CC BY
73Противофильтрационные элементы грунтовых плотин из геосинтетических материалов
о ы
а
а
«
а б
Саинов Михаил Петрович,
кандидат технических наук, доцент, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, Гидравлики и Гидротехнического строительства, mp_sainov@mail.ru
Зверев Андрей Олегович,
аспирант, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, Гидравлики и Гидротехнического строительства, zverev_0591@mail.ru
Рассматривается мировой опыт применения полимерных плёночных изделий в качестве противофильтрационных элементов гидротехнических сооружений, прежде всего грунтовых плотин в разных климатических условиях. Представлена информация о видах современных полимерных материалов (геомембран, геокомпозитов). Приводятся сведения о свойствах и прочностных характеристиках современных полимерных материалов таких как поливинилхло-ридные, полиэтиленовые, и др. Отдельным вопросом рассматриваются мировые исследования по определению долговечности полимерных материалов. Приводятся статистические данные по применению данных материалов, в грунтовых гидротехнических сооружений в мире. Рассмотрены наиболее популярные конструкции плотин, где основным противофильтрационным элементом является полимерный материал. Раскрываются перспективы и области применения полимерных материалов в строительстве грунтовых плотин, и определяется ряд планируемых авторами исследований по определению надежности данных материалов. Ключевые слова: грунтовые плотины, полимерные материалы, противофильтрационный элемент, геомембрана, геокомпозит, долговечность.
Противофильтрационные элементы гидротехнических сооружений из полимерных материалов применяются уже более 65 лет, и на данный момент имеют огромное разнообразие, в связи с чем необходимо провести всесторонний анализ, дополнительные исследования, для расширения их применения в гидротехническом строительстве. Перспективным является их применение в высоких грунтовых плотинах [1-4].
Исторический справка о применении полимерных материалов в гидротехническом строительстве. В США, впервые, были применены полимерные пленки в 1950х годах. Бюро мелиорации США проводило полевые эксперименты по использованию полимерных плёнок на каналах в качестве экранов, а в 1957 г. их результаты были опубликованы. По итогу исследований было определено что полимерные материалы могут использоваться для экранирования кана-лов[5].
Этот передовой опыт был перенят в СССР. В 1958 году в совхозе «Дружба» в Голодной степи был на опытном участке распределительного канала протяжённостью 500 м были устроены экраны двух видов полимерных плёнок [6]. Использовались плёнки из нестабилизированного поливинилхлорида (ПВХ, англ. PVC), полиэтилена (ПЭ), полиамида, так же на опытном участке укладывали пленку из бризола. За 5 лет эксплуатации полимерные экраны были частично повреждены стеблями колючки и горкуши, а на ПВХ пленке были обнаружены очаги плесени, однако данные повреждения не сказались на эксплуатации объектов. В 1959 году в совхозе №4 в Голодной степи на водоеме площадью 700 м2 уже устраивали экраны из стабилизированного полиэтилена толщиной 0,06; 0,08; 0,1; 0,2 мм, при этом основание под экраном обрабатывали средством борьбы с сорняками. По результатам наблюдений повреждения пленок растениями и грызунами отсутствовали. В ходе эксплуатации было определено что использование пленок толщиной до 0,2 мм, не целесообразно [6-7].
После успешного применения полимеров в экранировании канал, им был открыт путь на плотины и дамбы. В 1959 году завершилось строительство первой плотины в мире с поли-
мерным экраном [5]. Это плотина Contrada БаЬеИа расположенная в Италии, высотой 25 м (рис.1) длиной по гребню 155 м.
Рис. 1. Плотина Contrada БаЬейа, Италия (1959 г.) 1 - противофильтрационный элемент, состоящий из (послойно): бетонные плиты t = 200 мм, полиизобутиленовая геомембрана t = 2 мм, уложенная на битумную бумагу, скрепленную битумным клеем, ячеистый бетон t = 2 м, железобетонные плиты t = 250 мм. 2 - сухая каменная кладка t = 2 - 3 м, 3 - каменная наброска, 4 - сухая каменная кладка.
Верховой откос плотины имеет уклон 1:1 и выровнен каменной кладкой, на которую уложены железобетонные плиты толщиной 0,25 м габаритами 7x7 м. На плиты был уложен пенобетон, поверх которого была наклеена полиизобу-тиленовая мембрана толщиной 2 мм. Для защиты мембраны бетонные плиты укладывались на битумизированный картон [8]. Для уплотнения швов между плитами использовалась полихлорвиниловая лента.
Применение полимерных материалов в СССР в гидротехническом строительстве было продолжено при сооружении резервуаров воды и промышленных отходов следующих предприятий: Северодвинской ТЭЦ-2, Воронежской ТЭЦ, Кармановской ГРЭС, на объектах Самаркандского суперфосфатного завода, Магаданской ТЭЦ, Ириклинской ГРЭС, Череповецкий химический завод, Новгородский химический комбинат, Кзыл-Ординской ТЭЦ-6, Ухтинская ТЭЦ, Молдавской ГРЭС, хвостохра-нилища Надеждинского завода в г. Норильск (рис.2-3) и т.д. [9-15].
