автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Технология возведения намывных плотин из гравелистых грунтов с образованием противофильтрационных элементов

ВСЕРОССИЙСКИЙ ОРДЕНА ТРУдОВОГО КРАСНОГО SHÍ.LEHII КАУ«гЮ-ИССЕЗДСаА-

•Т2льскии институт пшютешики и магаор/щии и», д.н. кссгякона

ТЗШЛОПЯ Е033ЕЕЕШ5 НАШВНЖ ГКОТИН И? ГРАНЕЛИСГЫГ гргагоз С ОБРАЗОВАНО! ' П?ОТИВОЕ!ЛЬГ?АЩШННГ ЭЛЭСЕНГОЗ

Ссэ1«2льность Сб.23.07 - Г:^р<зтегнт9сков я казгорапЕзсб

- строзлелсгво

Ааторефдрат-дассертетя па ссгскгнгэ ученой с те пака кандидата технических нзуп

Меспва - 1995

Работа Евполнена во Всероссийском ордена Трудогэго Красного Знамена Еаучно-иссдедоггтедьсксзл институте гидротехники и нолзора-пт: ¿м. А.Н. Костикова.

Нзучвиа руководитель - доктор тезскгсеских. наух, профессор

Мэлзмут Д.Л.

НзучныЗ колсультигт - казд. гедн. наук, с.н.с.

Голубев К.К.

ОСицдалъкые оппоненты: доктор технически наук, профессор Харгн А.И.

каэд-зда? телтесккх наук, с.н.с. Еородулкнэ Л.Г.' Вздувая организация - трест "Энергогагрсыаханкзацзя'

Заздата состоится "30" ноу |))>«а 1995 г. на заседании дас-сертацапнного совета К.099.05.02 та присуждена» ученыг степеней Всероссийского . ■ ордена- Трудового Красного . Знамени научно-исследовательского института хтцфкугехнгаа и мапгарагипы. А.Н. Кос-•гжоеэ (127550, Ыоскза, Б. Акадекетеская, 44. ЕЭНГкМ)

С диссертацией козйо ознакомиться в (ййляотенв института. Автореферат разослал " Ссн'Тм Б РЯ

Ученый секретарь ' спапиалгарованного совета. ' . кандидат чэтпэснаг наук,-

ствргшй ватгшый сотрудник с.Ш. Зюбенко

ОЗШАЯ 2ар/К1£?ксп£кд РАБОТЫ Актуальность —та. Строительство кал^х :■: срс-^г^х гхдразлзктра-ей, а такта регента юолз вояросоз ;.!елу.ср?.1ег;: аэкэ.ть сейзоео с кзосходжостьп вззЕе~згс-:я грунтовых плотин для создания Еодохратс^-сз ^ лржвкзль-ых дзкЗ при стрстельстеэ ■ гагпстрзлк-х каналов. Плх ЭТСК зиполнекпе значительных объемов цекглшт раСот ;;з?:ет Сыть сс;~ест?лз"о ср-эдстзагги которая поззоляет ксмтигексно в едзем

тгрерыЕнсм технологическом процессе зоззодхть есдско—ор72.:о соорупс-кхя., Охкако, лржокзкие г^рсм-зггзиац^я лля возе-дэн^я тглот^н ~ гз

грзвзлхсяг грунта?, сбздагннкх пескаак (мэк-э 405), огрзкзтавзлось ' незззмоглоотью фср!стр-0Е2Е:1<: гтро~сзо£1льтрзц::о!;::-з:х глсмектоз к переходных зек зодонодперных сосругзкй! ез коротких (10..-й0 ¡.;) плятлх яажзэ. Зкзгстелызе трудностс-пр^: ггрсект^сззгс::! технзлопп: кггапа пло-к дз:й ко грзЕэлкспхх груктоз, ебзднекнзх гтззка-.с;, визьзпот кеизу-текюсть ср1К1д:онпроЕЗЫия грзЕелкстых грунтоз с малгга содзрг-лкам песка. • . '

3 связи с зпзл теоретические л зкепзрр.йктглькпе ксогздоезпкя технологии ка;.с;вз сооруггзгкХ :гз грзпелнегах грунтов, оЗздзсвкнх поска-га, л пнзлре:сгз ее в практику проектирования и строительства гл-еот ал-• тупльное йначекнз.

Цель пзСотк. Разработать технологнэ намыта ел г тин к да!Л кг граве лис тих грунтов, обэднзшдз: песка:ш, с образование:.! проиио^пльгра^!-оееих элементов к переходных зек при коротких (10...50 к) пл.тгах пег.з-на, обесгтэч^ззЕцугз гь'сокуи нздзглость ссоругзнкг г снижение стоимости "-„а строительства. Разработать алгоритш расчета рзскладхп грагадгетых —уктоз, оЗедззкных песками, .та: формировании переходных зол к крота- . з&^альтраконкш: элементов сооругэкй! перераспределением.пьсчакой со-став.'зяпзй пульп}; в процесса кемызз и рассредоточением штока на коротких пгегзх язмызз дат прогноЕиро2ЕШ!Я <£пико-мэхагскесккх и £яль-трг.цГ'-оЕ-зх хярактермтпк пакзтнх -грунтов. Зст;-но22ть основные тепюлз-

ггчосзсе плргизгры нлг.ава соорунзкй из.грзвеластах грунтов, обедненных пэс:г.:-.с:: изчзлышэ удельные расхода пульпы в гаЕИс;мост2 от данк плязз нзшзз, толзкяу камывагиэго слоя грунта в збЕхслмости о? способов подач:: пулъш, расхода пульпы из основного к дополнительного пульпопроводов, расстояния кз?;ду коя. Разработать мэтоджу расчета и под-Сора основных технологически параметров наетва пдотш и дшб из гра-^ велистих грунтов, обедненных песками, по предложенным способам намыва. Метод:; исследований. Поставленные задачз регата путей проведения теоретических и экспериментальных исследований в натурно-

♦

про:аводстЕошд1х е лабораторных условиях. Теоретические -исследования, были посвящены изучэкяп сусности зшгава путем созднжк и анализа (£изп-ческой издали с целью определения главных факторов, влнялцях на Сра::-циансрогзнзэ грзвелпстого грунта.

