Результат интеллектуальной деятельности: ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННАЯ ДИАФРАГМА ПЛОТИНЫ ИЗ МЕСТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, а именно к противофильтрационным устройствам плотин из местных материалов.

Известны противофильтрационные диафрагмы плотин из местных материалов, представляющие собой слой асфальтобетона, расположенный между одновременно отсыпаемыми верховой и низовой частями тела плотины (см., например, а.с. СССР №355289, опубликованное 16.10.72 г., БИ №31).

Недостатком указанных аналогов является низкая надежность, обусловленная возможностью нарушения совместности работы диафрагмы и тела плотины в эксплуатационный период.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является противофильтрационная диафрагма плотины из местных материалов, выполненная в виде расположенной вдоль продольной оси плотины стенки, содержащей внутренний и наружный слои (см. а.с. СССР №246387, опубликованное 11.06.69 г., БИ №20). Для формирования диафрагмы использована деревянная опалубка. Наружный слой в прототипе выполнен из литого асфальта или литого асфальтобетона и отделен от тела плотины переходным, песчаным, слоем. Внутренний слой диафрагмы выполнен из литой высокопластичной асфальтовой мастики и снабжен электронагревательными элементами. Трещины, которые могут возникнуть в наружном слое диафрагмы, самозалечиваются благодаря проникновению в них мастики из внутреннего слоя.

Основными недостатками прототипа являются: сложность конструкции диафрагмы, трудоемкость ее выполнения и эксплуатации, кроме того, наличие нескольких с существенно различными физико-механическими свойствами материала слоев приводит к появлению в диафрагме данной конструкции недопустимых сосредоточенных напряжений и деформаций, не согласованных с деформированным состоянием тела плотины, что нарушает совместность работы диафрагмы и тела плотины и в конечном счете может привести к нарушению целостности как диафрагмы, так и плотины в целом.

Использование для формирования диафрагмы опалубки, удаляемой по завершении работ, неизбежно приводит к некоторому растеканию материала диафрагмы, что требует повышенного расхода асфальта для ее выполнения, снижает надежность работы диафрагмы в эксплуатационный период.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи упрощения конструкции и технологии выполнения диафрагмы и повышения надежности ее работы за счет исключения возможности появления в ней недопустимых сосредоточенных напряжений и деформаций, плавного изменения физико-механических свойств материала при переходе от диафрагмы к телу плотины, обеспечивающего однородность их напряженно-деформированного состояния и совместность работы диафрагмы и тела плотины, а также снижения влияния технологии выполнения диафрагмы на ее эксплуатационную надежность.

Для достижения указанного технического результата в противофильтрационной диафрагме плотины из местных материалов, выполненной в виде расположенной вдоль продольной оси плотины стенки, содержащей внутренний и наружный слои, последний образован сборными блоками из пластичного асфальтобетона, расположенными вертикально по высоте диафрагмы, а внутренний слой выполнен из литого асфальтобетона, при этом межблочные швы наружного слоя стенки не омоноличены.

Заявителю не известны какие-либо технические решения, обладающие такой же совокупностью существенных признаков, как и заявляемое, что свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения условию "новизна".

Благодаря реализации отличительных признаков заявляемого технического решения в совокупности с признаками, общими с прототипом, у заявляемого объекта появляются новые свойства - сборные блоки, выполненные из пластичного асфальтобетона, уложенные вертикально по высоте диафрагмы без омоноличивания швов между ними, с одной стороны, выполняют роль опалубки, формирующей диафрагму, с другой, - роль переходного слоя, обеспечивающего сопряжение диафрагмы с телом плотины. Внутренний рабочий слой диафрагмы, выполненный из литого асфальтобетона, омоноличивается с блоками из пластичного асфальтобетона так, что рабочая толщина диафрагмы включает в себя слой литого асфальтобетона и часть толщины сборных блоков из пластичного асфальтобетона. При этом открытые швы между блоками работают как швы-надрезы в массивных сооружениях, исключающие появление как в противофильтрационной диафрагме, так и в грунте тела плотины недопустимых сосредоточенных напряжений и деформаций.

Эти новые свойства позволяют, по мнению заявителя, сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию "изобретательский уровень".

Сущность заявляемого изобретения иллюстрируется чертежом, на котором представлена предлагаемая противофильтрационная диафрагма плотины из местных материалов: на фиг.1 - вид сбоку, на фиг.2 - поперечный разрез.

Противофильтрационная диафрагма выполнена в виде стенки, расположенной вдоль продольной оси плотины и содержащей внутренний слой 1 и наружный слой (отдельной позицией не обозначен), образованный сборными блоками 2, расположенными вертикально по высоте плотины. При этом внутренний слой 1 выполнен из литого асфальтобетона, а блоки 2 и соответственно наружный слой - из пластичного асфальтобетона. Грунт тела плотины обозначен позицией 3. Швы 4 между блоками 2 не омоноличены, а оставлены открытыми.

Устойчивость асфальтобетонных блоков в период производства работ (устойчивость блока на опрокидывание при присыпке его грунтом и устойчивость блока на сдвиг при заливке в диафрагму литой асфальтобетонной смеси) определяется его собственным весом.

В данном конкретном примере использованы блоки 2 с поперечным сечением (30×60) см², а расстояние между рядами вертикально уложенных сборных блоков составляет ширину внутреннего рабочего слоя 1 диафрагмы. Внутренний слой 1 диафрагмы выполнен из литого асфальтобетона. При этом ширина слоя 1 и состав литой асфальтобетонной смеси для заливки его подбираются исходя из конкретных условий строительства и требования надежности работы диафрагмы. В данном конкретном примере ширина рабочего слоя 1 диафрагмы составляет ˜60 см.

Противофильтрационная диафрагма работает следующим образом.

В период эксплуатации противофильтрационное устройство воспринимает действующий на плотину напор. При этом открытые швы 4 между блоками 2 наружного слоя диафрагмы работают как швы-надрезы в массивных сооружениях, исключающие появление как в самой диафрагме, так и в грунте 3 тела плотины недопустимых сосредоточенных напряжений и деформаций, обеспечивая тем самым однородность напряженно-деформированного состояния и совместность работы диафрагмы и тела плотины.

Так как противофильтрационная диафрагма по настоящему предложению выполняется одновременно с отсыпкой грунта 3 в тело плотины и не требуется удаления сборных блоков 2 (опалубки), ее формирующих, растекание литой асфальтобетонной смеси в блоке заливки при ее остывании исключается. Вследствие этого появляется возможность интенсификации работ по выполнению диафрагмы и практически полностью исключается влияние технологии выполнения диафрагмы на качество и надежность ее работы в эксплуатационный период.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает упрощение конструкции, высокую надежность и долговечность противофильтрационной диафрагмы плотины из местных материалов, а также совместность ее работы с телом плотины.

Предлагаемая диафрагма может быть реализована с помощью известных строительных материалов и технологий их использования, что свидетельствует о соответствии заявляемого предложения условию "промышленная применимость".