Система для контролю стану грунтової греблі

7/06 СИСТЕМА ДЛЯ КОНТРОЛЮ СТАНУ ҐРУНТОВОЇ ГРЕБЛІ Винахід відноситься до області гідротехнічного будівництва І може бути використаний при експлуатації гребель і дамб з ґрунтових матеріалів. Відомі системи для контролю різноманітних характеристик греблі: п'єзометрична мережа для контролю положення кривої депресії, система поверхи евих і глибинних марок для контролю деформацій греблі та ін . (Гидротехнические сооружения Ч. 2: Учебник для студентов ВУЗ/Под ред Гришина М. М.-М.: Высшая школа, 1979). Подібні системи надають побічну інформацію про можливі несприятливі процеси в тілі греблі, але для висновку про її аварійний стан звичайно необхідний детальний аналіз інформації, зв'язаний з розрахунками і моделюванням. Таким чином, відомі системи не можуть безпосередньо служити для контролю цілісності греблі і, тим більш, сигналізувати про момент початку аварії. Відома також система для контролю за станом ґрунтової греблі, що включає тіло греблі і розміщений є ньому датчик, реєструючу апаратуру і джерело струму. (А. с. 1312135 МКИ Е02В 7/06.Устройство для контроля за состоянием грунтовой плотины/Геплицкий А. Х.,Чердакли И. А., Саратов И. Е. Опубл. 23.05. 87, Бюл. N 19). Означена система служить для періодичної видачі інформації про фізикомеханічні характеристики тіла греблі, що можуть охарактеризувати стан греблі як передаварійний Однак подати сигнал про раптове (наприклад, внаслідок переповнення ставка або сейсмічного впливу) руйнування тіла греблі ця система не може по ряду причин: по-перше, інформація -I' подається не безупинно, а по запиту, при цьому збіг у часі моменту руйнування греблі з запитом малоймовірно; по-друге, одержувана інформація неоднозначна (наприклад, сигнал про щільність навколишнього середовища порядку 1.1 т/мЗ може говорити як про руйнування тіла греблі в місці розміщення датчикаі наявності там потоку пульпи, так і про локальне разпушування тіла греблі внаслідок суфозії, утворення зосереджених шляхів фільтрації та ін.), і, по-третє, ВІДОМИЙ датчик здатний видавати інформацію про характеристики фунту тіла греблі в певній її точці, а не по всьому контуру, в той час як прорив можливий на неохоплених роботою датчика дільницях. Таким чином, дана система також не здатна надійно контролювати цілісність греблі і оперативно повідомляти про початок прориву в випадку аварії. В основу винаходу поставлена задача створити таку систему для контролю стану ґрунтової греблі, в якій нове місцезнаходження датчика і його виконання дозволило б забезпечити моніторінг цілісності греблі і оперативне оповіщення персоналу про її прорив, та за рахунок цього забезпечити швидке реагування на аварію і її ліквідацію шляхом відновлення ЦІЛІСНОСТІ греблі Даний технічний результат досягається тім, що в відомій системі контролю стану ґрунтової греблі, що включає тіло греблі і розміщений в ньому датчик, реєструючу апаратуру і джерело струму, згідно винаходу, датчик розміщений на глибині 15-30 см від гребня греблі по всій її довжині і виконаний в вигляді з'єднаних між собою з можливістю механічного розірвання пластинкових діафрагм з електропровідного матеріалу, площина яких паралельна поздовжній осі греблі і ортогональна площині її гребня, при цьому датчик з'єднаний з реєструючою апаратурою і джерелом струму, утворюючи електричний контур, шляхом виконавчого механізму -зз'єднаний з сигналізуючими приладами Дане технічне рішення відрізняється від прототипу тим, що датчик розміщений на глибині 15-30 см від гребня греблі по всій її довжині і виконаний в вигляді з'єднаних між собою з можливістю механічного розірвання пластинкових діафрагм з електропровідного матеріалу, площина яких паралельна поздовжній осі греблі і ортогональна площини її гребня; при цьому датчик з'єднаний з реєструючою апаратурою і джерелом струму, утворюючи електричний контур, шляхом виконавчого механізму з'єднаний з сигналізуючими приладами Ефективність роботи системи ,що пропонується,зумовлена динамікою процесу прориву гребель і дамб, що полягає в наступному Прорив звичайно відбувається не миттєво, а триває декілька годин, при цьому розмір прорану поступово збільшується за рахунок розмиву ґрунту з його стінок і дна, причому це збільшення в часі відбувається лавиноподібно (Трунков Г Т , Колпачкова А Б Определение охранных зон хвостохранилищ//Цветнаяметаллургия.