Диссертация (1141446), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Исследование условий формирования пространственного НДСжелезобетонного экрана…………………………………………………..5.13. Анализ влияния формы створа на формированиепространственного НДС железобетонного экрана………………………5.14. Анализ влияния последовательности возведения плотины наНДС железобетонного экрана в пространственных условиях…………5.15. Анализ влияния деформируемости каменной наброски на НДСжелезобетонного экрана в пространственных условиях………………..5.16. Пространственное НДС железобетонного экрана плотинывысотой 200 м……………………………………………………………...5.17. Оценка роли вертикальных швов в регулировании сжимающихнапряжений в железобетонном экране…………………………………...5.18. Оценка влияния температурных воздействий на НДСжелезобетонного экрана…………………………………………………..Выводы к главе 5…………………………………………………………469142230444953586370798992971051091143Глава 6.
ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЁННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ КАМЕННО-НАБРОСНЫХПЛОТИН С МАССИВНЫМИ НЕГРУНТОВЫМИПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ………….……… 1186.1. Перспективы применения и совершенствования конструкцийплотин с массивными негрунтовыми противофильтрационнымиэлементами………………………………………………………………...6.2. О грунтоцементных смесях и их свойствах ……………...…….....6.3. Исследование НДС каменно-набросной плотины сжелезобетонным экраном и подэкрановой зоной изгрунтоцементобетона……………………………………………………...6.4. Исследование работы массивного противофильтрационногоустройства с дублирующей противофильтрационной защитой в видеполимерной геомембраны………………………………………………...6.5.
Исследование НДС каменно-набросной плотины синъекционной завесой…………………………………………………….Выводы к главе 6…………………………………………………………Глава 7. ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЁННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПЛОТИНКОМБИНИРОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ………………………………….7.1. Перспективы применения плотин комбинированнойконструкции………………………………………………………………..7.2. Исследования НДС комбинированной плотины………………….7.3. Исследования НДС каменно-набросной плотины с комбинациейпротивофильтрационных элементов – железобетонного экрана иглиноцементобетонной стены…………………………………………….Выводы к главе 7…………………………………………………………ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………Список сокращений…………………………………………………….Список литературы………………………………………………….....Список иллюстративного материала………………………………...Благодарности…………………………………………………………..ПРИЛОЖЕНИЯ…..…………………………………………………….Приложение 1…………………………………………….………………Приложение 2…………………………………………….………………Приложение 3…………………………………………….………………Приложение 4…………………………………………….………………Приложение 5…………………………………………….………………Приложение 6…………………………………………….………………Приложение 7…………………………………………….………………1181201271371431511531531541651781801861872072252262262292312352612772794Глава 5.ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГОСОСТОЯНИЯ КАМЕННО-НАБРОСНЫХ ПЛОТИНС ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫМ ЭКРАНОМ5.1.
Задачи и направления исследований каменно-набросных плотин сжелезобетонными экранамиКаменно-набросная плотина с железобетонным экраном (ЖБЭ) являетсянаиболее перспективным типом грунтовых плотин. Об этом свидетельствует то,что в настоящее время построено очень много таких плотин, а самая высокая ихних, плотина Shuibuya (Китай), имеет высоту 233 м [Ляпичев; Song, Sun, Li].Строительство каменно-набросных плотин с ЖБЭ имеет ряд преимуществ,и все они обусловлены тем, что тело такой плотины состоит только из камня. Этопозволяет:- использовать максимально обжатый профиль плотины,- вести строительные работы в любых климатических условиях, с высокойинтенсивностью,- контролировать состояние железобетонного экрана.История строительства каменно-набросных плотин с ЖБЭ насчитывает ужеболее ста лет (см. п.5.2).
За это время их конструкция претерпела большиеизменения, она постоянно совершенствовалась в соответствии с уровнем развитиястроительных технологий и строительной науки. Первоначально железобетонныеэкраны устраивались на плотинах их сухой кладки камня и полунабросных, а ужзатем они стали применяться на каменно-набросных плотинах.В настоящее время теория проектирования каменно-набросных плотин сЖБЭ хорошо разработана – большой опыт строительства этих плотин позволилучёнымипроектировщикамсформулироватьобщиепринципыихпроектирования и рекомендовать типовые конструктивные решения [Cooke,Sherard; Sherard, Cooke; ICOLD, 1989; ICOLD, 2010, В.141]. Они описаны в п.5.3.5Несмотря на наличие у каменно-набросных плотин с ЖБЭ существенныхпреимуществ, в России нет ни одной такой плотины.
Одной из причин этомуявляется то, что в основном такие плотины строились лишь в странах с тёплымклиматом. Самой северной плотиной с ЖБЭ является плотина Toulnustous(высотой 77 м) в Канаде [Chartrand, Claiss, Beauséjour]. Поэтому прежде, чемрекомендовать строительство в России плотин ЖБЭ, должно быть оцененовлияние температурных воздействий на напряжённое состояние экрана.Но основной причиной отсутствия в России плотин с ЖБЭ являютсяаварийные ситуации, которые происходили на некоторых построенных плотинах[ICOLD,2010,В.141](см.
п.5.4).Онизаключалисьвнарушенииводонепроницаемости плотин, которое обычно происходило после первогонаполнения водохранилища. Протечки происходили из-за нарушения целостностиуплотнений периметрального (контурного) шва, отделяющего экран от основания,а также из-за образования сквозных трещин в самом экране. Поэтому намнеобходимо исследовать работу железобетонного экрана, чтобы выявить причинытрещинообразования в нём. При этом данные исследования необходимо провестив пространственных условиях, наиболее приближённых к реальным.Таким образом, в рамках исследований работы каменно-набросных плотинс ЖБЭ нам необходимо решить следующие задачи:1. На основе численных исследований определить основные особенностиформирования НДС железобетонного экрана в каменно-набросной плотине сцелью выявить возможные причины образования в них трещин;2.
