Диссертация (1141446), страница 68
Текст из файла (страница 68)
Шов между ПФЭ ибетонным сооружением раскрывается (примерно на 2 см) и испытываетсдвиговые смещения (рисунок 6.13).Рисунок 6.13 - Перемещения напорной грани плотины в перпендикулярномнаправлении (прогибы, см).Зелёным цветом обозначены перемещения для варианта 2, красным – дляварианта 1, фиолетовым – для варианта 3.141За счёт наличия компенсатора эти смещения не вызывают нарушенияпрочности полимерной геомембраны. Продольные растягивающие напряжения вней не превышают 0,5 МПа, что много меньше прочности ПЭ на растяжение.Однако конструкция компенсаторного узла, включающего песчануюподушку, провоцирует нарушение прочности покрытия из железобетонных плит иподготовки из ГЦБ.
В них возникают значительные растягивающие напряжения,которые приведут к образованию трещин (рисунки 6.14, 6.15а). Повреждение этихжёстких конструкций представляет опасность для геомембраны, т.к. острые краяповреждённыхэлементовмогутвызватьеёпрокол.Такимобразом,водонепроницаемость ПФЭ целиком определяется целостностью полимернойгеомембраны.а)б)Рисунок 6.14 - Продольные напряжения в железобетонном покрытии (МПа)варианта 2.
а – на верховой грани, б – на низовой грани.Интересно, что в варианте ПФЭ №1 (без геомембраны, но с ЖБЭ)подэкрановая зона и ЖБЭ имеют более благоприятное НДС (рисунки 6.15б, 6.16).Можно сказать, что при строительстве плотины Bovilla не обязательно былоотказываться от ЖБЭ в пользу полимерного. Более рациональным решением былобыукрытьнижнюючастьЖБЭипериметральныйшовгеомембраной, защитив её сверху слоем водонепроницаемого грунта.полимерной142а)б)Рисунок 6.15 - Продольные напряжения на низовой грани подготовки изгрунтоцемента (МПа).а – вариант 2, б – вариант 1.а)б)Рисунок 6.16 - Продольные напряжения (МПа) в ЖБЭ варианта 1.а – на верховой грани, б – на низовой грани.Втожевремяполученныерезультатыпозволяютговоритьопреимуществах применения двойных ПФЭ из полимерных геомембран и экранаиз железобетона или ГЦБ.
Полимерные материалы, обладая высокой прочностьюи эластичностью, смогут без разрушения выдержать большие деформацииплотины, и позволят обеспечить надёжность ПФЭ. А экран из ГЦБ илижелезобетона позволятзащититьполимернуюгеомембранувоздействий.Такой тип плотин является очень перспективным.отвнешних1436.5.
Исследование НДС каменно-набросной плотины с инъекционнойзавесойРассматривалась плотина высотой 235 м, расположенная на скальномосновании (рисунок 6.17). Конструкция плотины включает упорные призмы изгорной массы, а также отсыпку гравийно-песчаного грунта в центральную частьплотины, в которой выполняется инъекционная завеса. Подобная плотина моглабы быть использована при строительстве Канкунского гидроузла в Якутии.Учитывая значительную высоту плотины, рассматривалась схема еёвозведения в три очереди. Высота очередей составляла соответственно 80, 161 и235 м.
Принималось, что инъекционная завеса также возводится в три очереди(ярусами) – инъекция ведётся на всю высоту очереди строительства параллельно сотсыпкой грунта в следующую очередь плотины.235УВБ 233161ВУПП80III0ЦIIIНУП12 ПОРисунок 6.17-Конструкциякаменно-наброснойплотиныспротивофильтрационным элементом в виде инъекционной завесы.Ц – инъекционная завеса, ВУП – верховая упорная призма, НУП – низоваяупорная призма, О – скальное основание, I, II, III – очереди строительства.Толщина инъекционной завесы принималась разной для каждой очередистроительства плотины из условия обеспечения фильтрационной прочности.Толщина назначалась равной примерно 20% от напора, т.к.
в соответствии соСП 23.13330.2011 при проектировании инъекционной завесы в гравийных игалечниковых грунтах критический градиент напора следует принимать 7,5, а в144крупнозернистых песках – 6. Для плотины первой очереди толщина завесы былапринята равной 14 м, для второй – 31 м, для третьей – 48 м.Сооружение и массив скального основания были разбиты на 1065 конечныхэлементов, из которых 121 конечный элемент – это контактные элементы.Контактные элементы вводились на контакте инъекционной завесы с грунтамитела плотины, со скальным основанием, а также на контакте между разнымиочередями (ярусами) инъекционной завесы.
