книги из ГПНТБ / Павлович, С. А. Применение пластических масс в гидротехнических сооружениях лекции для студентов специальности 1203

где Н — напор, м; у — удельный вес воды, г/см3;

dCp — средний диаметр пор грунта подстилающего слоя, мм;

где аср — среднее значение предела прочности при растяжении при температуре контрольных испытаний, определен­ ное по формуле (22).;

Т — температура, ° К;

ot — предел прочности при растяжении при температуре контрольных испытаний;

Одр — среднее значение предела прочности при растяжении при расчетной температуре противофильтрационного устройства, определяемое по формуле (22).

Средний диаметр пор грунта подстилающего слоя определя­ ется по формуле

где г] — коэффициент неоднородности подстилающего слоя; пг — пористость грунта подстилающего слоя;

d \ 7 — диаметр фракции, меньше которой в грунте содержится 17% частиц по весу, мм.

20

Толщину полиэтиленового устройства, вычисленную по фор­ муле (16), следует откорректировать по условию ползучести по­ лиэтилена, т. е. умножить на поправочный коэффициент (см. табл. 5).

При расчете площади полиэтиленового противофильтрационного устройства необходимо учитывать неровность поверхности, величину нахлеста при сварке рулонов в полотнища и величину температурного изменения геометрических размеров. Поправка на величину нахлеста при сварке составляет 7% геометрической площади противофильтрационного устройства. Величина поправ­ ки на температурные изменения в одном направлении опреде­ ляется по формуле

где / — геометрический размер противофильтрационного устрой­ ства в одном направлении;

а — коэффициент линейного расширения полиэтилена;

tv — расчетная температура полиэтиленового противофиль­ трационного устройства;

t — .температура полиэтилена во время производства работ. При проектировании противофильтрационных устройств ре­ комендуется предусматривать температурные компенсаторы (на­ пуски полиэтиленового материала, волнистую укладку и т. д.).

21

фильтрационного устройства на стадии проектного задания ве­ дется согласно СНиП 11-И. 4-62, СНиП 11-И. 6-62, величина ко­ эффициента трения грунта о полиэтилен принимается по табл. 6.

Для устранения контактной фильтрации между полиэтилено­ вым противофильтрационным устройством и сооружением возво­ дят бетонный зуб, в который заделывается полиэтилен длиной не менее 0,8 м.

ОБЛИЦОВКА ЛОЖА КАНАЛОВ И ВОДОЕМОВ

В качестве облицовочного материала, сокращающего потери воды на фильтрацию, при облицовке водоемов и водохранилищ применяют стабилизированные полиэтиленовые и поливинилхло­ ридные пленки. Устройство пленочной облицовки наиболее целе­ сообразно при просадочных грунтах, где жесткие облицовки быстро выходят из строя.

Пленочные облицовки устраивают по одной из следующих схем: траншейной, периметрической или комбинированной (см.

рис. 2).

Рис. 2. Защита канала пленочными облицовками:

а — траншейная схема; б — периметрическая схема; в — комбиниро­ ванная схема; / — пленка; 2 — защитный слой грунта; 3 — железобе­ тон.

Траншейная схема обычно применяется для песчаных и гли­ нистых грунтов, периметрическая — для любых грунтов, комби­ нированная — для любых грунтов при строительстве крупных каналов, где может сказаться разрушающее действие волны.

При траншейной схеме после укладки противофильтрационного экрана по заранее подготовленному основанию производят засыпку траншеи грунтом по всему сечению. Затем канавокопа­

22

телем вырезают канал проектного сечения с защитным слоем не менее 0,2—0,3 м. Закрепление краев пленки показано на рис. 3.

Рис. 3. Закрепление краев пленки:

а — при периметрической схеме; б —при траншейной схеме; / — пленка; 2 — защитный слой; 3 — поверхность дамбы до уклад­ ки пленк^; 4 — земляной валик; 5 — борозда.

При периметрической и комбинированной схемах поперечное сечение канала выполняют с запасом, равным толщине защит­ ного слоя (0,3—0,4 м). При комбинированной схеме в зоне вол­ нового воздействия укладывают железобетонную обллцовку.

, Впервые в СССР пленочная облицовка была применена в 1958 году при строительстве канала в совхозе «Дружба» Узбек­ ской ССР. По данным Укргипроводхоза, стоимость 1 км канала с пленочной облицовкой в 2 раза ниже стоимости 1 км канала с монолитной бетонной облицовкой и в 2,6 раза — железобетон­

Соединение полиэтиленовых полотнищ происходит при помо­ щи сварки или с помощью липкой полиэтиленовой ленты. Спе­ циальная конструкция герметического шва, разработанная в СевНИИГиМЕ и примененная при строительстве накопителя Ли­ сичанского содового завода, приведена на рис. 4.

