15.3. Ограждающие дамбы, противофильтрационные и дренажные устройства

При устройстве наливных накопителей ограждающие дамбы могут быть приняты в виде грунтовых плотин всех типов (см. гл. 10).

При устройстве накопителей намывного типа возводят намыв­ные дамбы однородные и с центральным противофильтрационным ядром по типу земляных плотин (см. гл. 10) и в виде упорной призмы, которая создается при одностороннем намыве складируе­мого материала. При этом крупные фракции оседают на пляже намыва и формируют призму намыва. Ее ширину назначают по результатам расчета устойчивости при самом неблагоприятном сочетании нагрузок.

При устройстве дамб ограждения (обвалования) из складируе­мого материала предварительно определяют его физико-механи­ческие свойства: зерновой состав, коэффициент неоднородности, коэффициент фильтрации, угол внутреннего трения, сцепление, плотность при различной пористости и влажности. Расчет устой­чивости дамб в этом случае производится при наименьшей шири­не пляжа намыва, нарушении работы дренажа, изменении зерно­вого состава материала, максимальном обводнении боковой зоны в результате инфильтрации с пляжа намыва в процессе периоди­ческой подачи пульпы с предельно допустимой интенсивностью.

При сейсмичности района строительства более 7 баллов следует рассмотреть возможность разжижения водонасыщенного материа­ла и повышение при этом коэффициента бокового давления.

При расчете устойчивости и осадки дамб следует учесть поро-вое давление, возникающее в процессе уплотнения складируемого материала. При расчете устойчивости откосов дамб рассматривают случай сползания массы грунта или складируемого материала по поверхности скольжения. Для насыпных дамб и наружных откосов намывных дамб эти расчеты производят по методам, изложенным в гл. 10. Для намывных дамб, кроме того, проверяют устойчивость упорной намывной призмы при воздействии неконсолидированного материала прудковой зоны.

Противофильтрационные устройства применяют для обеспече­ния надежной работы сооружений, исключения подтопления при­легающих территорий и загрязнения грунтовых и поверхностных вод содержащимися в сточных водах токсичными веществами.

Различают Противофильтрационные устройства дамб и ложа накопителей (рис. 15.5). В первом случае эти устройства принци­пиально не отличаются от противофильтрационных устройств зем­ляных плотин (см. гл. 10).

Противофильтрационные устройства чаши накопителей в зави­симости от материала экранов могут быть жесткими, пластичны­ми и гибкими. По конструкции различают экраны однослойные, двухслойные и комбинированные. Толщина экранов зависит от их

431

конструкции и применяемых материалов. Например, толщину од­нослойного экрана из глинистого грунта принимают равной 0,6... 0,75 м и толщину защитного слоя из местного грунта — не менее 0,6 м; толщину пленки из полиэтилена рекомендуется принимать в пределах 0,2.. .0,4 мм, при этом толщина защитного слоя из грунта на горизонтальных участках должна быть 0,5 м и на отко­сах — 0,8 м.

Рис. 15.5. Противофильтрационные устройства чаши накопителей:

а — совершенная завеса, прорезающая проницаемые породы берегов чаши накопителя и сопутствующий дренаж; б —экран, закрывающий места выходов проницаемых пород на берегах чаши накопителя и сопутствующий дренаж; в — кольцевая комбинированная заве­са на берегах; г — пластовый экран, покрывающий всю смоченную поверхность накопителя; / — противофильтрационная завеса; 2 — кривая подпора грунтовых вод, 3 — дренаж; 4 — проектная поверхность накопителя; 5 — поверхность грунтовых вод до постройки накопите­ля; 6 — кривая депрессии; 7 — противофильтрационный экран

Дренажные устройства накопителей устраивают с целью обес­печения заданного положения линии депрессии, недопущения вы­пора и суффозии грунта, перехвата фильтрующихся из накопителя загрязненных вод, обезвоживания и консолидации складируемого материала.

Конструктивно дренажи накопителей могут быть выполнены в виде наслонных, трубчатых и ленточных дренажей, аналогично тому, как это делается в земляных плотинах, а также откосных пластовых, траншейных и комбинированных (рис. 15.6).

Откосный пластовый дренаж (рис. 15.6, а) применяют при не­однородности складируемого материала, в результате чего образу­ется слоистость отложений. Этот тип дренажа эффективно дрени­рует толщу отложений. Траншейный дренаж (рис. 15.6, б) приме­няют при проницаемом основании небольшой мощности, распола­гая трубчатые закрытые дрены вне тела накопителя, что является определенным преимуществом этого типа. Комбинированный дре-

432

наж (рис. 15.6, в) представляет собой комбинацию горизонтальных дрен в теле накопителя и вертикальных скважин в основании. Та­кой дренаж устраивают в том случае, когда дренаж одного какого-либо типа не обеспечивает заданного положения депрессионной кривой.

Если при сильнопроницаемых грунтах основания у берегов не удается перехватить фильтрационный поток загрязненных сточ­ных вод, то в случае накопителя овражно-балочного типа ниже дамбы устраивают перехватывающий дренаж или в виде горизон-

Рис. 15.6. Типы дренажных устройств дамб накопителей:

а — откосный дренаж; б — траншейный дренаж; в — комбинированный дре­наж; / — тело дамб; 2 — кривая депрессии; 3~ дренаж; 4 — первичная дам­ба обвалования; 5 — водоотводная канава; 6 ~- водоотводная труба (дрена); 7 — дренажная скважина

тальной трубы при слое проницаемых грунтов небольшой мощно­сти, или в виде вертикальных скважин при большой толщине та­ких грунтов.

Горизонтальные дрены представляют собой трубы, окруженные обратным фильтром. Подбор обратных фильтров осуществляется так же, как земляных плотин.

Вода в трубу поступает либо через незаделанные стыковые от­верстия, либо через приемные отверстия, диаметр которых d₀ — — (2,5.. .3) d_so, где d_so — диаметр частиц первого слоя фильтра 50%-ной обеспеченности.

Число дрен определяют по формуле

(15.6)

где Q — общий расход пульпы, поступающей в отвал; Qd — расход дрен:

(157)

где dd — диаметр дрены; i=0,002.. .0,003 — уклон дрены.

Вертикальный дренаж представляет собой систему скважин, отводящих воду к насосной станции. Скважины оборудуют опор­ным каркасом в виде каркасно-стержневой конструкции или пер­форированных труб из нержавеющей стали и фильтром из сорти­рованного гравия (или щебня). Фильтры могут быть одно-, двух-и трехслойными.

433

Все материалы, применяемые для устройства противофильтра-ционных и дренажных устройств, должны обладать повышенной стойкостью против корродирующего воздействия химических ве­ществ, содержащихся в сточных водах.

С целью охраны окружающей среды вокруг накопителей преду­сматривается охранная зона обычно шириной не менее 2 км. При этом должно учитываться господствующее направление ветра в этой местности, с тем чтобы накопитель расположить с подветрен­ной стороны от населенных пунктов и промышленных предприятий во избежание негативных последствий пыления с поверхности на­копителя.