откос в месте выхода фильтрационного потока от возможных фильтрационных деформаций и представляет обратный фильтр, уложенный по низовому откосу. Отметка верха дренажа должна находиться выше точки выхода кривой депрессии на откос и в то же время выше высоты наката ветровой волны от уровня нижнего бьефа.
Дренажная призма (рнс 5.17,6). Она нашла широкое применение в грунтовых плотинах благодаря простоте конструкции; работе при любых переменных уровнях воды в нижнем бьефе; дренированию как тела плотины, так и части основания; использованию как перемычки при пропуске строительного расхода. Недостаток дренажной призмы — относительно большой объем камня.
Заложение наружного откоса дренажа т.бр задают из условия устойчивости (обычно 1,5); внутреннего тдр — из условия положения точки А, определяемой расчетом при заданном значении а.
Верх призмы располагают выше уровня воды в нижнем бьефе. Высота призмы обычно составляет до 0,2 Н„я.
Дренажная призма может применяться и в сочетании с наслонным дренажем (рис. 5.17,в).
Плоский горизонтальный дренаж (рис. 5.17,г). Его выполняют в виде постели, в которой грунты уложены по типу обратного фильтра как со стороны основания плотины, так и ее тела; находят расчетом, используя методику подбора обратных фильтров.
Плоский дренаж приметни при отсутствии воды в нижнем бьефе. При кратковременном повышении уровня воды в приемной части дренажа предусматривают наклонный или вертикальный участок, соединенный с постелью (рис. 5.17)
Достоинство плоского дренажа — простота выполнения, механизация укладки дренажного материала, а также хорошее дренирование основания.
Ленточный дренаж (рис. 5.17, е). Он является разновидностью плоского дренажа. Здесь вместо сплошной постели выполняют узкую ленту (приемная часть), а нормально к ней дают отводящую часть, также в виде узкой ленты.
Дренажная призма в сочетании с ленточным дренажем (рис. 5.17,ж). Такое сочетание позволяет снизить затраты на устройство дренажа. При отсутствии воды в нижнем бьефе работает ленточный дренаж, при этом обеспечивается необходимое расстояние а. В случае кратковременного и незначительного повышения уровня воды в нижнем бьефе включается в работу дренажная призма.
Трубчатый горизонтальный дренаж (рис. 5.17, з). Приемную часть дренажа выполняют из перфорированных труб, укладываемых параллельно подошве откоса, следуя за ее изгибами н обеспечивая при этом односторонний уклон. Диаметр труб определяют расчетам (ври безнапорном режиме), из производственных условий применять трубы диаметром менее 0,2 м нерекомендуется. По периметру приемной части трубы укладывают обратные фильтры. Из приемной части дренажа вода отводится неперфорирован- ными трубами в нижний бьеф. Разработаны сборные трубы из пористого бетона, работающие без обратных фильтров.
Дренажная призма плотины
Использование: в водохозяйственном строительстве, а именно к устройствам для понижения депрессионной кривой, сбора и отвода фильтрационных вод в нижний бьеф плотины. Сущность изобретения состоит в том, что дренажная призма плотины содержит вертикально расположенные продольными рядами полые блоки из упругих торообразных элементов, уложенных со смещением относительно друг друга. По краям каждого ряда перпендикулярно ему расположены такие же элементы. Торообразные элементы обжаты по горизонтали в каждом ряду анкерными стержнями. В качестве торообразных элементов использованы отслужившие свой срок автопокрышки. 1 з,п.ф-лы, 2 ил.
РЕСПУБЛИК (я)л Е 02 В 11/00
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4
Ф (21) 4808744/15 (22) 04.04.90 (46) 15.01;93. Бюл. М 2 (71) Белорусский политехнический институт (72) Г.Г.Круглов и Н,В.Сурма (56) Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика, под. ред. В.П.Недриги, M., Стройиздат, 1983, с.174, рис,6.13, (54) ДРЕНАЖНАЯ ПРИЗМА ПЛОТИНЫ (57) Использование: в водохозяйственном строительстве, а именно к устройствам для понижения депрессионной кривой, сбора и отвода фильтрационных вод в нижний бьеф
Изобретение относится к водохозяйст венному строительству, а именно к устройствам для понижения депрессионной кривой, сбора и отвода фильтрационных вод в нижний бьеф плотины.
Известно устройство в виде банкета, в котором отводящая часть выполнена из крупнообломочного материала, а приемная в виде обратного фильтра из одного или нескольких слоев песка, гравия или щебня, Недостатком данного устройства является то, что при отсутствии на месте строительства достаточно количества крупнооб ломочных грунтов, пригодных для устройства банкета пр:;ходится применять комбинированный дренаж, что осложняет и удорожает конструкцию.
Целью изобретения является повышение надежности и снижение материалоемкости вследствие применения утилизованных материалов.
На фиг, 1 представлен разрез дренажной призмы; на фиг. 2 — вид ee A-A на фиг.1.