Рис. 2. Плотина хвостохранилища в г.Норильск (1980г.) 1 - каменная наброска толщиной 0,8 - 6,0 м, 2 - гравийно-песчаная смесь, 3 - экран из суглинка толщиной 1,7-5,0 м, 4 - трехслойный пленочный экран из ПЭНП общей толщиной 0,6 мм, 5 - горная масса, 6 - гравийно-песчаная смесь.
б) Вид на напорную грань.
Рис. 3. Вид на плотину в г.Норильск (современное состояние).
Из большого разнообразия полимерных материалов большое распространение в то время получил полиизобутилен (бутилкаучук или оппа-нол). Основным преимуществом данных мембран была его большая толщина, которая и была определяющей в обеспечении надежности противофильтрационного элемента. Толщина полиизобутиленовых мембран варьировалась от 0,5 до 2,5 мм. В экране плотины Contrada Sabetta использовалась мембрана именно из полиизобутилена [8]. В 1957 г. в Техасе было построено водохранилище, бутилкаучуковый экран которого имел толщину 2,25 мм [5].
На начальном этапе ПЭ был представлен только полиэтиленом высокого давления (ПЭВД), которые также называют полиэтиленом низкой плотности (ПЭНП, англ. ЮРЕ).
Плёнки из ПВХ и ПЭ имели малую толщину -до 0,25 мм, поэтому большую опасность для выполненных из них противофильтрационных элементов (ПФЭ) представляла опасность прокола. Для того чтоб исключить повреждение пленок, их располагали между бетонными плитами, в итоге получалась многослойная конструкция. Данный прием был осуществлен при строительстве плотины Dobsina высотой 10 м, в 1960 г. расположенной в Чехословакии [16]. В плотине был уложен экран из ПВХ, толщиной 1,1 мм.
О 55 I» £
55 т П
о ы
а
а
«
а б
Для удешевления и упрощения конструкций грунтовых плотин с полимерными ПФЭ необходимо было решить задачу о возможности применения тонких плёнок без устройства защитных плит. По этой причине в тот период было выполнено множество исследований по обеспечению защиты полимерных плёнок от проколов. Эти исследования позволили сформулировать рекомендации, которые легли в основу нормативных документов по проектированию полимерных ПФЭ [17-18].
Однако на пути применения грунтовых плотин с полимерными экранами без защитных плит имелось ещё одно препятствие. Дело в том, что контакт между полимерной плёнкой и грунтом имеет довольно низкие сдвиговые характеристики. Коэффициент трения гладкой плёнки по сухому грунту колеблется в пределах 0,15 - 0,45 [18]. Низкая сдвиговая прочность контакта плёнки с грунтом могла вызвать опасность сползания экрана и защитных слоёв. Чтобы избежать этой опасности, плотина с полимерным экраном должна была иметь довольно пологое заложение верхового откоса - 1:3.
В целях оптимизации конструкции плотин полимерные пленки предложили укладывать в тело плотин вертикально, в качестве диафрагмы. И уже в 1970 г. в СССР, была построена Ат-Башинская плотина расположенная в Киргизии, в верхней части которой в качестве ПФЭ была применена многослойная диафрагма из ПЭВД [3]. Диафрагма воспринимает напор до 36,5 м. Толщина плёнки составляла 0,6 мм, диафрагма устраивалась из трёх слоёв плёнки. Для контроля за состоянием диафрагмы в Ат-Башинской плотине была устроена сложная контрольно-измерительная система. наблюдения за диафрагмой показали, что фильтрационные протечки через диафрагму малы [19].
Однако уровень доверия к ПФЭ из полимерных материалов не вырос. И зачастую полимеры применялись при строительстве временных сооружений. Например перемычки Усть-Хантайской плотины [20], Токтогульской плотины [14]. В перемычке Усть-Хантайской плотины использовалась полиэтиленовая пленка толщиной 0,2 мм. Высота перемычки из песчано-гравелистого грунта составляла 30 м. Полимерный экран Токтогульской перемычки был заключен между двумя переходными зонами суглинка толщиной по 0,5 м [14].
Кроме того, экран высотой 3,5 м из полиэтиленовой плёнки (ПЭНП) был устроен на верхних отметках пускового профиля плотины Нурекской ГЭС [21]. На каменную наброску с уклоном откоса 1:3 был отсыпан выравнивающий слой из галечника фракцией до 40 мм. Далее внахлест укладывалась пленка толщиной 0,2 мм, поверх который был отсыпан защитный слой 0,3 м.
О старении и сроке службы полимерных материалов. Одной из причин недоверия к возможности применения в основных сооружениях гидроузлов полимерных ПФЭ явилось то, что полимеры подвержены старению. Старение полимеров выражается в их деструкции путём окисления. При старении полимеры становятся хрупкими и ломкими. Деструкции способствуют воздействие экстремальных температур и света.
