Рекомендации по диагностическому контролю фильтрационного режима грунтовых плотин
|
Скачать 328.47 Kb.
|
|
3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ФИЛЬТРАЦИОННЫМ СОСТОЯНИЕМ ГРУНТОВОЙ ПЛОТИНЫ 3.1. Общую картину (условия) формирования фильтрационного потока на участке плотины, примыкающем к данному измерительному створу, представляют в виде двумерной гидродинамической сетки. Для ее построения рекомендуется использовать полученные данные о пьезометрических напорах Нi в рассматриваемой области (поле) фильтрации, путем их приведения к действующему напору Н на сооружение, то есть выражая напоры в относительных величинах и затем интерполируя между этими приведенными величинами. Инструментальные наблюдения за напорами воды, фильтрующейся в основании и теле плотины, рекомендуется определять с помощью безнапорных или напорных трубчатых опускных пьезометров шахтного или точечного типа (рис. 3), либо с помощью закладных пьезометров, устанавливаемых на заданных отметках во время возведения сооружения. При этом следует иметь в виду, что для измерения напора в слабопроницаемых (К < 10-3 м/сут) геологических структурах основания или в глинистом ядре плотины следует использовать малоинерционные двухтрубные или опускные напорные пьезометры, снабженные электрическими преобразователями давления. Уровни воды в безнапорных пьезометрах измеряются с помощью лота-хлопушки или лота-свистка, опускаемых в скважину на маркированном тросе или рулетке. Точность измерений лотами составляет 1 см при глубине скважины до 10 м и 2-3 см - при глубинах более 25 м. Для измерения уровней воды в глубоких скважинах используются электроуровнемеры. С целью предотвращения возможного замерзания зимой воды внутри трубчатых пьезометров верхнюю их часть (насадку) следует выполнить на всю глубину промерзания откоса плотины или берегового склона из слабопроводящего тепломатериала, например, из полиэтилена или поливинилхлорида. В особых случаях рекомендуется использовать пьезометры с внутритрубной эластичной гильзой, заполненной антифризом с плотностью, равной плотности воды, например, глицерином. Целесообразно также применять электрообогрев водоподводящих коммуникаций закладных пьезометров путем прокладки параллельных шин, подключенных к низковольтному (сварочному) трансформатору. Рис. 3. Типовая конструкция водоприемника опускного пьезометра 1 - соединительная муфта 2"; 2 - винипластовая труба 2"; 3 - направляющие скобы; 4 - фильтр из гофрированной винипластовой сетки и стеклоткани; 5 - песчаная обсыпка; 6 - опорное кольцо; 7 - отстойник (винипластовая труба 2"), 8 - стенки скважины. Для измерения пьезометрических уровней (напоров) с дистанцион- пользуются струнные преобразователи типа ПДС-1, 3, 10, 30 соответственно на 1, 3, 10, 30 кгс/см2, устанавливаемые в пьезометрах в соответствии с ГОСТ 8.389-80. Погрешность измерения составляет ±2% от верхнего предела нормируемого давления. В безнапорном пьезометре преобразователь погружают на отметку, заглубленную под наинизший уровень. В качестве вторичных приборов используют периодомер типа ПЦП-1М либо Струна-12. Для определения давления в напорных пьезометрах самое широкое распространение получили пружинные образцовые манометры (стационарные или переносные) типа МО с классом точности 0,2 и 0,4 и пределами измерений от 1,0 до 25 кгс/см2. Типоразмер манометра подбирается таким образом, чтобы верхний предел шкалы не менее, чем на 20-30% превышал наибольшее возможное значение давления. Частота измерений пьезометрического напора зависит от колебания уровней бьефов и возраста сооружения. При колебаниях бьефов сезонного характера в условиях многолетней эксплуатации частота измерений обычно принимается от 4 (в начальный период) до 1 раза в месяц. При выявлении в режиме фильтрации заметных отклонений от закономерности или в периоды резких наполнений или сработок водохранилища измерения уровней должны проводиться с большей частотой. При значительных суточных колебаниях бьефов частота измерений должна определяться после проведения специальных исследований. 3.2. Особым случаем диагностического контроля фильтрационного состояния грунтовой плотины являются наблюдения за изменением порового давления воды внутри слабопроницаемого (коэффициент фильтрации К < 10-4 м/сут) глинистого ядра плотины в процессе его консолидации в строительный период и после наполнения водохранилища, когда фильтрационный поток в ядре может оказаться сильно деформированным и отличающимся по своим параметрам от расчетного. Данная ситуация поясняется на рис. 4. Для таких наблюдений следует использовать только закладные малоинерционные пьезометры: двухтрубные манометрические с выводами в смотровую галерею или более удобные для эксплуатационного персонала электрические преобразователи (датчики) давления - струнные, индуктивные, клапанные и т.