автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Противофильтрационная защита плотин, возводимых из несвязных загипсованных грунтов

ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ ПО ИЗЫСКАНИЯМ ИССЛЕДОВАНИЯМ, ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ ВШ1РХ'Г?ЯПСТ№.НННЯ ОБЪЕКТОЯ В СССР И эл РУБЕЖОМ •СОЯИНТВРВПД"

На правах рукппигл>

ГАЭИНАЗЛРОРА Сиддика

пкчтги воФильтрлиианнля защита платим. возводимых

и"* несвязных загипсованных грунтов

~ Гидротехническое и мелиоративное с г рои тс? льатяо >

Л ПТОРЕФЕРАТ л'ч-гт»птац|)1.| из '-оисканир учинпй отепрми р-1илилэтгэ т^имОм^ски.ч наук

Писквч - 1997.

Раоога выполнена в Тшшеыюасы ордене Трудового Краевого Ьнаиани ивслитуге инженеров ирригации и механизации сельского хо&яйохва (тшимех).

Научный руководит ль - доиюп тничваиик наун, профессор

|.П.Щ?ИГА

Научный кснсудыаи» - кандидат «ехничеоан* ввун, доцеи*

А.ИУРЕАНОВ

Офвциальныа олпонецви; доктор «вхаичасних наун, ирофеоиор

И.О.РУМЯНЦЕВ <МШ) нананда! тничаских наук К.М.ШШВ (Уэе*ройи8Ханиваццяг

Ведущая организация - УЭГИЛЮБОДХОЗ

Ватта оооноиюя ".7_" февраля 1У92 г. в " " часов на

заседании специализированного совет Д 099.ОБ.ОТ при проиавод -охвеннои ОСьедииеНМи СОВИНДОШ по адшзеу: Т293Н, Цосива, ул. Енисейская, 2.

Огэыв «а амерефера», 3tBopenHi.Ui (ьрсовок печащз предприятия или учреидввип, просии ивправ/ппх- ии адресу иисгисуса на пин ученого секрагаря.

О диссертацией ыомно оанокоиип п и олблиогекь в г.сеин,|,Е^БОД.

Ав*врвфвра1 разослав " ' " январл 1ЯМ г.

Учевый оекрехарь специализированного соьоха Д 099.06.01 кандидат уехвнческик наук

.Г.ШБлиБА

-3-

РШа УШШ1Ш1Щ PAliOTLI Актуальность исоледуеыоГ; пройяопц определяется тем, что одной мп основных радоч агропромышленного комплекса является речдаземия продовольотвепиоя программы отрены, которая тесно опллрпв и мелиоряшеЯ л двлышШзш рвзгитпем иелиореткпного и водохозяйственного отролтельотва, Успешное решение вопросов водохойяйотвеииого строительства и пашиенипг aro экономической *»;<?рктгннооти в большей мерс опяяено с испольвовонием в аеыля-якт гидросооружениях, (п лотпнвх)меотввх грунтоэ:;х кетеривлов, г т^м "поле оПлядрипих определенной явгппсоватшоотьга.

Р последнее время л отзчестпет'ом п яеруйеянсн плотиго-от!У;9Г(щ преобладает тенденция прекгупвотвепного яопользоввния 1 ir.'j.Tfij-irv гаторяелоч. Гллео ОС" пдотип, построенных и отроя-i,-pvr.,7 г пирр- ?я последние Ib лет относятся к грунтовил. Рна-лмше мосип'i:Он плстипоптроеяия требуют ксчестпешю новых '1 о'^ее соперпоннкх методов рационального проектирования про-'пп:гчльтргвнонпрт влеиентов, о^яопечивеюдах противоГ-ильтротш-ОПП'Ю ПРОЧНОСТЬ грунтов теля и освопояяя плотини. Иопольасял~ 1;»та m:?otfí!j'X мпглпссваннюг грунтов л строительстве грунтов и* hjic-'íth требует дополнительного изучения о троит ельник оворотв ЙТ<Г' Ul'v'HTO1'! И протшзо'ильтращюппок Ч8ПП1ТЫ плотин, построение ^ пр .••лгяпо'п» синит и из аогппоогппшл гг-уитоп. Несмотря на nwVBrwno гЪлычое гояичество япследовшиЩ отровтелыпк np,.. (yrj чв^ипсоячнпвх грунтов, Donpoon, свяг>?чнно о годопро-иггропхты" к »сочность»» грунтов теля и освоения плотин, п т«ч■■■■■>'; цр0тйго('1'Л7>тря!гиочиоя паишто ео оотсстол <ида илюотеточ-

• ""П\Р . «)ТО и обусплвлпввст г основном актуплыюоть .......« им-! ti r>T'i;< пмцявягллр.

Цельы денного иоследования явдяеа'оя разработки рекомендаций по определению и прогнозу иаменений ^ильграционнш:, прочностных характеристик несвязных вягппоовенных грунтов то да и основбшш плотни { по применению противоояльтргпленных (элементов для плотин, зоорукаемнх ив иеовя&ных аагипооввнпих грунтов. В соответствии о целевой направленностью в ре боте были поставлены и решены следуше яедечи:

- изучение ивнензшш £ильтрапионных и прочностных хр,рз1 рйотпк грунтов от влияния комплекса теких ректоров крк содор-

, женпе пклеввтых фракций и гипса; плотности сухого грунте, влажности; .

