Фильтрационные исследования основных напорных сооружений худафаринского гидроузла на р. Аракс

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

ФИЛЬТРАЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСНОВНЫХ НАПОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ ХУДАФАРИНСКОГО ГИДРОУЗЛА НА Р. АРАКС

Aбилов Рашад Саффан оглы

докторант, научный сотрудник

Азербайджанский Научно-Исследовательский и Проектно-

Изыскательный Институт Энергетики

Лаборатория Источники альтернативные энергии

и малые Электрические станции

г. Баку, Азербайджан

АННОТАЦИИ:

В статье рассмотрены вопросы о технической информации результаты исследований составов переходных зон и обратных фильтров для плотины из грунтовых материалов, выявлено разведенных месторождений пригодным материалом для первого слоя переходный зоны как для ядра из супеси так и для ядра из суглинка.

ANNOTATЭONS:

The article addresses the issues of technical information, the results of studies of the composition of transition zones and return filters for a dam of ground materials, revealed diluted deposits of suitable material for the first layer of the transition zone for both the core of sandy loam and the core of loam.

Ключевые слова: песок, пеплевых песка, плотина, гравийно-галечным, переходной зоны, ядро, месторождения

Key words: sand, ash sand, dam, gravel-pebble, transition zone, core, location

грунт плотина супесь река суглинок

Cредневзвешенные кривые гранулометрического состава грунтов, предназначенных для возведния тела плотины Худаферинского гидроузла показаны на рис 1.

Кривая 1 характеризует супеси месторождения № 5, предназначенных для возведения ядра плотины. Средний диаметр частиц супеси составляет d₅₀=0,1 мм, коэффициент разнозернистости з==24. Коэффициент фильтрации по данным ТЭО колеблется в пределах от 0,01 до 0,1м/сут.

Кривые 2, 2а, 2б характеризуют пепловые пески, предназначенные для создания переходных зон между ядром и боковыми призмами плотины. Кривая 2 является средневзвешенной по 16 пробам из Дерзилинского месторождения №8. Кривая 2а средневзвешенной по 9 пробам из Курдгабурского место рождением № 9, в котором примесь гравия, по срвнению с месторождения№ 8, несколько большая. Кривая 2б характеризуем пески Аликейханлинского месторождения№ 16. Насколько можно судить по двум пробам, взятым из этого месторождения эти пески по гранулометрическому составу весьма близки к пескам Дерзилинского месторождения. Боковые призмы плотины отсыпаются из гравийно-галечного материала место рождений № 1 и № 7, показанного на рис.1, кривой 3.Это весьма разнозернистый материал с большим объемным весом, в котором содержание песчаных фракций очень мало. По кривой 3 на рис.1, взятых как средневзвешенный по «рыбке» коэффициент разно зернистости составляет з=37, однако во многих случаях он значительно больше. Например, для гравийно - галечных отложений в русле реки Аракс средний по 18 пробам коэффициент разно зернистости составляет з= 273.

Основным материалом отсыпки переходных зон проектом предусмотрены пепловые пески. Их разведанные запасы значительно превышают потребности стройки. Так, запасы Дерзилинского местораждения № 8 составляет 48млн.м³, а Курдгабурского и Аликейханлинского по 2млн.м³ в каждом, при потребности в фильтровых материалах для переходных зон по проекту 250 тыс. м³.

Как показывают расчеты устойчивости контакта между супесью ядра (кривая 1 на рис.1) и пепловыми песками (кривые 2, 2а, 2б на рис. 1) соответствуют требованиям Приложения 1 «Указания по проектированию переходных зон каменно-земляных плотин ВСН 47-71» [1]. Из чего следует, что пепловые пески являются вполне пригодным материалом для первого слоя переходной зоны.

Рис. 1. Кривые гранулометрического состава грунтов плотины Худаферинского гидроузла

К такому же выводу мы приходим, используя для анализа и расчетов рекомендации по величине допустимого между слойного коэффициента, указанного в статье «О проектировании переходных зон в каменно-земляных плотинах» А.П. Вощинина [2]. По приведенным А.П. Вощининым экспериментальным данным Гидропроекта, ВНИИ ВОДГЕО допустимый междуслойной коэффициент «М» между средним диаметром, d₅₀, частиц супеси ядра и средним диаметром, d₅₀, частиц песка первого слоя переходной зоны должен быть:

М по данным ВНИИ ВОДГЕО и Гидропроекта,

и М по данным ВНИИГ.

