Диссертация (1141446), страница 41

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

Текст из файла (страница 41)

Именночерез трение на стену передаются сжимающие продольные усилия.Однако известно, что при создании «стены в грунте» с использованием длязакрепления стенок траншеи бентонитового раствора на стенках образуетсябентонитоваякорка[Колесников,Стрельникова;Фёдоров,Смородинов;Траншейные стенки в грунтах]. Эта корка играет большую роль в обеспеченииустойчивости стенок траншеи и защите стены от фильтрационных вод.Бентонитовая корка имеет толщину от нескольких миллиметров до несколькихсантиметров в зависимости от проницаемости грунта. Как правило припроизводстве работ её ограничивают 3 мм [Пособие по производству работ…].Однако доказано, что эта корка имеет большое влияние на несущую способностьстен по восприятию вертикальных нагрузок [Абу Фрайха Ибрагим Халаф], т.к.

еёсдвиговая прочность как правило ниже, чем у окружающего грунта. Абу ФрайхаИбрагим Халаф в результате экспериментов установил, что угол внутреннеготрения бентонитовой корки равен около 14, а удельное сцепление 20 КПа. Этихарактеристики существенно ниже, чем те, которые соответствуют полускальнымгрунтам оснований высоких плотин.Т.к. ПФС в основании высоких грунтовых плотин воспринимаютвертикальные нагрузки, снижение трения на контакте стены с грунтом можетсущественно сказаться на НДС стены. Поэтому нами были проведеныдополнительные расчёты НДС ПФС с учётом наличия на контакте «стена-грунт»бентонитовой корки с низкими сдвиговыми характеристиками.Расчёты проводились для ПФС двух плотин – Керхе и Сиалонгди.265Исследования для противофильтрационной стены плотины Керхепроводились для случая однородного основания.Расчёты показали, что снижение сдвиговых характеристик сказывается наНДС стены только в случае, если материал стены очень жёсткий (Eст/Eгр>50).

Востальных случаях касательные напряжения на контактах не столь велики, чтобыпроисходила потеря их сдвиговой прочности.Учёт наличия бентонитовой корки благоприятно сказался на НДС ПФС вподварианте №7A, в котором Eст/Eгр – максимальное. В момент восприятиявертикальных нагрузок снижение сдвиговых характеристик контактов привело кснижению напряжений y. Однако снижение максимальных значений yсоставило лишь на 25% (рисунок 4.59). Это не столь существенно, т.к. даже притаком снижении прочность бетона на сжатие обеспечена не была.а)б)Рисунок 4.59 - Вертикальные напряжения (МПа) в стене варианта №7A приразличных сдвиговых характеристиках на контакте.а – на момент завершения возведения плотины, б – на момент завершенияустановленияфильтрационногопотокавоснованиипринаполненииводохранилища.

Зелёная и синяя эпюры соответствуют случаю с учётом наличиябентонитовой корки, красная и оранжевая – без её учёта.Наличие бентонитовой корки благоприятно сказалось на НДС стены и вмомент установления в основании фильтрационного потока (рисунок 4.59б) – в266стене уменьшились как сжимающие, так и растягивающие напряжения. Однако ив этом случае напряжения не снизились до безопасного уровня.Исследования для противофильтрационной стены плотины Сиалонгди.Для варианта №7 (бетон), в котором стена испытывает колоссальныесжимающие напряжения, был проведен расчёт при прочностных свойствахконтакта «грунт-стена» с=0,02 МПа, φ=20.

За счёт этого расчётные сжимающиенапряжения уменьшились примерно на 30%, однако прочность бетона на сжатиеобеспечена не была (рисунок 4.60).а)б)в)Рисунок 4.60 - НДС основной стены (вар. №7) при пониженных характеристикахтрения между стеной и грунтом. Условные обозначения на рисунке 4.56.Таким образом, прочностные показатели контакта «стена-грунт» могутсущественно влиять на НДС ПФС, но только в случае, если для стеныприменяется жёсткий материал. Однако это влияние не столь велико, чтобыповлиять на рекомендации по выбору материала для ПФС.2674.9.

Исследование работы висячей противофильтрационной стены внескальномоснованиигрунтовойплотиныприсопряжениисиспользованием галереиИсследование работыПФСв основании грунтовой плотиныприсопряжении её с телом плотины посредством бетонной галереи было проведенона примере плотины Юмагузинского гидроузла в Башкирии [Баранов].Описание объекта исследований и его модели. В расчётном сечении набереговом участке (ПК 3+45) высота плотины составляет 49 м, а толщинанескального основания – 70 м (рисунок 4.61). ПФС глубиной 30 м пересекаеттольковерхниеслоиоснования,представленныещебенисто-глинистымигрунтами, а также зуб ядра.