- изучение ре а личных вериснТов протияой-ильтрвшюнноп зениты п установление ресчетнвх фильтрационных характеристик пдо-тин.

Для достижения поставленной дали и Еедач нвмя^прп выполнении денного наследования, были проведены оледуюше реботк:

- Сбор ЛИГврВТурННХ ДАННЫХ И ИХ £Н8ЛИЗ< овобсенив ДЙН1ШХ

о строительных скойотвбх загипсовошшх грунтов, противофильтра-ционнь'х устройств осноб8ния й плотины, причинах нйдостатков работы противофильтрйциоияой зешитн ргадичиых плотин;

- експеригентвльное ид,"ч;:-т;.не (Тилмрационшгс и прочностных характеристик плотин Ир несвязных загипоованных грунтов, установление положения кривой депрессии» определение градиентов непорв и скорости Сшьтрапионного поток!; к тел? и основании 1'ЛОТИНК и др.

Научная новизне работа заключается в сиеп^шем: на оонове ла'орвторных (экспериментов установлены количественяье закоьо-^ьооти изкенпяия ^ильтрсциоиных и прочностных характеристик , гр7нтов под влиянием комплекса факторов,таких как: вд&жноагь,

ссдс р;,:гнг.е гипс о, пылсватих (ТрагсцяГ; и плотности сухого грунте. Получены разлютые ийт'.стпчьснае г'.одели определения этих характеристик от плкяння вьчгеукгзспных г^зктовдп;

дая

- рйзрссотгна ноыогпл'га^определепия (Гильтрэнионннх я проч-1.остнь'Х характеристик грунтов, обусловленных вш1'едачиЕ81шек'

гяпсв 11 n тел2 г. ос5юв8шш плоти':!!;;

- хзь'япл&я характер изменения дегрессионноп кргшой и рьс-"етпых хгпикторгютлк плотил при рсьлнчнш" схемах протявофиль-тр'.'шюмшх устроЛстп;

- лредяохенк веиЛэлес »й*бхмвя»е схемы протвлосТильтраци-om:oí запкти дял плотин не геои>гипих пвгппеотзашшх грунтов. .

Тту?::,п'"{-<;«рч йкр^у-урсть раоотк зв&ятчеется п тш, что «гляяоясшге расчет.j:c гТорг^'лы яс^Болдат боявс достоверно оценить лпта.^лън'О хг-р.-ктгрлотпкп звишсовйлпого грунте тело и íiüüoi'íi;:¡;! лг.о'^нш-'. "окорспны? 1,'етод определения прочпостп-'х, 'ыдедег^ош ы-" лг.рсктсркзтик плоздо с попоыко ншогргш'.'.' деет ягатгаост!. onouc. ить зятоети временя ве определение и ирогпо- . si ппгея'ч.'яг 1Л'ь.оуггзсий'.';с характерами:..

1'с::о:'е1!лс1тш1 по выбору к п^/гепенет протняоЛлльтрацг.снноД :'fW!Ttí пог.оолязт достоверно определить оптимальный вариант конотр;,'и::!Я плотин из неевггшх зсгипсовгпшкх гругтов. Зв счзт' рг.г;л1:с&1с:г унс-згшшх гипс предлояеппй достигается необходимая !.r,-fr-:ocvb пдетнпо, обеспечивается ¿oлес о^основанниГ'; подход ?л'борг ог.тш/яльпкх конструкций противо;тпльтрйциоккоП зепати г:-. licc.bí-.-.l'.w гчтцпсоег.ншх грунтов.

/.ги-обпшя и рееллгепия результатов исследования. С<5|10»»шв-<--"!.у.'л-чк длссертении докледь'вн¡аоъ и обе уедались

- w;"í>:o~7RX:-:a4ccKJ!X кон^решиях Т1Ш.2СХ tISB4-Ti"S9rr.)}

-6- республиканской неучно-техшгческо{! конференции: "Актуальные »опросы пропегендн интенсификсции общественного производства в условиях научно-технического прогрессе" (г.Ташкент, 1985);

- Воеооьзной нвучно-техничгокой конференции "Пути удешевления и уокорения строительства плотшг аз грунтовых материалов" Сг.Нурек, 1£В5г.).

ир зетиту выносится следующее;

1. Метеыетические расчетные г/одели основных характеристик грунтов теля и основания плотин от комплекса фекторов.

2, Ускоренней иетод определения прочностных, фильтрационных херактерийфйй фунтов их плотин с паи опил на/ограи/ы.

3, Характер изменений депресспошюй кривой, градиенте напора, скорости фияетрййоитю потока плотинц при применении различиях типов противадч^редлошшх устройств.

4. Рекомендации по сыйй'ру а* приь'ененшо противофильтраци-онной зашиты плотин ип несвязных йазампсодантк грунтов.

Объектом исследования является* естественные вегипсопан-ше образцы грунтов плотины И'оркувйсйоио. месторождения, к.одедь ные обрсзш! загипсованных грунтов, ргэличине варианты земляных плотин и типы противогияьтрационных устройств,

Теордтиуеско)' и уетодическо? основой исследования явилиоь основные положения и >>ормы по проектированию гидротехнических сооружений, директивные материалы по оожмнш направлениям раввития егропромышлешюго комплекса страны ;.о 2000 годе, про-*р&Ю18 мелиорации земель.