Зкслэримвитгльпые исследования проводились как в лабораториях условиях при помоет модели породоспускз-питателя системы Б-?-. Екувдана, тж к з производственных условиях при строительстве плотины Крапиькас-кого гидроузла в КегаровскоИ облаете. Для лабораторных исследований. фргссцзонпрсЕаяия гравэласгого грунта была применена кетедкка ыадвлпро-закиа проф. Д.Л. Келамута, позЕол-.ыая сократить число опытов до пп-и-муыа и даззвя достаточную сходимость с катурккп данными. В производс- ' твегс-щх условиях да определения плотности сколета и ел,-угости граве-листого грунта в процессе возведения ссору-ання применяли родиоизотоп-пые приборы ППГР-1 и ЕПГР-1, созданные во KSSTu.Ua.

Научкзя ьокизаа. Нз основании теоретических к экспериментальных исследований разработана технология возведепкя намывных соорузгенпй из грэвелкешх грунтов, обедненных сосква, щн коротки шшжах нашвп 'с образованием гн1кзуф{о;жзпкаХ переходных зон и противофильтрацпонкых элокеьгчэв (ядра, экрана) путей парораспределения песчано-шлеватой со-сгавляицей пульпа кевдг упорными сризыаш и переходами зонами сооружения к унрагланаеы еб растекания на откоса нглава. ЗЬвяияа рззребо-

танных способов нзгавз защищена авторсюга! свидетельствами СССР: S 1178834, Jí 1184889. '

В настоязеа работе установлены алгоритмы расчета £рск! солирования при фср?тровЕнкл пзреходкых аон и протквсфиьтрацгснного элэизнтэ со-• оружения перераспределением песка и управлением удельным расходом пуль-пи. Определены осноеныэ технологические параметры намыва соорукзний из граве листах грунтов, обедненных посягай, при короткие ллягах л^пгаа ш разработанным технологическим схема.'/: толста слоя нв'алт; расход пульпы из дву/. совместно работающих пульпопроводов (встречных); расход пульпы из двух параллельных распределительных пульпопроводов; расстояния не аду торцами двух совместно работвкших распрэдолагельшх, Естрвч-ных пульпопроводов; расстояния иэаду двумя параллельными распределительными пульпопроводами; длина карты намыва. Разработана штодиха расчета и подбора осноеннх технологических параметров намыза плотен и дглб из гфавелисг^Ро^дненных пэскачи, по предложенным способам шитва.

В диссертапии задидаатся следующие основные ползжэпия:

-научное обоснование алгорктшв расчета фракционирования' при фор- • кировннии переходных зон сооружения из гргЕблистых грунтов перераспределением песка мааду упорными призмзш z шреходннма зшаки плотины, а такгэ при образовании переходных зон и противофаль^гш—иного элемента . сооружения за счет управления начальный удельным расходом пульпы;

- технология возведения намывных пютан и дакб ив граве листах . грунтов, обедненных пзенаии, при коротких пляжах нагота с образованием

янгЕсуффозионных переходных зон и прсСТЕоС^льтрацтовиях агемшггов (ядра, экрана);

- методика расчета и пздбора основных техаолопгчэевих пэрэшгров наиыва сооружений из граве листах грунтов, обедненных neocasas, ю разработанным способам намыва, сооружений.

Практическая ценность. Результаты проведенных исследования- pero- . мендувтея для проектирования в строительства нвяывшг мотан я дамД с

образокис»:: шяиоуф&озаонн!:! кзреходшх зон и проготофальграляэнншс элементов из гравалистйг. груктов, обедненных пескага, и при коротких пляних Еащвз.

Разработаны "Временные т&хгспзскве условия на нкшв проршшого участка плотины Крепиаиаского пщроузла до отметка 164,0 м и верхней части плотшш до отметки 175,0 к", которые переданы Казахскому финалу института "Глдропроек7" ш. С.Я. Еука и тресту "Гидромеханизация" 1йяэнзрго СССР.

•Технология на'дхва соорухениЗ: с перераспределением песчаной состав-лязоцеа пульпа гравелястого грунта ые:;ду упоршап пригмзмл к переходника вонзи внедрена в проект производства работ по возведешь» проранно-го участка плотины КрапЕЕгнского гидроузла в Кемеровской области с издаем« оконокэтзскиы эффектом 532,1 тыс. руб. (в ценах 1384 г.). Апробация работа и публикации. Основные положения диссертационной райоты доювдгеавксь на техническом совете треста "Гидромеханизация* Мвззнзрго СССР (Москва, 1988 г.), конференции колодах ученых ЫШГиМ (Москва, 193-1, 1933 гг.). По результатам исследований опубликовано 2 статья к получено 4 азторских свидетельства на изобретения. Обздм теботг:. Диссертационная' работа" состоот кз введения, пят глав, обзгх :-Л2одое, списха литературы и прижженай. Рвбота содержат . 220' страниц лавяноиасного текста; в том числе 20. таблиц и 54 расутаса, шиетает список литературы из 101 наименования, в том числе 2 заруОеа-шх, и 38 стрш-зкц прилеганий.'