Однако уже на ранних этапах применения полимеров в гидротехническом строительстве было обнаружено, что условия эксплуатации полимеров в плотинах - довольно благоприятные [21]. Они защищены от солнечного света и находятся в зоне довольно стабильных температур, близких к 0. Для защиты от воздействия солнечного света полиэтиленовая плёнка Ат-Башинской плотины была стабилизирована газовой сажей [3,19].
Но даже, если температурный режим - неблагоприятный, полимерные плёнки могут работать довольно надёжно. Имеется опыт эксплуатации полимерных плёнок и в суровых климатических условиях. Есть случай эксплуатации плотины в зоне вечной мерзлоты, в районе со средней годовой температурой -5°С и минимальной -50°С [22]. Для плотины длиной 530 м и максимальной высотой 10 м была применена ПЭНП пленка толщиной 0,06-0,1 мм. Пленка укладывалась в два слоя. Исследования, проведённые в течение первого года эксплуатации показали, что фильтрация через экран отсутствовала.
Плотина хвостохранилища в г.Норильск (рис.2), построенная в 1980 г., успешно эксплуатируется в районе с температурным режимом, характеризующимся среднегодовой температурой - 9,8°С [15].
Современные геомембраны. На данный момент в мире полимерные материалы значительно модернизированны. Ранее производственные мощности заводов по производству полимерных пленок позволяли выпускать тонкие пленки с максимальной толщиной 1 мм, в современном мире толщины достигают 6 мм, и разнообразие базовых полимеров тоже увеличено [5]. Благодаря увеличению толщины уменьшилась опасность проколов у современных геомембран от контакта с грунтом.
Отличием геомембран от пленок является то, что водонепроницаемое полотнище геомембраны стали изготавливаться не только из ПВХ и линейного ПЭВД, но также и из полиэтиленов других видов, а также из битумных материалов.
Наибольшее распространение получили геомембраны из пластифицированного ПВХ (англ. PVC-P), т.е. ПВХ с добавлением различные пластификаторов. При этом в современных геомембранах свойства ПВХ были улучшены, они стали более морозостойки [5, 23].
В геомембранах также стали использовать полиэтилен низкого давления (ПЭНД), который также называют полиэтиленом высокой плотности (ПЭВП, англ. НРРЕ). Впервые ПЭВП был применён в 1972 году в Германии для строительства резервуара для промышленных отходов [5, 16]. Широкого распространения ПЭНД не получил из-за высокой жесткости и сложности адаптации к большим деформациям грунтовой среды.
Ещё одним материалом геомембран служит гипалон или хлорсульфированный ПЭ (англ. СЭРЕ). Его преимуществами является стойкость к ультрафиолетовому излучению и морозостойкость [5]. Он также характеризуется высокой устойчивостью ко многим химическим реагентам, поэтому может использоваться для устройства хранилищ жидких токсичных отходов [5].
Ещё одним отличием геомембран от полимерных плёнок является то, что они могут представлять собой сложное композитное изделие, состоящее из нескольких слоёв, а также может быть армировано. Толщины однослойных геомембран составляют 0,25^6 мм, многослойных (композитных) геомембран варьируются в диапазоне от 3^10 мм [5].
Для увеличения прочностных характеристик, было предложено объединить геомембрану с геотекстилем (геокопмозитная мембрана) и первая геокомпозитная геомембрана была введена в эксплуатацию в 1974 г. на водохранилище РопМе-СЫх во Франции [5, 16]. Полимером в данном геокомпозите служил бутилкаучук тол-щинной 1,5 мм и иглопробивной нетканный геотекстиль. Применение геотекстиля позволило улучшить распределение напряжений под гео-мебраной, защитить её от механических повреждений, а также увеличить трение на контакте с грунтом.
Геотекстиль обычно изготавливают из полипропилена [5]. Армирование производят обычно для геомембран из ПВХ. Оно выполняется по-лиэстеровыми нитями и позволяет увеличить прочность на растяжение.
Геомембраны технологичны в использовании. Листы геомембран достаточно гибкие, поэтому их поставляют в рулонах. Стыковка листов осуществляется перехлестом, склейкой или сваркой [16, 24].
Применение современных геомембран. В современный период полимерные геомембраны активно применяются в гидротехническом строительстве. Например, они используются для ремонта бетонных плотин, плотин из каменной кладки, а также грунтовых плотин с железобетонными и асфальтобетонными экранами [25,26]
Примером применения геомембран для восстановления водонепроницаемости напорных
граней бетонных плотин является плотина Бут-генбах в Бельгии. Поверхность многоарочной плотины Бутгенбах покрывалась ПВХ геомембраной. С 2004 г. плотина находится в прекрасном состоянии. Самыми выдающимся примером является плотина Миел I (Колумбия), построенная в 2005 г. В тело плотины уложен укатанный бетон, где геомембрана из пВх покрывает всю напорную грань [16, 25, 26].
