Диссертация (1141446), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Все внутренние усилия, ранееимевшиеся в них, обнулялись, а неуравновешенные ими внешние силыформировали новое НДС сооружения.Деформативные характеристики грунтов в зонах просадок подбирались изусловия соответствия расчётных просадок плотины натурным. Для грунтовпереходных и ядра модули деформации снижались в 5 раз по сравнению с287начальными, а для песка основания – в 6 раз.
На послеаварийной стадии модульдеформации грунтов в зоне нарушений условно принимался равным половине оттого, который был до аварийной ситуации.На третьей стадии расчётов моделировались процессы создания стены ивосприятия ею фильтрационных сил (рисунок 4.80в). Сначала воспроизводиласьтехнологиявозведениястены,когдасобственныйвесвоспринимаетсяглиноцементобетоном в незатвердевшем состоянии. Затем на буронабивную сваюпередавалась нагрузка от фильтрационного давления.Грунтыоснованияпринималисьлинейно-деформируемыми.Длягалечниковых грунтов модуль деформации принимался равным 15 МПа, длясупеси – 10 МПа, для суглинка – 8 МПа, для песка – 6 МПа.По результатам расчётов до развития аварии НДС сечения плотиныхарактеризовалосьзаметнымидеформациинескальногооснованияи«зависанием» ядра на упорных призмах (рисунок 4.42-4.45 Приложения).Причиной аварии мог стать не только гидравлический разрыв ядра, но и отрывпонура от ядра в следствие разнонаправленных смещений основания.
Этообъясняет образование вертикальной трещины в основании ядра.Установление в ядре фильтрационного потока негативно сказалось на НДСядра - уровень сжатия по напряжениям х в ядре снизился практически до 0.Моделирование процессов образования просадок в сооружении позволилополучить его НДС на момент завершения аварии и начала ремонтных работ[Саинов, Анисимов]. Расчётные максимальные осадки гребня составили 99 см(рисунок 4.82), что примерно соответствует натурным данным [Малышев,Шишов, Кудрин…; Бардюгов; Бардюков, Изотов, Гришин…].
А максимальнаярасчётная (про-)осадка плотины составила 128 см. Развитие просадок привелотакже к дополнительным смещениям ядра в сторону верхнего бьефа и смещениюгребня в сторону нижнего бьефа (рисунок 4.81), в направлении к воронкепроседания верхового откоса. Расчётом также было получено образование нанизовом откосе плотины зоны разуплотнения по напряжениям х, чтоподтверждается натурными данными об образовании вертикальных трещин288откола [Бардюков, Изотов, Гришин…] (рисунок 4.46 Приложения). В ядрепроизошла разгрузка напряжений y (рисунок 4.47 Приложения).шкала перемещений [см]-45-40-35-30-25-20-15-10-5051015202530Рисунок 4.81 - Смещения сооружения при развитии аварийной ситуациишкала перемещений [см]-135 -120 -105 -90-75-60-45-30-150153045607590Рисунок 4.82 - Вертикальные перемещения, приобретенные сооружением приразвитии аварийной ситуацииРасчёты НДС сооружения со стеной проводились для вариантов материалов№1, №2 (пластичный глиноцементобетон) и № 7 железобетон.Расчётыпоказали,чтосмещениястеныотвоспринимаемойеюфильтрационной нагрузки невелики (рисунок 4.83а).
Это объясняется тем, чтоещёдовозведениястеныплотинаужевоспринималанагрузкиотфильтрационного потока, поэтому с созданием стены в плотине происходитперераспределение нагрузок, но не возникновение новых. Максимальноесмещениесоставилооколо10 см(рисунок 4.83а).Максимумсмещенийнаблюдается в той части стены, которая заглублена в основание. Основание ранее289не воспринимало горизонтальные силы. Стена испытывает сложные изгибныедеформации. Локальные деформации изгиба стена испытывает в областяхнарушенного грунта.Несмотря на наличие деформаций изгиба будет обеспечена прочность стеныпри глиноцементобетона даже на одноосное на сжатие (1 МПа) (рисунки 4.83б,в,4.84б,в).а)б)в)Рисунок 4.83 - Напряжённо-деформированное состояние стены (вариант №1).а – горизонтальные смещения от фильтрационных сил, б – вертикальныенапряжения y на верховой грани, в– напряжения y на низовой грани.а)б)в)Рисунок 4.84 - Напряжённо-деформированное состояние стены (вариант №2).Обозначения см.
на рисунке 4.83.290РасчётНДСдляварианта№7(бетон)показал,чтопроисходитвыравнивание локальных деформаций стены и эпюра смещений становится болеесглаженной. Максимальное смещение уменьшается до 7,9 см (рисунок 4.85а).Однако сохраняется общий прогиб стены в сторону нижнего бьефа. За счёт этогона верховой и низовой гранях стены возникают значительные растягивающиенапряжения y (рисунок 4.85б,в), которые не смогут быть восприняты арматурой.а)б)в)Рисунок 4.85 - Напряжённо-деформированное состояние стены (вариант №7).Обозначения см.
