Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ЗАДЕЛКИ ПОВРЕЖДЕНИЙ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОГО ЭКРАНА

Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству, может быть использовано для заделки повреждений противофильтрационных покрытий каналов, водоемов и накопителей отходов, путем предварительного контроля целостности экранов дистанционно.

Известен способ определения мест очаговой фильтрации жидкостей из хранилищ с изолирующим экраном (см. авторское свидетельство SU 410164, опубл. 05.01.1974), заключающийся в том, что в хранилище опускают один из питающих электродов, а затем замеряют максимальный градиент электромагнитного поля, расположение которого соответствует очаговой фильтрации.

Недостатком этого способа является сложность и трудоемкость процесса отыскания повреждений экрана. Наряду с этим данный способ можно использовать только при эксплуатации сооружения и характеризуется достаточно большой погрешностью при проведении измерений.

Известен способ контроля качества пленочного экрана (см. авторское свидетельство SU 1308683, опубл. 07.05.1987), включающий электроизоляцию покрытия по контуру экрана, измерение электрического сопротивления между покрытием и основанием экрана и оценку по измеряемой величине сплошности экрана.

Недостатком данного способа является сложность производства работ по контролю сплошности пленочного экрана, невозможность дистанционного контроля целостности противофильтрационного экрана и получения информации о наличии тех или иных повреждений, что особенно важно для накопителей отходов, поскольку даже самые незначительные потери из них могут привести к загрязнению подземных и грунтовых вод.

Известен способ заделки очага фильтрационных деформаций в дамбе канала (патент RU №2562487, опубл. 10.09.2015), включающий укладку под воду на откос с помощью подъемного крана готовой габионной конструкции с защитным покрытием и заделку тем самым свободного фильтрационного хода в дамбе канала.

Недостатком данного технического решения является сложность производства работ, связанная с укладкой с помощью подъемного крана под воду готовой габионно-геомембранной конструкции. Кроме того, при заделке очага фильтрационных деформаций в дамбе канала таким способом существует вероятность несовпадения габионно-геомембранной конструкции с свободным фильтрационным ходом, а также ее сползание по откосу со временем при эксплуатации канала, в ходе ветровых (нагонных) и других явлений.

Наиболее близким техническим решением является способ контроля целостности двухслойного противофильтрационного экрана (см. авторское свидетельство SU 1151642, опубл. 23.04.1985), включающий укладку полимерного материала, отсыпку защитного слоя, контроль сплошности экрана путем определения места повреждения по выходу пузырьков на наружную поверхность и заделку повреждений.

Недостатком приведенного прототипа является большая погрешность при определении мест повреждений противофильтрационного экрана, так как перфорированные гибкие шланги укладываются не по всей поверхности под покрытием, а только в изолированные отсеки, образованные дискретным креплением двух слоев пленки. Кроме того, при укладке пленочного покрытия, устройстве защитного слоя и дискретном креплении пленки будут образовываться различные повреждения (ввиду малой толщины пленочного полотнища), которые практически невозможно будет отремонтировать.

Цель данного изобретения - заделка повреждений противофильтрационного экрана путем предварительного контроля сплошности покрытия дистанционно, с получением информации о повреждениях на персональный компьютер.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в разработке способа заделки повреждений противофильтрационного экрана.

Технический результат достигается за счет способа заделки повреждений противофильтрационного экрана, причем перед заделкой повреждений осуществляют укладку полимерного материала, отсыпку защитного слоя, контроль сплошности экрана путем определения места повреждения и их заделку. При этом контроль сплошности противофильтрационного экрана производится дистанционно со стационарных датчиков влажности почвы на портативный регистратор данных с последующей передачей информации по GPS навигации к персональному компьютеру, после чего производят заделку повреждений инъекцией бентонитового раствора, подаваемого под давлением с помощью насоса в поврежденное отверстие, а на повреждениях с d_oтв≥20 см дополнительно устраиваются заплаты из полимерного материала. Датчики влажности почвы устанавливаются в полость под противофильтрационным элементом в подстилающий слой грунта на глубину 8-10 см, в количестве 1 датчик на 4 м².

Изобретение поясняется следующими чертежами: фиг. 1 - схема дистанционной передачи данных с датчиков влажности на персональный компьютер; фиг. 2 - установка датчиков влажности под противофильтрационным экраном; фиг. 3 - противофильтрационный экран с повреждениями; фиг. 4 - заделка повреждений в противофильтрационном экране.

