Диссертация (1141446), страница 39
Текст из файла (страница 39)
при Eст/Eгр<4. У стены, выполненной в конгломератах, материалдолжен обладать модулем деформации не выше 2000 МПа (рисунок 4.45), т.е.Eст/Eгр<2.Рисунок 4.44 - Изменение максимальных сжимающих напряжений и прочности насжатие материала стены, выполненной в аргиллитахРисунок 4.45 - Изменение максимальных сжимающих напряжений и прочности насжатие материала стены, выполненной в конгломератах250Верхний участок стены во многих вариантах расчёта оказался наиболееопасным с точки зрения возможности нарушения прочности на сжатие.
Этообъясняется тем, что на этом участке стена практически не обжата боковымдавлением грунта и работает в состоянии, близком к состоянию одноосногосжатия, его прочность минимальна. Прочность на сжатие может быть обеспеченалибо при применении бетона, либо при применении самого пластичногоглиноцементобетона (E=100 МПа) (рисунки 4.44, 4.45).На момент окончания наполнения водохранилища на фоне снижениясжатия в стене, опасность представляют изгибные деформации стены.
Былополучено, что характер деформаций изгиба стены в аргиллитах и стены вконгломератах сильно различается. Консоль стены, выполненной в податливыхаргиллитах, практически не испытывает изгибных деформаций (рисунок 4.46),она смещается почти равномерно. Консоль стены, выполненной в жёсткихконгломератах, работает как жёстко защемлённая (рисунок 4.47а).а)а)б)б)Рисунок 4.46 - Перемещения стены (см) вРисунок 4.47 - Перемещенияварианте №7А.стены (см) в варианте №7B.а – смещения, б – осадки. Зелёная эпюра соответствует моменту завершениявозведенияплотины,синяя–моментузавершенияустановленияфильтрационного потока в основании при наполнении водохранилища.251При выполнении стены из глиноцементобетонов изгибные деформациистенынепредставляютопасности,т.к.вызываютпоявлениявстенерастягивающих напряжений y.
В стене, выполненной из бетона (вариант №7)неминуемо образование трещин.Устены,выполненнойвжёсткихконгломератах,растягивающиенапряжения возникают в консольной части. Растянутой оказывается верховаягрань (рисунок 4.49), в консоли образуется трещина, которая неминуемо приведётк её отрыву. У стены, выполненной в аргиллитах, интенсивным изгибнымдеформациямподверженавсяверхняячастьстены(рисунок 4.48),т.к.деформируемость аргиллитов и грунта ядра близки друг к другу. В этом случаерастянутой оказывается низовая грань стены. Возникающие растягивающиенапряжения y в несколько раз превышают прочность бетона на растяжение и несмогут быть восприняты арматурой.Таким образом, по результатам серии расчётов можно сделать выводы, чтоприменение консоли – опасно и что нельзя выполнять её из жёсткого бетона. Врезультате смещений прочность консоли на растяжение может быть нарушена.Рисунок 4.48 - Распределение вертикальных напряжений y (МПа) на верховой инизовой гранях стены (вариант №7А).
Обозначения см. на рисунке 4.46.252Рисунок 4.49 - Распределение вертикальных напряжений y (МПа) на верховой инизовой гранях стены (вариант №7B). Обозначения см. на рисунке 4.46.Исследование по выбору материала стены для неоднородного основания.Аналогично были выполнены исследования НДС стены, выполненной изразличных материалов, для случая неоднородного основания.Расчёты показали, что применении пластичных глиноцементобетонов(варианты 1-3) стена в основном деформируется совместно с основанием(рисунок 4.50а).
При применении более жёстких составов нарушение прочностиохватывает в верхнюю часть контакта, стена проскальзывает относительно стены(рисунок 4.50,б,в).а)б)в)Рисунок 4.50 - Осадки (см) стены и окружающего грунта на моментзавершения строительства плотины. а – вариант №2, б – вар. №5, в – вар. №7.253Для вариантов с «мягким» глиноцементобетоном характерно образованиезон концентрации сжимающих напряжений y на тех участках, где стенапрорезает слой аргиллитов (рисунок 4.51, рисунок 4.24 Приложения). Из-за этоговероятно нарушение прочности на сжатие на этих участках стены. Прочность повсейвысоте стеныобеспечивается лишь при применениипластичногоглиноцементобетона (вариант №1, рисунок 4.51а).а)б)Рисунок 4.51 - Распределение напряжений y (МПа) на верховой и низовойгранях стены (вариант №1).Обозначения см.
на рисунке 4.38.При увеличении модуля деформации стены зона концентрации сжимающихнапряжений y выходит за пределы слоя аргиллитов и охватывает всю нижнюючасть стены (рисунок 4.52). При применении жёстких материалов условиепрочности на сжатие не выполняется, особенно в нижней части стены(рисунок 4.52а).254а)б)Рисунок 4.52 - Распределение напряжений y (МПа) на верховой и низовойгранях стены (вариант №7). Условные обозначения – см.