на рисунке 4.83.Выводы об условиях работы стены в теле аварийной плотины:1) Особенностью работы ПФС в аварийной грунтовой плотине является то,что плотина ранее уже воспринимала горизонтальные нагрузки и приспособиласьк их восприятию. Это благоприятно сказывается на надёжности стены как ПФЭ,т.к. уменьшает её смещения и изгибные деформации.2) Основным неблагоприятным фактором, осложняющим условия работыПФС в аварийной плотине, является то, что окружающий её массив грунта имеетразнородное строение и может включать области грунтов нарушенной структурыи низкой прочности. При восприятии горизонтальных сил стена может получитьсложныеизгибныедеформации,которыемогутглиноцементобетона прочности на растяжение или сжатие.вызватьнарушение2913) В качестве материала для ПФС в аварийной плотине рекомендуетсяпластичный глиноцементобетон с секущим модулем деформации до 300 МПа.4.12.
Исследование работы в теле грунтовой плотины диафрагмы,выполненной методом «стена в грунте»В мировой практике уже строились грунтовые плотины с диафрагмами,выполненными методом «стена в грунте» [Радченко, Лопатина, Николайчук]. Внашей стране на 2017 год запланировано завершение строительство каменноземляной плотины Нижне-Бурейской ГЭС с диафрагмой из буронабивных свай[Борзунов, Мусаев, Кадушкина]. Высота плотины составит около 39 м.Изначальнопланировалосьвозведениекаменной-землянойплотиныссуглинистым ядром, но затем был принят вариант с диафрагмой из буронабивныхсвай, т.к. это позволит возводить плотину бескотлованным способом.В рассмотренной плотине стена прорезает тело плотины на глубину 37 м изаглубляется в скальное основание. Для удобства проходки скважин под сваи вцентральнойчастиплотиныбудетуложенпесчано-гравийныйгрунт(рисунок 4.86). При необходимости песчаное ядро также сможет выполнятьфункцию временного ПФЭ в строительный период [Патент РФ №2014144558/13]. 141 137,2стена 112,7 102,2Цветовые обозначения материалов:П-1П-2П-3П-4П-5П-6Рисунок 4.86 - Конструкция плотины с диафрагмой из буронабивных свай.П-11 – горная масса каменных банкетов, П-2 – гравийно-галечниковый грунтупорных призм, П-3 – песчаная смесь центральной зоны, П-4 – грунт обратныхфильтров, П-5 – песчано-гравийная смесь, П-6 – скала.292Составленная численная модель сооружения насчитывала 542 конечныхэлементасквадратичнойаппроксимациейперемещений(рисунок 4.48Приложения).
Количество степеней свободы конструкции составило 2996.При расчётах сначала моделировалось НДС плотины без стены, затемвозведениестены,досыпкаплотиныинаконец,действиенастенугидростатического давления при наполнении водохранилища. В соответствии стехнологической схемой стена возводится с площадки на 138 м, которая затемзасыпается гравийно-галечниковым грунтом, формируя гребень плотины. В такойплотине диафрагма будет воспринимать только гидростатическое давление исобственный вес небольшой досыпки на гребне.Исследования НДС показали, что при восприятии гидростатическогодавления диафрагма будет испытывать изгибные деформации из-за заделкинижней части стены в скальное основание. Её максимальные смещения составятоколо 2 см, они будут наблюдаться примерно посередине высоты плотины.При применении в стене глиноцементобетона с E=100 МПа (вариант №1)изгибные деформации не вызывают появление в ней растягивающих напряженийСжимающие(рисунок 4.87).напряжениянепревышают1 МПа.Прииспользовании железобетона растягивающие напряжения составят 4,9 МПа, чтопримерно соответствует прочности железобетона на растяжение (рисунок 4.89).Наше исследование [Саинов, Кудрявцев] показало, что благоприятное НДСхарактернодляПриложения).всехПривариантов,бóльшихвмодуляхкоторыхвстенеE<5000 МПа(рисунок 4.49возникаютзначительныерастягивающие напряжения, которые не смогут быть восприняты арматурой.
Попроекту стену плотины Нижне-Бурейской ГЭС планируется выполнить изглиноцементобетона с Е=76 МПа, т.е. можно ожидать её благоприятного НДС.Таким образом, при правильном выборе материала диафрагма, выполненнаяметодом «стена в грунте», является вполне надёжным ПФЭ грунтовой плотины.293а)б)в)Рисунок 4.87 - Напряжённо-деформированное состояние стены варианта №1.а – горизонтальные смещения (см), б – напряжения y на верховой грани, в –напряжения y на низовой грани. Зелёная линия соответствует НДС донаполнения водохранилища, красная – после наполнения.а)б)в)Рисунок 4.88 - Напряжённо-деформированное состояние стены варианта №4.Обозначения см. на рисунке 4.87.а)б)в)Рисунок 4.89 - Напряжённо-деформированное состояние стены варианта №7.Обозначения см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