СОДЕРГЛШЕ РАБОТЫ

Во введении раскрыта Ектуальаость ты,и и приведена оОдая харак-тзргсткка работн. • .

В первой главе диссертация приведен обзор и дш анализ они*а производства работ по позеодзшэ намнвни:. плотен и. дамб из гравелискл

ч

грунтов с образованном дрстзпзоф^ьтрздношгих глогпктсз. ' сфзрг/лироЕа-1Ш це.чк и задачи исследований, раскрыта сухость лр«дл йгасмзх епособоз намыва coopyzersnt при коротких гкяезх нзмава из граве—ста грунтов, обедненных насkesci.

Опнт производства работ по строительству камгапа сто тин кз граве листах грунтов показал, что в настоящее Бремя плотинн обжатого про-Снля с 1трот5эоС::.-ьтр213!онжм ядре.« ил? центральной зоной, Афиной 20.. .253 от поперерчкогс прочтя возводят по двухсторонней схет терцэ-вьм безастакаднпм способов - наиболее эфЗективнни ез всех известных способов. При этом установлено, что торцегок беаэстакаднк^ способ на-ннвз сооружения притеняется в тем случае, когда граве.-гстаз грунты кмевт в своем составе от 25 и до 505 мэдетх фракцгй крупноегьп менее и,25 a такзэ не менее 405 песка, что позволяет £ср!.с1рсвзть протн-зо£ильтрацдсннсе ядро аптпсуКезхгопнне перег.одииэ зас: пгсткны.

3 результате анализа выявлено,' что сфоргоровать качественное про-тиво^гльтрзцнекноа ядро плотины при длине надводного плягз кекео GO м при возведении ее зеиензрядагги с расходом пульпа 3000...3S00

мг/ч нзвос:.г;ено терцегпи наказом. А при длине надводного плягл менее 60 .v и hsssbq сооружения указйссми зекекзрядг'я, переходное зонн. плотина не образуются. Лругс£ причиной отсутствия Еередодкнх гон з соору- ■ ::знпи является калоо (25...302) содерганиз песка . з карьере гравелис-того грунта, особенно средне- ~л крупнозернистого.

Поэтому сделан вывод о ток, что для образования лротивефиьтраци-енного элемента и слтису®озиоякых переходных со;: плэтннн при коротких надводных пляжах на-гпвз (10...£0 Ю необходимо, чтоби кзкдеку размеру яруса на:.ыва соответствовал определенный начальная удашпй рас-., ход пулыз для обеспечена необходимей ра^складкл гравелистого грунта.

На основании енвдгаза спита производства работ из везаэденст на-мцэпе: соор:~:екгЗ и теоретических исследований предлагается новая технология намыва плотня п дгжЗ яз гразелкстш грунтов, обеднегалгх песка-

кх, с образованное противофиьтраь-скного ядра или экрана и переходных зон, позвашазая управлять процессе;.', фзкцгснировакия грунта по всем вокам соору гения ка коротких плягах ез:.^ео. Разработанная технология вхлшаст з себя два способа ниаша Еодоподпор:п1х соорузгк:^ из гравэ-листшс грунтов.

Сухость парвого способа накцва заключается в ют. что в результате деде кия подавззмэго расхода пульпы на две равны о части, происходит нашз ез потоков пулыш с йеньпей Елекудей силой, а при подаче пульпы встрошт-ая потокам:! с соприкасании зон их растекания, регулируемым расстоянием мзаду астрочтсл: пульпопроводами, на пляяе' образу- • ется поток с гаденными скоростями, что обеспечивает управление раскладкой граззлнстого грунта (рис. 1 и 7).

• Сухость второго способа -нзглива соорудила в том, что в результате подачи пзсчакз-шлеватсй составлянюй пульпы в поток пулыш гравкй-аэ-галочззяового грунта дополкателыим пульпопроводов, отбирающим ука-сглиые частица из основного пульпопровода, происходит перероспределе-:а;о пасчаних фракций упорней призмой и переходной зоной сооруаа-нпЛ, которое позволяет формировать ядро пли айран с качествзшщмп переходами зспп-.с: (рис. 5 и 6)'. . : Ео второй глава дан анализ теоретически::'и эксперт,¡витальных работ по прогнозам (¡^акционирования грунтов при надводном к подводном изыиво (Е.А. Гавросзкко, К.А. Ппоор, А.П. Тихомиров, И.Я. Русинов, В.А. Л!.е-л-.ттьев, Б.II. Наслои, Д.Л. Мелэмут и др.), который показал, что кетод расчета раскладки гразелистцх .гратов II.fi. РусиноБа, основанный на теории вероятностен, наиболее полно стрскае? физические процзсы намыва на короток пляшх. В связи с чем принят для оценки кзчзсты нагатого грунта по разработанном способам фэрмировэккя поперечного профиля нло-

Однако, &тод катод разработан для чесгнц грунта лшигроя ::е более 40 »1 к началькиг скороегсй пульпа 0,1...0,8 «/с к вуздмтся т-

Рис. 1. Способ намыва сооружений с рассредоточением потока пульш.

1- сбросной колодиц; 2- дамба обвалования; 3- неразъемный распределительный пульпопровод; 4- магистральный Пульпопровод; 5- узел деления расхода пульпы; 6- бистр-разъемный распределительный пульпопровод; 7- кран-трубоукпадчик; О- направление перемещения фронта нагана.

ь

расширении области его применения для расчета фракционирования крупных фракций: 40-60, €0-80, 80-100 и 100-120 юл.