^ 10-1978. С 25-28) Пропонована система здатна подати сигнал в самому початку аварії, коли обсяг вимитого з тілагреблі ґрунту невеликий і проран можливо затулити звичайними ремонтними засобами Через деякий час, коли глибина прорану перевищує в середньому ЗО см, об'єм вимитого ґрунту починає обчислюватись сотнями кубічних метрів, при цьому оперативно відновити греблю неможливо, зростання прорану буде тривати і весь вміст ємкості, обмеженої греблею, виллється на прилеглу територію Для сигналізації про прорив греблі пропонується система, суть якої пояснюється кресленням фіг Система містить з'єднані між собою з можливістю механічного розірвання пластинкові діафрагми 1 з електропровідного матеріалу, заглиблені в тіло греблі 2 на глибину 15 30см від її гребня 3 і прокладені по всій довжині греблі 2. З'єднані діафрагми 1 разом з джерелом струму 4 і вимірювальним приладом 5 утворюють електричний контур 6, що з'єднаний з виконавчим механізмом 7 Останній при припиненні проходження струму в контурі 6 приводить в дію прилад світлової сигналізації 8 і прилади звукової сигналізації 9, 10 Крім того, для більш точної вказівки на місце аварії і швидкого знаходження дільниці прориву на протяжній греблі для окремих її дільниць виконані самостійні контури В деяких випадках, коли по результатах розвідувань,спостережень або конструктивних особливостей греблі можливо виділення окремих потенційно-небезпечних дільниць греблі, з метою економії матеріалів і обсягів робіт, контури улаштовують тільки на цих дільницях Система працює таким чином. По контуру 6 постійно протікає електричний струм На початку прориву на гребні 3 греблі 2 утвориться невелика тріщина, крізь яку починає виливатися вода або розріджена маса відходів, поступово розмиваючи тіло греблі і поширюючи і поглиблюючи проран Після досягнення прораном глибини 15 см потік, що рухається по прорану, наштовхується на діафрагми 1 і чинить на них динамічний тиск Внаслідок цього сполучення між діафрагмами 1 рветься і електричний контур б розривається Відсутність струму в контурі 6 реєструється вимірювальним приладом 5 При цьому виконавчий механізм 7, наприклад, електромагнітне реле, замикає ланцюг сигнальних елементів 8, 9, 10 Світлова сигналізація 8, наприклад, червона лампочка і звукова сигналізація 9, наприклад, дзвоник, встановлені в диспетчерській, подають сигнал про прорив диспетчеру Звукова сигналізація 10 (сирена або гудок) подає сигнал в можливу зону затоплення. Диспетчер без зволікання - 6 -спрямовує оперативні ремонтні засоби до місця аварії, а заздалегідь проінструктовані мешканці або працюючі на території, затоплення якої можливо, евакуюються. Приклад 1. Огороджувальні споруди хвостосховища Північного збагачувального комбінату (Кривбас) намиті з хвостів збагачування залізних руд і мають висоту гребель і дамб від 60 до 20 м. Довжина огороджувальних споруд по периметру хвостосховища -14 км. В тіло огороджувальних споруд на глибині 15 см поміщений датчик згідно з винаходом. Для конкретизації місця можливої аварії система контролю ЦІЛІСНОСТІ містить 5 самостійних контурів (для основної греблі і 14-х дамб отвершків). По гребню греблі прокладено декілька ниток пульпопроводів діаметром 1200 мм. В випадку розірвання пульпопроводу пульпа з нього стікає по укосу, розмиваючи його. Коли глибина розмиву досягає рівня ставка, вміст хвостосховища виливається через проран, постійно збільшуючи останній Результати розрахунку прориву греблі хвостосховища ПівнГЗКа показують, що на початок розмиву тіла греблі, коли глибина прорана досягає 15 см. об'єм вимитого з нього фунту складає 5 5 мЗ У цей момент на ділянці прориву спрацює датчик, буде поданий сигнал на диспетчерський пункт і на місце аварії вирушать автосамоскиди з фунтом. Обсяг фунту такого порядку може бути доставлений одним або декількома автосамоскидами і проран буде затулений Водночас з сигналом диспетчеру включаться і сирени, встановлені на території можливого затопления, по сигналу яких відбудеться евакуація людей Цей