способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин
Классы МПК: | E02B7/00 Водоподъемные или водосливные плотины; их расположение и конструкция, способы и устройства для их возведения E02D1/08 после возведения фундаментов E21B47/10 определение места оттока, притока или колебаний жидкости |
Автор(ы): | Елисеев А.Д., Елисеев Д.А., Тарасов Б.И. |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное учреждение "Управление государственного энергетического надзора по Байкальскому региону" (ФГУ "Иркутскгосэнергонадзор") |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-09-28 публикация патента:
20.02.2004 |
Изобретение относится к способам определения местоположения и параметров зон нарушения (ЗН) целостности железобетонных плотин, а также приконтактных зон плотин с породами оснований и береговых примыканий. Способ включает наблюдение за положением уровня воды в наблюдательных скважинах С в теле плотины, первоначально заполненных до их устья, определение момента понижения уровня в С или группе С, определение местоположения пересечения ЗН с выделенными С. Через С в пересечениях их с ЗН поочередно с постоянным расходом нагнетают воздух до установившегося давления, которое определяют. После этого нагнетание воздуха прекращают, а давление уменьшают до нуля, измеряют установившийся уровень в С и оценивают характер простирания ЗН в теле плотины, вид и параметры заполняемой ее среды, в интервале пересечения со сквозной проточной ЗН. Затем определяют скорость потока по плоскости ЗН, через С в интервалы пересечений с ЗН нагнетают индикаторную среду и по ее истечению из тела плотины визуально определяют положение границ ЗН на поверхности плотины. В качестве индикаторной среды при определении непроточной напорной и проточной сквозной ЗН используют подкрашенную жидкость и дополнительно пену для определения их границ на безнапорной поверхности плотины, если это имеет место. При определении непроточной безнапорной ЗН также используют пену. Пространственное положение ЗН определяют положением поверхности, которой принадлежат интервалы пересечений ЗН со С и соответствующие им границы на поверхности плотины. Изобретение позволяет за счет получения и измерения характеристик плотины выбрать наиболее рациональную технологию устранения ЗН. 8 з.п. ф-лы, 10 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10
Формула изобретения
1. Способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, включающий наблюдение за положением уровня воды в наблюдательных скважинах в теле плотины, первоначально заполненных до их устья, определение момента понижения уровня в скважине или группе скважин, которому соответствует возникновение зоны нарушения целостности, характеризующейся проницаемостью и которая пересечена наблюдательной скважиной или группой скважин и простирается до поверхности плотины, определение местоположения пересечений зоны нарушения с выделенными скважинами, например, методом скважинной расходометрии, определение уровня воды в скважинах с пониженным уровнем, отличающийся тем, что через скважины в пересечения их с зонами нарушения поочередно с постоянным расходом нагнетают воздух до установившегося давления, которое определяют, после чего нагнетание воздуха прекращают, а давление уменьшают до нуля, измеряют установившийся уровень в скважинах и оценивают характер простирания зон нарушений в теле плотины, вид и параметры заполняющей их среды, при этом принадлежность интервала пересечения с непроточной напорной зоной нарушения определяют, если установившийся уровень в скважине совпадает с уровнем в водохранилище, а установившееся давление нагнетания воздуха в эту зону больше нуля, принадлежность интервала пересечения с непроточной безнапорной зоной нарушения определяют, если установившийся уровень в скважине совпадает с подошвой интервала пересечения зоны нарушения со скважиной, а установившееся давление нагнетания воздуха в эту зону равно нулю, принадлежность интервала пересечения со сквозной проточной зоной нарушения определяют, если установившийся уровень в скважине расположен между уровнем в водохранилище и интервалом пересечения с зоной нарушения, а установившееся давление нагнетания воздуха больше нуля, в интервале пересечения со сквозной проточной зоной нарушения определяют скорость потока по плоскости зоны нарушения, через скважины в интервалы пересечений с зонами нарушений нагнетают индикаторную среду и по ее истечению из тела плотины визуально определяют положение границ зон нарушения на поверхности плотины, при этом в качестве индикаторной среды при определении непроточной напорной и проточной сквозной зон нарушения используют подкрашенную жидкость и дополнительно пену для определения их границ на безнапорной поверхности плотины, если это имеет место, а при определении непроточной безнапорной зоны нарушения используют пену, пространственное положение зон нарушения определяют положением поверхности, которой принадлежат интервалы пересечений зон нарушений со скважинами и соответствующие им границы на поверхности плотины.