При этом упругие торообраэные элементы 3, расположенные во втором ряду, установлены в пространство, образованное упругими торообразными элементами 3 нижнего ряда и так далее, Для ограничения перемещения уп. ругих торообразных элементов 3 в каждом ряду по краям установлены вертикально и перпендикулярно последним, также упругие торообразные элементы 4, через которые пропущены анкерные стержни 5, имеющие накладки с гайками 6 для осуществления обжатия. В качестве упругих торообразных эле-. ментов 3,4 использованы отслужившие свой срок автопокрышки, Формула изобретения
1. Дренажная призма плотины, содержащая вертикально расположенные про1788141
Заказ 55 Тираж Подписное
ВНИИПИ Ггсударственного комитета по изобретениям и открьпиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
2. Призма по п.1, от л и ч а ю щ а я с я
5 тем, что, в качестве торообразных элементов использованы отслужившие свой срок автопокрышки,
Дренажи грунтовых плотин. Назначение. Схемы основных видов дренажных устройств
Дренажами называют устройства, предназначенные для приема и отвода воды, профильтровавшейся через тело или основание грунтовой плотины, и имеющие повышенную водопроницаемость по отношению к контактируемому с ним грунту. Дренаж состоит из двух частей: приемной и отводящей. Задачи дренажей – понижение отметок кривой депрессии и недопущение выхода фильтрационного потока на низовой откос. Их применяют для дренирования тела плотины и основания, а также для перехвата фильтрационного потока, обтекающего плечи плотины. Отсутствие дренажей в плотине должно быть обосновано.
От строительства дренажа отказываются в следующих случаях:
— при возведении плотин на водопроницаемом основании, в котором депрессионная поверхность без устройства дренажа оказывается достаточно удаленной от поверхности низового откоса и не попадает в зону промерзания;
— в низовой части плотин с экранами, ядрами и диафрагмами при условии обеспечения отвода профильтровавшейся воды;
— в плотинах, низовая часть которых выполнена из каменной наброски или из другого крупнообломочного материала (гравийного, галечникового и др.).
Местоположение дренажей и их типы устанавливают, исходя из условий устойчивости низового откоса. Приемную часть дренажа целесообразно приближать к оси плотины, но – больше объем работ по дренажу, больше градиенты напора и фильтрационные потери.
Нормальная работа дренажей обеспечивается, если приемная часть их расположена выше уровня воды в НБ. Начало дренажа располагают на таком расстоянии от подошвы плотины низового откоса, чтобы было обеспечено расстояние от кривой депрессии до плоскости низового откоса более глубины промерзания.
Основными конструкциями дренажей грунтовых плотин являются наслонный, дренажная призма, плоский горизонтальный, ленточный, трубчатый горизонтальный и вертикальный, комбинированный.
а – наслонный; б – дренажная призма (банкет); в – комбинированный (дренажная призма в сочетании с наслонным дренажем); д – плоский с вертикальным (наклонным) участком в приемной части; г–плоский (постель); е – ленточный; ж – комбинированный (дренажная призма в сочетании с ленточным дренажем) з – трубчатый горизонтальный; 1 – заглушки; 2, 3 – перфорированные и отводящие трубы.
Описания основных видов дренажных устройств
Дренажная призма (дренажный банкет).
Выполняется на русловых участках плотины из каменной наброски при наличии на месте строительства достаточного количества камня. Этот вид дренажного устройства нашел широкое применение в грунтовых плотинах благодаря простоте конструкции; работе при любых переменных УВ в НБ; дренированию как тела плотины, так и части основания; использованию как перемычки при пропуске строительного расхода. Кроме основного своего назначения он является упором низового откоса плотины. Недостаток – относительно большой объем камня. С внутренней стороны дренажного банкета, примыкающей к телу плотины, и в основании его укладывается обратный фильтр из слоев песка, гравия или щебня. В плотинах из суглинистых грунтов обратный фильтр можно устраивать из одного слоя гравия или щебня. Общая толщина обратного фильтра из одного или двух слоев принимается 0,2…0,4 м. Верх дренажного банкета должен возвышаться над максимальным уровнем воды в нижнем бьефе на 0,5…1 м. Коэффициент внутреннего откоса дренажной призмы принимается 1 – 1,5, наружного – 1,5-2. На заложение внутреннего откоса также влияет расчетное положение депрессионной кривой, которая должна проходить на расстоянии не ближе максимальной глубины промерзания от низового откоса плотины. Ширина банкета поверху принимается по условиям производства работ, но не менее 1 м. Дренажный банкет можно устраивать без бермы. Тогда наружный откос дренажного банкета располагается заподлицо с низовым откосом плотины.
Выполняется на участках плотины, перекрывающих затопленную пойму. Для его устройства требуется гораздо меньшее количество камня. Наслонный дренаж не понижает кривую депрессии, а только предохраняет низовой откос в месте выхода фильтрационного потока от возможных фильтрационных деформаций и представляет собой обратный фильтр, уложенный по низовому откосу. Превышение гребня наслонного дренажа над максимальным уровнем нижнего бьефа принимается как и для дренажного банкета, учитывая при этом высоту выклинивания фильтрационного потока на низовой откос и глубину промерзания.
