ВВЕДЕНИЕ................................................................................................................... 7
Глава 1. ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ
ПОКРЫТИЙ НА ОРОСИТЕЛЬНЫХ КАНАЛАХ ............................................. 20
1.1 Обзор исследований отечественных ученых по применению
полимерных материалов для противофильтрационных покрытий........... 20
1.2 Анализ исследований зарубежных ученых по применению
геосинтетических материалов для противофильтрационных целей......... 27
1.3 Фильтрационные потери на каналах и факторы, влияющие
на фильтрацию................................................................................................ 34
1.4 Опыт применения геосинтетических материалов
для противофильтрационных покрытий ...................................................... 43
1.5 Обоснование применения бентонитовых материалов в качестве
противофильтрационных покрытий каналов............................................... 51
1.6 Обоснование необходимости разработки конструкций
противофильтрационных покрытий каналов............................................... 57
1.7 Постановка цели и задач диссертационного исследования ....................... 59
Выводы по главе 1....................................................................................................... 61
Глава 2. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИХ
РЕШЕНИЙ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ
ОРОСИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ.............................................................................. 63
2.1 Новый подход к созданию противофильтрационных покрытий
каналов из материалов на основе бентонита ............................................... 63
2.2 Зарубежный и отечественный опыт создания противофильтрационных
покрытий на каналах....................................................................................... 66
2.3 Многослойные конструкции противофильтрационных покрытий
каналов из геосинтетических материалов.................................................... 74
2.3.1 Комбинированные конструкции из геосинтетических материалов
на основе бентонита .............................................................................. 77
2.3.2 Противофильтрационные и дренажно-фильтрующие покрытия
оросительных каналов........................................................................... 82
3
2.3.3 Технологические решения для определения фильтрационных
потерь на каналах................................................................................... 87
2.4 Конструкции противофильтрационных и защитных покрытий
из геосинтетических материалов .................................................................. 92
Выводы по главе 2..................................................................................................... 101
Глава 3. ФИЛЬТРАЦИОННЫЕ РАСЧЕТЫ ПОКРЫТИЙ
КАНАЛОВ ИЗ ГЕОСИНТЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ............................. 103
3.1 Общие вопросы и описание методов теории фильтрации ....................... 103
3.1.1 Развитие исследований в области фильтрации из оросительных
каналов ................................................................................................. 103
3.1.2 Описание методов решения задач фильтрации ................................ 109
3.1.3 Допущения и предпосылки при решении задач
водопроницаемости противофильтрационных покрытий ............... 114
3.2 Фильтрационная модель водопроницаемости облицовки канала
через систему дефектов в геомембране...................................................... 114
3.3 Модель осесимметричной фильтрации через дефект экрана
в пористую среду основания ....................................................................... 128
3.4 Численное моделирование фильтрации из канала при наличии
повреждений в геосинтетическом экране .................................................. 134
3.5 Модель водопроницаемости противофильтрационных бентонитовых
покрытий с учетом самозалечивания повреждений ................................. 138
3.5.1 Методика расчета водопроницаемости и самозалечивания
повреждений........................................................................................ 138
3.5.2 Результаты оценки водопроницаемости покрытий
из бентонитовых материалов с учетом самозалечивания................ 142
Выводы по главе 3..................................................................................................... 145
Глава 4. РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ
И ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ
КАНАЛОВ ................................................................................................................ 147
4.1 Описание методов и выбор критериев оценки надежности
и долговечности конструкций противофильтрационных покрытий....... 147
4
4.2 Надежность противофильтрационного экрана из геосинтетических
материалов при эксплуатации..................................................................... 152
4.3 Оценка надежности геокомпозитных покрытий с использованием
методов последовательного и параллельного соединения элементов.... 155
4.4 Результаты оценки долговечности облицовок каналов
из геосинтетических бентонитовых материалов....................................... 159
4.5 Сравнительный анализ надежности и долговечности различных
типов противофильтрационных покрытий каналов.................................. 160
4.6 Результаты расчета эффективности геосинтетических покрытий
в сравнении с альтернативными вариантами ............................................ 162
Выводы по главе 4..................................................................................................... 171
Глава 5. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЕОСИНТЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ
ПОКРЫТИЙ КАНАЛОВ НА ИХ ОСНОВЕ...................................................... 173
5.1 Отбор образцов геосинтетических материалов для выполнения