Опыт применения ПВХ геомембран на плотинах Винскар (Англия) и Моравка (Чехия) показал, что геомебраны могут успешно применяться для ремонта асфальтобетонных экранов. С помощью подводной установки ПВХ-геомембраны была восстановлена водонепроницаемость каменнонабросной плотины Тиг^дшге (Венесуэла) с железобетонным экраном. Ещё одним примером является плотина Караньюкар (Исландия), построенная в 2005 г. Плотина Караньюкар (Исландия) высотой 193м - каменно-набросная с железобетонным экраном. В ней геомембрана была уложена по зубу плотины [5].
В качестве основного ПФЭ полимерные геомембраны применяются лишь в грунтовых плотинах [5].
Таблица 1
Применение полимерных материалов в грунтовых плотинах.
Применение полимерных материалов в грунтовых плоти-
нах.
Вид материала Количество построенных плотин, шт.
ПВХ 76
ПЭВД 25
Битум 18
ПЭНД 13
Изобутилен 11
Гипанол 7
Полипропилен 6
другие 11
Наиболее «прижившимися» конструкциями грунтовых плотин считаются [5]:
• с открытыми (47 плотин по состоянию на 2010 г.),
• с закрытыми экранами (106 плотин),
• с диафрагмой, расположенной в теле плотины вертикально, наклонно и зигзагообразно (20 плотин).
В таблице 1 приведены данные о распространении геомембран различных видов по состоянию на 2010г. [5]. Широкое применение ПВХ-геомембраны приобрели благодаря сравнительно не высокой цене, отлаженной схеме монтажа и многолетнему опыту использования на высоких плотинах [27, 28].
Самой высокой каменно-набросной плотиной, в которой основным противофильтрацион-ным элементом служит полимерный экран, яв-
О 55 I» £
55 т П
о ы
а
ляется плотина Bovilla в Албании высотой 91 м [5]. Первоначально планировалось, что данная плотина будет иметь железобетонный экран. Но в 1996 г. эта плотина была выполнена с полимерным экраном (рис.4). Экран плотины представляет собой тяжелый геокомпозит, состоящий из прессованной ПВХ-геомембраны толщиной 3 мм. В геомембране водонепроницаемое полотнище соединено горячим вальцеванием с полиэфирным нетканым геотекстилем.
3
а б
Рис. 4. Плотина БоШа, Албания. (1996 г.) 1 - противофильтрационный элемент, состоящий из (послойно): бетонные плиты t = 200 мм; композитная геомембрана t = 3 мм на основе ПВХ, соединенная с полиэфирным геотекстилем; гравий, стабилизированный цемент-но-песчаным раствором; 2 - бетонное сооружение; 3 -дренаж основания; 4 - упорная призма плотины из каменной наброски.
Стоит отметить, что в 2010г. был успешно реализован проект по строительству плотины Камба-ратинской ГЭС-2, где для экранирования была использована мембрана на основе ПВХ [26]. Также одним из ярких примеров применения геомембран стала перемычка плотины С^е-Ш в Эфиопии. Противофильтрационный элемент в тело плотины был уложен зигзагообразно, и высота перемычки составляла порядка 40м [29].
На данный момент идет строительство перемычки Рогунской ГЭС высотой 50 м, где в качестве противофильтрационного элемента укладывается геокомпозит на основе ПВХ (толщина 3.5 мм), закрытого со стороны напорной грани плотным геотекстилем и защитным слоем из гравия фракцией до 70 мм. В перспективе рассматривался проект о строительстве первой очереди плотины с экраном из геокомпозита, в которой геокомпозит предлагается укладывать зигзагообразно [30,31].
Однако несмотря на широкое применение, на данный момент исследования надёжности и работоспособности полимерных геомембран практически отсутствуют. Не исследована возможность нарушения прочности полимеров на растяжение. При проектировании выбирают такой материал, который обладает наибольшей прочностью и наименьшей жёсткостью.
По этим соображениям за рубежом были выполнены масштабные исследования свойств геомембран и составляющих их материалов.
Исследования геомембран.
В настоящий момент среди полимерных материалов геомембран в основном конкурируют лишь два - ПВХ и ПЭ.
Исследования показывают, что по соотношению прочности и модуля упругости наиболее выгодным материалом является ПВХ. Проведём сравнение этих материалов на основе данных [5].
Модуль деформации ПВХ-мембран не превышает 150 МПа, в среднем составляет 40-60 МПа. Прочность на растяжение у ПВХ-мембран достигает почти 15 МПа (рис.5), Таким образом соотношение «жёсткость-прочность» составляет около 3-4.