Диссертегая состоит :1 '1 1гг.ъ иецшшписною тексте с 17 рвсуадсемя оС»емог, 12? страниц.

CCKCBKU5 ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность теки, поставлены цел, задачи диссертационной работы. Показана степень новизны практическая ценность результатов исследований, изложены оновныо полокснил, пь'носга/не на зешиту.

D первог главе диссертации приводится обзор и анализ ос-ОВ1ШХ ргбот, посвященных изучению строительных характеристик вгипсовопних грунтов. Показаны суг'сстауюгае противофильтрзци-miue мероприятия и отмечена их недостатки. Проанализированы оновпво строительные характеристики, исследование рззньта вторами. Существенное внимание уделено выявлению факторов, лптчпх не прочность и фнльтрециоюше характеристики плотин.

В гастояксе время изучены (Тлппко-геханпческие, химические ! строите лыпл» характеристики загипсованных грунтов рядом ■ченых-исслсдоаптслсА: Всрегип H.H., Орадонскал h.a., Ьезрук ,М., ?'отнлеп К.л., Ломияе /¡.К., Рожде-ственскиП Е.Д., Терлеи-;ря '-'Л:., Чихокоядао ГЛ., Грот Л.И., Шульгине В.П., Недригп ¡.П., Ппвилонскг.;: В,!.'.., Дгяоев л.Н., Котопидзе н.Б.,11окротэса«й '.И.,Ле?гынов8 ¿.А., Лптрухин В.П..Курбанов А. п др. Строи-■слыше характеристики грунтов - прочность, выщелачивание 1ÜIT-:а, погонеттропкнсы'.ооуь и др. изучена в основной лишь е опро-¡елсинимл груьтрни, твтеги как: супеси, суглинки, зяетзролг.ти, ■ягне.

При изучен™ различным авторами физиво-мехеничест*, :икичпсг.:1Ч своПств и строительна хпректерпстик учитеВбЯООЬ ;ипь 1-2 фактора, влиязоЕие г г определенны!! вил конкретных йв» v.mtu, хвргктерязуппиг одпн из ва*оп сяоЯств звгйгеоввнных •■vaTcn. ¡.'агппсовягоесть исследованных р^ултов колеблется о 1

до Было установлено, что недостаточно изучены

овойства несвязных эагипоованкых грунтов. На основе акопершен-тадьных исследовснпй и проведенных опытов нами установлены основные строительное характеристики несвязных загипсованных грунтов,. Зтп исследования еше раз подтзерндаат возможность использования загипсованных грунтов в гидротехническом строительстве и, в том числе, при сооружении земляных плотин,

В днссертРЦПОнноА работе рассмотрены некоторой особенност] возведенных или проектируемых зшляшх плотин с использованием •засоленных (загипсованных) грунтов:,Талимардяаисквя, Арносай-ская, Шоркульская и др. Не территории расположения этих зьыля-ьых плотии до их строительство находились природные задав '" грунтов' о различным содержанием в них гипса. Применены, были в строительстве плотин различные ввдв грунтов, такие йен: г.елко-зернпстый песок, еяоврояит, супесь, суглинок и др. с со-дерквйгвц определенного количестве в них гппов,

Текке, в диссертеционнол работе показано, что при строительстве реальных плотин г основном применяются в качестве противофильтрационноЯ эвшпты - ядро, вкраа, дренвкние устуей-ства и т.п. Как правило, они служат для уненыаения ^ильтраци-,. оняого раохода, снижения кривой депрессии. Фильтрация воды через тело плотины кокет привести к рйвличным повреждениям и евариям. Установлены основные причины поврейденвд и каарп":, связанные с с^ильтрациер. воды через тело к основание еемлшых плотин. Отмечается, что до неотояшего времени не исследована задача о преда хеиия прочнооти в (Шльтрационннх характеристик ояотин из явгипсованяых грунтов от влияния комплекое ^акторов. Мело изучен характер изменения депрессионной кривой, градиента

18поря и скорости фпльтрэпр-ошого потока в теле и основании тлотинн из несвязных загипсованных грунтов.

Вторая глава посияшонв изучению инкенерно-геологических голов«}; ШоркульскоП плотины, оуюествувдих п проектируемых тп-!0В плотип с различными противо^ильтрацноннши защитными конструкциями. Объектами исследований явились естественные загипсованные грунты Еоркульскаго месторсадения, модельные образцы грунтов с различиям содержанием гппса, расчетные варианты зсм-шнх плотин и типы противо^ильтрационлых уотролотв.

Приведены дянкке о естественных грунтах Шоркульского '•есторондешит. По инпгпсрпо-геологпчсскгк двннкм из территории ¡'оррульскоМ плотины широко распространены загипсопанико грунты эззличных видов I песок, суглинок, супеоь, галечник, конгломераты и др.) с разной глубиной залегания. По проекту из основа-шя плотинн удаляется верхний загипсованный слое грунта глуйд-юП до 3 объемом около I млн.м3* Ярп строительстве плотины >бьем всего грунта, подлекапего удалению, составляет около 3 клп.м3.Отвозимы}' о песта строительства грунт не только уве-гачквает себестоимость работ, но и способствует значительному засоления и загрязнению той территория, но которую он сгудет • «■возиться. Использование для строительство сооружения часта тодлеяетих удалению загипсованных грунтов значительно снизит . зебсстошэдть п сократит срок строительства плотник» С стой делю для обоснования гозможиости использования в качестве строительного материала были исследованы грунты Коркульсю-го кесторождешт.