Ка основании анализа работ по фракционированию -грунтов при • намыве, разработана физическая модель намыва гравелистого грунта, которая состоит из процессов осаждения частиц, замыва мелкими фракциями крупнот грунта, кольматации мелкодисперсными частицами основания наносо-несусого потока, ин&шьтрации воды пульпы в тело сооружения и транзитного выноса частиц грунта за пределы надводного пляжа. При этом главным фактором намыва является начальный удельный расход водкой состсз-лязоцей пульпы, управление которым возможно посредством различных способов выпуска пульпы на пляк нашва с изменением форм ее растекания.

По результатам теоретических исследований и выполненных расчетов для условий намыва сооружения на ярусах длиной 10...60 м земснзрядаш с расходами пульпы 3000.. .2800 м3/ч получена зависимость начальной ширины растекания двух потоков пульпы от расстояния "с" ыехду торцами встречных, совместно работающих, распределительных пульпопроводов (рис. 2).

Установлено, что отшв всех фракций грунта за пределы минимального пляжа длиной 10 м в зависимости от технологического .параметра "а" без учета частиц менее 0,05 км, которые отмывается полностью,составляет: при "а"=0 м 0 = 355,-при "а"= 9 к - 0 = .248, при *а*= 12 м - р = 243, "а" = 15.м - Р = 21£. При этом применять метод расчета раскладки грунтов И.Я. Русакова необходимо с поправками на отмыв'всех фракций.

В результате прогноза формирования переходных зон плотин при рассредоточении начального расхода пульпы с. предварите льнам математическим и физическим моделированием нзчальксй скорости пульпы по критерию '-■РУДа и грансоставз натурного грунта по гидравлической крупности, а тэкхе расчета раскладки его ка коротком нлязе нашва по гегоду И.Я. Русинсва установлено, что для фракции грунта диаматрем 0,1 - 0,05 т :->ес-бходико вгости поправочный коэффициент К3. Тогда сравнение дзя пол-

ю -

ной систем случайны:: событ::й :: расчета рзскладпп фракции 0,1-0,05 ш будет иметь вид:

= ?(-отн> п'Кз 1-0,05 2?(~ ) П

Пд - „ = —" °7Н' "" -1005. (2.43)

отн

где П0 -¡-о 05 ~ содержание Франса 0,1-0,05 мм на относи-

тельных расстояниях ст Еапуска пульт; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 и 1,0; Р) - относительная плотность вероятности нахогдеки частиц- диаметром 0,1-0,05.км на относительных расстояниях от выпуска пульпы 0,2; 0,4; 0,6; 0,3 и 1,0; и - процентное содержание каждой фракции в исходно!« карьерном грунте; К3 - поправочный коэффициент для фракции 0,10,05 который вводится в зависимость (2.43) на относительных расстояниях от вкпусха 0,6; 0,8 и 1,0; 2?(-с„,н) - суига относительных плотностей вероятностей нахохдзкпп 'частиц всех фракций на относительна: расстояниях от выпуска пульпы 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 и 1,0.

Разработан алгоритм расчета фракционирования гравелистого грунта, обедненного песками, для способа намыва сооружений с изменением начального удельного расхода пульпы (рио.1 и 7).

Для случая перераспределения част::- расхода :ггск? горной

призме:: и переходней зоной плотп-гы примс-пен принцип суперпоз;:цки (налегания) раскладки- груптсв двух потоков пульпы - грав;:йно-галечкого венозного) :: песчоно-пылевзтого (дополнительного), на основании которого разработан алгоритм расчета (^акционирования'грзвелистого грунта по предлагаемому способу намыга (рис.5 и 6). При этом алгоритмом предусматривается предварительное Сизическсв моделирование процесса намыва по гидравлической крупности с целью пр:н:оде1Лй натурного карьерного грунта к модельному с содержанием максимальной крупности частиц но более 40 ж, явл-чл^ейся предельной для рекомендуемого методе расчета раскладки грунта И.', Русакова.'

^--

- здесь е далее кокера дормул указаны по диссертации

3 диссертации выполнен анализ принципов работы сгустителей пульш конструкции Г.Н. Роерз, П.З. 1£:хеевз, Л.Г.. Еилкова, на осковтаи кото-" poro определены основные параштры узла деления пульпы на дез качественно разных потока. При этом дополнительный пульпопровод меньшего диаметра необходимо подключать к основному под углом около 60° на уровш кинематической оси потока пульпы основного пулыгспроводз. Установлена, что при намыве сооружения с перераспределением песка мегду употясая призма:.:: переходными зсн''ми, исходя условия сохранения работоспособности основного распределительного пульпопровода г.ри неизменном ег. дизметре после отбора в дополнительный -'пульпопровод необходим; отбирать п-зсчано-пылеватую пульпу расходом 5...Sí ст расхода основно- ' го пульпопровода. Отбор из основного пульпопровода песчано-пылеватсй пульны ук2зан::ым расходом существенно не влияет КЗ раскладку ГрЗПЕЙЗО-гзлечниковсго грунта по ноем надводным гена.1.: сооружения.

5 третьей главе приведены результаты йг.сперпментзльних исследований на код елях по формирования переходных зон.:: протпво£нлътрзппон-кых элементов плотин кз коротких'надводних пляжах из гравзлистых r¡3yn-тов, обедненных пескагл:. Ксслэдсвекия, выполненные- в ' КЕв института "Гидрзпроект" им. С.Я. ¡Тука в лотках раз.:лчной' длины, подтвердили, ф.:-зическув сухость процесса намыва и зозмозность управления раскладпсй грунта з ну:-;-:см направления за счет изменения езчзльного удельного расхода пульпы. Оки.позволили определить связь ksssj качественны?,к и количественными изменениями расклад:-» гравелистого грунта в переходных зонах и гфотивофильтрапискных элементах плотин при коротких пляиах намыва з зависимости от начальных удельных расходоз пульпы.

