Диссертация (1141446), страница 38

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

Текст из файла (страница 38)

Модель сооружения включала 847конечныхэлементоввысокогопорядка(скубическойаппроксимациейперемещений (рисунок 4.12 Приложения).Фильтрационные расчёты. Для определения нагрузок на сооружение отфильтрационного потока был произведён расчёт установившейся фильтрации.Присоставлениифильтрационноймоделиоснованияпринималось,чтопроницаемость конгломератов лишь в 10 раз выше, чем у аргиллитов, хотя вреальности аргиллиты являются для конгломератов водоупором. Это допущениеобосновано тем, что в основании плотины Керхе породы повсеместнопереслаиваются, не образуя выдержанных слоёв, в них могут иметься «окна».Водопроницаемость глинистого материала ядра была принята в 100 раз ниже, чем242уконгломератов.Противофильтрационнаястенапринималасьабсолютноводонепроницаемой.Полученноераспределениенапоров(рисунок 4.36,рисунок 4.13Приложения) было использовано для определения объёмно и поверхностнораспределённых нагрузок на основание и стену от фильтрационного потока.Рисунок 4.36 - Распределение напоров фильтрационного потока по граням стеныИсследования НДС сооружения в реальных условиях выявили, что ПФСработает в сложных условиях из-за сложного НДС основания (рисунок 4.14-4.19Приложения).

Наличие в основании слоёв слабых аргиллитов приводит к тому,что под действием веса плотины основание интенсивно расширяется в обестороны (смещения до 8 см) (рисунок 4.15 Приложения). Это вызывает появлениев верхнем слое конгломератов растягивающих напряжений x, а затем зонразуплотнения (рисунок 4.17 Приложения).После заполнения водохранилища плотина и основание смещаются всторону нижнего бьефа.

Смещения плотины достигают 50 см, а основания около15 см (рисунок 4.15 Приложения). В результате этих смещений массив основанияс низовой стороны от стены получает дополнительное сжатие по напряжениям x,а сверховойстороныпроисходит разуплотнениескального основания(рисунок 4.18 Приложения).Наличие в основании прослоек более деформируемых аргиллитов ведёт кнеравномерному распределению осадок стены.

На участках, где стена прорезает243слой аргиллитов, осадки нарастают интенсивнее (рисунок 4.37б) и образуетсязона концентрации сжимающих напряжений y (рисунок 4.38а)1. Аналогичныйэффект был получен в [Ding, Zhang, Zhang]. На участке нижнего слоя аргиллитовсжимающие напряжения y достигают 8,9 МПа. Это более чем в 3 раза превышаетпрочность глиноцементобетона на одноосное сжатие.На участках залегания конгломератов напряжения y меньше по величине,но всё же выше прочности на сжатие.

Это объясняется тем, что на этих участкахсжимающие напряжения x близки к 0 (рисунок 4.39а) и глиноцементобетонработает фактически на одноосное сжатие.Существенное боковое обжатие стены напряжениями x проявляется толькона участках залегания аргиллитов. Прочность обеспечивается только в самойнижней части стены.Таким образом, прочность ПФС не обеспечивается и это связано снеоднородным строением основания.а)б)Рисунок 4.37 - Перемещения стены (см) в варианте №4.а – смещения, б – осадки.

Зелёная эпюра соответствует моменту завершениявозведенияплотины,синяя–моментузавершенияустановленияфильтрационного потока в основании при наполнении водохранилища.1Напряжения y приводятся без учёта собственного веса стены.244а)б)Рисунок 4.38 - Распределение вертикальных напряжений y (МПа) на верховой инизовой гранях стены (вариант №4).а – на момент завершения возведения плотины, б – на момент установленияфильтрационного потока в основании при наполнении водохранилища. Краснойлинией показано примерные значения прочности на сжатие с учётом обжатия.а)б)Рисунок 4.39 - Распределение горизонтальных напряжений x (МПа) наверховой и низовой гранях стены (вариант №4). Обозначения см. на рисунке 4.38.Посленаполненияводохранилищаизавершенияформированияфильтрационного потока НДС стены улучшается.

Улучшение НДС заключается вуменьшении уровня сжатия по напряжениям y (рисунок 4.38б). Кроме того,обжатиестеныфильтрационнымпотокомповышаетпрочность245глиноцементобетона на сжатие. Анализ рисунка 4.38б показывает, что прочностьподземной части ПФС обеспечивается во всех сечениях.Этот пример позволяет подчеркнуть ранее сделанный нами вывод о том, чтопри анализе НДС ПФС необходимо рассматривать как минимум 2 моментавремени, чтобы выявить наиболее опасный случай.Отдельно следует рассмотреть НДС консоли, с помощью которой стенасопрягается с ядром. Этот участок также можно рассматривать как проявлениенеоднородности в строении грунтового массива.По результатам расчёта консоль стены испытывает повышенные осадки исмещения (рисунок 4.37).