Провести численные исследования пространственного НДС плотин сЖБЭ;3. Оценить влияние топографических условий на формирование НДС ЖБЭплотин, проанализировать их влияние на прочность железобетона;4. Оценить влияние температурных воздействий на НДС железобетонногоэкрана.65.2 Исторический опыт строительства и эксплуатации грунтовыхплотин с железобетонными экранами1Первые каменные плотины с ЖБЭ были построены в США ещё в 1850-хгодах[ICOLD,За1989].прошедшийпериодконструкцииплотинсовершенствовалась, видоизменялись, а максимальная высота построенныхплотин постоянно росла.Анализ исторического опыта строительства и эксплуатации грунтовыхплотин с ЖБЭ позволяет понять особенности работы этих плотин и определитьпути к созданию надёжных конструкций современных плотин.Первые плотины с железобетонным экраном возводились из сухойкаменной кладки или полунабросными [Моисеев].
Благодаря использованиюкаменной сухой кладки уклон верхового откоса плотины достигал 1:0,4 и дажекруче. Однако плотины из сухой кладки могли испытывать значительныесмещения и осадки, как это произошло на плотине Коларова в Болгарии.Строительство плотин из каменной кладки требовало применения ручноготруда, поэтому постепенно, начиная с 1930-х гг., они были вытеснены каменнонабросными плотинами [Моисеев].
Однако в качестве подэкрановой зоны попрежнему применялась каменная кладка.Технологиястроительстваплотинметодомкаменнойнаброскипредусматривала отсыпку плотины большими слоями с уплотнением за счётзамачивания и без уплотнения катками. Опыт эксплуатации плотин, построенныхэтимметодом,выявилихзначительныйнедостаток–опасностьтрещинообразования в экране вследствие смещений и осадок каменной наброски.Во французских плотинах того времени трещины в экране возникли в месте егосопряжениясзубом,котороебыловыполненобезустройствашва[Проектирование и строительство плотин из местных материалов].
Ремонт этихплотин проводили, опорожнив водохранилище. На позже построенных позже1Несколько более подробнее, с иллюстрациями данный материал изложен в п.5.1 Приложения.7плотинах в экране был устроен контурный шов, однако это не всегда спасалообразования трещин.Также не оправдали себя каменно-набросные плотины с железобетоннымиэкранами, построенные в США в период с 1901 по 1935 гг. Причиной к этомупослужило появление уже в период строительства в них трещин, вызванноеосадкой наброски. Примером может служить плотина Салт-Спрингс [Моисеев].За период своего существования ЖБЭ этой плотины ремонтировался более 20 раз.В ходе последнего капитального ремонта ЖБЭ был покрыт полимернойгеомембраной, что позволило полностью решить проблему с фильтрацией.Для борьбы с трещинообразованием в 1930-е годы была разработана гибкаяконструкция железобетонного экрана.
Она впервые была применена в 1931 г. вплотине Коготи (Cogoti, Чили). Гибкий экран состоял из нескольких слоёвжелезобетонных плит, разделенных битумной смазкой. Эта плотина в 1943 г.подверглась 9-балльному землетрясению, однако гибкий экран не пострадал[Моисеев].Однако применение гибкой конструкции экрана на другой американскойплотине, плотине Когсвилл, себя не оправдало из-за чрезмерных осадок упорнойпризмы. После данного случая каменно-набросные плотины с ЖБЭ не строилисьв США на протяжении около 20 лет.Но в 1950-х годах строительство этих плотин возобновилось. Это, преждевсего, связано с усовершенствованием технологии возведения самой плотины –плотинысталиотсыпатьсятонкимислоямисхорошимуплотнением[Современное научное обоснование…].
В 1943 г. для уплотнения каменнойнасыпи были впервые применены катки. Это позволило увеличить плотностьукладки камня. Осадки таких каменно-набросных плотин составляют 0,10,2%(вместо 0,51%). Подэкрановую зону вместо каменной кладки также сталивыполнять из насыпи камня с уплотнением.Также была усовершенствована конструкция швов, стали применяться швыс использованием U-образных медных шпонок [Моисеев].8Из-за уменьшения сжимаемости каменной призмы снизилась опасностьтрещинообразования в экране, что позволило расширить применение данноготипа плотин.
По существу, возник новый тип плотин – плотины, отсыпанные изкамня с уплотнением, с однослойным железобетонным экраном. Однако потрадиции, они, в соответствии со строительными нормами, называются каменнонабросными.После успеха строительства в 1980 г. плотины Фош-ду-Арейа (Foz do Areia,160 м, Бразилия) [Pinto, Filho, Maurer] эти плотины с ЖБЭ стали применяться всёчаще,особенновстранахЛатинскойАмерики.Быласозданатеорияпроектирования и строительства плотин высоких каменно-набросных плотин сЖБЭ.В настоящее время самой высокой плотиной с ЖБЭ является плотинаШуибуя (Shuibuya), высота которой составляет 233 м [Song, Sun, Li, Wang]. Онабыла построена в 2006 г.
в Китае. Интенсивно плотин с ЖБЭ строятся в Китае,США, Латинской Америке. В России же плотины с ЖБЭ не строились и нестроятся.В СССР первая плотина с железобетонным экраном построена в 1958 г. ЭтоУрто-Токойская плотина высотой 54 м с двухслойным ЖБЭ [Гольдин, Рассказов;Лятхер, Иващенко, Рожанов; Кузовлев].Анализ мирового опыта строительства, проектирования и эксплуатацииплотин с ЖБЭ показывает, что данный тип плотины является наиболееперспективным. Необходимо расширять применение этого типа плотин.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