Экспериментальными исследованиями раскладки гравелистого грунта на моделях установлено, что увеличение начальных удельных расходов пульпы'с 49,5 до 124,2 л/с-м приводи? к перемещения центров какекмаль-кого рассеивания фракций гравелистого грунта по длине короткого пляжа намыва за его пределы, а расстояние от места выпуска пульпы до центра .

рассеивания кыдой Сракцпн грунта (основной принцип ' Сракциокировання грунтов при камыге Л.П. Тихомирова и Б.А. Ыелентьега) зависит ке только от процентного содержания данной ¡: всех . остальных, солее крупных фракций походного грунта, ко и от начального удельного расхода пульпы.

Лабораторные исследования изменения раскладки гравелпстого грунта на моделях е зависимости от начальных удельных расходов пульш конкретизировали теоретические предпосылки о том, что технологический параметр. "а" с целью образования переходках гон и протиЕоф'льтрзцнснного элемента при нзмыео сооружения с рассредоточением начального расхода пульпа з зависимости от длины пляха необходимо назначать е следувди. пределах: "а" =9 и при I = 40-60 м,"а" = 12 ы при Ь = 20-40 м, "а" = 15 к при I = 10-20 м.

Установлено, что такие херактерпегаки намытого противофильтраци-онпого элемента как коаКицнзкт фильтрации,. время консолидации грунта, су£фозионность, тесно связаны с качеством переходных зон, то есть достаточно спрогнозировать по предлагаемым алгоритмам и способам намыва переходные зоны, сиринсй 10... 155 от поперечного продля сооружения с кооф^илентсм неоднороко'сти грунта в шз. КИ < 10...20 при градиентах фильтрационного нзпор-з до 0,4, чтобы получить в натуре протнЕсф'льтра-цизнное ядро плотен. ■•

£*кспер::у-::ггзлг:исследованиями при намыве моделей из грзвелие-тых грунтов, обедненных пескам: (25.. .202), даказака всКектгазность пр:г-мзнения метода расчета раскладки грунтов И.Я. Русипоза с предварительным кодолкревагке-м процесса намыва по гидравлической крупности (ззеп-с-мооть 2.33) и промоканием зависимости (2.17) В.А. «олзнтьева для определения начальной скорости пульпы. При атом рзехоздекия теоретических и экспэржзнтальных результатов по раскладке грунтов составили

По результатам експерякзитальшх исследований получен гр£ф.к га-еисл.юсти обцего слива всех фракций грунта от начальных удельных рас-

ходов пульгш (рис.3), позволяюсь определять отг.аз грунта с короткого плязз 10 м без учета фракций менее 0,05ж. Установлено значение попра-всггюго коэффициента К .,-=0,5 для расчета раскладки фракции 0,1-0,05 и.! гравелистого грунта.

В четвертой глзей изложены результаты производственных исследований по технолопя намыва плотин из грзгелнстых грунтов, обедненных пескага, с образованием переходной зоны сооружения за счет' перераспределения песка мезку упорными призмами ^переходными зонами, выполненных на строительства плотины КрапнЕИНСкого гидроузла з Кемеровской области. Разработан алгоритм расчета раскладки грэЕолистого грунта по предложенной технологии. Приведена результаты изменения геотехнических и фильтрационных свойств переходной зона и упорной призма сооружения НЕМЫТОГО раЗЛИЧКа*.'! способами.

Производственные исследованиями проектной технологии нзмывз до-прораннсго участка плохой Крапизпнсхсго гидроузла пахзззди, что при длине надводного пляза до 70 мс подачей пульпы земснарядами типа 25050Л. переходные зоны сирлнсй 5" от яоперерчЕого профиля не формируется надводным намывом, а упорные призмы запэсочены и пг.'-ели пониженный коэффициент фнльтрзшги.

Произзодстзеннкж исследованиями подтверждены теорет:пзские предпосылки по :-:о:-:структ;~:"-:м элементам узлз отбора песчано-талезатах фра-из магистрального пульпопровода. При зтсм наибольсий эффект по отбор;,' сзсташ-павсатаг Ф?акц;:й достигается, когда дололпггельт.-й пульпопровод подключается к кзгпстратькому на расстоянии 2/3 диаметра от нижней точки последнего под углом 60° к его продольной осп и под углом 30° :•: горизонтальней плоскости.-.

- Изучение различий в раскладке. плотности и коэффициентах фильтрата при фсрлсфОЕэ^сн переходных зон из гравелнетых грунтов производилось на крупномасштабной модели полупрпефнля плотины шириной 40 м. Опытные намывы осуществлялись земснарядом 350-5СШ па трем технологи-

Рис. .3. График зависимости р = /(д^) откываемого грунта с пляка ■ длиной 10 к (без учета фракций менее О.Обми) от начального удельного расхода водной, составлявшей пульпы.

I - теоретический; 2 - экспериментальный.

гескм схемам: 1) нагав с перераспределением песчано-пылззагсй составил ке;ей пульпы гразелистого грунта мездг упорной призмой:. и переходной зоной; 2) натав гравелкстого грунта без часта песчшо-пылеватых чпс-гиц, отведенных за пределы карты; 3) односторонний наша гравелистого грунта.