При проведении лабораторных исследования наряду о естественными г)т?нтег'П Шоркулюкою месторождения били иопользошм

различные иоделыше образцы, подготовленные в соответствии с требованиями планирования экспериментов. Гранулометрическая фракция грунтов подбиралась максимально приближенными к естественным природнш состава». В исследованных образцах грунте содеркЙ'оя пески средней крупности с диаметром частиц от 0,25 до 0,5 и.!, гшлеветые фракции с диаметром частиц меньше 0,1 мм и мучнистый доухводиый гппс.

Согласно рекомендациям ведущих проектных организация САОГцдропроект, Средсзгипроводхлопок, Узгипроводхоз и действую-'шх нормативных документов, элементы исследуемой плотины приняты конструктивно, исходя из еналогов условий применения местных грунтовых материалов для возведения земляных плотин. Е исследованных ввриаитох плотин изучена возмокность применения грунтов с коэффициентом оильтрации от I до 6 к/оут и углом внутреннего трения от 30° до 42°, содеркзпиеы гипса от 0 + 40??., В основании плотины залегает зсгипсовашшк грунт с аналогичными водно-физическшш и строптслышми свойствам!.

Третья глава посппнеие планированию и проведению экспериментов. Научные исследования по изучению ссоГстб грунтов земляных плотш! осуществлены о па/.оп;ью лабораторных экспериментов. При это» исходя из условия планирования экспериментов для установления оптимального количества опытов были применены методы латинокого квадрата. Априоршлл анализом бичи установлены 4 Фактора, оказывтчие более существенное влияние на исследуемые строительные харгп.теристпки грунтов плотины, т.е. на водопроницаемость и угол внутреннего трения.

Эксперименты были проведены и лабораторных условиях с использованием различных приборов.

-II- '

Рассмотрены существующие методики сГильтрэциониьх расчетов плотин. При этом было внявлоно» что сзмим достоверном в практичным является метод электрогидродиненической аналогии

В последнее время для решения к'яогих прикладных задач все чете используются математические г/од ели. Во многих случаях возникает необходимость создания слояшых моделей, которые прежде всего связаны с использованием S3" и современной вычислительной техники. При постановке задач планирования эксперимента л методгаш их ресения учитывались требования вычислительной математики и статистического моделирования, что, в конечном итоге, пргаодило к необходимости использования современных , БВМ. Наша задача состояла в та«:, чтобы изучая совместное влияние различных (глзпко-гехзппчеекпх свойств» факторов, нейти (Т.ункщ'окалышс зягпск/.ости от mix ochophux строительных характеристик грунтов. Для ресения этой задачи паки пепользовзн латинский квадрат. Лгтинскп/ квадратом назкззется таблица из единакосого числа строк и столбцов, заполненная латинскими буквами (отсюда название "лзтинскпЕ"). Этот 1'етод в значительной мере универсальный и дзет возможность все операции возле-' кпть на сВ!.1. Такие» в этом случае можно использовать возможность вкбора уровня каддого аргументе в оготе текш образом, чтобц г,окно было оп'оквть много?,бкторпую зявпсшость прп минимальном количестве проведениях онеперимевтов.

Не основании изучения литерегурних источников нямп вкдоло-ш! четгре Г актора, ок сзывайте cymsctceHHoe влпянке ив основные стромтелвт'с харсктсрлстики грунтов, в нгенно: влежпость, со.пгркпше гипсс, плотность скелета грунте, пглевстае (*ракиик ( табл. I).

Лпрпорнш еиализоы устансв лени границы уровней кездого факторе. По непременному условию истоде лстинского квадрата интервал варьирования приняли одинаковыми (тайл.1). В качеству матрицы планирования ламп попользован латипскш; квадрат типа 5x5 1табл.2), tí этом случае обшее число позмохлых сочетании уровне!'! аргументов (опытов) составит 54» 625, С поыошьв матриц плснировепия ото число опытов моано сокретить до "5, т.е. п 25 раз, беа существенного влития на достоверность результатов работа.

Теблице I

Границы изменения переменных факторов

; •' Г^У Переменные I Влажность! Пылеватые! ПлотностьТСодеряяние пл! факторы 1 в " 1 ¿"ракша, » окелета, !,. гипсе, ■ ____ _____ I " % _ írpyiiTe.r/cM3^ Й

- УслосгЛе~о?оэ~~ Т "" ~ 7 , Х„ - - - ^

. _ ^ _ п8чони£ ___«___J_ _ I___2__I___3__I___4___

• I, Значение и Ю.ССЦ) ЗЦ) í.bb(I) ОН)

уоовшФак- 12,50(2) 1UVV5) l.buU) I0t2)

. . ' I7.50U) 24(4) I.?0(4) 30(4)

' r ■ - 20,00(5) 21(5) 1.75(5) 40(5)

2, Верхний уровень 20 SI 1,45 40

. 3, Нижний ураавн» 10 3 1,55 О

. 4. Иатервея

вврьироьаная 2,5 7 С,05 10

• Иа матрицы планирования ( тлбл.2), составленной о ио~ цоиьй твбл. видно, «reo в эксперименте наи'ди; фактор ис-

пользуется одинаковое плело раз и причем берется одни фактор в пяти уровнях.