на рисунке 4.38.Однако опасность для стены представляют не только сжимающие усилия,но и изгибные деформации, возникающие при наполнении водохранилища.Особенно сильные изгибные деформации возникают на границах между слоямиконгломератов и аргиллитов. При применении пластичного глиноцементобетона(варианты №1÷4) изгиб стены деформации практически не сказывается нараспределении напряжений y. Но чем больше модуль деформации материаластены, тем сильнее проявляется влияние изгибных деформаций на напряжения y.В стене из железобетона изгиб вызывает появление значительных растягивающихнапряжений y (рисунок 4.52б). Они настолько велики, что не смогут бытьвосприняты даже арматурой.Значительные деформации изгиба проявляются также в основании консоли.При изгибе на верховой грани консоли сжимающие напряжения y уменьшаются,а на низовой – растут.
В вариантах №6 и 7 на верховой грани образуется зонарастягивающих напряжений y и нарушается прочность бетона на растяжение(рисунок 4.52б). Происходит образование трещины отрыва.Анализ прочностного состояния стены для случая применения различныхматериалов показал, что:255 наименьший запас прочности характерен для момента времени 1, донаполнения водохранилища, т.к.
формирование в основании фильтрационногопотока ведёт к улучшению НДС стены за счёт её бокового обжатия. во всех вариантах прочность на одноосное сжатие не обеспечивается, прочность стены на сжатие обеспечивается только в варианте №1(рисунок 4.51).4.7.2Исследованиянапряжённо-деформированногосостоянияпротивофильтрационной стены на примере плотины СиалонгдиПлотина Xianlongdi (Сиалонгди) была выбрана для рассмотрения потому,что в ней выполнено 2 ПФС, при чём одна из которых имеет консольную частьвысотой 20 м.Плотина Xianlongdi (Сиалонгди) – каменно-земляная с наклонным ядромупорными призмами из горной массы (рисунок 4.53) [Захаров, Радченко,Семенов…]. Её максимальная высота – 154 м.
Основанием плотины являетсямощная 80-метровая толща аллювиальных грунтов, имеющих в своём составе какмелкозернистые,такикрупныефракции.Воснованиивыполнены2противофильтрационных контура. Основная противофильтрационная стена изглиноцементобетона устроена под ядром, с которым она сопрягается при помощибетонной консоли.Вспомогательная, временная стена размещается под верховой перемычкой,она пересекает как слой аллювия, так и тело перемычки, соединяясь с её экраном.Нижняя часть стены, выполненная в основании, имеет глубину до 63 м. Она былавыполнена методом «стена в грунте». Верхняя часть стены высотой 20 м былавыполнена в гравийно-галечниковом грунте перемычки методом струйнойцементации. Толщина этой стены была принята 1,2 м. Струйная цементацияосуществлялась раствором с плотностью 1,31÷1,35 т/м3.
В состав растворавводился бентонит в количестве 5% от массы цемента. Проектная прочностьполученного грунтоцементого материала составляла 1,5÷2,2 МПа [Cao Zheggi].256Конечно-элементная модель сооружения включала в себя 870 конечныхэлементовскубическойаппроксимациейперемещений(рисунок 4.25Приложения).
Количество степеней свободы составило 8123. Между стенами игрунтами сооружения были предусмотрены контактные элементы. Коэффициенттрения между стеной и галечниково-глыбовым грунтом основания принималсяравным 1. 281НПУ 275 157 68П-1 17942а312 155 13156 55Цветовые обозначения грунтов тела плотины и основания:П-2П-3П-4О-1О-2Рисунок 4.53 - Конструкция плотины Сиалонгди в расчётном сечении.1 – ядро плотины, 2 – упорные призмы, 3 – верховая перемычка, 4 – экран«покрывало» перемычки, 5 – верховая противофильтрационная стена с консольюв перемычке, 6 – основная противофильтрационная стена с консолью в ядре,П-1 – глинистый грунт ядра плотины и экрана перемычки, П-2 – грунтпереходных зон, П-3 – горная масса упорных призм, П-4 – гравийногалечниковый грунт перемычки, О-1 – аллювиальный грунт основания, О-2 –скальный грунт основания.Расчёты велись на нагрузки от собственного веса сооружения игидростатического давления воды бьефов.
При этом рассматривались 2 расчётныхслучая, с разным расположением напорной грани. Дело в том, что особенностьюконструкции плотины Сиалонгди является то, что временная стена сопрягается сядром с помощью понура-«покрывала» из глинистого грунта, которым покрытаверховаяперемычка.Поэтомувосприятиедавленияверхнегобьефапредполагается только временной стеной. Основная стена может воспринять257напор верхнего бьефа только в случае нарушения водонепроницаемостивременной стены или глинистого понура.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