ПрснзЕодстЕс-шзо-полаЕыэ псслэдованпя показал:!, что для крупных травелистых грунтов песчаные частицы диаштром 2-0,1 перераспределяются мзкду упорной призмой и переходной зоной модели в ксивлестве при отборе 8...ЮЗ песчаной пульпы, а плотность скелета грунта гс.кньсается в упорной призме и возрастает в переходной зоне незначительно^ пределах точности её измерения. Установлено, что способ наты-зз соорухешгй с перераспределением песчако-пылевагой составляющей тульпы гравелистсгэ грунта позволяет возвести платину в виде обратного ;пльтрэ. повысив 1£ильтрзцисннуи способность ¿норных иризи и сннзиз ее з переходных зонах (рис. •'.). .

На основании производственных исследован^ разработана' :;-зтод::ка ¡предолэнпя гранулометрических составов гесчано-пылеЕзтого и грг.Епйно-'злечнзго грунтов, поступаЕ^и:-: на карту на'озз из дополнительного и гснозного пульпспрстодов р«хсмс-ндуйм0г0 узлъ дэлзкня пул1пы. '

? пятой глава даны рекомендации по технологии позвед-зкня нгиз-:ых плагин и до:-.:б из гравелистых грунтсз, • обедненных песками, с сбра-«вгнием переходных зек и ^отиво^ильтрзино-ших злзпзнтоз при коротких грусах намыва. Изложены алгоритм; расчета раскладки грзьзлнетого грун-:а по пр2дло::е:-Ел,1 схемам намыва и методика подбора основных: • техноло-•пческих параметров для,проектирования производства работ. Пр; ¡ведены •ехннко-зкоксглпеские показатели рекомендуемой технологии возведения ¡змыеных соорузаэнкй га гравелистах грунтов. По результатам Исследова-5!й рекомендован технологический комплекс маскн и механизмов для на?щ-:а сооругзшгй из гравелистнх грзнтов, обедненных песками, с образовании прот;шоф:!льтрационного элемента и переходных зон.

В результате выполненных исследований, рекомендуются технологические схемы нзмыез плотин и дамб из грзввлистых грунтов, обеднениях песками (25...302), при коротких пляжах намыва длиной 10...60 м и' более (рис. 1, 5, 6 и 7).

Для строительства средне- и шрокопрофильных плотах с противсф^г. трационным ядром или экраном и переходными зонами из грзвелистых грунтов, обедненных пескам, с длинами надводных ярусов 60 и и более рекомендуется технологическая схема-1 (рис. 5, а.с. СССР & 1184689) с перераспределением песчано-пылеватой состзвдякщей карьерного грунта метлу упорной призмой и переходной зоной сооружения юрцвЕЫм выпусков пульш в, поток пульш гравелистого грунта. Технологические параметру: 1) толаина слоя намывэ 30...40 см при прямом и обрзгнсм ходе распределительных пульпопровдов; 2) расход песчано-пылеватой пульпы дополнительного пульпопровода после узлз деления - 8...ЮЛ от расхода пульп:? магистрального пульпопровода; 3) расстояние мезду основный и дополни тельным:* пульпопроводам: - не более 15...20 м.

Для возведения среднепрофилышх плотин с ядром ш экраном и ттп-реходными гонами из гравелистых грунтов, обедненных песхкги, с длина:--*: надводных ярусов 30...60 м рекомендуется технологическая схема-2 (рис. 6) с перераспределением песчано-пылеватой ' состзвлянхей гравелистого грунта меуду упорной призмой и пореходной зоной сооружения рвссредото ■ ченнкм выпуском песчаной пульпы в поток гравелистого грунта. Технологические параметры та га, что и для схемы-1.

. Для строительства узкопрофильных плотин и дамб из граве лис г; грунтов, обедненных песками, с образованием ядра или экрана и переходных зон при ярусах намыва 10...60 н рекомендуется технологическая сх*-ма намыза сооружений с рассредоточением начального расхода пульпы (рис. 1 - а.с. СССР Л 1178834). Технологические параметры: 1) толщин--, слоя намывз 20...30 см при прямом и обратном годе встретннх распре делительных пульпопроводов; 2) расход пульпы из какдого распределитель-

ЗТисТбТ

Схема-1 намыва сооружений с парораспределением песчзно-пылеватой составляющей пульпи гравелистого грунта.

1- сбросной колодец; 2- дамба обвалования; 3- магистральный пульпопровод; 4- основной распределительный пульпопровод; 5- точка отбора песчано-гшле ватой составляющей пульпи; 6- задвижка ЛудЛо; 7- низкие опори; 8- дополнительный пульпопровод; 9- кран; Ю- тракторный кран; 11- тележка; 12- упорная призма; 13- переходная зона; 14 ядерная зона.

грзвслкстого грунта.

1- сбросной колодец; 2- дамба обзаловання; 3-.магистральный пульпопровод; 4- доползштель-?щД пульпопровод; 5- точка отбора песчано-шлеватой соста^ямдй пулыш; 6- задатка для регуллровашы рекма отбора; 7-- основной пульпопровод; 8- низкие опоры; 9- вертикальные гадваи«: 10- ттборьыо -падвЕГезел; 11- кран-тпубоукладчик; 12- упорная призма; 13- переходная зона; 14- ядро. " .

кого пульпопровода составляет половину от расхода пулъгш магистрального пульпопровода; 3) параметр "а" назначается в зависимости от длины надводного гшша: "при I = 40...60 и - "а" = 9 м, при ь = 20...40 м -

= 12 м, при I = 10...20 м - "а" = 15 м.