Стена имеет толщину 1 м – висячая. А её верхнийоголовок входит в бетонную галерею.273ФПУ 270УВБ 251250,62а12б2а253,7222,84200,2200,23179,7167Рисунок 4.61 - Конструкция грунтовой плотины Юмагузинского гидроузла врасчётном сечении.1 – ядро плотины, 2а – упорная призма плотины из горной массы, 2б –упорная призма из гравийно-галечникового грунта, 3 – противофильтрационнаястена в грунте основания, 4 – бетонная галерея.268Расчёты велись на нагрузки от собственного веса элементов конструкцииплотины, а также от гидростатического давления воды (при УВБ 251 м). На стенуприкладывалось фильтрационное давление в соответствии с рисунком 4.62.Рисунок 4.62 - Расчётная эпюра фильтрационных сил на стену при УВБ 251 мДеформативные характеристики грунтов основания выбраны из условиясоответствия расчётных осадок бетонной галереи натурным данным [Саинов].Модули линейной деформации грунтов основания изменяются в интервале от 37(верхние слои) до 160 МПа (нижние слои).

При расчётах учитывалось наличиепод стеной цементационной завесы, модуль деформации которой был принятравным 2000 МПа.Рассматривались две схемы сопряжения стены с расположенной над нейбетонной галереей. В одной схеме стена и галерея упираются друг в друга (схемаА), а в другой – между ними устраивается промежуток (схема B) (рисунок 4.63). Всхеме B стена сопрягается с галереей через форшахту.Численная модель сооружения состояла из 800 конечных элементов, изкоторых 36 были контактными (рисунок 4.36 Приложения).

Контактные элементывводились на контакте бетонных конструкций между собой и с грунтами.Использовалиськонечныеэлементытретьегопорядка(скубическойаппроксимацией). Максимальное количество степеней свободы составило 1510.269Рисунок 4.63 - Схемы сопряжения стены с галереей: a – схема A, б – схема B1 – бетонная галерея, 2 – «стена в грунте», 3 – форшахта, 4 – грунт ядраплотины, 5 – грунт основания, 6 – бентонитовая “рубашка”, 7 – полость.Анализ НДС ПФС показал, что стена работает как жёсткая висячая свая –она концентрирует на себе вертикальные нагрузки и вдавливается своим нижнимконцом в основание. Поэтому схема сопряжения стены с бетонной галереей имеетсущественное значение.В вариантах схемы «А», когда между потерной и стеной устроенпромежуток, осадки потерны и оголовка стены не равны друг другу, потернаимеет большие осадки, чем оголовок стены.

При низком модуле деформацииматериала стены (вариант 1А) её осадки практически по всей высотесоответствуют осадкам основания (рисунок 4.64б). С увеличением жёсткостистены разница осадок между верхом и низом «сваи» уменьшается – осадкаоголовка стены уменьшается, а её подошвы – возрастает (рисунок 4.37Приложения). В варианте 7А, где стена выполнена из железобетона, разницаосадок составляет лишь 0,4 см (рисунок 4.65б). Различие между осадкамиоснования и стены сопровождаются проскальзыванием верхней части контактастены с грунтом происходит (рисунки 4.64÷4.65, рисунок 4.37 Приложения).В вариантах схемы «B», когда стена упирается в потерну, стена по всейдлине работает как висячая свая, передавая нагрузку от верхних слоёв на нижниеслои (рисунки 4.66÷4.67, рисунок 4.38 Приложения).

В вариантах группы «B»270стена несколько больше сжимается в вертикальном направлении, чем в вариантахгруппы «А». Увеличение модуля деформации стены приводит к уменьшениюосадок потерны и оголовка стены.Рисунок 4.64 - Напряжённо-деформированное состояние «стены в грунте»схемы A из глиноцементобетона №1.а – смещения (см), б – осадки (см), в – напряжения y [МПа], г - напряжения x[МПа]. Эпюры с цветовой заливкой соответствуют стене, а эпюры без заливки –грунту рядом со стеной.Рисунок 4.65 - Напряжённо-деформированное состояние «стены в грунте»схемы A из бетона (вариант №7). Обозначения см. на рисунке 4.64.271Рисунок 4.66 - Напряжённо-деформированное состояние «стены в грунте»схемы B из глиноцементобетона №1. Обозначения см. на рисунке 4.65.Рисунок 4.67 - Напряжённо-деформированное состояние «стены в грунте» схемыB из бетона (вариант №7).

Характеристики

Список файлов диссертации