Четвертая глава посвяшена ускоренному методу определения строительны): характеристик л выбору оптимальной конструкплп противо^нльтрсилонпоГ: сориты плотины, возводимой из и на несвязных загипсованных грунтах. При обработке результатов экспериментов применены современные способы расчета и SB!.!.

Получены гстегетические расчетные модели "К" и "Ч"' в зависимости от комплексов зргуийнтоп-фкторов. С покоиыэ этих ■¿оделеи гояпо определить и прогнозировать характер изменения гильтрскиош1Ь'Х ¡1 прочностных характеристик грунтов плотин. VnnpСотен ускоренны]; метод определения их с паю ют пог.'огрсш.щ. Трсдлсгасг.сл ног/огрето дает гозшпюсть одновременно учесть юг.енсняя комплекса олйдуипг-: ("акторов: влажности, плотности :yxoro грунте, содержания гипса ч пылеватнх сТракилз в грунте. ■' Для определения элементов Гильтрсгионлого потока ч теле основании плотины были выполнены расчеты для различных вз-яентов схем протиг.с'ильтргшюшюя залоги.' плотин, определены [■У'сктпвкые варианты протЕвосТильтраиштой зашиты плотин, поп-одимых из несвязных загипсованных грунтов.

Исследование сопротивления зогписовечии* грунтов сдвигв-гиу. утгля1, чозкишела/ под влиянием внешних воздействий, зяллчшг: гидротехнических соорутегп.Ч, в т.ч. земляных плотин, ■.сет первостепенное значение.

Яри сопротивления сдвигу загипсованных грунтов

1Я8 поставлена елгдуюгая *',ель;

- определение угла внутреннего трения грунтов теле пяо-ни при учете воздсГ.ствиг комплекса (Т'сктсрвг # таких кек:

Таблида 2

ШЖКИЙ'КВАДРАТ - ШРИЦА ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРШША

! 1,55(1) 1,60(2) 1,65(3) 1,70(4) ' 1,75(5) -5,

ч У2 3 10 17 24 51 5 Ш 17 24 3) * 1С 1? 2« 31 3 IÛ •7 51 3 iû 17 34

1 2 Ъ 6 1 2 5 5 1 2 Ъ 5 t 2 3 « 5 1 2 Ь б1

10 (Г) 0(1) Л 4

10(2) Л +

20(3) 4 л

30(4) И л.

40(5) п

0(1) п +

12; 5 (2) 10(2) п +

20(3) п +

30(4) + п

40(5) ч Г.

0(1) + п ■

15,0 (3) 10(2) а +

20(3) п +

30(4) + i Л

40(5)

0(1) 0

17,5 (4) 10(2) Л

20(3) л »

30(4) * ri

40(0) * а

0(1) И 4-

20,0 10(2) + я Î

(5) ыЫ п *

30(4) п *

40(6) * <г -J

ПШДОШШ& мах "+" - 9кспедяитгая}&ш гаачамга; тип *я" - сровероядое гоасеяшв.

-15в данность, плотность сухого грунта, содераение гипса и пылеватнх фракций в груите;

- определение степени изменения угле внутреннего трения загипсованных грунтов при воздействии влажности, плотности сухого грунта, содержания гипса и пклеватых фракций в грунте, что необходимо для прогноза ¡иботы плотины в период строительства и эксплуатации. Было п-роведено 25 серий опытов по определению величины угла внутреннего трения.

Результаты опытов покапывают, что исследуемые несвязные

1

загипсованные грунты по значение угла внутреннего трения от незагипсовгзккых грунтов существенно не отличаются. Тек, полученные опытные значения угла внутреннего трения исследуемых образцов несвязных загипсованных грунтов колеблются от КО до 42°, с ориентировочнко значения угла внутреннего трения таких видов незагипсовснных грунтов колеблятся от 26 до 4Р. градусов.

Выщелачивание к нгсктегность воды гипсом различна в разных грунтах. Для расчета периода Еыпелочшашш немп определена максимальная насьтенность води гипсом. Такие установлен характер изменения вм-елечнвввия гипса из образцов. Еыли проведены опыты с характерными образцами грунтов поп гргдпекто рппора I, коэффициенте кильтрецпн Кср = 0,рГ'г./сут в течение ?С суток. Результаты опытов показали, что максимальная насыщенность води гипсом биле 0,24?, минимальная - 0,1'".

.'Ьучечие водопроницаемости цссуечуета-х грунтов тела и основания плотины экоперяментаиыщ". путем было проведено для определения водопгхзмтаемости грунтов с учетом изменения Гизико-мехенически* и химических ("акторов, тта:: как елскность, плотность сухого грунта, содеркание гипег я пкленатгх ^рзкнпд

-IG-

в нем; определения диапазона изменений величины коэсТфмщенте фильтрации при различных возможностях сочетания вышеуказанных четырех Факторов,

Анализ результатов изучения водопроницаемости зггппсоввн-ных грунтов-образцов поназквает, что величине коэс^ициента фильтрации колеблется в диапазоне от 0,001 до 1,7 м/сут.

Натемагическле модели функциональной зависимости строп-тельных характеристик плотин.

