Автореферат диссертации (Напряжённо-деформированное состояние грунтовых плотин с противофильтрационными элементами из материалов на основе цемента), страница 7

Их сопряжение рекомендуется осуществить спомощью подвижного соединения посредством бетонной галереи.Были проведены исследования работоспособности сверхвысокой плотиныс комбинацией ЖБЭ и глиноцементобетонной диафрагмы. Они показали, чтоданный тип плотины вполне пригоден для применения в случае соблюденияопределённых рекомендаций – ЖБЭ должен иметь довольно широким(толщиной не менее 2 м), для диафрагмы должен применятьсяглиноцементобетон с E<500 МПа, а модуль деформации каменной наброски недолжен быть ниже 200 МПа. Была обоснована техническая эффективностьпредложенной конструкции плотины.ЗАКЛЮЧЕНИЕПо результатам исследований можно сделать следующие общие выводыи рекомендации:1.

Решение задачи о напряжённо-деформированном состояниигрунтовых плотин с жёсткими негрунтовыми противофильтрационнымиэлементами имеет свои особенности, которые отличают её от других подобныхзадач. Методика решения этой задачи должна учитывать эти особенности. Кважнейшим из факторов, которых следует учитывать, относятся следующие:30 нелинейность контактного взаимодействия жёстких негрунтовыхконструкцийсгрунтовыммассивом(возможностьпроявленияпроскальзывания, отлипания и др. эффектов), технологическая схема возведения грунтовых плотин и негрунтовыхконструкций, сложный характер деформаций тонкостенных конструкций вгрунтовом массиве, который для его описания при численном моделированиитребует применения конечных элементов повышенной точности, нелинейность поведения грунтов тела высоких грунтовыхсооружений, наличие нагрузок воздействий на сооружение от фильтрационногопотока, а также температурных воздействий.В рамках данной работы автором создана методика решения задачи оНДС грунтовых плотин с жёсткими негрунтовыми противофильтрационнымиэлементами, её алгоритм и вычислительная программа, которые позволяютучесть все необходимые особенности.2.

Условия работы негрунтовых противофильтрационных конструкций вгрунтовых сооружениях – сложные. Их НДС в основном определяетсяхарактером деформаций грунтового массива и характером контактноговзаимодействия с ним. Поэтому чем больше соотношение модулей деформацииматериала негрунтовой конструкции и грунта, тем выше уровень напряжений вконструкции.При неоднородном строении грунтового массива, наличии в нёмослабленных зон, характер деформаций грунтового массива становится болеесложным и может вызвать опасность нарушения прочности негрунтовойконструкции.При работе в грунтовом массиве негрунтовые противофильтрационныеконструкции могут испытывать сжимающие и растягивающие продольныедеформации, сложные изгибные деформации, в т.ч. даже в плоскости самойконструкции.

Условия работы вертикальных стен (диафрагм) и экранов сильноразличаются – для стен характерна возможность появления сжимающихпродольных усилий, для экранов – растягивающих. Большую роль вформировании НДС тонкостенных конструкций играет трение между ними игрунтовым массивом, т.к. именно через трение на конструкции передаютсясжимающие/растягивающие продольные усилия.Для конструкций, выполненных из бетона, наибольшую опасностьпредставляют изгибные деформации, т.к.

они вызывают появление вконструкции значительных растягивающих напряжений, превышающихпрочность на растяжение.Сложностьусловийработыжёсткихнегрунтовыхпротивофильтрационных конструкций в грунтовых плотинах не позволяетдостоверно прогнозировать их НДС простыми аналитическими методами. Дляучёта особенностей формирования их НДС требуется выполнение расчётовчисленными методами.313. Противофильтрационныеконструкции(стенки,диафрагмы),выполненные методом «стена в грунте» являются очень перспективным типомпротивофильтрационных устройств.

Исследования показали, что они с успехоммогут применяться в качестве противофильтрационных элементов в основаниигрунтовых плотин, в теле ремонтируемых грунтовых плотин и даже во вновьвозводимых грунтовых плотинах.НДС конструкций, возведённых методом «стена в грунте» как правильноболее благоприятно, чем у традиционных диафрагм. Это объясняется тем, чтоих возведение происходит уже после завершения формирования НДСгрунтового массива и они испытывают меньшие усилий от деформацийгрунтового массива.Неблагоприятные условия для работы противофильтрационных стенвозникают тогда, когда окружающий массив грунта испытывает деформацииуплотнения в вертикальном направлении (например, при наращиванииплотины). В этом случае жёсткая негрунтовая конструкция концентрирует всебе значительные сжимающие усилия, которые могут привести к нарушениюпрочности на сжатие.Задача по обеспечению прочности противофильтрационных стен вомногом обусловлена правильным выбором её материала.