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что через наблюдательную скважину в восстающую или ниспадающую непроточную напорную зону нарушения с горизонтальным положением границы ее пересечения с напорной поверхностью плотины нагнетают индикаторную среду, причем в случае восстающей зоны в качестве индикаторной среды используют подкрашенную жидкость с плотностью, меньшей, чем плотность воды, например облегченный глинистый раствор, а в случае ниспадающей зоны - подкрашенную жидкость с плотностью, большей, чем плотность воды, например утяжеленный глинистый раствор, фиксируют время от начала нагнетания индикаторной среды до начала ее визуально наблюдаемого истечения из границы зоны нарушения на напорной поверхности плотины, а объем пустот зоны нарушения определяют из следующего выражения:V=Q![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224006/8226.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224061/916.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224061/916.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к способам определения местоположения и параметров зон нарушения целостности железобетонных плотин, а также приконтактных зон плотин с породами оснований и береговых примыканий. Способ может быть использован для исследования железобетонных плотин гидроэлектростанций и других гидротехнических сооружений искусственных, например дамб или горных выработок, заполненных жидкими продуктами или естественных, например стенок резервуаров, образовавшихся в условиях естественного залегания горных пород. Известен способ исследования зон нарушений целостности железобетонных плотин, основанный на анализе процессов трещинообразования в массивном бетоне на основании контроля за напряжениями в бетоне (B.C.Серков и др. Типовая инструкция по эксплуатации гидротехнических сооружений русловых "приплотинных" гидроэлектростанций. СПО, Союзтехэнерго, М., 1979 г., стр. 32, п.3.8). Способ предусматривает использование первичной информации о деформациях, получаемой с использованием закладных тензодатчиков, датчиков температуры, динамометров. Способ используется и для оценки процессов трещинообразования в зонах контактов бетона (тела) плотины с породами основания и береговых примыканий. Недостатком указанного способа является то, что он мало информативен и не позволяет оценить размеры сквозных (сообщающихся между собой) трещин и пространственное их простирание в теле плотины, вид заполняемой их среды (воздух, вода), состояние этой среды (статическое или динамическое), давление заполняемой среды. Отмеченная информация важна для оценки степени опасности нарушения прочности и устойчивости плотины, характеристики осложнения, представленного зоной трещиноватости, прогнозирования ее развития и для разработки технологии ее устранения. Кроме того, метод не позволяет оценить наличие и объем нерациональных утечек воды из водохранилища в нижний бьеф по проточным зонам сквозной трещиноватости. Другим недостатком метода является то, что поскольку срок службы закладной аппаратуры гидротехнических сооружений существенно меньше срока службы самих сооружений (там же, стр. 33, п.3.41), реализовать метод можно только в начальный период эксплуатации плотины, определяемый ресурсом аппаратуры. Известен способ исследования железобетонных плотин (там же, стр. 34, п. 3.44; 3.45; 3.46; стр. 35, п.3.51), предусматривающий периодический осмотр состояния поверхностей плотин, фиксацию момента возникновения видимого нарушения - трещины и отслеживание динамики ее размеров. Недостатком метода является его малая информативность. Он не позволяет определить другие параметры, такие как пространственное положение, границы простирания трещины в теле плотины, размеры ее раскрытия, заполненность ее средой (вода, воздух), параметры среды - давление и скорость. Другим недостатком метода является то, что он не позволяет своевременно определить возникновение нарушения, а только спустя его развитие до визуально различаемых размеров. Кроме того, применение метода затруднено при обследовании скрытых водой поверхностей плотин, а объективность результатов наблюдений зависит от индивидуальных качеств наблюдающего - его опыта, физиологических возможностей, например усталости, внимательности, состояния зрения, а также от других факторов, например погодных, при наблюдении ненапорных поверхностей и прозрачности воды при подводных наблюдениях. Малая информативность и несвоевременность метода не позволяют своевременно выявить степень опасности нарушения прочности и устойчивости сооружения и не позволяет устранить нарушение по рациональной технологии с наименьшими затратами, но и сделать это своевременно на начальной стадии нарушения, а не на развившейся стадии, часто более осложненной или аварийной. Ликвидация осложненных нарушений связана с большими затратами. Известно исследование состояния материала тела плотины изучением свойств образцов материала, полученных путем их отбора в процессе бурения шпуров или скважин в теле плотины (там же, стр. 34, п.3.44). Способ позволяет определить факт "пересечения" скважиной зоны нарушения по состоянию образцов разбуриваемых пород (состоянию керна) и его местоположение. Однако метод также мало информативен - не позволяет определить характер простирания "пересеченной" зоны нарушения, ее границ, заполненность средой (вода, воздух), давление и скорость движения среды в нарушенной зоне. Это не позволяет характеризовать изменение прочностных параметров плотины, а также обосновать наиболее рациональную технологию ее устранения. Другой недостаток заключается в его неоперативности, т.