Однако появления в ней растягивающих напряжений иеё среза не происходит (рисунок 4.38). Это объясняется тем значительнымсжатием, которое передаётся на неё за счёт осадок окружающего грунта. Крометого, консоль обжата боковым давлением грунта (рисунок 4.39), что позволяет ейсохранять прочность на сжатие. Прочность на сжатие будет нарушена только принаполнении водохранилища, когда за счёт изгибных деформаций на низовойконсоли образуется зона концентрации сжимающих напряжений y.Исследования НДС сооружения при однородном строении основания.Были рассмотрены два дополнительных подварианта:В – однородное основание, представленное конгломератами,А – однородное основание, представленное аргиллитами.Модуль деформации стены (1000 МПа) в подварианте B соответствуетмодулю деформации окружающего её конгломерата, а в подварианте A более чемв 8 раз превышает модуль деформации аргиллитов.Для случая однородного основания характер формирования НДС былполучен качественно таким же, как в ранее выполненном методическомисследовании (п.4.4).

Оно во многом определения развитием процессовпроскальзывания на контакте стены с основанием (рисунок 4.20 Приложения).Приоднородномоснованиибылополученоболееравномернойраспределение напряжений в подземной части стены. Напряжения y принеоднородномоснованиинаходятсявинтервалемеждунапряжениями246подвариантов A и B (рисунок 4.40). Максимум напряжений y в реальномосновании (8,9 МПа) ближе к варианту A, чем к варианту B.а)б)в)г)Рисунок 4.40 - НДС стены (вариант №4) при различных вариантах строенияоснования на момент завершения строительства плотины.а – смещения (см), б – осадки (см), в – напряжения y (МПа) на верховой грани,г – напряжения y (МПа) на низовой грани.

Красные линии соответствуютоснованию неоднородного строения, зелёные – для основания из конгломератов(подвариант B), фиолетовые – для основания из аргиллитов (подвариант A).В верхней части стены уровень сжатия во всех подвариантах примерноодинаковы, т.к. они определяются усилиями, которые передаёт на стену еёконсоль.Наполнение водохранилища привело к улучшению НДС стены во всехподвариантах (рисунок 4.41,в,г).Анализ прочностного состояния стены показал, что прочность нижней частистены обеспечивается только в подварианте B (рисунок 4.42). Прочность верхнейчасти стены нарушается в любом подварианте, т.к. консоль передаёт на неёзначительные сжимающие усилия (рисунки 4.42, 4.43, рисунок 4.21 Приложения).Таким образом, устройство консоли недопустимо.247а)б)в)г)Рисунок 4.41 - НДС стены (вариант №4) при различных вариантах строенияоснования на установления фильтрационного потока в основанииОбозначения см.

на рисунке 4.40.а)б)Рисунок 4.42 - Распределение вертикальных напряжений y (МПа) на верховой инизовой гранях стены (вариант №4А). Обозначения см. на рисунке 4.38.а)б)Рисунок 4.43 - Распределение вертикальных напряжений y (МПа) на верховой инизовой гранях стены (вариант №4B). Обозначения см. на рисунке 4.38.248Исследование по выбору материала стены для однородного основания.Учитывая, что для проектного варианта материала (E=1000 МПа),прочность стены не обеспечивается, были проведены исследования по выборуматериала стены. Для подвариантов А и Б была проведена серия расчётов, вкоторых было определено НДС для разных вариантов.Для момента завершения строительства характер распределения в стененапряжений y был получен аналогичным тому, что описан в п.4.4 в зависимостиот соотношения Eст/Eгр.

Отличие наблюдалось только в верхней части стены. Этосвязано с наличием у стены консоли. Жёсткая консоль, выполненная вдеформируемом глинистом грунте ядра, концентрирует на себе значительныевертикальные сжимающие усилия от осадок плотины. Эти усилия консольпередаёт на подземную часть стены, что вызывает последней дополнительноесжатие).Соответственно анализ прочностного состояния стены был проведён длядвух наиболее опасных сечений: верхнее, в районе оголовка подземной части стены, нижнее, в котором наблюдаются максимальные по величине сжимающиенапряжения.Для двух сечений стены были построены графики изменения максимальныхсжимающих напряжений y в зависимости от модуля деформации материаластены (рисунки 4.44, 4.45, рисунок 4.22 Приложения).

Также на графики былинанесены значения прочности на сжатие, подсчитанные с учётом боковогообжатия.Было получено, что если зависимость напряжений от модуля деформацийпостроить в координатах Eст/Eгр и y/p, то окажется, что графики почти совпадут(рисунок 4.23 Приложения). Они хорошо описываются степенной зависимостью(4.3).

Для нижнего сечения параметры степенной зависимости были полученыравными A=1 и n=0,82. В верхнем сечении y > p даже Eст/Eгр=1, поэтому A>1:n=0,7, A=1,45.249Нижний участок является наиболее опасным при Eст/Eгр>5. Из графика(рисунок 4.44) видно, что у стены, выполненной в аргиллитах, прочность насжатие обеспечивается только при модуле деформации глиноцементобетона ниже500 МПа, т.е.

Характеристики

Список файлов диссертации