В большинствеслучаев модуль деформации материала стены не должен превышать модульдеформации окружающего грунта в 2-5 раз. Эти требования жёстче, чемрекомендации ICOLD. При устройстве противофильтрационных стен внеоднородных основаниях в качестве материала стены следует выбирать тот,модуль деформации которого практически равен модулю деформации наиболееслабого материала.В большинстве случаев в качестве материала стены рекомендуетсяприменять пластичный глиноцементобетон. Для этого материала характерносущественное увеличение прочности на сжатие при его боковом обжатии, чтокак раз соответствует условиям работы противофильтрационных стен.

Однаковозможны и случаи, когда материалом стен может железобетон.Не рекомендуется осуществлять сопряжение с телом плотины стен,выполненных в прочном скальном основании, в виде тонких консолей.4. Железобетонные экраны являются недостаточно надёжнымпротивофильтрационным элементом высоких грунтовых плотин, т.к. сложныйхарактер деформаций грунтовой плотины может вызывать образование в нёмтрещин. Трещины могут быть следствием нарушения прочности бетона как нарастяжение, так и на сжатие.Исследованиями установлена возможность проявления в железобетонныхэкранах продольных растягивающих усилий при повышенных горизонтальныхсмещениях каменной наброски.

Рекомендуется строить высокие плотины внесколько очередей, чтобы компенсировать растягивающие усилия в экранесжимающими усилиями от осадок плотины.Основную опасность для железобетонных экранов каменно-набросныхплотин несут растягивающие напряжения. Как правило, растягивающиенапряжения приводят к образованию в экране горизонтальных или наклонных32трещин. Растягивающие напряжения могут возникать вследствие деформацийизгиба. При расположении плотины на скальном основании появление вжелезобетонном экране изгибных деформаций неизбежно, поэтому опасностьтрещинообразования в экране присутствует всегда.Для высоких плотин, построенных в узких створах, характерна опасностьобразования в железобетонном экране вертикальных трещин вследствиенарушения прочности на сжатие сжимающими напряжениями, действующими внаправлении от борта к борту.

Для снижения опасности нарушения прочностина сжатие следует выполнять межсекционные швы широкими и выполнять ихиз материалов с высокой деформируемостью.Наибольшее влияние на НДС железобетонного экрана оказываетдеформируемостькаменнойнаброскиплотины.Надёжнаяработажелезобетонного экрана может быть обеспечена при модуле деформациикаменной наброски не ниже 200 МПа, а для сверхвысоких плотин – не ниже300 МПа.

Большую опасность представляет наличие в теле каменно-наброснойплотины грунтов высокой деформируемости. Зонированию камня в телеплотины следует уделять особое внимание.5. Опасность трещинообразования в железобетонном экране каменнонабросной плотины резко возрастает с ростом высоты плотины. Длясверхвысоких плотин, высотой около 200 м и более, традиционная конструкциижелезобетонного экрана не гарантирует надёжной работы экрана, т.к. она непозволяет оперативно предупреждать развитие аварийной ситуации итруднодоступна для ремонта.

Необходимо искать новые конструктивныерешения плотин с железобетонными экранами. Наиболее рациональнымспособом повышения надёжности железобетонного экрана на данный моментследует признать его покрытие полимерными геомембранами. Современныйуровень развития техники позволяет покрывать геомембранами экраны плотиндаже на большой глубине, без опорожнения водохранилища.6. Устройство в высоких грунтовых плотинах массивных конструкций изжёстких негрунтовых материалов нецелесообразно, т.к. они сложным образомвзаимодействуютсгрунтовымсооружениемиподверженытрещинообразованию, угрожая нарушению целостности всего сооружения. Поэтой причине не рекомендуется применять комбинированные плотины,состоящие из грунтовой и бетонной плотин.В то же время комбинация в плотине тонких негрунтовыхпротивофильтрационных конструкций, таких как железобетонный экран иглиноцементобетонная диафрагма является удачным конструктивнымрешением.

В такой плотине и железобетонный экран и диафрагма проявляютсвои преимущества как конструкций и работают в благоприятных условиях.Расчётными исследованиями возможность применения типа плотины скомбинацией железобетонного экрана и глиноцементобетонной диафрагмы длястроительства сверхвысоких плотин.7.