п. 3.3. Количественную оценку фильтрации согласно ВСН 33-70 следует производить путем измерения расходов воды в дренажах или очагах фильтрации. Рис. 4. Пояснение условий формирования фильтрационного потока в ядре высокой каменно-земляной плотины при одновременном гравитационном уплотнении (консолидации) материала ядра 1 - эпюра выходных градиентов фильтрационного потока в ядре при наличии в центральной его области порового давления, примерно равного гидростатическому в водохранилище на этой глубине; 2 - то же, но при отсутствии порового давления (при стационарных условиях фильтрации); 3 - зона обратного фильтра в пределах колебаний уровня нижнего бьефа, где на урезе воды выходные градиенты в несколько раз превышают их значения на остальных участках высачивания фильтрационного потока; ib0 - выходной градиент напора в точке 0 (урез воды). Помимо основных принципов размещения фильтрационной КИА, изложенных в п. 2.8, при назначении мест наблюдения за выходами воды следует учитывать возможность появления очагов фильтрации на низовом откосе в результате слоистости грунта, возникшей при намыве или при длительных перерывах в отсыпке. Измерения расходов фильтрации проводятся в водомерных устройствах, устанавливаемых: в трубчатом дренаже - в смотровых колодцах или на выпусках из труб; в наслонном дренаже или каменном банкете - на открытых канавах (кюветах), устраиваемых за низовым откосом; в вертикальных дренах основания - суммарно на концевом участке дренажной галереи или отдельно на каждой изливающейся дрене. При каптировании открытых потоков или отдельных очагов фильтрации с расходом воды менее 10 л/с измерения производятся объемным способом с помощью мерных сосудов. При расходах воды в кюветах, превышающих 10 л/с, используют тонкостенные или бетонные мерные водосливы (треугольные, трапецеидальные, прямоугольные). Водосливы могут быть стационарными или переносными. Величина расхода воды определяется по формуле в зависимости от величины напора на гребне водослива. В гидрометрических лотках или открытых кюветах на специально подготовленных прямолинейных участках с вертикальными бортами и чистым дном измерения производят с помощью поплавков или гидрометрических вертушек. Если дренажные воды отводятся по трубопроводу, то для измерения расхода следует применять электромагнитные расходомеры типа ИР-51, имеющие выход постоянного тока до 5 мА, соответствующие мгновенному расходу воды и обеспечивающие использование аналоговых приборов Государственной системы средств автоматизации, стандартных самопишущих миллиамперметров и потенциометров постоянного тока КС2, КС4 и др. Пределы измерения расходов от 0,32 м3/ч до 250 м3/ч. Класс точности по токовому выходу 1,0. Для определения суммарного объемного количества жидкости расходомер может поставляться в комплекте с интегратором С-1М. Длина линий связи между преобразователем и измерительным устройством не должна превышать 100 м. Рациональная частота измерения расходов воды в дренажных устройствах должна определяться в зависимости от характера колебаний бьефов. При постоянстве уровня верхнего бьефа или сезонных колебаниях и отсутствии влияния нижнего бьефа измерение расхода рекомендуется проводить раз в месяц. При резком наполнении и сработке водохранилища или при появлении новых очагов фильтрации определение расхода производится более часто, вплоть до ежедневного. С целью исключения искажения величины фильтрационных расходов атмосферными осадками наблюдения следует проводить через некоторое время после их выпадения. При невозможности измерения дренажного расхода (например, разгрузка в нижний бьеф) или недостоверных результатах (причины будут указаны в п. 4.4) следует оценить расход воды, профильтровавшейся через тело или основание плотины по имеющимся косвенным характеристикам: коэффициенту фильтрации, скорости фильтрации, тепловой волне, градиенту напора и др. 3.4. Наблюдения за температурным режимом фильтрационного потока проводятся с помощью стационарно установленных в наблюдательных скважинах датчиков и путем измерений температуры воды в поверхностном или придонном слое в скважинах, а также путем проведения циклов термокаротажа пьезометрических или дренажных скважин датчиками погружаемого типа. Одновременно с определением температуры фильтрационного потока ведутся наблюдения за температурой воды на границе питания (водохранилище) и в местах выходов потока на поверхность (дренажные устройства, очаги фильтрации). Измерения температуры воды в водохранилищах у низконапорных сооружений проводятся вблизи сооружения в 2-3 точках по высоте, в глубоких водохранилищах - на рейдовых вертикалях по глубине от дна до поверхности в нескольких контрольных точках. В открытых (безнапорных) пьезометрах определяется поверхностная температура с помощью имеющихся на гидроузлах ртутных водных (заленивленных) термометров. Наиболее полную картину фильтрации в теле и основании сооружений дают циклы термокаротажа скважин, которые должны проводиться с периодичностью не менее 4 раз в год. Измерения температуры воды вдоль стволов скважин ведутся непрерывно по всей высоте от дна до поверхности. При дискретных измерениях расстояние между контрольными точками не должно превышать 2 м, а