Диссертация (1141446), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Их прочностные свойства в процессе расчёта изменяются взависимости от состояния контакта.2064.3.ДанныеодеформативныхипрочностныхсвойствахглиноцементобетоновВ состав глиноцементобетона (или пластичного бетона) помимо цементавводят глину, обычно бентонит. Первая стена из пластичного бетона былаприменена в 1959 г. на плотине Santa Luce в Италии [Xanthakos, Abramson, Bruce].Впрактикегидротехническогостроительстваприменяютглиноцементобетоны разных составов. Например, глиноцементобетон стеныКурейской плотины включал 125-156 кг портландцемента и 120-140 кг бентонитана 1 м3 [Grishin, Deryugin; Малышев, Шишов, Кудрин, Бардюгов], а гидроузлаКерхе – 200-220 кг цемента и 30-40 кг бентонита [Mirghasemi, Pakzad, Shadravan].В зависимости от содержания цемента и бентонита можно получить материал сразнообразнымисвойствами,вт.ч.попрочностиидеформируемости.Глиноцементобетон стены Курейской плотины имеет кубиковую прочность наодноосное сжатие 1-2 МПа и модуль деформации около 100 МПа [Grishin,Deryugin], а глиноцементобетон стены гидроузла Керхе - прочность 2-3,5 МПа имодульдеформации700-5000 МПа[Mirghasemi,Pakzad,Shadravan].Глиноцементобетон стены Гоцатлинской плотины (с включениями фибры) имелпрочность на сжатие 1-2,5 МПа и модуль деформации 63-88 МПа [Королёв,Смирнов, Аргал, Радзинский].
Увеличение содержания цемента и уменьшениесодержания бентонита приводит к повышению прочности и снижениюдеформируемости.Исследованию влияния состава глиноцементобетона на его свойствапосвящён ряд работ [Kahl, Kauschinger, Perry; Soroush; Grishin, Deryugin; Pisheh,Hosseini; Дерюгин; Hinchberger, Weck, Newsona; Jafarzadeh, F., Mousavi; Королёв,Смирнов, Аргал, Радзинский]. Среди них можно выделить исследования,выполненные А.В.Радзинским [Рассказов, Раздзинский, Саинов, Выбор состава…;Рассказов,Радзинский,Саинов,Прочностьидеформируемостьглиноцементобетона…], т.к.
в них рассматривался широкий диапазон содержанияцемента и бентонита и определялась не только прочность, но и деформируемость207глиноцементобетона. Он проводил испытания образцов глиноцементобетона 9различныхсоставов,различавшихсяколичествомцемента,бентонита,содержанием фибры и водоцементобентонитовым отношением.
Количествоцемента варьировалось от 100 до 200 кг/м3, а бентонита – от 30 до 40 кг/м3.Обработкаэкспериментальныхданных,полученныхА.В.Радзинским[Рассказов, Раздзинский, Саинов, Выбор состава…], позволила нам получитьэмпирическуюзависимостьмеждумодулемлинейнойдеформацииглиноцементобетона и его прочностью на одноосное сжатие (рисунок 4.1). В видеформулы она выражается следующим образом:R 0,29 E 0,32(4.1а)Здесь R – прочность на одноосное сжатие (МПа),E – модуль линейной деформации (МПа).Обратная зависимость выражается формулойE 47,3 R 3,1(4.1б)Рисунок 4.1 - Эмпирическая зависимость между деформируемостью ипрочностью глиноцементобетона на сжатиеКонечно, эта зависимость очень приближённая, но она даёт возможностьсвязать между собой деформируемость и прочность, что необходимо при оценке208результатов решения задач НДС. Данные о прочности и деформируемостиглиноцементобетонов стен Курейского гидроузла и гидроузла Керхе хорошоукладываются в данную зависимость.Следует отметить, что эксперименты с глиноцементобетоном дают широкийразброс данных по прочности.
Например, по данным [Малышев, Шишов, Кудрин,Бардюгов] для стены Курейской плотины были получены значения, указанные втаблице 4.1.Таблица 4.1 - Прочность на сжатие образцов глиноцементобетонавозраст образцов7 суток28 суток 90 сутокминимальное значение прочности, МПа0,420,570,70среднее значение прочности, МПа0,911,362,02максимальное значение прочности, МПа1,522,383,07Как видим, процесс набора прочности глиноцементобетона длится довольнодолго. За первые 7 суток он набирает примерно 50% от прочности в возрасте 28суток. Процесс набора прочности продолжается и по истечении 28 суток.