к. бурение шпура или скважины осуществляют, как правило, при возникновении признаков существования осложнения. Следствием неоперативности определения нарушения является неоперативность реализации мер по его ликвидации, с которой часто связано развитие осложнений и возникновение аварийных и чрезвычайных ситуаций. Наиболее близким к предлагаемому способу исследования зон нарушения целостности железобетонных плотин гидроэлектростанций является применяемый при бурении геологоразведочных скважин способ исследования зон поглощения (нарушения целостности) горных пород (Л.М.Ивачев. Борьба с поглощениями промывочной жидкости при бурении геологоразведочных скважин. - М.: Недра, 1982 г. , стр. 54-64). Способ предусматривает наблюдение за положением статического уровня воды в скважине первоначально заполненной до ее устья, определение момента понижения уровня в скважине, которому соответствует возникновение зоны нарушения целостности, характеризующейся проницаемостью и которая пересечена скважиной, определение местоположения пересечения зоны нарушения со скважиной, например методом скважинной расходометрии, определение статического уровня в скважине. Способ может быть использован и при исследовании железобетонных плотин и позволяет установить факт пересечения скважиной зоны нарушения целостности плотины, определить глубину положения и мощность зоны нарушения в интервале пересечения. Однако, как и вышеотмеченные, способ не позволяет определить пространственное положение и границы простирания зоны нарушения целостности в теле плотины; ее объем и линейные размеры; сообщение зоны с напорной или безнапорной поверхностями; вид заполняемой ее среды (вода, воздух); состояние этой среды (статическое, динамическое) и скорость среды; давление заполняемой среды. В случае сквозных проточных зон способ не позволяет оценить наличие и объем нерациональных утечек воды через них из водохранилища. Малая информативность метода не позволяет своевременно оценить степень опасности нарушения прочности и устойчивости плотины, прогнозировать развитие зоны нарушения, разработать наиболее рациональную технологию устранения зоны нарушения целостности плотины. Задачей предлагаемого изобретения является создание способа исследования зон нарушения целостности железобетонных плотин гидроэлектростанций, позволяющего оценить степень опасности нарушения прочности и устойчивости плотины, прогнозировать развитие зоны нарушения за счет повышения информативности исследования. Поставленная задача достигается тем, что в известном способе определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, предусматривающем наблюдение за положением уровня воды в наблюдательных скважинах в теле плотины, первоначально заполненных до их устья, определение момента понижения уровня в скважине или группе скважин и которому соответствует возникновение зоны нарушения целостности, характеризующейся проницаемостью и которая пересечена наблюдательной скважиной или группой скважин и простирается до поверхности плотины, определение местоположения пересечений зоны нарушения с выделенными скважинами, например методом скважинной расходометрии, определение уровня воды в скважинах с пониженным уровнем, через скважины в пересечения их с зонами нарушения поочередно с постоянным расходом нагнетают воздух до установившегося давления, которое определяют, после чего нагнетание воздуха прекращают, а давление уменьшают до нуля, измеряют установившейся уровень в скважинах и оценивают характер простирания зон нарушений в теле плотины, вид и параметры заполняющей их среды, при этом принадлежность интервала пересечения с непроточной напорной зоной нарушения определяют, если установившийся уровень в скважине совпадает с уровнем в водохранилище, а установившееся давление нагнетания воздуха в эту зону было больше нуля, принадлежность интервала пересечения с непроточной безнапорной зоной нарушения определяют, если установившийся уровень в скважине совпадает с подошвой интервала пересечения зоны нарушения со скважиной, а установившееся давление нагнетания воздуха в эту зону было равным нулю, принадлежность интервала пересечения со сквозной, проточной зоной нарушения определяют, если установившийся уровень в скважине расположен между уровнем в водохранилище