один цикл измерений - 2-3 дней. Для проведения термоизмерений используются погружаемые датчики, измерительным элементом которых являются полупроводниковые микротерморезисторы марки МТ-1, 4, 54 и др., заключенные в латунную гильзу и защищенные от механических повреждений. Измерение электросопротивлений фиксируется мостом постоянного тока. В комплект последней модификации термодатчика "Гидротермо-1" входит приемное прямопоказывающее устройство с цифровой индикацией температуры воды. Датчик практически безынерционен (0,3 с), что позволяет проводить измерение достаточно оперативно с точностью 0,05 °С и пределом измерений до 60 °С. Для повышения достоверности результатов наблюдений за термостратифицированными фильтрационными потоками обсадные трубы скважин можно оборудовать поперечными перегородками - диафрагмами, выполненными в виде лепестков (секторов) из эластичного материала, например, резины*. Эти перегородки укреплены на разжимных кольцах внутри наблюдательной скважины (рис. 5) для предотвращения конвективного перемешивания находящейся в ней воды, при котором не обеспечивается соответствие между температурой снаружи и внутри скважины в точках ее измерения. ____________ * А.с. 479846 СССР. МКИ Е О2В1/О2. Устройство для исследования стратифицированных фильтрационных потоков / Жиленков В.Н., Носова О.Н. // Открытия. Изобретения. 1975. № 29. 3.5. Определение химического состава воды фильтрационного потока согласно П 861-87 осуществляется по результатам химического анализа проб воды, взятых из пьезометров, дренажных устройств и мест сосредоточенного выхода грунтовой воды и одновременно из водохранилища. Отбор проб воды на химический анализ проводится в соответствии с проектом, как правило, 2-4 раза в год, обязательно в период минимальных (весной) и максимальных уровней воды в водохранилище. Периодичность отбора проб корректируется на основании опыта эксплуатации. Цикл отбора проб не должен превышать нескольких дней. Пробы из напорных пьезометров берутся на изливе (после слива 1-2 объемов воды) или из зоны водоприемника с помощью стационарных полиэтиленовых или резиновых трубочек диаметром 8-12 мм. Из безнапорных пьезометров пробы отбираются пробоотборником-желонкой или скважинным батометром. При лабораторном анализе проб воды следует определять: содержание водородных ионов (рН), свободной углекислоты (СО2), сухой остаток, бикарбонатную щелочность (НСО-3), содержание ионов кальция (Са2+), магния (Mg2+), натрия и калия (Na++K+), хлора (Cl-), сульфатного иона (SO42-), сероводорода (H2S). Определение НСО-3, СО2 и рН производится не позднее, чем через день после отбора проб. Полученные в результате лабораторного анализа проб компоненты (в мг/л или мг-экв/л) записываются в табличной форме в журнал. Рис. 5 Схема обустройства наблюдательных скважин эластичными лепестковыми диафрагмами для термокаротажа фильтрационных потоков 1 - обсадная труба скважины, 2 - эластичная диафрагма, 3 - разжимное кольцо, на котором крепится диафрагма. 3.6. Для контроля возможных процессов механической суффозии необходимо определять содержание взвешенных веществ в профильтровавшейся воде. Отбор проб для анализа следует проводить в случае обнаружения взвешенных частиц в местах выходов воды в нижний бьеф или на поверхность. Отбор проб на взвесесодержание проводится с периодичностью 1 раз в месяц или 2 раза. В период очевидного усиления выноса частота наблюдений повышается. Для измерения содержания взвешенных частиц (мутности) используется мерная емкость объемом 1,0 л, куда отбирается проба воды. Время заполнения емкости фиксируется секундомером. Затем пробы переливаются в специальные герметично закупоренные емкости для отправки в лабораторию. Определяют массу твердых частиц путем выпаривания жидкости или пропускания ее через фильтровальную бумагу с последующим просушиванием фильтра с осадком до постоянной массы. Расчет содержания (по массе) взвешенных частиц в фильтрационном потоке (мутность) выполняется по зависимости , где mt - масса твердых частиц (мг); V - объем, л. В случае появления очага суффозии следует воспользоваться данными о зерновом и минералогическом составе продуктов суффозии, то есть установить их происхождение, а для видовой идентификации эрозийного процесса - обратиться к специальным пособиям, в которых дана классификация всех нарушений суффозионной устойчивости нескальных и скальных грунтов, а также грунтовых материалов, например П 59-94. Кинетика суффозионного процесса оценивается по изменению во времени суммарного объема (веса) вымываемых фильтрационным потоком частиц грунта (материала сооружения). Интенсивность химической суффозии характеризуется количеством вымытого минерала (галита, гипса), которое определяют по результатам химического анализа проб воды или по измерениям концентрации растворенного в воде минерала с помощью ионоселективных электродов или кондуктометров (солемеров). 3.7. В целях качественной характеристики водопроницаемости грунта определяют дебиты (расходы) напорных пьезометров в зонах их водоприемников. Дебит является характеристикой локальной и довольно относительной, т.