Проектирование плотины из загипсованных грунтов и ее эксплуатация в дальнейшем особенно тесно связана с выбранными характеристиками грунтов. 2то обуславливается тем, что возможнее изменения характеристикk свойственных загипсованному грунту тела плотины» могут влиятьне ее работу.

Исходя из выводов решения поставленной задачи, были выделены следуйте две важнейшие характеристики грунтов: водонепроницаемость и сопротивление грунтов сдвигу. Изучено изменение их в зависимости от следуювшх менторов: влажности, плотности скелета грунта, содержания гипсе галеватых Грамш"-.

Несмотря на то, что основные ''змснеипя учитываются в проектных расчетахj очень часто бывает необходимо прогнозировать дингмику игменения вгшеунязеннкх характеристик плотин. Пеш? задача соотояла в тс».!, чтобы подобрать гид функции "К" v " М5 " от вышеуксгскны* фскторов,

Первый подход, который мы применяли, состоит г том, чтобы определить многочлен, точно удовлстгорпошип в 25-ти наборах исходных дашшх, соответствую™:: погученнш 25 зиепенппг экспериментельнкс дбйних, согласно табл.2, Этим требдзаниям отвечает полином "сгренпа.

Полокительной стороной этого многочлена является то, т-.. он точно описывает экспериментальные денные, недостатком го то, что он содержит 50 членов. Поэтому в дальнейшем получены функции от четырех нерешенных в воде следующих зависимостей: линейная завис к/ость, квадратичная зависимость, обратная зев,, сшлость, экспоненциальная зависимость.

Осе виды математической (аналитической) зависимости ¿эр-, теризуют функции коэффициента фильтрации и угла внутреннего "трения от четырех ергумеатов ( факторов): влеикооть, пылеь /л... фракции, плотность скелета грунт8, содержание гипса.

С помощью УВМ получены уравнения вышеуказанных га висиы^о 1 - модели. Нине приведена каццзя модель с соответстЕушииа/и величинами коэффициентов уравнения.

пне!1 пая модель:

Уравнение функции для определения кооЭДациеита Гшльтрацш: ■ имеет вид:

К = 5,56+10,0073 \V-0.02I П*--0,023^ -С#У2Ь Г - (I)

Уравнение функции для определения угла внутреннего трения имеет вид: •

У- II.21-0,11 V/ +0,063 ПЫЗ.б^ 4-0,14 .Т (2)

Квадратичная модель:

- для определения коэ.Щшиента ¿ьльтрацгш:

К= ^,06 + 0,0СО17 \\'2 -0,0005? Пф - - Су^сГ2

- для определения угла внутреннего трения:

^ - 22,2+0,Ю?^' > 0,СС241ЦГ +4,05 Д^2 +0,0041 Г"

Обратная модель: для определение кбэ^ицц'енти Л«льтра!^и1:

к .__:__________1__——----------

36,21-12¿£2^ V. ,г,Гч* V . Ы

-18- для определения углг внутреннего трения:

__L

0.04Sf0,00000 W-O.OOOC4I ÜVO,011V, -0,0000£6Г

(6)

Зкспопешшзлышя модель:

- для определения коэффициенте Фильтрации:

1С = gil,65+0,15 ^+0^087^8,25^- 0,C3S Г (7)

- для определения угла внутреннего трения:

U) в D2,E8-0,002S W+C,C0IG + О.СОЗйГ

Q

Коэффициенты в этих зависимостях определяй по методу ие-икеиызих квадратов. Недостатком при при.Венеции обратной и ■ экспокенгаеадноП зависимости является то, что с г.евысокоГ; точность» находятся коэффициенты. Поэтому при практическом использовании ми рекомендуем з качество простых расчетных зависимостей линеГлу» и квадрзтпческую модели, шторке давт иси-больсую точность.

ГскорйнрыУ метод определения и прогнозирования строительных характеристик грунтов плотин из несвязных загипсованных грунтов.

Существующие методы определения "К" и " " в своем большинстве связаны с многочисленными математическими вычислениями, большими затратами времени на эксперименты, нередко даших искаженные результаты.

В связи с этим ест;ос значение при определении и прогнозировании основных строительных характеристик грунта л период строительства и аксплуатепик всходят такие методы кгк программирование с последующим решением на различных ЬВ[* или гра<"и-

ческое определение. Особенно важно добиться быстрого определения коэффициенте Фильтрации, прочности, деформируемости. Особенности) определения с пжотыэ номограммы этих характеристик, в отличие от обычных методов, является их дешевизна, доступность, простота пользования, наглядность и быстрота получения ответов.

ОсновоГ составления номогреммы является построение сжал для переменных и Лункннонвльных величин. Номограммы, крккыи бы рни не бкля, представляют собоП инструмент, используя которьГ можно без дополнительных вычисления быстро определить результаты расчетов, по заданной эмпирической Формуле. Для составления номограммы использованы полученные ранее нами уравнения II) и (2) определения "К" и " Ч? ".

В пашен случее ^ушшнока лыше величины - это коэЛ'лциепт "ильтрандаи - К, угол внутреннего трения - , в перемет,не величины - ото влажность, плотность скелета грунта, содеркание гипса к пылеватьх йрекщИг в грунте.

