Диссертация (Напряжённо-деформированное состояние грунтовых плотин с противофильтрационными элементами из материалов на основе цемента)

Федеральное государственное бюджетное образовательноеучреждение высшего образования«Национальный исследовательскийМосковский государственный строительный университет»на правах рукописиСаинов Михаил ПетровичНАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕГРУНТОВЫХ ПЛОТИН С ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫМИЭЛЕМЕНТАМИ ИЗ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЦЕМЕНТА05.23.07 – Гидротехническое строительствоДиссертация на соискание учёной степенидоктора технических наукМосква 20172Саинов Михаил ПетровичНАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕГРУНТОВЫХ ПЛОТИН С ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫМИЭЛЕМЕНТАМИ ИЗ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЦЕМЕНТАДиссертация на соискание учёной степенидоктора технических наукТОМ 13ОГЛАВЛЕНИЕТОМ 1ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………..…..Глава 1.

ОПЫТ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ НЕГРУНТОВЫХПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ГРУНТОВЫХПЛОТИНАХ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ……………..1.1. Негрунтовые материалы и изделия для созданияпротивофильтрационных элементов……………………………………...1.2. Современный опыт создания противофильтрационныхэлементов в основании грунтовых плотин…………………………….....1.3. Опыт использования противофильтрационных элементов изнегрунтовых материалов в теле грунтовых плотин….…………………..1.4. Перспективы применения и развития конструкций грунтовыхплотин с негрунтовыми противофильтрационными элементами………1.5. Задачи работы, задачи исследований………………………………Глава 2. ПРИНЦИПЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГРУНТОВЫХ ПЛОТИНС НЕГРУНТОВЫМИ КОНСТРУКЦИЯМИ………………………………....2.1.

Особенности моделирования грунтовых сооружений снегрунтовыми конструкциями…………………………………………….2.2. Основная особенность моделирования грунтовых сооружений снегрунтовыми конструкциями…………………………………………….2.3. Анализ деформативных свойств крупнообломочных грунтов…...2.4. Определение свойств крупнообломочных грунтов на основеданных натурных наблюдений за строительными осадками плотин…...2.5. Обзор информации о модулях деформации каменной наброски...2.6. Моделирование деформируемой среды. Выбор расчётноймодели грунтов……………………………………………………………..2.7. Механизм коррекции НДС при нарушении прочности нарастяжение………………………………………………………………….2.8. Разграничение траекторий активного нагружения и разгрузки….2.9.

Моделирование контактов между конструкциями……………......Выводы к главе 2…………………………………………………………8202029324245474749507081841021031171214Глава 3. МЕТОДИКА ЧИСЛЕННОГО РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ОНАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОМ СОСТОЯНИИ ГРУНТОВЫХПЛОТИН С НЕГРУНТОВЫМИ КОНСТРУКЦИЯМИ……………………..3.1. Задачи создания методики решения задач о напряжённодеформированном состоянии грунтовых плотин с негрунтовымиконструкциями численным методом…..………………………………...3.2. Общие подходы методики решения к учёту особенностейрассматриваемого класса задач……………………………………………….3.3. Общие принципы решения задач методом конечных элементов..3.4. О конечных элементах………………………………………………3.5. Выбор степени аппроксимации перемещений в конечныхэлементах……………………………………………………………………….3.6. Решение нелинейных задач о НДС. Решение основной системыуравнений МКЭ………………………………………………………………..3.7.

Алгоритм решения задачи НДС, реализованный ввычислительной программе…………………………………………………..3.8. О тестировании вычислительной программы…………………......3.9. Методика решения задач фильтрации и определенияфильтрационных нагрузок……………………………………………………3.10. Методика создания численной модели сооружения…………….Выводы к главе 3…………………………………………………………Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЁННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ГРУНТОВЫХ ПЛОТИН СНЕГРУНТОВЫМИ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ,ВЫПОЛНЕННЫМИ МЕТОДОМ «СТЕНА В ГРУНТЕ» ..........……………4.1.

Задачи и направления исследований грунтовых плотин спротивофильтрационными элементами, выполненными методом«стена в грунте»……………………………………………………………4.2. Особенности методики исследований грунтовых плотин спротивофильтрационными элементами, выполненными методом«стена в грунте»……………………………………………………………4.3. Данные о деформативных и прочностных свойствахглиноцементобетонов……………………………………………………...4.4. Методическое исследование работы противофильтрационнойстены в основании грунтовой плотины…………………………………..4.5.