Плоский горизонтальный дренаж.
Применим при отсутствии воды в нижнем бьефе. Выполняют из гравия или щебня с песком в виде постели, в которой грунты уложены по типу обратного фильтра, как со стороны основания плотины, так и ее тела. Толщина плоского дренажа бывает в среднем 0,5 м, ширина принимается 1/4…1/3 ширины плотины по низу. При кратковременном повышении уровня воды в приемной части дренажа предусматривают наклонный или вертикальный участок, соединенный с горизонтальным дренажем. Достоинство плоского горизонтального дренажа – простота выполнения, механизация укладки, хорошее дренирование основания.
Является разновидностью плоского дренажа. Здесь вместо сплошной постели выполняют узкую ленту (приемная часть), а нормально к ней делают отводящую часть, также в виде узкой ленты.
Трубчатый горизонтальный дренаж.
Применяют обычно на тех участках плотины, где воды в нижнем бьефе нет или она появляется на короткое время (пойменные участки плотины). Приемную часть дренажа выполняют из перфорированных труб или труб с незаделанными стыками (гончарных, бетонных или асбестоцементных). Трубы укладывают параллельно низовому откосу, следуя за ее изгибами на расстоянии от его подошвы не больше 1/4…1/3 ширины плотины по основанию и не меньше глубины промерзания. При этом должен быть обеспечен односторонний уклон. Диаметр труб определяют расчетом исходя из условия обеспечения безнапорного движения воды в трубах, но не меньше 0,2 м. По периметру приемной части трубы укладывают обратные фильтры. Общая толщина слоев составляет 0,4 – 0,6 м. Из приемной части дренажа вода отводится неперфорированными трубами в кювет в нижнем бьефе. Кювет устраивают параллельно подошве плотины.
Может быть в виде дренажной призмы и наслонного дренажа, в виде плоского горизонтального дренажа в сочетании с наслонным дренажем и др.
Дренаж в виде дренажной призмы и наслонного дренажа устраивают, если максимальный уровень воды в нижнем бьефе поднимается выше верха дренажной призмы. В этом случае верх наслонного дренажа располагается выше максимального уровня воды на 0,5 – 1м. Комбинированный плоский горизонтальный дренаж в сочетании с наслонным дренажем устраивают при недостаточном количестве камня на месте строительстве.
Обратные фильтры дренажей
Обратные фильтры располагают на контакте дренажа (или пригрузки) и дренируемого тела плотины, ядра, экрана или основания плотины. Их допускается не устраивать при контакте дренажа с телом плотины, если оно сложено гравелистыми песками, гравийными грунтами и др. Отказ от устройства обратных фильтров должен быть обоснован.
Для обратного фильтра используют имеющиеся карьерные грунты или искусственные материалы. Их подбирают из условия обеспечения фильтрационной прочности сопрягающих грунтов в месте контакта. Если естественный карьерный грунт оказывается непригодным, то проводят его обогащение или отсев мелких фракций.
Число слоев обратного фильтра и их состав необходимо определять на основе технико-экономического сравнения различных вариантов.
Что такое дренажная призма
Весьма распространенный тип дренажа, оправдавший себя на практике и имеющий много положительных сторон, к числу которых можно отнести:
— доступность выполнения простыми средствами;
— повышение устойчивости низового откоса (своего рода упор для плотины);
— защиту низового откоса от волновых воздействий;
— дренирование не только плотины, но и ее основания;
— дренирование тела плотины при подъеме уровня воды в нижнем бьефе.
Недостаток дренажной призмы состоит в том, что поперечное сечение ее во много раз превышает потребные размеры, необходимые для приема и отвода профильтровавшейся воды, отсюда требуется очень большой объем камня и материалов для обратного фильтра. Устройство призмы трудоемко и требует применения ручного труда.
В поперечном сечении дренажная призма имеет форму трапеции с заложением откоса со стороны плотины не менее 1,25, а со стороны нижнего бьефа не менее 1,5.
Изменение заложения откосов дренажа в большую сторону не ограничивается, если это вызывается снижением кривой депрессии или дренированием грунтов основания.
Ширину дренажной призмы поверху назначают по конструктивным соображениям или из условия производства работ. Какое-либо хозяйственное или строительное использование гребня призмы, например положение по ней дороги, недопустимо. Ширина дренажной призмы поверху обычно бывает от 1/4 до 1/3 ее высоты, но не менее 1 м. Ориентировочно считают, что высота дренажной призмы составляет 0,15-0,20 от высоты плотины. При принятой высоте призмы, исходя из обеспечения заданного расстояния от плоскости низового откоса до кривой депрессии, можно определить ширину дренажной призмы по основанию.
В тех случаях, когда в нижнем бьефе есть вода, гребень дренажной призмы располагают выше максимального уровня с запасом на накат волны. При кратковременном подъеме уровня воды нижнего бьефа выше гребня дренажа, что бывает в водохранилищных плотинах в период пропуска паводковых расходов, допускается выполнять дренаж пониженной высоты, а низовой откос выше гребня для предупреждения размыва от волновых воздействий укреплять (рис. 39).