Для заданного случая, после апробирования множества вари-енточ построения нсмогряммы, была выбрана исмогрямма из нескольких сопряженных шкал. Такие сетчатые номограммы отличаются наглядностью, занимпю? мело места н отсчеты, по шкала!.-: дв.от требуемую точность для практических инженерных расчетов. Предложенное немп нсгогрш'и дйют возможность бистро и с достаточной точностью определить ила прогнозировать изменения величии коойс* ицментг С'ильтрашш и угла внутреннего трения грунтов теле л основания плотин, возведенный из несвязных загипсованных грунтов.

При выборе расчетных 7'гриенТов плотни с различной против о-

фильтрЗцпонвой запятой мы ориентиров елиаь в основном не практику строительства работавших иди проектируемых плотит

Во ьсех случаях бь'ло выполнено условие, что противо(Тшль-> трзтокная аатита плотин из засоленных грунтов долине обеспечить период выщелачивания солей до момента выходе фронте выщелачивания в нижний бьеф в зависимости от класса плотины, но не менее 50 лет1, ; .

Фильтрационные расчеты исследуемых плотин проведены для определения эффективности противойильтроционных мероприятий, поийавютих криз пану депрессии действующего напорв и скорости фильтрационного потоке, проходящего по телу и основанию плотин. Прл решешш поставленной задачи нами были рассмотрены cyirecT-вушяе расчетные способа и методы фильтрационного расчета плотиц. Использованный ломи метод - ЕГДА, своей доступностью и правильностью получения достоверных ответов попользуется как е производстве i тек и для научных исследования.

Для создания модели iid ЗГДА нами использовались электропроводная бумага с двумя вцдеми сопротивления. Для склеиввиил в основном была попользована черная тушь. Граничные условия задавались с помошьго зажимных шин. Для соединения иин была прйменена медная проволока. После выбора материала нами подобраны масштабные коэффициенты. ЛинеКныЯ масштаб моделирования выбран исходя' из условий удобстве работы и обеспечения достаточной точности получаемых результатов, i

Били прогедены исследования наиболее характерных типов протиБофильтрашюнкои защиты плотины: водонепрошшемый экран, трубчатый ленточный дрекая, акрен с понуром» ядро и т.д.Для каждого расчетного варианта нлотш: с«ли определены элементы йильтрепиойного потока и время Еыпелечиввни," гнрсс.

-21-

вшоды и пщияпади

Результаты проведенного исследования позволили сделать .-дующие выводы и разработать научно-обссновенные рекомендадии, псгорые в основном сводятся к следующему: V •

1. Опыт отечественной гидротехники и результаты работы ряда ведущих ученых показывают, что применение загипсованных грунтов в плогиностроении мокет быть осуществлено лишь при выполнении ряда целенаправленных мероприятий, обеспечивающих поденную работу в этих условиях тела и основания земляной плотины.

2. Использование загипсованных грунтов для возведения плотины может быть оправдано лишь при' отсутствии вблизи створа плотили качественного грунта. Строительство плотин в условиях применения звгипсованного грунта требует должного учета возможные последствия в результате растворения и выноса гипса цз. пород основания и тела плотины»

Инкеперно-геологические условия створа в районе строительстве должны устанавливаться нательным обрезом. Особенное внимание при этом £еобходию обратить уолошя залегания гипсо-етх включений» количество типов в породе и

При по пользований загппсаветшх грунтов в ¡качестве строительного кетериала, его строительные характеристики должны быть уотаювлепы о учетом Еывелачивания гипсе.

3. ГТрп с троите лютее плотин с использованием загипсован- • ных ггунтов обязвтелышм элемента«! плотины являются противо-ФЕльтрационные конструкции, которые должны гыиблыдться с уче-гтм имевшегося НЕ месте строительства строительными мате-ривлими.

•1. Б период строительства и эксплуатации плотин, возводимых с использованием загипсованных грунтов, необходимо регулярно проводить определение или прогноз изменении фиэико-мехзни-ческих и строительных характеристик грунтов тела и основания плотины.

5. Для контроля и прогноза изменения строительных характеристик загипсованных грунтов плотины монет быть использован разработанная автором ускоренный метод определения л прогнозиро-вэнея коэфпнщюнта фильтрации и угла внутреннего трения грунтов с помощь» номограммы I рис.1,2)

6. Рекомендуемые автором некоторые ворианты-схеА;ы противо-рльтргционноГ: заняты плотин, возводимых с использованием загипсованных грунтов приводятся пике, с именно:

S.I. Противо^клътпегпонная зашито плотины не подопрошша-емс,м загипоовЕнгом основ сипи.

В этой схеме заддтн в теле плотины устрашается малородо-прошшвекый экран с дрепапом. Для ззплты основания плотины применяется понур с прлгрузкоГг из загипсованного грунта. Так кьк в этоП схеме с поногсью понура уменьшаются рзеход и скорость Гнльтргиюнного потока п вода нескшенв гипсом, то в основании ?.-о:кнэ оставлять загипсовэш:ыП грунт. . .

с.2. Глэтино ив ззгкрсрдвг.у.ом основании с гротнво*ильтре-пионно.'' стснкоГ..

Тскея глнностено устснсвлшгстся в стык с экреном на глу-у до водоуаоре. Перед экраном .тля пеепшепю* гилътргтюнпого готоке гр.гесм предложена гипсовая пргругк8, которая замедляет препссс вгт^вЕчнвеншт п тем семь?.' создеет условия для надежней ргб?тк пястин.» и ее основания.