к. на его величину влияет состояние фильтра водоприемника и затрубья пьезометра. Измерение дебита скважины проводится при ступенчатом понижении давления (не менее трех ступеней), выдерживаемого некоторое время до стабилизации расхода. Сравнительной характеристикой является удельный дебит, отнесенный на 1 м понижения напора: Целесообразная частота определения дебитов напорных пьезометров - 1 раз в 5 лет. 3.8. Определение коэффициентов фильтрации в натурных условиях проводится в целях уточнения проектных решений с учетом реальных характеристик и для оценки состояния сооружения в ходе его длительной эксплуатации. Как правило, значения коэффициентов фильтрации получают опытным путем при откачке и наливе воды из пьезометрической скважины и в нее, наблюдая за восстановлением первоначального уровня. 3.9. Определение скоростных характеристик фильтрационного потока входит в состав специальных исследований. Для измерения скоростей горизонтального потока в наблюдательных скважинах малого диаметра применяется индикаторный метод, основанный на наблюдениях за распространением по потоку веществ-индикаторов, введенных в изучаемый поток и обнаруживаемых с помощью измерительных приборов. Исследования выполняют обычно способами пусковых и наблюдательных скважин. Определение локальных значений скорости фильтрации в отдельных точках изучаемой толщи проводится способом пусковых скважин. В качестве пусковой скважины могут использоваться пьезометры открытого типа, в которые вводится раствор индикатора (солевой, органический, радиоактивный и др.) и затем с помощью измерительных приборов регистрируется изменение его концентрации во времени (разбавление индикатора). Использование напорных пьезометров допускается только при наличии специальных приспособлений, обеспечивающих герметичность оголовка скважины при запуске индикатора. При определении действительных скоростей потока способом наблюдательных скважин индикатор вводится в пусковую скважину, а в других пьезометрических скважинах (наблюдательных), расположенных на предполагаемых линиях тока ниже по потоку, фиксируется время появления индикатора. При неизвестном направлении потока наблюдательные скважины располагают веером вокруг пусковой. Выбор вида индикатора проводится с учетом химического состава исследуемого потока, физико-химических особенностей грунта, интенсивности потока. Например, органические красители следует использовать в прозрачной воде, солевые индикаторы - в маломинерализованных потоках, радиоактивные индикаторы - в низкоскоростных потоках. Аппаратура, применяемая в опытах с индикаторами, отличается разнообразием и подбирается организациями, которые ведут специальные исследования. 3.10. В состав специальных наблюдений и исследований, проводящихся на грунтовых сооружениях, находящихся в сложных гидрогеологических условиях, а также при развитии аномальных процессов, входит изучение плотности, влажности, водопроницаемости фильтрующей среды геофизическими методами. К таким методам относится гамма- и нейтронный каротаж, ультразвуковое профилирование, сейсмопросвечивание, резистивиметрия, расходометрия и др. |
Похожие:
 |
Рекомендации по проведению натурных наблюдений за осадками грунтовых плотин Рекомендации предназначены для специалистов, выполняющих натурные наблюдения за работой и состоянием грунтовых плотин, оснований,... |
|
План мероприятий по внутришкольному контролю за учебно- методической... План мероприятий по внутришкольному контролю за учебно- методической работой на 2013-2014 учебный год |
|
Название учреждения Система управления качеством – скоординированные действия по руководству и контролю организации в отношении качества |
|
Книга содержит уникальный взгляд на следующие вопросы: Как научиться контролю психики? Об общности йогической и буддийской традиции. И общей основе с другими медитативными традициями 9 |
|
Тони Вешлер Желанный ребенок? Совершенное руководство по естественному... Определение возможности забеременеть: что Вы должны знать и чего, возможно, не знаете |
|
Методические рекомендации Москва, 2005 мгппу рекомендации составлены... Рекомендации составлены на кафедре «Прикладная информатика» факультета информационных технологий в помощь студентам и носят практический... |
|
Пояснительная записка 3 Обязательная часть Организация режима пребывания... Направления, выбранные педагогическим коллективом по работе с родителями воспитанников |
 |
Методические рекомендации по организации изучения дисциплины. Методические... Негосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования (институт) |
|
Методические рекомендации по дисциплине «История русского искусства» Методические рекомендации адресованы студентам заочной формы обучения всех направлений бакалавриата ибк |
|
Законом Российской Федерации «Об образовании» Гимназии создается для разрешения конфликтных ситуаций, возникающих в между участниками образовательногопроцесса. Она является первичным... |