На деле, как видно из рис. 1, рассматриваемый междуслойной коэффициент составляет, всего:

М=4 для случая отсыпки переходной зоны из песков Дерзилинского месторождения,

и М= 6 для случая отсыпки ее из песков Курдгабурского месторождения.

Таким образом, необходимое условие по междуслойным коэффициентам для варианта отсыпки ядра из супеси месторождения № 5 соблюдается с большим коэффициентам запаса.

Для варианта возведения ядра плотины из суглинка, пески Дерзилинского месторождения и все другие виды разведанных пепловых песков также является вполне пригодными в качестве первого слоя переходной зоны. Для обоснования этого положения в Указании по проектированию переходных зон каменно-земляных плотин ВСН 47-71 (далее -- Указание) [1] приводятся со ответствующие расчеты.

В дополнение к расчетам по требованиям Указания, ниже приводится поверочный расчет на контактный размыв, на границе суглинка с переходной зоной по методике, предложенной А.П. Вощининым в своем труде «О проектировании переходных зон в каменно-земляных плотинах» [2]. Согласно данной методики, для ядер из связного грунта с числом пластичности W_n>10 и сцеплением С>0,01кг/см₂ условие неразмываемости контакта имеет вид:

Где Re - безразмерный критерий Рейнольдса;

х_k-- cкорость фильтрации вдоль контакта (по фильтру);

D_эk -эквивалентный частицам фильтрового материала диаметр шара;

н- кинематический коэффициент вязкости воды;

б - коэффициент формы частиц фильтра;

m -- пористость в долях единыцы;

При экстраполяции методики к расчету показателей интересующих автора объектов, можно принять следующие значения:

1. При коэффициенте фильтрации пепловых песков по проекту К=6.10^-4 см/сек и градиенте напора вдоль контакта I= 0,98, х_к=6.10^-4.0,98= 5,9.10^-4 см/сек.

2. D_эк=0,6мм=0,06 см (по кривой 2а).

3. н= 0,0131 cм²/сек%; (1-m) = 0,5; б=1,0.

Re= (2)

Следует отметить, что коэффициент фильтрации пепловых песков, принятых для расчетов в ТЭО (К=0,5м/сутка) является, повидимому, заниженным. Например, по расчетным формулам, принятым в Указании коэффициент фильтрации песков Дерзилинского месторождения получается К=18,4 м/сутка в 37 раз больше принятого, а коэффициент фильтрации песков Курдгабурского месторождения 39м/сутка в 78 раз больше принятого.

Однако, если принять коэффициент фильтрации пепловых песков Курдгабурского месторождения в соответствии с расчетом по Указания число Rе будет:

Rе =0,001.78=0,078 < 20 (3)

То есть останется существенно меньшим по сравнению с допустимым.

Пепловые пески Дерзилинского месторождения имеют сравнительно небольшой коэффициент разно зернистости и возможность их расслоения во время отсыпки особых опасений не вызывает. Что касается гравийно-галечного материала боковых призм плотины, то здесь расслоение во время отсыпки весьма вероятно и в отдельных местах может привес рассмотрения кривых 2 и 3 на рис 1. Расчеты по Указанию также показывают, что между пепловыми песками и гравийно -галечном материалом боковых призм плотины, для обеспечения полной надежности должен быть отсыпан промежуточный слой. Для этого промежуточного слоя можно рекомендовать смеси гравийно-галечного материала с пепловыми песками.

Например, на рис 1 преставлены средневзвешенные кривые двух таких смесей одинакового количества по весу гравийно-галечного материала месторождения № 1 и № 7 с пепловыми песками Дерзилинского месторождения (кривая 4) и того-же гравийно- галечного материала с пепловыми песками Курдгабурского месторождения (кривая 4а).