и интервалом пересечения с зоной нарушения, а установившееся давление нагнетания воздуха было больше нуля, в интервале пересечения со сквозной проточной зоной нарушения определяют скорость потока по плоскости зоны нарушения, через скважины в интервалы пересечений с зонами нарушений нагнетают индикаторную среду и по ее истечению из тела плотины визуально определяют положение границ зон нарушения на поверхности плотины, при этом в качестве индикаторной среды при определении непроточной напорной и проточной сквозной зон нарушения используют подкрашенную жидкость и дополнительно пену для определения их границ на безнапорной поверхности плотины, если это имеет место, а при определении непроточной безнапорной зоны нарушения используют пену, пространственное положение зон нарушения определяют положением поверхности, которой принадлежат интервалы пересечений зон нарушений со скважинами и соответствующие им границы на поверхности плотины. Наблюдательные скважины могут быть предусмотрены проектом и выполнены при сооружении плотины, например, с использованием скользящей опалубки. Через наблюдательную скважину в восстающую или ниспадающую непроточную напорную зону нарушения с горизонтальным положением границы ее пересечения с напорной поверхностью плотины нагнетают индикаторную среду, причем в случае восстающей зоны в качестве индикаторной среды используют подкрашенную жидкость с плотностью меньшей, чем плотность воды, например облегченный глинистый раствор, а в случае ниспадающей зоны - подкрашенную жидкость с плотностью большей чем плотность воды, например утяжеленный глинистый раствор, фиксируют время от начала нагнетания индикаторной среды до начала ее визуально наблюдаемого истечения из границы зоны нарушения на напорной поверхности плотины, а объем пустот зоны нарушения определяют из следующего выражения:V = Q
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224006/8226.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224061/916.gif)
где V - объем пустот в восстающей или ниспадающей зоне нарушения, м3;
Q - производительность насоса, с которой закачивают индикаторную среду в зону нарушения через скважину, м3/мин;
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224061/916.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224061/916.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224066/2224066-2t.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224066/9633.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224006/176.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224066/2224066-3t.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224066/2224066-4t.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224066/2224066-5t.gif)
В интервале зоны нарушения расход уменьшается
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224066/2224066-6t.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224066/2224066-7t.gif)
в скважине 6" - L1=45 м, L2=44,8 м;
в скважине 8 - L1=45 м, L2=44,82 м;
в скважине 10 - L1=32 м, L2=31,83 м. Датчик скважинного расходомера поднимают из скважины. В выделенные скважины последовательно нагнетают сжатый воздух - осуществляют продувку. Следующей операцией - продувкой наблюдательных скважин сжатым воздухом и последующими измерениями значений, установившихся после этого уровней в скважинах - устанавливается факт сообщения скважины через зону нарушения, простирающуюся до поверхности плотины, с контактирующей с ее поверхностью средой (вода, воздух) и значение давления этой среды. Заполнение скважины водой после ее продувки воздухом до уровня, совпадающего с уровнем в водохранилище, позволяет сделать вывод о том, что наблюдательная скважина имеет пересечение с непроточной зоной нарушения, граница которой расположена на поверхности подводной части плотины, т.е. скважина посредством зоны нарушения сообщается с водохранилищем. Скважина и водохранилище представляют собой сообщающиеся сосуды. Процесс продувки при этом (фиг.3,б) заключается в нагнетании в скважину 8 сжатого воздуха. Для осуществления продувки на устье скважины установлена устьевая головка 14". Нагнетание воздуха осуществляют с постоянным расходом. По мере нагнетания наблюдают за постепенным повышением давления нагнетания. При этом за счет повышения давления в объеме над уровнем воды в скважине, жидкость начинает вытесняться в зону нарушения, а из нее в водохранилище, а ее уровень в скважине - понижаться. По достижении границы раздела воздух - жидкость кровли зоны нарушения 10 воздух начинает поступать в зону нарушения и далее в водохранилище и поднимается на его поверхность. Рост давления воздуха прекращается, установившееся значение его, равное 0,39 МПа, регистрируют. После этого подачу воздуха в скважину прекращают, давление в скважине снижают до нуля, устьевую головку 14" снимают с устья скважины. По истечении 15-20 мин измерен статический (восстановившийся) уровень воды в скважине. При измерении статический уровень в скважине составил 