Полиэтиленовые противофильтрационные экраны относятся к числу сейсмостойких конструкций.

23

Рис. 4. Конструкция шва с использованием липкой полиэтиле­ новой ленты:

а — двойной шов; б — тройной шов; 1 — первый слой пленки; 2 — второй слой пленки; 3 — липкая лента.

ВОДОНАПОЛНЯЕМЫЕ ЗАТВОРЫ ИЗ МЯГКИХ СИНТЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Водоили газонаполняемые затворы из. мягких синтетических материалов выполняют в виде цилиндрических оболочек, кото­ рые прикрепляются к порогу водослива и боковым граням усто­ ев. Оболочку затвора выполняют в заводских условиях из высо­ копрочных резинотканевых материалов с основой из нейлона, лавсана, капрона, с покрытием наиритовым каучуком. Материал оболочки изготовляется из одного или нескольких слоев арми­ рующей ткани и должен быть прочным, переносить воздействие высоких и низких температур, солнечную радиацию, быть стой­ ким к истиранию. Основные характеристики нейлоново-неопре­ новых материалов для затворов, выпускаемых в США:

или холодным способом при помощи клея. Для получения рав­ нопрочного с материалом стыка шов дополнительно прошивает­ ся на специальных машинах с последующей герметизацией. Ти­ повая конструкция шва оболочки приведена на рис. 5. Оболочка наполняется водой через отверстия в боковых гранях устоев. Затворы данной конструкции могут быть установлены на водо-

24

сливах с широким порогом или водосливах практического про­ филя. Такими затворами можно перекрывать большие пролеты. В США имеется проект конструкции затвора пролетом 160 м при напоре 6,1 м, а на плотине г. Бей-Сити (США) установлен водонаполняемый затвор пролетом 70 м при напоре 4,0 м. Пер-

Рис. 5. Типовая конструкция шва оболочки затвора:

1 — ткань; 2 — герметизирующие ленты; 3 — нитяная строчка.

вый затвор из мягких синтетических тканей был установлен в; 1959 г. на плотине реки Лос-Анжелес — пролет затвора 39,65 м, напор воды 1,83 м. Затвор выполнен из двухслойной нейлоновой ткани, пропитанной неопреновым каучуком, толщина материала 3,18 мм, удельная расчетная прочность разрыву составляет 90 кг/см. На подъем затвора затрачивается 25 минут, на опуска­ ние — 10 мин. Вода в затвор подается двумя насосами, смонти­ рованными на береговых устоях.

Основными конструктивными элементами затвора являются: мягкая несущая оболочка, устройство для закрепления оболоч­ ки, система наполнения и опорожнения, система управления, устройство для монтажа, демонтажа и ремонта.

Рис. 6. Конструкции анкерных устройств для закрепле­ ния оболочки затвора на плотине:

1 — оболочка; 2 — анкерный болт; 3 — прижимной брус; 4 —

•вкладыш.

25

Оболочку закрепляют на водосливе с помощью специальных ‘анкерных устройств, выполненных из нержавеющей стали (см.

рис. 6).

Статический расчет затвора состоит в определении растягивающих усилий в оболочке, формы и периметра поперечного сечения оболочки, а также усилий, удерживающих затвор на водосливе. Величина растягивающих усилий в оболочке Т не должна превышать величины расчетного српротивления мате­ риала оболочки растяжению. В работах [8, 9] рассмотрены неко­ торые случаи расчета затворов. Для случая подпора без пере­

лива (рис. 7) величина растягивающего усилия в оболочке оп­ ределяется по формуле

Радиусы кривизны участков оболочки равны соответственно

26

Составляющие реакции анкерного устройства Тх и Tz, вычис­ ленные по методу Бугра, определяются по формулам

Величина растягивающего усилия в оболочке для случая под­ пора со стороны нижнего бьефа с переливом определяется по формуле

где у — удельный вес воды;

Т— растягивающее усилие, т/м;

Я0 — пьезометрический напор внутри оболочки; г0 — приведенное давление на гребне затвора;

Я) — уровень верхнего бьефа;

Я2 — уровень нижнего бьефа;

Я— высота затвора;

ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ШВЫ

Для уплотнения деформационных швов (шпонок) гидротех­ нических сооружений в настоящее время применяют различные полимерные материалы. В частности, хорошо уплотняют дефор­ мационные швы тиоколовые мастики марок КБ-0,5; ГС-1; СМ-0,5,

27