Результат интеллектуальной деятельности: Наслонный дренаж земляных сооружений

Изобретение относится к дренажным устройствам и может быть использовано для защиты низовых откосов земляных плотин и дамб обвалования от возможных фильтрационных деформаций и размывов грунтов.

Известны дренажи, устроенные на низовых откосах грунтовых плотин, выполненные из песчано-гравелистых и каменных материалов [1]. Основными недостатками их являются потребность большого количества каменного и песчано-гравелистого материала и сложность производства работ по укладке обратных фильтров.

Наиболее близким техническим решением является «Наслонный дренаж биопозитивной конструкции», состоящий из анкерных устройств и гибких тюфяков, выполненных из сетчатых оболочек и дренирующего заполнителя из рядов легких фашин [2]. Недостатком данного технического решения является сложность конструкции дренажа с анкерными устройствами.

Цель изобретения - повышение эффективности конструкции дренажного устройства.

Указанная цель достигается тем, что в наслонном дренаже, содержащем гибкие тюфяки, уложенные на низовом откосе земляного сооружения и выполненные из плотных рядов легких фашин и сетчатых оболочек, гибкие тюфяки дренажа на низовом откосе выполнены из заранее заготовленных габионных тюфяков сборной конструкции, шириной 1-1,5 м, толщиной 0,4-0,6 м и длиной до 2,5 м и из подстилающего слоя из легких фашин, при этом подстилающий слой из легких фашин в основании и габионные тюфяки сверху них связаны между собой оцинкованной металлической проволокой, и вдоль верхнего ряда тюфяков с заглублением в низовой откос уложены тяжелые тюфяки из мешков с местным и растительным грунтом, прочно связанные между собой и с габионными тюфяками на откосе, а у подошвы дренажа в нижнем бьефе сверху габионных тюфяков устроена каменная засыпка из гравийно-галечниковых грунтов.

На фиг. 1 показано поперечное сечение земляного сооружения (плотины или дамбы) по оси наслонного дренажа; на фиг. 2 - фрагмент плана наслонного дренажа; на фиг. 3 - габионный тюфяк; на фиг. 4 - легкая фашина.

Наслонный дренаж состоит из габионных тюфяков 1, выполненных из легких фашин 2 и перфорированных труб 3, завернутых в габионную сетку 4, и подстилающего слоя 5 из легких фашин 2, тяжелых тюфяков из мешков 6 с местным и растительным грунтом, а также каменной засыпки 7 из гравийно-галечниковых грунтов.

Наслонный дренаж земляных сооружений возводится следующим образом.

Все элементы наслонного дренажа изготавливаются вручную на месте укладки с частичным использованием механических приспособлений. Вначале для изготовления легких фашин 2, габионных тюфяков 1 заранее заготавливают (привозят) в необходимом объеме сухой камыш, а также по размерам габионных тюфяков 1 нарезают в нужном количестве габионные (металлические) сетки 4 и перфорированные полимерные трубы 3 (диаметром 40-50 мм), а также геосетки для мешков 6. Из этих материалов заготавливаются в необходимом объеме легкие фашины 2, габионные тюфяки 1 и мешки 6. Габионные тюфяки 1 изготавливаются шириной 1-1,5 м, толщиной 0,4-0,6 м и длиной до 2,5 м. После разрабатывается траншея глубиной до 1,5 м у подошвы низового откоса в нижнем бьефе (НБ) и планируется низовой откос до дна траншеи. Затем, начиная с подошвы откоса и дна траншеи вдоль линии откоса, плотными рядами укладывают подстилающий слой 5 из легких фашин 2, соединенными между собой прочными веревками из полимерных материалов. Сверху подстилающего слоя 5 на низовом откосе укладывают габионные тюфяки 1 плотными и параллельными рядами, соединенными между собой оцинкованной металлической проволокой (диаметром 2-2,5 мм). На откосе вдоль последнего ряда тюфяков 1 разрабатывается траншея глубиной и шириной до 2 м, куда укладывают горизонтальный ряд тяжелых тюфяков из мешков 6 с растительным и местным грунтом, плотно соединенных между собой и габионными тюфяками 1. Мешки 6 сверху до линии низового откоса засыпают местным грунтом. После этого у подошвы наслонного дренажа траншею и часть габионных тюфяков сверху загружают каменной засыпкой из гравийно-галечниковых грунтов толщиной до 1,5 м.

Наслонный дренаж земляных сооружений работает следующим образом.

В период эксплуатации фильтрационная вода, двигаясь под действием гидростатического напора со стороны верхнего бьефа (ВБ), через поры грунтов тела плотины или дамбы попадает в зону низового откоса, где уложены на подстилающий слой 5 габионные тюфяки 1 с дренажными трубами 3. При этом легкие фашины 2 в основании и габионные тюфяки 1 сверху свободно принимают воду из-за их высокой водопроницаемости и пропускают по низовому откосу в НБ. Уложенные плотными рядами легкие фашины 2 на низовом откосе предотвращают возможные фильтрационные деформации грунтов в районе выхода фильтрационного потока, а габионные тюфяки, уложенные сверху них, обеспечивают безопасный прием и отвод профильтровавшейся воды через тело земляного сооружения. Устойчивость и прочность конструкции дренажа обеспечивается тяжелыми тюфяками из мешков 6, габионными тюфяками 1 и каменной засыпкой 7. В конструкции дренажа основным фильтрационным материалом используется сухой созревший камыш - достаточно стойкий и прочный природный материал, который эффективно работает в условиях водной среды и является высокодренирующим материалом. Легкие фашины 2, использованные в дренаже, в том числе играют и мелиоративную роль, сохраняя влагу в долгое время. Со временем наслонный дренаж будет зарастать зелеными растениями. В результате земляное сооружение с наслонным дренажом превратится в биопозитивное сооружение, которое не препятствует круговороту веществ и энергии, помогает развитию природы и включается в экосистему реки, и воспринимается природой как родственный ей элемент.

Наслонный дренаж земляных сооружений предлагаемой конструкции наиболее эффективно может быть использован в труднодоступных условиях рек на их равнинных и предгорных участках, где возводятся низконапорные земляные плотины и дамбы из мелкопесчаных и глинистых грунтов.

Источники информации

1. Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика. / Под общей редакцией д-ра техн. наук, проф., В.П. Недриги. - М.: Стройиздат, 1983, с. 172-173, с. 491.

2. Патент №2399720, E02B 3/00, 2010 г. Наслонный дренаж биопозитивной конструкции. / Авт. Курбанов С.О. и др.