Диссертация (1141446), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

Втаблице 2.7 приведены значения начальных (при =0) и конечных (при большихнапряжениях) углов внутреннего трения.Таблица 2.7 - Углы внутреннего трения крупнообломочных грунтовГрунтэкспериментыφначφконГравийно-Марсал51,036галечникГупта52,550Марсал46,230Гупта48,030Марачи51,036Горная массаГорная масса игалечник67Анализируя представленные данные можно увидеть, что у Марсала и Гуптагорная масса имеет приблизительно одинаковую прочность.

Она довольно низкаядля камня. По-видимому, в обоих случаях горная масса недостаточно уплотнена.Низкая прочность горной массы у Гупта, по-видимому, объясняется масштабнымэффектом – тем, что Гупта испытывал модельный, а не реальный грунт (какМарсал). У грунта, исследованного Марачи, сопротивление сдвигу более высокое.Это позволяет нам утверждать, что у реального (не модельного) грунта модулисдвига будут больше, чем полученные Марсалом и Гуптой.Галечник у Гупта имеет гораздо более высокую прочность, чем у Марсала,при этом его прочность неестественно высока.Нарисунках 2.16и2.17совмещеныкривыезависимостимеждуинтенсивностью касательных напряжений T и интенсивностью касательныхдеформаций Г, полученные в опытах Марсала, Гупта и Марачи, что позволяетсравнить деформируемость грунтов.

Можно увидеть, что у Марсала горная масса,хотя и имеет более высокую прочность, но более деформируема (рисунок 2.16).Скореевсего,этообъясняетсяеёпониженнойплотностью.Наименеедеформируемой является горная масса у Марачи.Рисунок 2.16 - Сравнение деформируемости на девиаторном участке горноймассы в экспериментах Марсала, Гупта и Марачи68У галечников в опытах Марсала и Гупта деформируемость примерноодинакова, хотя их прочность (рисунок 2.15) и начальные модули сдвига(рисунок 2.14) сильно отличаются.Рисунок 2.17 - Сравнение деформируемости на девиаторном участке гравийногалечниковых грунтов в экспериментах Марсала, Гупта и МарачиЗаключение об анализе экспериментальных данных о деформируемостикрупнообломочных грунтов.1) На данный момент исчерпывающих и достоверных экспериментальныхданных о деформируемости крупнообломочных грунтов, используемых для телагрунтовых плотин, нами не обнаружено.

Многие из имеющихся данных либоотносятся к модельным грунтам, исследованным в приборах малого масштаба,либо по своей плотности не соответствуют грунтам, из которых возводятплотины. Можно сказать, что до сих пор наиболее достоверными следует считатьданные полученные Марачи и Марсалом в 1960х годах. Но даже эти данныерасходятся между собой.2) Экспериментыпоказывают,чтозначениямодулясдвигакрупнообломочных грунтов значительно увеличиваются в зависимости отнапряжения обжатия.

Эта зависимость хорошо описывается степенной функцией.69Показатель степени модулей сдвига не равен показателю степени в зависимости,описывающей объёмное деформирование.3) По результатам стабилометрических экспериментов, галечники имеютболее высокую прочность и менее деформируемы, чем горная масса. Однакоследует иметь в виду, что до сих пор никто не исследовал в стабилометрахгорную массу высокой плотности (выше 2 т/м3), ту, которую укладывают в телокаменно-набросных плотин. Поэтому в реальности деформируемость горноймассы, по-видимому, ниже, чем по данным экспериментов. Использовать данныестабилометрических испытаний горной массы для расчётов сооружений, повидимому, затруднительно.4) Наименее изученной является деформируемость крупнообломочныхгрунтов при всестороннем сжатии, т.к. это трудно осуществить в лабораторныхиспытаниях.

Но очевидно, что деформируемость крупнообломочных грунтов каки мелкозернистых снижается при увеличении напряжений обжатия. Она можетбыть описана степенной зависимостью, как это предложено Л.Н.Рассказовым иJanbu.Путёмтрансформациииобработкирезультатовэкспериментов,выполненных другими авторами, нам удалось установить, что показатель степенивэтойстепеннойзависимости(2.5)угравийно-галечниковогогрунта(n=0,500,85), меньше, чем у горной массы (n=0.751.0). При напряженииобжатия 1 МПа в гравийно-галечниковом грунте объёмная деформация составитпримерно 1,5%, в горной массе – 2 %.5) Полученные показатели степени в зависимостях, отражающих ростмодуля объёмной деформации и модуля сдвига крупнообломочных грунтов приувеличении обжатия, согласуются с параметрами, полученными другимиавторами.Основнойвыводсостоитвтом,чтодостоверныхданныхэкспериментальных исследований поведения крупнообломочных грунтов в телеплотины, в настоящий момент недостаточно.Значения параметров степенных зависимостей модулей деформации отобжатия можно принять только приближённо.

Примем следующие значения:70 для горной массы G1=500 тс/м2, m=0,65, KG = 223, для гравийно-галечникового грунта G1=800 тс/м2, m=0,65, KG = 360.2.4. Определение свойств крупнообломочных грунтов на основе данныхнатурных наблюдений за строительными осадками плотинКакбылопоказаноранее,экспериментальныеисследованиякрупнообломочных грунтов, которые выявили сложный нелинейный характер ихдеформирования, а также позволили предложить экспериментальные зависимостидля описания поведения грунтов при нагружении.