У геомембран из ПЭ модуль деформации существенно выше. У ПЭНД модуль деформации составляет 600-1000 МПа, а у ПЭВД он может достигать 400 МПа (рис.5) [5]. При этом прочность на растяжение у ПЭНД составляет 20-30 МПа [5], а у ПЭВД около 10 МПа (рис.5). Таким образом, соотношение «жёсткость-прочность» у ПЭНД и ПЭВД составляет около 30-40, что на порядок выше, чем у ПВХ. Особенно важно то, что для ПВХ модуль деформации на всём протяжении нагружения изменяется в меньшей степени, чем у ПЭ.
0 20 40 60
Рис. 5. Результаты испытания геомембран на растяжение по данным [5]
Были проведены также исследования сопротивления разных типов геомембран проколам [5]. Они проводились в США корпусом гражданских инженеров. Исследования проводились для армированных и не армированных геомембран из пластифицированного ПВХ, ПЭВП и полипропилена толщиной 1^2,5 мм. При испытаниях геомембрану укладывали на искусственно созданную неравность высотой 50-60 мм, а затем прижимали их друг к другу давлением до 1 МПа (рис.6).
Испытания показали, что благодаря растяжимости полимерных материалов, т.е. способности значительно удлиняться без разрушения, геомембраны хорошо сопротивляются проколам. Однако геомембрана из ПЭВП, более жёсткая по сравнению с другими, начала разру-
шаться при давлении уже 0,15^0,35 МПа, в то время как геомембраны из ПВХ и полипропилена смогли выдержать давление 1 МПа без разрушения. Это говорит о преимуществах ПВХ-мембран. Однако эти исследования не отрицают возможности применения геомембран из ПЭ.
Рис. 6. Испытания геомембраны на прокол.
По выше перечисленным причинам при проектировании предпочтение отдают не ПЭ, а ПВХ.
Однако для гидротехнического строительства важны не только механические свойства полимеров, но и их долговечность. По этой причине были проведены масштабные исследования срока службы полимеров.
Например, исследования ПВХ-геомембран по оценке срока службы были выполнены компанией CARPI TECH [31]. По их данным, срок службы открытых ПВХ геомембран оценивается не менее 100 лет. При размещении геомембран в качестве закрытых ПФЭ (диафрагм) срок службы оценивается от 200 лет.
ПЭ очень восприимчив к ультрафиолетовому излучению. По данным [32] срок службы геомембраны из ПЭНД при наличии воздействия ультрафиолетового излучения составляет не больше 100 лет.
Таким образом, современные технологии позволили добиться преимущества ПВХ-геомембран и по сроку службы. Однако необходимо иметь ввиду, что все преимущества ПВХ-геомембран связаны с наличием пластификаторов. Со временем количество пластификатора
уменьшается и пластифицированный ПВХ превращается в твёрдый вид ПВХ - винилпласт. Поэтому у срока службы геомембран из ПВХ -ограничен и зависит от условий их эксплуатации [5].
В [32,33] описаны результаты экспериментов долговечности полимеров, которые проводились в течение 12 лет. Чтобы ускорить процессы старения, образцы геомембраны подвергались интенсивному облучению и температурном воздействию. Данное воздействие эквивалентно эксплуатации геомембраны в нормальных условиях в течение нескольких десятков лет (не менее 30).
Срок службы геомембраны в данном исследовании оценивался как период, в течение которого прочность полимера снизится по сравнению с изначальной не более, чем на 50%.
В результате эксперимента выяснилось, что срок службы ПВХ-геомембран сильно зависит от типа пластификатора. В условиях высоких (около 70°С) температур геомембрана из ПВХ может прослужить более 30 лет, а может не «дожить» и до 20 лет.
В тех же условиях геомембраны из ПЭ смогут прослужить более полусотни лет. При этом ПЭНД более долговечен. При обычных температурах ПЭНД является ещё более долговечным - при температуре 20°С он сможет прослужить до 450 лет, а при температуре 30°С - более 250 лет.
Таким образом, у геомембран из ПЭНД имеется одно важное преимущество - при определённых условиях они могут быть намного более долговечны, чем мембраны из ПВХ.
Данные выводы определяют выбор размещения геомембраны в теле плотины - ПФЭ из полимерных желательно выполнять закрытым. Кроме того, необходимо отметить, что согласно исследованиям, чем толще геомембрана, тем менее она подвержена процессам деструкции.
Современные исследования и современный опыт позволяет утверждать, что геомембраны могут использоваться, как и самостоятельный, основной ПФЭ высоких грунтовых плотин.
Заключение:
1. Шестидесяти летний опыт применения полимерных материалов в гидротехническом строительстве показывает, отсутствие аварийных ситуаций на плотинах с ПФЭ из полимеров. Данный факт может служить поводом для расширения области применения полимерных материалов на грунтовых гидротехнических сооружениях.
2. Геокомпозиты и геомембраны - обладают высокой надежностью и являются новым видом полимерных изделий. Эти толстые композитные
О R
I»
£
55 т
ti
о ы
а
s
«
а б
листовые изделия хорошо сопротивляются проколам и способны выдерживать значительные растягивающие усилия. Они устойчивы к воздействию температур и света, поэтому могут с успехом применяться в самых разнообразных климатических условиях.
