РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗВЕДЕНИЯ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПЛОТИНАХ ПРОЛИВКОЙ БЫСТРОТВЕРДЕЮЩИМИ МАТЕРИАЛАМИ

Полный текст

Снижение затрат на строительство плотин в настоящее время является актуальной задачей. В теле плотины можно выделить наиболее трудоемкую и затратную часть, которой является противофильтрационный элемент плотины (ПФЭ). Проанализировав существующие способы создания ПФЭ, нами предложена новая технология – проливка возводимого слоя быстротвердеющими материалами [1]. Предлагаемая технология создания противофильтрационного элемента проливкой предполагает выполнение следующих операций: подача жидкого быстротвердеющего материала в зону формирования ПФЭ – его проникновение за счет сил гравитации с последующим затвердеванием в пористой среде. При этом процесс проникновения материала представляет собой гравитационное движение. В качестве быстротвердеющих материалов могут быть рекомендованы синтетические материаставлена следующая задача исследования – выявить связь между объемом расходуемого материала технологическими и конструктивными параметрами формируемого ПФЭ по новой технологии. Исследования проводились на песчаной, щелевой модели и модели из щебенистого материала. Фотографии опытов приведены на рис. 1. В результате проведенных исследований [2] было установлено, что форма растекания описывается частью круга (рис. 2) радиуса R. Согласно технологии [3], радиус подбирается таким образом, чтобы в зависимости от материала тела плотины битум смог гарантированно проникнуть на заданную высоту. Радиус круга R с учетом описанных выше граничных условий численно принимается равным высоте слоя. Таким образом, можно определить площадь растекания в пределах первого слоя, которая составляет: 2  1   1    2   лы – быстротвердеющие пластмассы, бетонные смеs1  Нслоя      4 180  sin 1    180  sin 2  ; (1) си типа EMACO Nanocrete R4 Fluid. Нами был выбран наиболее доступный и относительно дешевый материал – битум.       в пределах последующих слоев: s  Н 2   1    3     Для оценки эффективности предлагаемого 2 способа по сравнению с другими необходимо найслоя     2   180 sin 3  , (2)  ти зависимость, позволяющую определить объем расходуемого материала. В связи с этим была погде ϕ1, ϕ2 и ϕ3 – некоторые углы, определяющие смещение центра окружности относительно середины слоя. 1 2 3 Рис. 1. Результаты исследования растекания на песчаной (1), щелевой (2) и модели из щебня (3) Рис. 2. Форма растекания битума в пределах нескольких слоев (опытные данные) Дальнейший анализ показывает, что необходимо установить связь между толщиной возводимого противофильтрационного устройства, глубиной наливки битума в канавку и зоной растекания. Для этого геометрически опишем конструкцию противофильтрационного устройства (рисунок 3). При глубине заливки битума в технологическую канавку 0,7Нсл обеспечивается перекрытие слоев противофильтрационного элемента. При увеличении глубины заливки происходит смещение центра радиуса растекания выше границы слоя, в пределах которого производится заливка, при уменьшении глубины заливки смещение радиуса происходит в обратном направлении. Указанное изменение глубины заливки битума в технологическую канавку предполагает дополнительные технологические операции устройства противофильтрационного устройства. Объем расходуемого материала на один погонный метр определится по геометрическим размерам формируемого противофильтрационного устройства в соответствии с рис. 4. Рис. 3. Конструкция противофильтрационного устройства: Н1 – высота заполнения битумом технологической канавки; Нслоя – высота слоя Рис. 4. Схема к определению объема расходуемого материала на один погонный метр. , м3, (3) где m – коэффициент пористости; Площадь S1 вычисляем из площади кругового сегмента: , м3, (4) где R – радиус окружности; s – длина дуги, ; l – длина хорды, l=Т; f – высота стрелки, . Подставляя (6) в (5), получим: . (7) (5) . Подставляя (7) в (3), найдем формулу для определения объема расходуемого материала для создания противофильтрационного устройства: . Значение угла ϕ определяем из треугольника (8) (рис. 3): . (6) Полученная зависимость позволила произвести технико-экономическое сравнение существующих технологий с предлагаемой. Результаты сравнения приведены в табл. 1. Затраты по вариантам в рублях Таблица 1 Наименование затрат Стоимость единицы Затраты работ по вариантам Ядро проливкой битумом Асфальтобетонное ядро в опалубке 1. Материалы (с учетом их изготовления) 1. Битум БН-III 350 52.5 (0.15) 19.6 (0.056) 2. Металлическая опалубка 15.6 13.26 (0.85) 3. Песок 270 3.78 (0.014) 2. Машины и механизмы 4. Автомобильный кран 10 т 101.2 6.33 5. Битумовоз 134.5 0.4 6. Транспорт материалов 67.47 4.73 3. Фонд оплаты труда 7. Затраты труда 29.39 0.34 22.74 8. Затраты труда машинистов 40.26 0.12 7.85 Итого затрат 53.37 78.29 Примечание. В скобках указан объем работ в кубометрах. В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы: на основании исследований получена численная зависимость для определения объема расходуемого материала для создания ПФУ по предлагаемой технологии; на основании технико-экономических расчетов по полученной зависимости выявлена экономическая целесообразность использования технологии создания ПФУ проливкой твердеющими материалами, эффективность за счет уменьшения трудоемкости процесса стала на 30 % меньше по сравнению с известными технологиями. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Пат. 2330140 РФ, B 09 B 7/00. Способ возведения плотины [Текст] / М.И. Бальзанников, В.А. Шабанов, А.А. Михасек. Заявл. 03.02.06; опубл. 27.07.08. Шабанов, В.А. Экспериментальное исследование проникновения вязкой жидкости в пористую среду [Текст] / В.А. Шабанов, А.А. Михасек // Известия вузов. Строительство. – 2006. №11-12. – С.52-56. Шабанов, В.А. Технология создания противофильтрационного устройства в «жестких насыпях» [Текст] / В.А. Шабанов, А.А. Михасек // Монтажные и специальные работы. – 2006. №11. – С. 11-13. © Михасек А.А., 2011

Об авторах

А. А. МИХАСЕК

Автор, ответственный за переписку.
Email: vestniksgasu@yandex.ru

кандидат технических наук, доцент кафедры природоохранного и гидротехнического строительства

Список литературы

Дополнительные файлы