Цифрами на чертежах обозначено:

1 - грунтовое (естественное) основание; 2 - песчаная отсыпка; 3 - датчик влажности почвы; 4 - нетканый геотекстиль; 5 - противофильтрационный полимерный материал; 6 - тканый геотекстиль; 7 - защитный слой; 8 - повреждения (отверстия) в покрытии; 9 - портативный регистратор данных; 10 - персональный компьютер; 11 - насос; 12 - шланг полиэтиленовый; 13 - винт; 14 - полимерная перемычка; 15 - заплата.

Способ заделки повреждений противофильтрационного экрана осуществляется следующим образом (фиг. 1-4).

В период строительства сооружения (канала, водоема или накопителя) устраивается противофильтрационный экран, включающий выполнение следующих операций: подготовку грунтового (естественного) основания 1 (удаление растительности, камней, корней и других крупных включений), устройство подстилающего слоя из мелкозернистого песка 2 (песчаная отсыпка толщиной 20-30 см, с фракцией 0,1-0,25 мм), в который на глубину 8-10 см устанавливаются датчики влажности почвы (10 HS или 5ТЕ), в количестве 1 датчик на 4 м². Поверх мелкозернистого песка 2 и установленных в него датчиков влажности 3 укладывается полотнище нетканого геотекстиля 4 («Дорнит», изготавливаемый по ТУ 8397-003-21506643-2003, с поверхностной плотностью 300 г/м² и толщиной при нагрузке 2 кПа - 3,3 мм), и выполняется противофильтрационный элемент из полимерного материала 5 (геомембраны в виде полимерных листов, изготавливаемой по ТУ 2246-001-56910145-2004 «Техполимер»). Для защиты от повреждений противофильтрационного элемента 5 выполняется защитная прокладка из тканого геотекстиля 6 и отсыпка защитного слоя 7 (для оросительных каналов защитное покрытие выполняется из бетона, для водоемов - из грунта, а накопителей отходов - из щебня или каменной наброски).

При образовании сквозных повреждений в противофильтрационном полимерном элементе и фильтрации воды через отверстия 8 датчик влажности 3 измеряет диэлектрическую постоянную, значение которой напрямую зависит от объемного содержания влаги в почве или почвогрунте. Он работает на частоте 70 МГц, что позволяет безошибочно измерить влажность любого типа грунта. Для вычисления объемного содержания влаги используется уравнения («Topp Equations»), позволяющие переводить диэлектрические величины в объемные. Далее информация со стационарных датчиков влажности почвы дистанционно передается на портативный регистратор данных 9 с последующей передачей по GPS навигации к персональному компьютеру 10. Тем самым в случае образования повреждений и фильтрации воды через них, информация автоматически поступает на персональный компьютер, что способствует контролю слошности противофильтрационного экрана дистанционно.

В случае обнаружения повреждений на объекте производится их заделка инъекцией бентонитового раствора, который под давлением с помощью насоса 11, снабженного полиэтиленовым шлангом 12 и краном 13 для регулирования напора, подается на поврежденный участок.

При инъекции повреждений на прудах-накопителях отходов с натриевыми бентоматами, необходимо учитывать рН фильтрата, так Na-бентонит в сильнокислой и сильнощелочной среде практически не гидратирует и в целом заделка может стать неэффективной. Поэтому бентонитовый раствор для инъекции выполнен и применяется в следующем соотношении: 90% Na-бентонита и 10% цемента - для оросительных каналов и водоемов, 80% Са-бентонита и 20% цемента - для накопителей отходов. При обнаружении значительных мест повреждений (с диаметром отверстия d_oтв≥20 см) помимо инъекции дополнительно устраиваются заплаты из полимерного материала.

При проведении ремонта повреждений на оросительных каналах, работающих при бурном течении воды, устраивают перемычки 13, выполняемые из полимерного противофильтрационного материала 5. Для предотвращения сноса полимерных перемычек потоком воды они закрепляются с помощью тросов.

Преимущество разработанного способа заключается в том, что контроль целостности экрана производится автоматически и дистанционно, вся необходимая информация об утечках поступает к оператору на персональный компьютер, а заделка повреждений (отверстий, щелей, проваров и тд.) производится точечно инъекцией бентонитового раствора или с помощью полимерных заплат.

Кроме того, предложенный способ рекомендуется использовать при реконструкции существующих особо опасных объектов (шламонакопителей, отстойников, хвостохранилищ, золоотвалов, мест добычи полезных ископаемых) для предотвращения фильтрации высокоминерализованных и загрязненных стоков в подземные воды.