3. Последние исследования в сфере применения геомембран в гидротехническом строительстве свидетельствуют о том, что для временных гидротехнических сооружений экономически целесообразным является применение геомембран в открытом виде, так как уменьшаются затраты на создание защитного поверхностного слоя, и максимально сокращаются риски на повреждение противофильтрационного элемента. Данный вывод обоснован сравнительно не долгой прогнозируемой долговечностью геомембран при воздействии на них внешних факторов окружающей среды.
4. В ответственных сооружениях 1 и 2 класса полимерные геомембраны рекомендуется применять для устройства закрытых ПФЭ - в виде диафрагм или экранов.
5. Наибольшее распространение получили геомембраны из ПВХ, т.к. они менее жёсткие, чем геомембраны из ПЭ, но очень прочные. Однако и у геомембран из ПЭВП есть перспективы для применения. В условиях стабильных и невысоких температур геомембраны из ПЭ могут служить несколько сотен лет, что даёт возможность применять их в качестве основного ПФЭ грунтовых плотин.
6. На данный момент не исследованы условия работы полимерных изделий в грунтовых плотинах. Для того, чтобы расширить область их применения в гидротехническом строительстве, требуется провести исследования надёжности полимерных ПФЭ плотин.
Литература
1. Саинов М.П., Хохлов С.В. Анализ работы полимерного экрана высокой грунтовой перемычки на основе расчетов напряженно-деформированного состояния // Вестник МГСУ. 2013. № 8. С.78-86.
2. Косиченко Ю.М., Баев О.А. Противо-фильтрационные покрытия из геосинтетических материалов. // Монография. Новочеркасск: Изд-во РосНИИПМ, 2014. 239с.
3. Лупачев О.Ю., Телешев В.И. Применение геосинтетических материалов в гидротехническом строительстве в качестве противофильт-рационных элементов плотин дамб// Гидротехника, №1 (14) СПб. 2009. С.71-75.
4. Сольский С.В., Орлова Н.Л. Перспективы и проблемы применения в грунтовых гидротехнических сооружениях современных геосинтетических материалов //Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 2010. Т.260. С.61—68.
5. ICOLD, the International Commission on Large Dams, (2010). "Bulletin 135. Geomembrane sealing systems for dams Design principles and return of experience", Paris, France.
6. Усов А.С. Применение полиэтиленовой пленки на строительстве каналов в Голодной степи. // Гидротехника и мелиорация.1964. №1. С.53-55.
7. Рельтов Б.Ф., Кричевский И.Е. Перспективы применения рулонных пластмасс в качестве экранов плотин из местных материалов // Гидротехническое строительство, 1964. №1, с.29-32.
8. Liberal, O., Silva Matos, A., Camelo, D., Soares de Pinho, A.,Tavares de Castro, A., Machado Vale, J.L., "Observed behaviour and deterioration assessment of Pracana dam", Proceedings, "21st ICOLD Congress on Large Dams^onTOal, 2003
9. Павилонекий В.М., Исаков Г.В., Крупин В.А., Ганн Л.А. Опыт применения пленочных противофильтрационных устройств в накопителях сточных вод промышленных предприятий. // Материалы конференций и совещаний по гидротехнике: Применение полимерных материалов в гидротехническом строительстве / ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева, 1980. С.32-34.
10.Широков Н.Е. Экранирование земляных сооружений полимерной пленкой. // Промышленное строительство. 1975. №8. С.10-11.
11.Пахомов А.Б. Использование пленочного материала на поливинилхлоридной основе для противофильтрационной защиты шламоотвала Кармановской ГРЭС // "Энергетическое строительство". 1976. № 1. С.11-13.
12.Лысенко В.П., Девятловский В.К. Полиэтиленовый экран шламонакопителя Молдавской ГРЭС. // Энергетическое строительство. 1975. № 3. С. 7-10.
13. Глебов В.Д., Белышев А.И., Комаров В.Н. Использование полиэтиленовой пленки для экранирования золоотвала Магаданской ТЭЦ // Энергетическое строительство. 1975. № 9. С.7-8.
14.Абрамсон Ю.Л., Толкачев Л.А., Фишман Ю.А. Строительство на горных реках высоких земляных перемычек в две очереди с переливом паводка на промежуточной отметке. - "Гидротехническое строительство", 1968. № 1, с.8-12.
15.Ассоциация инженеров - гидротехников "ГИДРОУЗЕЛ" [Электронный ресурс]. Режим доступа
http://www.gidrouzel.ru/index.php?option=com_con tent&view=article&id=78&Itemid=59 .
16.Cazzuffi D., Giroud J.P., Scuero A., Vaschetti G. (2010). Geosynthetic barriers systems for dams.Keynote Lecture, Proceedings of the 9th International Conference on Geosynthetics , Guaruja, Bresil,Vol. 1, pp. 115-163.