Для возведения верзстх частей средне- к сирокопрофнлькых плот;ш и дамб из грзвелкстах грунтов, обедненных песками, при ярусах начывэ. длиной 10...60 м рекомендуется технологическая схема возведения сооружений, основанная на рассредоточена начального расхода пульпы (рис. 7). Технологические пара?.и три по этой схеме те хе, но и для схекы, показанной на рис. 1.

По результатам исследований рекомендуется методика расчета для проектирования технологии намыва плотин из гравелисшх грунтов, обедненных пескам! (25...302) с образованием антису^фззионых переходных, зон и протквефы&трационного элемента на коротких, ярусах намыва (10.. .60 м) способом рассредоточения начального расхода-пульпы. Кето-;.--1ка вклдчает определение:

- начальной пкрннн растекания б^ двух потоков пульпы в зависимости от предварительно принятого технологического параметра 'а* (рис.2);

- начальной натурной- скорости пульпы по формуле (2.17) при предварительно принятом значении параметра "а";

- гранулометрического состава натурного грунта с поправкой на отмыв каздой фракции по разработанной методике:

- модельного состава граве ли стого грунта по гидравлической .крупности (зависимость 2.33);

- модельной начальной скорости (формула 2.37);

- ргскладки модального грунта .по методу К.Я. Руспновэ с коэф£и-. цяелтом Кп = 0,5 для фракции 0,10...0,05 им;

- натурного фракционирования гравелкстого грунта графа-аналитическим способом по результатам расчета раскладки модельного грунта с оценкой суффсзкснкости переходных зон плотины по коэффициенту Кн неод-

X

Рис. 7 . Схема намыва сооружений с изменением начального удельного расхода пульпы.

1- магистральный пульпопровод; 2- узел деления расхода пульпы; 3- дамба обвалования; 4- параллельные распределительные пульпопровода; 5- кран-трубоукладчик; 6- сбросной . колодэц; 7- ядерная зона сооружения; 8- упорная птазма; 9- переходная зона сорукения.

народности.

В случае, если Кц > 10...20, то расчет повторяют .для других значений параметра "а" (9, 10, 11, .12, 13, 14 и 15 м), добиваясь К^ < Ю...20, соотЕвтсгвуицему суффозконной устойчив сто переходных зон плотины при градиенте напора, равному 0,4.

Для проекпфования технологии возведения плотин из грэвелистих грунтов, обедненных песками, с образованием переходных зон и противо-фильтрационного элемента на ярусах намыва 30...60 м и более способом намыва сооружений с перераспределением песчано-пылевагого грунта мевду

упорными призмами и переходными зонами (рис. 5 и 6), рекомендуется »

следувдая методика расчета, которая включает определение:

- гранулометрических составов песчано-шлеватого и гравийно-галеч-'¡ого грунтов, намываемых из дополнительного и основного пульпопроводов графическим методом В.Н. Маслова. При этом прик—ая обаий отмыв грунта с пляга длиной 60 м в сбросную систему 10...125, в прудок-оотстойник -по формуле <2.40) и с учетом полного откыва фракций менее 0,05 мм;

- отмыва всех фракций двух видов грунтов в отдельности по разработанной методике ж трансформации исходных натурных грунтов с учетом отмыва с пляжа, длиной 30...60 и;

- начальных натурных скоростей пульпы гравийно-гале чникового и песчапо-пылеватого грунтов на ■■ расстояниях от выпуска из основного пульпопровода х, = 3 и и х2 = 20 и соответственно, го формуле (2.17);

- модельных гравийно-галечникового и пвсчада-пылеватого грунтов по гидравлической крупности (зваисимость 2.3В); .

- модельных начальных скоростей пульпы двух видов грунтов (формула 2.37); .

- раскладки гравийно-гаЛечникового и песчано-пылеватого модальных грунтов в отдельности го методу И.Я. Русинова с коеф&щиенгом К3 = 0,5 для фракции 0,1.. 10,05 мм и суммированием, подученных результатов в переходной зоне яруса намыва;

- раскладки натурного грунта по результатам расчета фракционное-ьашгя составов модельных груктоз графо-аналятическнм способом (построение модельных кривых на полулогарифмической сетке с определением процентных составов натурных фракций по модельным фракциям);

- су£фозкогаости переходных зон плотины по коэффициенту неоднородности Кд и их размеров в процентах от полупрофиля сооружения;

Необходимое расстояние меуду основным и дополнительным пульпспро-. водами устанавливается подбором,по приведеннымиеызо алгоритму , добиваясь k.J < 10...20. При этом расстояние кезду основный и дополнительным пульпопроводам принимается в пределах 10...20 м.

Приведенные методики подбора основных технологически: параметре-; справедлива для рекомендуемых технологических схем комызз сооругане1 из граве.-йстых грунтов, гозеодгт.шх с пошдьв земснарядов с расхода: пульпы 3000...3600 м3/ч.

На основании проведенных исследований рекомендовал комплекс мзгп;-. для намыва узко-, и срэднепрсфидьных плотин к дамб га гравелютнх грунтов, обедненных пестами. с образованием гфот7Еоф::льтрзциокшх гдемеч-тоз и переходных зон при коротких пдялах. D ксгтглекс казин входят: ес-дудзя мггина - землесосный снаряд Е5С-50ТУ jjn 500-60 для разработка грунта в карьере и подачи пульпы v.:\ нарту на.мыва; землесосная станция 300-40 для дополнительной перекачки грунта; кргг-завозня :i катер ЕМК-130 для ремонта, обслуживания оборудования и моктагл плэзучих пульпопроводов; кран И1Г-16, трактор Т-4А, сварочный агрегат ЮТ;' трубоукладчик ТГ-вЗ для мситзгз г. разборки -..пульпопроводов; бульдозер 1СЭЗ кз трактора T-13Q длл отсыпки дамб обволозанпя.