Этоподтверждается данными [Королёв, Смирнов, Аргал, Радзинский].Пластичность глиноцементобетона определяет его важную особенность –прочность этого материала на сжатие зависит от бокового обжатия [Рассказов,Радзинский, Саинов, Прочность и деформируемость глиноцементобетона…;Pisheh, Hosseini; Jafarzadeh, Mousavi] (рисунки 4.2, 4.3). Эта зависимостьописывается формулой, полученной на основе теории прочности Кулона-Мора:R R1 11 sin 1 sin (4.2)где R1 – прочность на одноосное сжатие,1 – напряжение обжатия (максимальное главное напряжение), – угол внутреннего трения грунта.209а)Содержание:Цемента 200 кг/м3,Бентонита 100 кг/м3.б)Содержание:Цемента 150 кг/м3,Бентонита 70 кг/м3.Рисунок 4.2 - Результаты экспериментов А.В.Радзинского по определениюпрочности глиноцементобетона на сдвига)б)Рисунок 4.3 - Результаты экспериментов Pisheh по определению прочностиглиноцементобетона с содержанием цемента 140 кг/м3, бентонита 30 кг/м3.210Значения угла внутреннего трения для глиноцементобетона по даннымисследований [Рассказов, Радзинский, Саинов, Прочность и деформируемостьглиноцементобетона…; Pisheh, Hosseini; Grishin, Deryugin;] составляет 30÷40(рисунки 4.2, 4.3).Опытыпоказывают,чтодеформируемостьглиноцементобетоновхарактеризуется большим разбросом значений.
Это связано с тем, чтоглиноцементобетон обладает пластическими свойствами. Рядом исследователейпроводились исследования глиноцементобетонов в приборах трёхосного сжатия[Kahl, Kauschinger, Perry; Фёдоров, Смородинов; Малышев; Pisheh, Hosseini;Рассказов,Радзинский,Саинов,глиноцементобетона…].ПрочностьидеформируемостьОнипоказывают, что на начальном этапенагружения, когда в образце необразуютсятрещины,междунапряжениямидеформациямизависимостьможноиприниматьлинейной (рисунок 4.4, рисунок 4.1Приложения).
По мере приближенияобразца к предельному состояниядеформируемостьглиноцементобетонаПриэтомувеличивается.увеличениеобжатияснижает деформируемость.Рисунок 4.4 - Деформации образцовглиноцементобетона на девиаторномучастке нагружения по опытам PishehВ наших исследованиях будемпринимать глиноцементобетон линейно деформируемым.При исследованиях мы рассматривали варианты глиноцементобетонов,свойства которых принимались в соответствии с таблицей 4.2.Для бетона прочность на одноосное сжатие (11,5 МПа) была принята всоответствии со СП 23.13330.2011.211Таблица 4.2 - Свойства глиноцементобетонов различных составов и бетона,принятые в расчётемодульплотность,коэффициентВариантдеформации3т/мПуассона[МПа]12345671,931,931,982,102,122,182,401002005001000500010000290000,300,300,300,300,250,200,18прочность наодноосноесжатие[МПа]1,271,592,132,664,45711,5уголвнутреннеготрения303032354030В расчётах принималось, что при восприятии собственного веса материалстены находится в незатвердевшем, полужидком состоянии.
Его коэффициентПуассона принимался равным 0,45, а модуль деформации – 20% от модулядеформации после завершения твердения.4.4. Методическое исследование работы противофильтрационной стеныв основании грунтовой плотиныЦель методического исследования состоит в выявлении условий работы иособенностей НДС ПФС, устроенной в основании грунтовой плотины, а также впроверке существующих рекомендаций ICOLD [ICOLD, 1985] по выборуматериала для ПФС.В отличие от исследований, выполненных другими авторами, а такжевыполненных ранее нами, данные исследования [Саинов, Лубьянов] позволяютсистематизировать наши представления о влиянии на НДС стены таких факторовкак жёсткость материала стены, её глубина и условия опирания.Расчётная схема.
В исследовании рассматривалась ПФС, выполненная воднородном нескальном основании грунтовой плотины высотой 100 м. Плотина –каменно-земляная с ядром. Упорные призмы плотины выполнены из гравийно-212галечникового грунта, ядро – из суглинка. Стена толщиной 1м выполнена по осиядра (рисунок 4.5).
Схема сопряжения стены с ядром была исключена израссмотрения, чтобы не усложнять анализ условий работы ПФС – стена не входитвнутрь ядра плотины.Рисунок 4.5 - Схема к расчёту стены в основании грунтовой плотины1 – ядро из суглинка, 2 – упорные призмы из гравийно-галечниковогогрунта, 3 – противофильтрационная стена, 4a, 4b – слои основания.Рассматривалось 2 варианта строения основания.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