(гмЬ^Ф

РИС. I НОШШММА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА

енуттито тш загилданш грунтов

Г-ГИПС {П у - ВЛАЖНОСТЬ ( I ) й -ПЛШШГГЬеКЕЛЕТА ГРШГА (ЯЬ,.) 1% -ПЫПЕЙАТЫГ ФРАКЦИИ 71 )

РИС.2. ИОМОГРАША ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

коэффициента фитшичи злгипсоьлшых грунтов к ;

Г - ГИПС I 7. )

»•V - ВЛАЖНОСТЬ ( % )

П*~ ПЫЛЕ&АПС ФРАНЦИИ ''/.)

■-"ЯОЪиГГйСШ.ГТ/-, ГРУНТА ( «■/„»>

.■¿s»

6.3. Земляная плотине о ядром (рисунок Гг 3)

'¿тот тип плотины рикомевдуетоя на территории, где имеется в равном количестве качественного и яегипсоиевнох'о-грунта.Ток как ядро не допускает в нижние упорную призму нлстшш Фильтрационный поток, то в этой призме можно использовать загипсованный грунт.

0,4. Плотине с глиниотш экраном (рисунок !' 4) птолипьтоя кокЛиивровавпш из трех слоевi

-- cyj /¡нпьстИ', насА ;

- /!i.ei:f;"ni'i: ел:1;;;

- i:ii:e ОДИН П}<ги'ШЮ*ИЛ£?р?11И01ШЯ слоя из суглинка.

lU-лмчие дрспряного сдоя исключает возможность проховденим

Фильтрационного потока v тело плотины. В этой схеме б тело плотины мокко ис польз овить зегишовешие грунты.

С.5. Плотине с акреном коибг-пировенкого типе.

Ь'ри устройстве плотины из загипсованного грунте экран выполняется из двух слоев глинистого грунта:

- дренажного слоя;

- одного слоя пленки ( риоуиок ]'•■ 9)

Ç.i?f Плотина о экраном й трубчатым дренажом в ее теле.

При наличии it-ильтрационного потоке в теле плотины загни-'' соЕннкьЙ грунт укладывается только выше депрессиоиноп кривой, а г.ине - качественный грунт. Для протило^ильтреционной защиты кспользуется экран и трубчатый дренак, устанавливаемые в основании плотшш(р1'1.б).

7. Рекомендации по выбору наиболее эффективного варианте iротияоФ и л ьт р ашюнн о J! зашиты ийотин из несвязных зеЁипсовашшх • грунтов с'или учтены при проектировании МоркульскоЛ земляной • W/Pw.r.of. оплести республики Уэбекимен»

г 12$

t 132

tí a у г с р wy.btvJ.Ñ грунт cgz-

KV/ 4««KU

'/.'//////' Sogoynop

Схема плотины с ядром а загипсованным грунтом В низобой лригме.

100

^ВБ у 128

!

го

2 ч3

Загипсзванпац :

'. ' гручгч. •.."' *.•..' ,

.......... ' ' ______у -1СС

/У////у/ ////////// /// /'//, ■ Л / 'V ✓>'/ ///////. '//////У

\ 'и

Рис. у Схема плотины с экрана?*..

t-экран из суглинка; 2-дренажный слои фильтра: з- переходной слой из суглинка, ь- Soda упор.

Риг. 5. Схепа плотины с экраном * -экран из суглинка, ¿-дрвнажный сдои, 3-плгнка.

I

го

РисМ. Схепа плотины с зкрамом и труЪчатым

дренажом.

Основные положения диссертации иплог.енг в следующих работах:

1. Водно-Физические ceoFctbh конгломератов. Тезисы докладов Всесоюзной неучно-техническоР кон&еремтм. -Тгшкент,ТГВ5г,

2. О пропиисемооти грунтов основание ШоркульскоГ земля-ног нлотгкы. Сб.ннуч.тр., у- lis, ТИПШХС, -Твга'.ент.ТеВКг.

3. Оценка изменения прочностных характеристик груитолих плотни в период эксплуатации. С^.нруч.тр., Г 141, ÎJMÎ.ICX. _ ТвткентД^РС-, / в соавторстве/.

4. Ирследовниип загипсованных грунтоп основания плотиг Шоркульсксго водохранилища, ВПТМЦ, Я' ]'• 01B?CCGS:M6.,

Ин. ]' 028500405СГ!. • *

ii. Исследовпние строительных сшГств зшшсов анике грунтов /шрьериы*/ Горкудьского г-одохрсшллл'Р. ВПЮТ,. РГ Г 0I6G01C0S27, Ин. Г 0200007Г>с1е.

В. Ускоренный метод определения коэффициент?' 'г.льтрг-ции и угля шутрснгего трения зегяпсовеш'нх грунтом. УП'!?ППИ, -Тешг.ент, Ш'Г, / г соавторстве/.

7. К моп росу испояьэоввми' г8гип00врш1нх Гр"11ТОГ т. v.r;tc-хозяГстренном строительстве. Сб.н?уч.тр. T!i!":?!"CK#'Гг»п"?г1Т, TCP? t t> соавторстве).

'•Г-1-'

' « 1

Подписано в печать 27ч\П-91 г. Unit. :: 679 Тирад 10'.' Зак.Объем i,J2 и.л. 700000, Ташкент, 1X3»!, ул.л.г.оласа, ¿4 ;