При наличии промежуточного слоя из смеси гравийно-галечного материала с песком Дерзилинского месторождения (кривая 4) междуслойный коэффициент между слоями из смеси составляет М₂=4,5, а между слоями из смеси и гравийно-галечного материала М₃=10. Эти междуслойное коэффициенты значительно меньше по сравнению с допустимыми по рекомендациям ВНИИГ, ВОДГЕО и Гидропроекта для фильтровых материалов с коэффициента разнозернистости з [2]. Для коэффициентов разнозернистости з опытных данных для соответствующих числовых рекомендаций пока недостаточна, однако известно, что при обеспечении мероприятий по исключению значительной сегрегации фильтровых материалов допустимой между слойной коэффициент будет увеличиваться с увеличением коэффициента разно зернистости.

Таким образом, при наличии двухслойной переходной зоны с указанными выше гранулометрическими составами слоев фильтрационная прочность плотины вполне обеспечивается. Такой же вывод следует и из расчетов по Указанию.

Следует иметь ввиду, что как гравийно-галечный материал, предназначенный для отсыпки боковых призм плотины так и смесь этого материала с песком, предназначенная для отсыпки в переходную зону является материалами с большими коэффициентами разнозернистости.

Поэтому должны быть предусмотрены соответствующие мероприятия как по приготовлению смеси, так и по исключению расслаивания смеси и гравийно-галечного материала во время отсыпки.

Толщина каждого из слоев и переходной зоны по Указанию должна составлять не менее 3-3,5 м. Однако, для условий Худаферинского гидроузла при высоте плотины 60м и при относительно небольшой осадке материалов супесчаного ядра и гравийно-галечных призм следует рассмотреть в рабочем проекте возможность существенною сокращения толщины слоев переходной зоны. Это сокращение зависит, в основном, от организации производства работ по отсыпке переходной зоны, так -как по условиям фильтрационной прочности эти толщины можно допустить значительно меньшими.

Можно, например, рекомендовать устройство на самосвале раздельной продольной стенки для разделения, загружаемого на одну сторону пеплового песка первого слоя переходной зоны и загружаемого на другую сторону смеси песка с гравийно-галечным материалов. При одновременной выгрузке обеих слоев, толщина каждого из слоев сократится по сравнению с нормативной в 2 раза.

Обратные фильтры горизонтальных дренажей и вертикального дренажа в дренажных скважинах создаются из тех- же материалов, что и переходные зоны.

Для горизонтальных дренажей на контактах с коренными породами как первой слой рекомендуется пепловые пески Дерзилинского месторождения (см. кривая 2 на рис 1), а как второй слой -- смеси пепловых песков с гравийно-галечным материалом (cм, кривая 4 на рис 1).

Для дренажных скважин в коренных породах рекомендуется сборные дренажи из пористых блоков (конструкций которые довольно разносторонне описаны в работах многих ученых, к примеру, Осипова А.Д., Ронжина И.С., Панфилова В.С., Вощинина А.П [3]) заполнителем при изготовлении блоков пористого бетона могут быть приняты отмытые от частиц меньше 0,2мм пепловые пески или специально отселения фракция от 2 до 10мм.

Выводы:

1. Пепловые пески из всех разведанных месторождений являются вполне пригодным материалом для первого слоя переходной зоны как для ядра из супеси так и для суглинка.

2. Устойчивость контакта между пепловыми песками гравийно-галечным материалом боковых призм плотины полностью не обеспечивается. В связи с этим рекомендуется отсыпка между нами промежуточного переходного слоя из смеси пеплового песка с гравийно-галечным материалом по рис.1.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Указания по проектированию переходных зон каменно-земляных плотин ВСН 47-71 Энергия, Ленинградское отд., 1971. Минэнерго СССР

2. Вощинин А.П. О проектировании переходных зон в каменно-земляных плотинах. Труды Гидропроекта, 1972, Сборник 23.

3. Осипов А.Д., Ронжин И.С., Панфилов В.С., Вощинин А.П. Дренажи и фильтры из пористого бетона. Библиотека гидротехника и гидроэнергетика выпуск 27.Москва. Энергия,1972.

Размещено на Allbest.ru