захід також необхідний, оскільки в теперішній час можливі випадки невиїзду автосамоскидів на місце аварії (наприклад, із-за відсутності пального і т. п.). - 6Приклад2. Гребля хвостосховища Приморського гірничо-збагачувального комбінату (Далекий Схід) намита з флотохвостів вольфрамових руд, має висоту ЗО м і довжину 1200 м. По всій довжині греблі в її тілі на глибині 22 см для контролю її цілісності закладений датчик, з'єднаний з апаратурою згідно з винаходом. В момент проходження тайфуну можливе швидке переповнення ємкості хвостосховища і перелив його вмісту через гребінь. Для даної греблі був виконаний розрахунок прориву, який показує, що при глибині прорану 22 см, при якій спрацьовує система, об'єм вимитого ґрунту складає 3 мЗ При цьому необхідний для затулювання прорана ґрунт може бути доставлений одним автосамоскидом,що ліквідує аварію. Приклад 3. Суглиниста дамба накопичувача стічних від фенольного заводу (м. Дзержмнськ) має висоту 10 м і довжину по периметру 2 км. На двох дільницях спостерігається височування фільтраційного потоку і суфозійні явища. Проведені розрахунки показали, що надійність дамби на цих ділянках знижена, тому при розташуванні системи контролю цілісності датчики закладені в тіло дамби саме на цих дільницях. Розрахунок прориву дамби показав, що при глибині прорану ЗО см обєм вимитого ґрунту складе 7 мЗ. При розмиві прорану такої глибини система спрацьовує і иа місце аварії прибуває 2-3 автосамоскиди з фунтом, що засипають проран. Згодом гребінь і укоси дамби в місці аварії розрівнюються в відповідності з проектним профілем. Приклад 4. Вхідні дані ті ж: що і в прикладі 1. Однак датчик закладений в тіло огороджувальних споруд на глибину 5 см При цьому піде ряд неправдивих сигналів про аварію, оскільки, датчик пошкоджується колесами проїжджаючих по дамбі автосамоскидів, трубоукладників та ін. В результаті система виходить з ладу, не виконавши своєї функції. Приклад 5. Вхідні дані ті ж, що і в прикладі 1 Однак датчик закладений в тіло огороджувальних споруд на глибину 50 см При аварії в випадку досягнення глибини прорана 50 см обєм вимитого ґрунту складе 230 мЗ. При спрацьовуванні системи автосамоскиди будуть надіслані до місця аварії, але, враховуючи лавиноподібність розвитку процесу, на час їхнього прибуття розмір прорану істотно збільшиться, швидкості потоку в ньому зростуть Через складнощі маневрування на гребні греблі немає можливості скинути в проран відразу весь необхідний обєм ґрунту, а поступова засипка неефективна, оскільки свіжовідсипаний ґрунт буде відразу ж виноситися потоком. Таким чином, прорив ліквідувати не вдасться,! маса розріджених відходів затопить житловий район міста і прилеглі дачні ділянки Результати розрахунків, проведених в усіх 5-ти прикладах, зведені в таблицю. Таблиця Номер Глибина прорану, Обсяг вимитого з Можливість прикладу 1 См, 15 Греблі ґрунту мЗ 5,5 ліквідації аварії можливо 2 22 3.0 теж 3 ЗО 7.0 теж 4 5 неможливо 5 50 230 теж Як видно з даної таблиці, в перших трьох прикладах розрахунку обєм вимитого з греблі ґрунту складе від 3 до 7 мЗ. Термінову доставку такої - gкількісті фунту до місця аварії звичайними засобами практично здійснити можливо. Крім того, на самому початку процесу прориву не руйнуються окремі конструктивні елементи греблі (екран, дренаж тощо), що дозволяє обмежити ремонт відсипкою звичайного фунту. В останньому варіанті розрахунку о0Ьм прорану і, відповідно, обем необхідного для його засипки фунту складе 230 мЗ; оперативна доставка такої кількості фунту не уявляється можливою. Крім того, вимивання великого о&єму фунту може призвести до порушення конструктивних елементів греблі. Отже, можливість ліквідації аварії в цьому випадку практично буде відсутня. В передостанньому випадку датчик пошкоджується зовнішніми чинниками і не може виконувати функцію контролю цілісності греблі і сигналізувати про аварію Таким чином, використання системи ,що заявляється, дозволяє припинити руйнування феблі на самому початку процесу. Окрім того, дане технічне рішення дозволяє забезпечити гарантію безпеки людей, що знаходяться на території можливого затопления. '' ~$ V^ Ь Ги л JoJ ИАІ HA2 HL G A. R иіОп.ьь и.г. иитЛ . л* її*