Построение эмпирических зависимостей по результатамметодического исследования работы противофильтрационной стены восновании грунтовой плотины……………………………………………12412412612913415215717118018518919319919920320621123154.6. Приближённая аналитическая зависимость, описывающаяработу стены в основании плотины………………………………………4.7.

Исследование влияния неоднородного строения грунтовогомассива и консольной схемы сопряжения на работупротивофильтрационной стены в основании грунтовой плотины……..4.7.1 Исследования напряжённо-деформированного состоянияпротивофильтрационной стены плотины Керхе………………………...4.7.2 Исследования напряжённо-деформированного состоянияпротивофильтрационной стены на примере плотины Сиалонгди……..4.7.3 Заключение о работе стены в неоднородном грунтовом массиве4.8. Исследование влияния прочностных свойств контакта с грунтомна напряжённо-деформированное состояние стены в основанииплотины……………………………………………………………………4.9.

Исследование работы висячей противофильтрационной стены внескальном основании грунтовой плотины при сопряжении сиспользованием галереи ………………………………………………….4.10. Исследование пространственной работы противофильтрационной стены в нескальном основании грунтовой плотины...4.11. Исследование работы стены, выполненной в качестве новогопротивофильтрационного элемента при ремонте грунтовой плотины...4.12. Исследование работы в теле грунтовой плотины диафрагмы,выполненной методом «стена в грунте»…………………………………4.13.

Исследование работоспособности грунтовой плотиной смногоярусной диафрагмой, выполненной методом «стена в грунте»…4.14. Исследование пространственной работы грунтовой плотиной смногоярусной диафрагмой, выполненной методом «стена в грунте»…Выводы к главе 4…………………………………………………………ТОМ 2Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГОСОСТОЯНИЯ КАМЕННО-НАБРОСНЫХ ПЛОТИН СЖЕЛЕЗОБЕТОННЫМ ЭКРАНОМ…………………………………………..5.1. Задачи и направления исследований каменно-набросных плотинс железобетонными экранами…………………………………………….5.2 Исторический опыт строительства и эксплуатации грунтовыхплотин с железобетонными экранами……………………………………5.3 Современные конструкции каменно-набросных плотин сжелезобетонными экранами………………………………………………5.4.

Данные натурных наблюдений за состоянием плотин с23623923925526226426727428029129430431344696железобетонным экраном…………………………………………………5.5. Информация о численных исследованиях НДС каменнонабросных плотин с железобетонным экраном………………………….5.6 Численные исследования условий формирования напряжённодеформированного состояния каменно-набросных плотин сжелезобетонным экраном (в плоских условиях)………………………..5.7. Проверка полученного решения задачи о НДС ЖБЭприближённым аналитическим методом………………………………...5.8. Сопоставление полученных результатов с результатами расчётапо другой вычислительной программе…………………………………...5.9. Исследование формирования растягивающих усилий вжелезобетонном экране……………………………………………………5.10.

Исследование влияния на НДС ЖБЭ последовательностивозведения и нагружения плотины (в плоской постановке)……………5.11. Исследование напряжённо-деформированного состоянияжелезобетонного экрана реальной плотины…………………………….5.12. Исследование условий формирования пространственного НДСжелезобетонного экрана…………………………………………………..5.13. Анализ влияния формы створа на формированиепространственного НДС железобетонного экрана………………………5.14. Анализ влияния последовательности возведения плотины наНДС железобетонного экрана в пространственных условиях…………5.15.

Анализ влияния деформируемости каменной наброски на НДСжелезобетонного экрана в пространственных условиях………………..5.16. Пространственное НДС железобетонного экрана плотинывысотой 200 м……………………………………………………………...5.17. Оценка роли вертикальных швов в регулировании сжимающихнапряжений в железобетонном экране…………………………………...5.18. Оценка влияния температурных воздействий на НДСжелезобетонного экрана…………………………………………………..Выводы к главе 5…………………………………………………………14223044495358637079899297105109114Глава 6.

ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЁННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ КАМЕННО-НАБРОСНЫХПЛОТИН С МАССИВНЫМИ НЕГРУНТОВЫМИПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ………….……… 1186.1. Перспективы применения и совершенствования конструкцийплотин с массивными негрунтовыми противофильтрационнымиэлементами………………………………………………………………...