лабораторных исследований ....................................................................... 173
5.2 Исследования разрывной нагрузки и удлинения при разрыве ................ 176
5.2.1 Описание лабораторной установки и методика проведения
исследований........................................................................................ 176
5.2.2 Экспериментальные исследования бентонитовых матов на раздир 177
5.3 Исследования коэффициента фильтрации бентонитовых матов ............ 182
5.3.1 Описание лабораторной установки и методика проведения
исследований....................................................................................... 182
5.3.2 Фильтрационные исследования образцов бентонитовых матов .... 185
5.4 Определение стойкости геосинтетических материалов к динамическим
пробоям.......................................................................................................... 187
5.4.1 Методика проведения испытания и описание лабораторной
установки.............................................................................................. 187
5.4.2 Процесс испытания стойкости к динамическим пробоям .............. 188
5.5 Определение толщины противофильтрационных геосинтетических
покрытий........................................................................................................ 189
5.6 Результаты испытаний заводского и эксплуатируемого на канале
5
геосинтетического бентонитового покрытия ............................................ 191
5.7 Сравнительный анализ прочностных и фильтрационных характеристик
покрытия, полученных по результатам испытаний .................................. 196
Выводы по главе 5..................................................................................................... 204
Глава 6. РЕЗУЛЬТАТЫ НАТУРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ КАНАЛОВ....................... 206
6.1 Задачи и методика проведения натурных исследований ......................... 206
6.2 Описание объектов натурных исследований............................................. 207
6.3 Натурные исследования противофильтрационных покрытий
оросительных каналов.................................................................................. 213
6.3.1 Результаты обследования наиболее опасных участков
комбинированного экрана Донского магистрального канала ........ 213
6.3.2 Обследования противофильтрационных покрытий
Пролетарского канала......................................................................... 218
6.3.3 Результаты натурных исследований участков реконструкции
Невинномысского канала.................................................................... 222
6.3.4 Исследования противофильтрационной облицовки Перебросного
магистрального канала........................................................................ 226
6.3.5 Результаты обследования магистрального канала Аксыра............. 230
6.4 Натурные данные по обследуемым каналам и сведения
о их техническом состоянии........................................................................ 234
Выводы по главе 6..................................................................................................... 239
Глава 7. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ВЫБОРУ ОПТИМАЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ
РАЗРАБОТАННЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ............................... 241
7.1 Методика выбора оптимального варианта противофильтрационного
покрытия канала............................................................................................ 241
7.2 Результаты расчета экономической эффективности различных типов
противофильтрационных покрытий каналов............................................. 243
7.2.1 Расчет приведенной стоимости бетонной монолитной и сборной
облицовок ............................................................................................. 243
6
7.2.2 Расчет приведенной стоимости облицовок с геомембранами
и защитным покрытием из грунта ..................................................... 248
7.2.3 Расчет приведенной стоимости облицовок с геомембранами
и защитным покрытием из бетона .................................................... 252
7.2.4 Расчет приведенной стоимости облицовок с геосинтетическими
бентонитовыми материалами и защитным покрытием
из каменной наброски ......................................................................... 254
7.3 Анализ результатов расчета рассмотренных типов облицовок и выбор
оптимального варианта ................................................................................ 256
7.4 Новые научные результаты по оптимизации разработанных
решений.......................................................................................................... 262
Выводы по главе 7..................................................................................................... 268
ЗАКЛЮЧЕНИЕ....................................................................................................... 269
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ .................... 275
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..................................................................................... 276
ПРИЛОЖЕНИЯ ...................................................................................................... 311
Приложение А Копии патентов на изобретения и свидетельств на программы
для ЭВМ.......................................................................................... 312
Приложение Б Акты внедрения результатов исследований................................. 321
Приложение В Рекомендации по применению геосинтетических покрытий
при проектировании, строительстве и эксплуатации каналов.. 336
Приложение Г Примеры расчетов эффективности и надежности покрытий
каналов из геосинтетических материалов................................... 345
Приложение Д Данные по среднестатистическим значениям КПД каналов ..... 349
Приложение Е Алгоритмы разработанных программ для ЭВМ.......................... 350