6 м, аналогичное значение, что и до продувки скважины. Равенство статического уровня в скважине статическому уровню в водохранилище позволяет сделать вывод о том, что пересеченная скважиной зона нарушения является непроточной и напорной (сообщается с водохранилищем). Скважина и водохранилище представляют собой сообщающиеся через зону нарушения сосуды. Заполнение скважины водой после ее продувки воздухом до уровня, расположенного между уровнем в водохранилище и интервалом пересечения с зоной нарушения, позволяет сделать вывод о том, что наблюдательная скважина имеет пересечение с проточной зоной нарушения, одна граница которой расположена на поверхности подводной напорной поверхности плотины (верхнего бьефа), а другая граница - на безнапорной поверхности нижнего бьефа плотины. При этом по плоскости зоны нарушения устанавливается поток воды из водохранилища в нижний бьеф. Процесс продувки при этом (фиг.2,б) заключается в нагнетании в скважину 6 с постоянным расходом сжатого воздуха с использованием устьевой головки 14". При нагнетании воздуха давление постепенно повышается, вода из скважины 6 вытесняется в зону нарушения. уровень ее в скважине понижается. По достижении уровня зоны нарушения 7 воздух поступает в нее и по зоне нарушения 7 - к поверхности плотины и далее - в контактирующую с плотиной среду. Рост давления воздуха прекращается, установившееся давление составило 0,026 МПа. По истечении времени 15-20 мин измерен уровень воды в скважине (восстановившийся), который составил 12 м (значение, аналогичное состоянию до продувки скважины). Значение статического уровня меньше, чем уровень в водохранилище. Разница уровней в водохранилище (6 м) и в скважине (12 м), равная 12 м-6 м=6 м, определяет уровень потерь напора при движении потока по плоскости проточной зоны нарушения при движении его от водохранилища до скважины 6. При этом гидростатическое давление в водохранилище уравновешивается гидростатическим давлением в скважине и гидродинамической составляющей потерь давления потока при его движении по зоне нарушения на интервале от водохранилища до скважины. Статический уровень в скважине расположен выше интервала пересечения с зоной нарушения. Наличие двух признаков - значение статического уровня в скважине ниже, чем в водохранилище, и расположение его выше интервала пересечения скважины с зоной нарушения - позволяет сделать вывод о том, что пересеченная скважиной зона нарушения является проточной. По аналогии после продувки определено положение уровня в наблюдательной скважине 6" (фиг.1). При этом установившийся статический уровень составил 32 м (значение, аналогичное состоянию до продувки скважины). Наличие аналогичных предыдущему случаю признаков - статический уровень в скважине ниже, чем в водохранилище, и расположение его выше интервала пересечения скважины с зоной нарушения - позволяет сделать вывод о том, что пересеченная скважиной зона нарушения является проточной. Учитывая аналогию, последовательность определения зоны нарушения не приведена. Положение уровня воды в скважине после ее продувки, совпадающего с положением подошвы интервала пересечения скважины с зоной нарушения при установившемся давлении нагнетания воздуха при продувке, равном нулю, позволяет сделать вывод о том, что наблюдательная скважина имеет пересечение с непроточной, безнапорной зоной нарушения, граница которой расположена на ненапорной, контактирующей с окружающим воздухом поверхности плотины. То есть скважина посредством пересекаемой зоны нарушения сообщается с атмосферой. В процессе продувки при этом (фиг.4,б) в скважину 8 нагнетают сжатый воздух с постоянным расходом. Давление воздуха в объеме скважины над уровнем повышается, уровень воды перемещается вниз. При положении уровня в интервале пересечения с зоной нарушения воздух начинает двигаться по зоне нарушения 11 к дневной поверхности. Устанавливается поток по зоне нарушения, который представляет собой смесь воздуха с водой, к поверхности плотины. При этом вода из зоны нарушения удаляется (транспортируется) "механизмом эрлифта" (Багдасаров В.Г. Теория, расчет и практика эргазлифта. - М-Л., 1947). Вода в такой зоне нарушения не имеет сообщения с источником ее пополнения и при продувке удаляется из зоны нарушения. По мере продувки объем воды в зоне нарушения уменьшается, уменьшается и уравновешивающее ее гидростатический напор давление воздуха. При продувке вода из зоны нарушения удаляется до уровня, соответствующего положению подошвы Ни1= 32 м интервала (31,83-32 м) пересечения скважины с зоной нарушения. После достижения этого уровня удаление воды прекратилось, а давление нагнетаемого воздуха снизилось до нуля. Таким образом, из непроточной, безнапорной зоны нарушения при продувке удаляется вода. При этом уровень ее в скважине и зоне нарушения устанавливается на глубине подошвы интервала пересечения скважины с зоной нарушения. Установившийся уровень воды в нагнетательной скважине, соответствующий положению подошвы