Однако в силу сложностипроведенияэкспериментовдостоверныхданныхопараметрахэкспериментальных зависимостей накоплено очень мало. Это не позволяет суверенностью использовать их для прогнозного моделирования НДС плотин.Кроме того, данные лабораторных экспериментов о поведении грунтов не могутбыть в полной мере перенесены на поведение грунтов в теле плотины за счётпроявления масштабного эффекта. Можно проверить данные, полученные изэкспериментов. Для этого по ним можно вычислить осадки плотин и сравнить ихс натурными. Это даст возможность проверить адекватность экспериментальныхзависимостей. Можно решить и обратную задачу – по известным осадкамподсчитать приближённые модули деформации грунтов.Анализ натурных данных об осадках плотинДанные натурных наблюдений об осадках 38 построенных плотин сжелезобетонным экраном1 (из камня) собраны в [Park, Kim, Seo, Lim](рисунок 2.18). Плотины с железобетонным экраном нам интересны потому, чтоони целиком состоят из камня и часто их можно считать однородными.1Эти данные относятся к плотинам, построенным c 1971 г.

Плотины, построенные в первойполовине XX века, имели осадки, которые больше, чем у современных. Это объясняется тем,что в настоящее время плотины возводят по технологии отсыпки небольшими слоями, а раньшеони возводились путём наброски слоями большой толщины.71Рисунок 2.18 - Натурные данные об изменении осадок каменных плотин свысотойНекоторые обозначения высоких плотин: 1 – Cethana, 2 – Alto Anchicaya, 5 – Fozdo Areia, 12 – Khao Laem, 13 – Shiroro, 14 – Kotmale, 16 – Lower Pieman, 23 –Zhuchuqiao, 25 – Segredo, 26 – Xingo, 28 – Buan, 29 – Tianshenqiao, 33 –Machadinho.На рисунок 2.18 видно, что имеется довольно много данных об осадкахплотин высотой 50100 м.

Однако при этом разброс величин осадок очень велик –0,11% от высоты плотины. Данных об осадках сверхвысоких плотин ещё мало.Для этих плотин характерен резкий рост величин осадок с увеличением высоты.Они могут достигать 2,29%. Разброс их осадок ещё больше. Например, плотинаFoz de Areia в Бразилии высотой 160 м получила осадку 358 см [Pinto, Filho,Maurer], т.е. более 2,2% от высоты плотины. В то же время плотина AltoAnchicaya (Колумбия) похожей высоты (140 м) осела лишь на 63 см, т.е.

её осадкасоставила лишь 0,45% от высоты плотины. Ещё меньшие осадки имеет 110метровая плотина Cethana (Австралия), которая осела на 45 см, т.е. 0,41% отвысоты. А недавно построенная в Турции плотина Kürtün высотой 133 м,расположенная в узком створе, осела под собственным весом на 215 см[Özkuzukiran, Özkan, Özyazicioglu, Yildiz] (1,6%).72Большой разброс данных объясняется несколькими факторами. Большоезначение имеют условия работы плотины – располагается ли она в узком или вшироком створе.

Однако основной фактор – это качество уплотнения грунта.Натурныеданныеаппроксимируютсяэмпирическимиформулами.Китайские исследователи [Park, Kim, Seo, Lim] предложили следующую формулудля определения строительных осадок каменно-набросных плотин.sH 112 10 61(2.10).Данная формула применима только для плотин высотой ниже 100 м.Для определения осадок в эксплуатационный период часто используетсяформула, предложенная Лаутоном в 1964 г.

[Lawton, Lester]:s  0,001 H 3 / 2(2.11)В эту формулу высота плотины H подставляется в м, осадку плотины sполучают в м. Как отмечают многие авторы, формула даёт хорошее совпадение снатурными данными для плотин высотой до 150 м.Вывод полуэмпирической формулы для определения строительныхосадок плотин.Для прогноза осадки высоких каменно-набросных плотин необходима болееточная формула. Её можно получить используя, с одной стороны данныеэкспериментальных исследований деформируемости крупнообломочных грунтов,а с другой – теоретические основы механики грунтов.Осадка точки плотины, расположенной на высоте h, накапливается изосадок под действием веса выше лежащих слоёв тех слоёв, которые лежат нижеданной точки (рисунок 2.19). Это можно записать в виде формулы:hu h    y dy(2.12)0где h – высота точки относительно нижней границы сжимаемой толщи, y  приращение вертикальной деформации слоя, расположенного навысоте y, под весом выше лежащих слоёв.73Рисунок 2.19 - Расчётная схема к расчёту осадки плотины на высоте hВеличину  y можно выразить через вертикальную нагрузку с помощьюформулы  y p,Ey(2.13)где p  вертикальная нагрузка на рассматриваемый слой при наращиванииплотины от высоты h до гребня плотины,E y  модуль вертикальных деформаций грунта на высоте y.Величину E y можно отождествлять с модулем линейной деформациитолько случае одномерной задачи, когда боковое давление отсутствует.Величина p , если не учитывать сужение профиля плотины кверху иарочный эффект в распределении напряжений в теле плотины, будет равнасобственному весу вышележащей толщи плотины, т.е.p   H  h  ,(2.14)где H – высота плотины, – удельный вес грунта тела плотины.Из (2.12) с учётом (2.13) и (2.14) получаем, чтоhHhuh   0Eydy(2.15)Сложность заключается в определении величины E y .

Характеристики

Список файлов диссертации