17.Рекомендации по проектированию и строительству противофильтрационных устройств из полимерных рулонных материалов // ОАО «ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева», «СПбНИИ АКХ им.К. Д. Памфилова». - СПб., 2001. C.6-11.
18.Рекомендации по проектированию и строительству противофильтрационных экранов золоотвалов и накопителей производственных: сточных вод электростанций: П 82-79 / ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева.
19.Зиневич Н.И., Чичасов В.Д. Контрольно-измерительная аппаратура пленочной диафрагмы земляной плотины Атбашинской ГЭС // Гидротехническое строительство, 1972. №3, с.31-33
20.Моисеев С.Н. Каменно-земляные и камен-но-набросные плотины. Основы проектирования и строительство - М.: Энергия, 1970, 176с.
21.Глебов В.Д., Лысенко В.П. Конструкции противофильтрационных пленочных экранов грунтовых плотин. - Л.: ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева, 1975. - 68 с.
22.Беликов М.П., Панасенко Г.А., Анциферов А.С. Земляная плотина с пластмассовой проти-вофильтрационной защитой в районе вечной мерзлоты. //Гидротехническое строительство. 1968. №10. С.20-24.
23.Koerner R.M. Designing with Geosynthetics, 6th edn. Prentice Hall / 2005
24.Zornberg, J.G. (2005). Advances on the Use of Geosynthetics in Hydraulic Systems. Proceedings of the Nineteenth Geosynthetic Research Institute Conference (GRI-19), Geosynthetics Institute, Las Vegas, NV, December 14 - 16, pp. 1-17 (CD-ROM).
25.Zornberg, Jorge G. et al. "Geosynthetics" The Handbook of Groundwater Engineering Editor-inChief Jacques W. Delleur Boca Raton: CRC Press LLC, 1999.
26.Корчевский В.Ф., Обополь А.Ю. О проектировании и строительстве Камбаратинских гидроэлектростанций на р. Нарыне в Киргизской Республике // Гидротехническое строительство // 2012. №7, с.2-13.
27.Глаговский В.Б., Сольский С.В., Лопатина М.Г., Дубровская Н.В., Орлова Н.Л. Геосинтетические материалы в гидротехническом строительстве // Гидротехническое строительство, 2014. №9, с.23-27
28.Colmanetti J.P., Assis A.P., Palmeira E.M. An approach for the design and installation of geomembranes on the upstream face of rockfill dams/ 9th International Conference on Geosynthetics, Brazil, 2010.
29.Зверев А.О., Саинов М.П. Работоспособность зигзагообразной полимерной диафрагмы высокой грунтовой перемычки // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12. Вып. 5 (104). С. 490-495.
30.[Электронный ресурс]. Режим доступа http://rogunges.tj/ru/
31.[Электронный ресурс]. Режим доступа http:// www.carpitech.ru/kontakty/
32.R.M. Werner, Y.G. Hsuan, G.R. Koerner. Lifetime predictions of exposed geotextiles and geomembranes. Geosynthetics International, 2017. 24, No.2, pp.198-212.
33.J.P.Giround / Carpi Tech, 2014.
Impervious elements of embankment dams of geosynthetic
materials Sainov M.P., Zverev A.O.
National research Moscow state University of civil engineering,
Hydraulics and Hydraulic construction The world experience in the use of polymer film products as antifiltration elements of hydraulic structures, primarily ground dams in different climatic conditions, is considered. The information on types of modern polymeric materials (geomembranes, geocomposites) is presented. Data on the properties and strength characteristics of modern polymer materials such as polyvinylchloride, polyethylene, etc. are given. A separate issue is the world studies on the determination of the durability of polymer materials. Statistical data on the application of these materials to groundwater hydraulic structures in the world are given. The most popular designs of dams are considered, where the main anti-filtration element is polymeric material. Prospects and applications of polymeric materials in the construction of subsoil dams are disclosed, and a number of studies planned by the authors to determine the reliability of these materials.
Keywords: earth dams, polymeric materials, impervious element, geomembrane, geocomposite, durability.
References
1. Sainov MP, Khokhlov S.V. Analysis of the work of the polymer
screen of a high ground jumper on the basis of calculations of the stress-strain state // Vestnik MGSU. 2013. № 8. P.78-86.
2. Kosichenko Yu.M., Baev OA Anti-filtration coatings from geosynthetic materials. // Monograph. Novocherkassk: Publishing house RosNIIPM, 2014. 239p.
3. Lupachev O.Yu., Teleshev V.I. Application of geosynthetic
materials in hydraulic engineering construction as antifiltration elements of dams of dams // Hydrotechnics, №1 (14) SPb. 2009. P.71-75.
4. Solsky SV, Orlova N.L. Prospects and problems of using modern geosynthetic materials in soil hydraulic engineering structures // Izvestiya VNIIG im. В.Е. Vedeneeva. 2010. T.260. P.61-68.