интервала пересечения наблюдательной скважины с зоной нарушения и нулевое значение установившегося давления воздуха при продувке скважины, являются признаками того, что пересекаемая зона нарушения является непроточной, безнапорной. В выявленных проточных зонах нарушения 6 и 6" определяют скорости потока воды в них. Для этого в интервалы пересечений скважин 6 и 6" с зонами нарушений спускают на кабеле датчик скважинного расходомера ДАУ-6, предназначенного для определения скорости потоков по зонам поглощений, пересекающих скважину, и определяют скорости потоков. Измеренные скорости потоков составили: в интервале пересечения скважины 6 с зоной нарушения - 0,9 м/с, а в интервале пересечения скважины 6" с зоной нарушения - 0,85 м/с. Следующей операцией определяют положение границ выявленных зон нарушений на поверхности плотины. Для этого в зоны нарушений скважин последовательно нагнетают индикаторную среду. В проточную зону 7 (фиг.2,в), пересекающую скважину 6, нагнетают подкрашенную жидкость, например глинистый раствор (с малым содержанием глины). Подкрашенная жидкость, закачиваемая в скважину, далее поступает в зону нарушения 7, затем в водохранилище и далее - нижний бьеф 5. Границу сквозной проточной зоны нарушения 7 бьефа (Л-М, фиг.2,д) определяют визуально по истечению глинистого раствора из плотины и выполняют схему ее положения. Аналогично определяют положение границы сквозной, проточной зоны нарушения 7 на напорной поверхности плотины (К-И, фиг 2,е). В скважину 6" нагнетают глинистый раствор, который поступает в зону нарушения и далее в водохранилище и нижний бьеф. Границы зоны на напорной поверхности плотины (К-М, фиг.2,е) и безнапорной поверхности в нижнем бьефе (Л-М, фиг. 2, д) определяют визуально по истечению из плотины глинистого раствора. Составляют схему положения границ зоны нарушения на поверхностях плотины, оценивают ее размеры. В качестве индикаторной среды при обследовании проточных зон нарушения может быть использована пена. Для определения границы непроточной, напорной зоны нарушения 9 (фиг.1, фиг. 3, в) в скважину 8 нагнетают подкрашенную жидкость, например глинистый раствор, который поступает в зону нарушения 9 и далее истекает из тела плотины. Границы зоны нарушения на напорной поверхности плотины определяют визуально, в том числе с использованием дистанционных, подводных телевизионных средств наблюдения. Выполняют схему положения зоны нарушения на напорной поверхности плотины (Р-С, фиг. 3,г), оценивают ее размеры. На фиг.3 приведена схема определения непроточной, напорной зоны нарушения продольного простирания. Для случая наклонной, напорной, непроточной зоны нарушения, одна часть которой расположена ниже уровня в водохранилище, а другая часть - выше уровня в водохранилище, схема определения зоны нарушения приведена на фиг.5 и фиг.6. При возникновении такой зоны уровень в скважине понизился и установился на глубине Ни= 6 м (уровень в скважине совпадает с уровнем в водохранилище). На фиг.6,а справа приведена расходограмма скважины 8". По результатам скважинной расходометрии установлено, что скважина пересекает зону нарушения в интервале (16-16,2 м). Продувкой (фиг.6,б) установлено, что после ее осуществления уровень в скважине установился на прежней отметке Ни= 6 м, а установившееся давление при осуществлении продувки - 1,6 МПа. С учетом вышеизложенного установленные признаки - установившийся после продувки статический уровень в скважине равен уровню в водохранилище, а установившееся давление нагнетания при продувке больше нуля - позволят сделать вывод о том, что пересеченная скважиной зона нарушения является непроточной, напорной. Для определения подводной части границы зоны нарушения на поверхности плотины в скважину нагнетали подкрашенную жидкость, например глинистый раствор (основу которого представляет вода, а красящей добавкой - небольшое количество глины) (фиг.6,в), который из скважины поступает в зону нарушения 9", а из нее - в водохранилище. Граница зоны нарушения (Т"-Ф") на напорной поверхности определена визуально и выполнена схема ее расположения (фиг.6, г). Для определения положения границы зоны нарушения на поверхности плотины выше уровня в водохранилище в скважину нагнетают пену (фиг.6,в). Пена из скважины поступает в зону нарушения и, обладая меньшей плотностью, чем вода в зоне нарушения, поднимается вверх по зоне нарушения и истекает из нее на поверхности плотины выше уровня в водохранилище. Граница зоны нарушения (Ф"-Р") на фиг.6,г и (С"-Р") на фиг.6,д (вид сверху) определена визуально, и выполнена схема ее расположения. Оценены размеры зон нарушения на поверхности плотины. Таким образом, для напорных, наклонных зон нарушения при определении границы их положения на подводной части поверхности плотины в пересекающую ее наблюдательную скважину нагнетают подкрашенную жидкость, а при определении границы их положения на надводной части поверхности плотины - пену. Для определения границы непроточной безнапорной зоны