Основные результата исследований - з в:хде врененш-л: технетоских условий по натазу преданной часта плоттера Крапивнясксго гидсоузла дс отмотта 1S4.0 м я верхней части детины до отметки 175.0 м передани Казахскому филиалу института Тэдрспроэкт" ш. С.Я. Яука и Еоесок.гнс-.'у тресту «mpowssHBSErii«!" Lteisi-ropro СССР ллл £Е?дрекРя в проект прока-

,~п;;стьз рзбст. ОгадвекнЗ скономачвсгС: эффект за счет внедрения способа н,'.:.'лва соорукешй с перераспределением песчако- пылеваггой сзставлякцей ~ /льны граве лис того грунта кеэду упорными.призмами и пе;-.ходными гока-плотины на проранном участке • составит 532,1 тыс. руб. (в ценю: 1934 г.; за счет исключения#обогащения карьера а 3 привозным песком.

ВЫВОДЫ.

1. В диссертации обобщены к систематизированы материалы о современном состоянии строительства намывных плотин и дачб из гравелисгых грунтов с образованием' прэтивофидьтрацпокных элементов. Выявлено, что лрп содержании в этих грунтах песчаных фракций в количестве 25...30г ,.;:имен&ние пцроцеханкзацкк сдергивалось из-за несовершенства твхноло—

намыва сооружений при коротких (10...СО м) плягзх - невозможностью ;.;разоваюгя прогкЕО&игьтрзционкого элемента и переходных зон сооруье-землесосными снарядами с расходов пульпы 3000...3600 м3/ч.

2. В возультате теоретичэсчких и экспериментальных исследований

..•тгновленз'физическая сущность намыва грзвелистого грунте, пазработа-

о

технология-возведения сооружений из гразелистых грунтов, обедненных ткали с сбпазованием противофильтрЕциокного элемента и антисуффози-м.;шх переходных-зон, а такгэ методика подбора основных технологичес-г1-1х параметров. Уточнен метод расчета раскладки грааелнстого грунта :*роф. И.Я. Русияова.

3. Результаты исследозаний позволили научно обосновать рекоменду--,.:.:ую технология намыва плотен из гразелистых грунтов, обедненных песками, при коротких ярусах намыва с образованием протавофиьтрзционнэгс элемента I: антисуф$ОЕианкых переходных зон, включащро четыре технологических схемы, защищенные авторскими свидетельствами СССР (Л 1178834,

1184889). Сущность технологии гаклвчается" в управлении раскладкой ,-равелистого грунта за счет изменения нзчальных удельных расходов пульпы и перераспределения пэсчано-пылеЕатого грунта мевду упорными приз-

мами и переходными зонами сооружения в процессе намыва. Установлены основные технологические параметры нзмыез и рекомендован комплекс мз-юнн для производства работ.

4. Разработаны "Временные технические условия на намыз лроранного участка плотины Крапизинского гидроузла до отметки 16-1,0 м и верхней части плотины до о^еткл 175,0 м", в том числе прогнозирование фракционирования грунта, новый нзмыеной профиль плотины, а такзв определены основные технологические и конструктивные параметры производства работ.

5. Предлагаемая технология намыва позволяет исключить обогащение карьеров песком и отсыпку с уплотнением верхних частей средне- и гксо-кояапорных намывных плотин, при этом сокрсдастся трудозатраты, количество землеройных и транспортных средств. Внедрение разработок на строительстве проранного участка плот ины Крапивинского гидроузла поз-золит получить экономив средств т. размере 532,1 тыс. руб. (в ценах

'1984г.).

6. В задачу дальнейших исследований пхсддт определение стохасти-

__I 1

ческпх коэффщиентов Ксз К2 для расчета раскладки гравелистых грунте.} с диаметрами фракций от О,CS до 120 кх на различных длинах ¿фусов намыва по методу И.Я. Русинова при начальных-скоростях пульпы 0,1___2,0

к/с и расход-о болзэ 2500 м3/ч.

Основные полегзппя диссертации опуСлклозакы в слсдуугих рг.готг.--автора:

1. Опыт наыыва сооружений из грев-?листах грунтов. - В та. Совершенствование проектирования и строительства гидротехнических соорудила. Сборник.научных трудов ЫШГйМ. - М., 1265, с. 170...175.

2. Способ Еозведзния ' намывных'', сооружений. Авт. свад. СССР Я 1178334. - Б.И., 1985, Л 34 <в соавторства).

3. Способ возведения н-элгнтт сооружений. Дет. свяд. cccf Й 1184889.- Б.П., 1S85, Я 38 (3 соавторства).

4. Устройство для н^.-уча сясругзний кзе-твых гратов. авт.

свзд. СССР £ 1209753. - Б.И., 1936, & 5 ( в соавторстве).

5. Способ Еозведения нашЕных сооружений с про таэоСнльтрацкошши сараном. Авт. свнд. СССР Я 1219712. - Б.И., 1985, .& 11 (в соавторстве ).

6. Формирование пративофкльтрвционного экрана при намыве узкопрофильных сооружений из гравелистых грунтов. - ■ЦБНТИ Цкнводхоза СССР, серия 5, выпуск 11, 1986, - с. 1...4.

Подписано до друку /5.¿У,951 Фермат 60X84 0 1/16 Обсяг/^др.врк Заиовлення Тираде /Й7примГрк

?1вне,С«бврна.Н,У11ВГ