Численная модель сооружениянасчитывала 5990 степеней свободы.Процесс создания в плотине инъекционной завесы моделировался путёмзамены свойств материала в области её расположения – свойства обычного грунтазаменялись на свойства грунта, закреплённого инъекцией. При этом параметры,характеризовавшие прочностное состояние данной области “обнулялись” какбудто конструкция возникла впервые. Однако начальное НДС данной областисохранялось.Рассматривались три варианта деформативных свойств горной массы: №1x,№2x, №4x.
В пересчёте на модель линейно-деформируемой среды вариант №1xсоответствует E=85 МПа (при коэффициенте Пуассона =0,25), №2x –E=170 МПа, №4x – E=340 МПа. Деформируемость грунта центральной зоны вовсех вариантах принималась неизменной – E50 МПа.Материал инъекционной завесы в расчётах принимался упругим. Расчётпроводился для широкого диапазона деформативных свойств заинъектированногогравийно-песчаного грунта. Рассматривались три варианта свойств материалаинъекционной завесы:вариант A – E=5000 МПа, =0,22,вариант B – E=1000 МПа, =0,25,вариант C – E=200 МПа, =0,30.Условно можно считать, что вариант A соответствует заполнению поргрунта цементным растворов (путём струйной цементации), вариант B – инъекциицементно-бентонитового раствора, а вариант C – бентонито-цементного раствора.Прочность цементного (цементно-глинистого) камня на одноосное сжатие145ориентировочно принималась равной 20 МПа, 5 МПа и 2 МПа соответственно длявариантов A, B и C.Всего были рассмотрены 9 расчётных вариантов, каждый из которыхотличался деформативными свойствами каменной наброски, а также материалаинъекционной завесы.
Варианты имеют двойную нумерацию (A.1x, C.2x и т.д.).Расчёты показали, что НДС высокой грунтовой плотины, имеющей в своёмсоставе массивный и жёсткий ПФЭ, – довольно сложное и неблагоприятное, онохарактеризуется развитием в плотине зон предельного состояния грунта. Привосприятии плотиной собственного веса происходит «зависание» упорных призмна жёсткой инъекционной завесе, а на контакте между ними возникаютзначительные касательные напряжения. В верхнем и среднем ярусах плотины, гдеэти касательные напряжения велики, по результатам расчётов происходилонарушение сдвиговой прочности грунта и как следствие – проскальзываниеупорных призм относительной инъекционной завесы.Особенно неблагоприятное НДС тела плотины складывается на границахочередей строительства, там, где изменяется толщина инъекционной завесы. Зонынарушений здесь образуются внутри тела самой грунтовой насыпи.
Причиной ихобразования являются неравномерные деформации – одна часть насыпи можетоседать свободно, а осадки другой, которая лежит на нижнем ярусе завесы, –ограничены. Из-за этого нарушается прочность грунтов на сдвиг и растяжение.Можно заключить, что применение ступенчатого профиля многояруснойинъекционной завесы является нежелательным.При наполнении водохранилища процессы образования в теле грунтовойнасыпизоннарушенийпрочностиинтенсифицируются.Поддействиемгидростатического давления грунтовая насыпь получает значительные смещенияв сторону нижнего бьефа (рисунок 6.18). В вариантах серии №1x максимальныесмещения завесы достигают 238÷268 см.
При таких смещениях в верховой призмеформируется призма обрушения. Её образование сопровождается скольжениемверховой призмы по вертикальной напорной грани завесы. В результате146образования призмы обрушения верховая часть гребня плотины в вариантахсерии 1x оседает более чем на метр.161 80 0,0а) A.1x б) A.2x в) A.4xг) B.1x д) B.2x е) B.4xж) C.1x з) C.2x и) C.4xРисунок 6.18 - Смещения (см) инъекционной завесы в различных вариантахПризма обрушения формируется даже в вариантах серии №4x, однакоосадки верховой призмы становятся не столь заметны. Поэтому для обеспеченияработоспособностисверхвысокойкаменно-наброснойплотиныследуетдобиваться, чтобы модуль деформации каменной наброски был не ниже 300 МПа.При анализе НДС инъекционной завесы была учтена его важнаяособенность–напряжениявцементномкамне,т.е.затвердевшеминъектированном растворе будут возникать только с момента завершенияинъекционных работ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