нарушения 11 (фиг. 1, фиг. 4,в) на поверхности плотины в скважину 10 нагнетают пену (или подкрашенный воздух), которая из скважины поступает в зону нарушения и далее истекает из тела плотины. Положение границы зоны нарушения на безнапорной поверхности плотины определяют визуально. Выполняют схему положения зоны нарушения на безнапорной поверхности плотины (Н-О, фиг.4,г). Следующий этап выполняют с целью определения положения зон нарушения в теле плотины. Для этого выявленные крайние точки границ их на поверхности плотины и принадлежащие им интервалы пересечения с наблюдательными скважинами мысленно соединяют. Полученный контур (контуры) образует поверхность, с которой совпадает положение определяемой зоны нарушения. Так положение сквозной, проточной зоны нарушения 7 совпадает с поверхностью, ограниченной контуром И-К-Л-М (фиг. 1), образованным выявленной границей И-К зоны на напорной поверхности, границей Л-М зоны на безнапорной поверхности плотины и границами И-Л и К-М, образованными линиями, мысленно соединяющими крайние точки границ И-К и Л-М. Зоне принадлежат и интервалы пересечения
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224066/2224066-8t.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224066/9633.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224066/9633.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224061/916.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224061/916.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224066/9633.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224061/916.gif)
V=Q
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224006/8226.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224061/916.gif)
V=0,12 м3/мин
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224006/8226.gif)
S=V/d,
где S - площадь простирания зоны нарушения в теле плотины, 2;
V - объем пустот в зоне нарушения, м3;
d - раскрытие зоны нарушения, м. S=4,08м3/0,1 м=40,8 м2. В случае исследования крутопадающих зон нарушений, например приуроченных к контактам плотины с береговыми примыканиями, наблюдательные скважины бурят наклонными или направленными. Целесообразно устья таких скважин располагать на поверхности береговых примыканий, ввиду того, что часто в теле плотины установлено оборудование или инженерные коммуникации. Пример поясняется фиг. 9 и 10. Наблюдательные скважины (фиг.9) 6, 8, 10 диаметром 59 мм, устья которых расположены на поверхности бокового примыкания 1, пробурены наклонными, глубины скважин такие, что ими перебурена (пересечена) зона контакта плотины 3 с береговым примыканием 1. Эта зона совпадает с плоскостью, обозначенной а-б-д-е. В рассматриваемом примере вертикальные плоскости, с которыми совпадают траектории скважин, перпендикулярны плоскости контакта плотины 3 с береговым примыканием 1. На фиг.10а, б, в приведены разрезы окрестностей контактов с наблюдательными скважинами соответственно 6, 8, 10 по указанным плоскостям и соответствующие им расходограммы. Скважины 6, 8, 10 имеют углы наклона
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224012/945.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224006/176.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224012/945.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224006/176.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224012/945.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224006/176.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224006/8226.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224012/945.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224012/947.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224012/945.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224012/947.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224012/947.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224012/947.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224012/947.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224012/947.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224012/945.gif)
V = Q
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224006/8226.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224061/916.gif)
где V - объем пустот в восстающей или ниспадающей зоне нарушения, м3;
Q - производительность насоса, с которой закачивают индикаторную среду в зону нарушения через скважину, м3/мин;
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224061/916.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224066/9633.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224066/2224066-9t.gif)
![способ определения зон нарушения целостности железобетонных плотин, патент № 2224066](/images/patents/244/2224061/916.gif)
Класс E02B7/00 Водоподъемные или водосливные плотины; их расположение и конструкция, способы и устройства для их возведения
Класс E02D1/08 после возведения фундаментов
Класс E21B47/10 определение места оттока, притока или колебаний жидкости