5. ICOLD, the International Commission on Large Dams, (2010).
"Bulletin 135. Geomembrane sealing systems for dams Design principles and return of experience", Paris, France.
6. Usov A.C. The use of polyethylene film on the construction of
canals in the Hungry Steppe. // Hydraulic engineering and melioration.1964. №1. C.53-55.
7. B.Reltov, I.E. Krichevsky. Prospects for the use of roll plastic
as shields of dams from local materials. // Hydrotechnical Construction, 1964. No. 1, p. 29-32.
8. Liberal, O., Silva Matos, A., Camelo, D., Soares de Pinho, A.,
Tavares de Castro, A., Machado Vale, JL, "Observed behavior and deterioration assessment of Pracana dam," Proceedings, "21st ICOLD Congress on Large Dams, MontrOal, 2003
9. Pavilionky VM, Isakov GV, Krupin VA, Gunn LA Experience in
the use of film anti-filtration devices in waste water storage tanks of industrial enterprises. // Materials of conferences and meetings on hydraulic engineering: Application of polymeric materials in hydraulic engineering construction / VNIIG them. BE Vedeneeva, 1980. P.32-34.
О R и
£
R
n
10. Shirokov N.E. Screening of earthworks by polymer film. // Industrial engineering. 1975. № 8. C.10-11.
11. Pakhomov A.B. The use of film material on a polyvinyl chloride base for anti-filtration protection of the slurry catcher Karmanovskaya GRES // "Power Engineering". 1976. № 1. 011-13.
12. Lysenko VP, Devyatlovskiy V.K. Polyethylene screen of the slurry tank of the Moldavskaya GRES. // Power Building. 1975. № 3. P. 7-10.
13. Glebov VD, Belyshev AI, Komarov VN. Use of polyethylene film for screening ash dump of Magadanskaya TPP // Power engineering. 1975. № 9. С.7-8.
14. Abramson Yu.L., Tolkachev LA, Fishman Yu.A. Construction of high earthen bridges on mountain rivers in two lines with overflow of high water at the intermediate level. -"Hydrotechnical construction", 1968. № 1, p.8-12.
15. Association of hydraulic engineers "GIDROESEL" [Electronic resource]. Access mode http://www.gidrouzel.ru/index.php?option=com_content&vie w=article&id=78&Itemid=59.
16. Cazzuffi D., Giroud J.P., Scuero A., Vaschetti G. (2010). Geosynthetic barriers systems for dams.Keynote Lecture, Proceedings of the 9th International Conference on Geosynthetics, Guaruja, Brésil, Vol. 1, pp. 115-163.
17. Recommendations on the design and construction of antifiltration devices made of polymer roll materials / / VNIIG im. BE Vedeneeva "," St. Petersburg State Technical University named after K.E. D. Pamfilov ». - St. Petersburg, 2001. C.6-11.
18. Recommendations on the design and construction of antifiltration screens for ash dumps and storage tanks of industrial: sewage from power plants: P 82-79 / VNIIG im. B.E.Vedeneeva.
19. Zinevich NI, Chichasov V.D. Control and measuring equipment of the film diaphragm of the earth dam of the Atbashinskaya hydro power plant // Hydraulic engineering construction, 1972. №3, p.31-33
20. Moiseev S.N. Stone-earth and stone-casting dams. Fundamentals of design and construction - M .: Energia, 1970, 176p.
21. Glebov V.D., Lysenko V.P. Designs of anti-filtration film screens of ground dams. - L .: VNIIG im.B.E.Vedeneeva, 1975. - 68 p.
22. Belikov MP, Panasenko GA, Antsiferov A.S. Earth dam with plastic anti-filtration protection in the permafrost area. //Hydraulic engineering. 1968. №10. C.20-24.
23. Koerner R.M. Designing with Geosynthetics, 6th edn. Prentice Hall / 2005
24. Zornberg, J.G. (2005). Advances on the Use of Geosynthetics in Hydraulic Systems. Proceedings of the Nineteenth Geosynthetic Research Institute Conference (GRI-19), Geosynthetics Institute, Las Vegas, NV, December 14-16, pp. 1-17 (CD-ROM).
25. Zornberg, Jorge G. et al. "Geosynthetics" The Handbook of Groundwater Engineering Editor-in-Chief Jacques W. Delleur Boca Raton: CRC Press LLC, 1999.
26. Korchevsky VF, Obolar A.Yu. On the design and construction of Kambarata hydroelectric power stations on the river. Naryn in the Kyrgyz Republic // Hydrotechnical construction // 2012. № 7, p.2-13.
27. Glagovsky VB, Solsky SV, Lopatina MG, Dubrovskaya NV, Orlova NL Geosynthetic materials in hydraulic engineering construction // Hydrotechnical construction, 2014. № 9, p.23-27
U
a
s
«
a б
