Диссертация (1141446), страница 71

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

Текст из файла (страница 71)

Такиенапряжения не могу быть восприняты железобетоном, поэтому проектноерешение об устройстве в этой зоне железобетонного блока, отделённого от экранашвом, следует признать правильным (рисунок 7.4).Опыт эксплуатации плотины New Exchequer показал, что контактжелезобетонного экрана с бетонной плотиной оказался ненадёжным. Судя понашим расчётам, это произошло в основном за счёт значительных перемещений впериметральномшве.Ужеприпервомнаполненииводохранилищафильтрационный расход составлял 280-340 л/с [Kearsey]. Для восстановленияводонепроницаемости приходилось постоянно производить ремонтные работы.Они заключались в укладке на экран слоя глинобетона, состоящего из песка (1020%, гравия (25%), глины (55-65%) и бентонита (1,5%) [Brown, Kneitz; McDonald].160Рисунок 7.4 - Устройство шва, отделяющего железобетонный экран от бетонногосооружения плотины New Exchequer.1 – железобетонный экран, 2 – бетонное сооружение, 3 – грунтовая плотина, 4 –асфальтобетонная подушка, 5 – бетонный блок, 6 – подвижный бетонный блок, 7– битумные маты, 8 – обратные фильтры.В 1983 г.

фильтрационные потери достигли 3,9 м3/с и было решенопроизвести капитальный ремонт плотины. При ремонте было обнаружено, чтонекоторые швы имеют раскрытие больше двух дюймов (более 50 мм). Ремонтпроизводился в течение 9 месяцев в 1985-1986 гг. [Brown, Kneitz; McDonald]. Онзаключался в удалении разрушенного бетона, заполнении пустот бетоном илицементным раствором, а также в установке водонепроницаемой полимерноймембраны Deery. Полимерная мембрана имела толщину 9,5-16 мм (3/5÷5/8дюйма).

С обоих сторон она защищалась слоями геотекстиля или закрываласьторкретом. После ремонта протечки сократились до 0,1 м3/с.Таким образом, узел сопряжения ЖБЭ и бетонного сооружения в составекомбинированной плотины является ненадёжным.А вот НДС бетонного сооружения в составе комбинированной плотиныоказалось довольно благоприятным, несмотря на резкое изменение его условийработы. Изменение условий работы бетонного сооружения заключалось визменении действующих нагрузок (рисунок 7.5): возросла сдвигающая сила гидростатического давления со стороныверхнего бьефа,161 в верхней части плотины (выше ЖБЭ) гидростатическое давлениекомпенсировало само себя, наподошвуплотинырезкоувеличилосьфильтрационноепротиводавление, появилась пригрузка плотины весом воды верхнего бьефа, на низовую грань плотины стало действовать давление со стороныгрунтовой насыпи.Т.к.

давление грунта не смогло компенсировать рост гидростатическогодавления, бетонное сооружение в составе комбинированной плотины получилодополнительные горизонтальные смещения (рисунок 7.6). На гребне онисоставили 5,9 см, а на подошве 1,2 см. По сравнению с исходными смещенияплотины увеличились примерно в 2 раза.Рисунок 7.5 - Схема действия нагрузок на бетонное сооружение при работев составе комбинированной плотиныЕщё больше возросли осадки бетонного сооружения (рисунок 7.6). Ростосадок был вызван не столько его пригрузкой водой, сколько осадками основания162под действием веса грунтовой плотины.

Максимальная осадка скальногооснования под грунтовой плотиной (на расстоянии 70 м от бетонной плотины)составила 7,5 см (рисунок 7.1 Приложения), а низовой грани плотины – 6,5 см(рисунок 7.6).Рост смещений плотины компенсировался “вдавливанием” бетонногосооружения в основание, поэтому изгибные деформации в нём почти не выросли.Уровень сжатия в бетонном сооружении возрос во всех направлениях, арастягивающих напряжений на напорной грани не возникло (рисунки 7.6-7.7).Рисунок 7.6 - Смещения и осадки (см)Рисунок 7.7 - Напряжения 3 (МПа) вбетонной плотиныбетонной плотинеЗакрашены эпюры перемещений плотины до наращивания,не закрашены – после наращиванияРастягивающиенапряженияxвозниклилишьвверхнейчастифундаментной плиты при взаимодействии с грунтовой плотиной (рисунок 7.8б).163 216,4 216,4а)б)+1,5 МПа 117,4 117,4Шкала напряжений (МПа)–8–7–6–5–4–3–2 –1,5–1 –0,500,511,522,5Рисунок 7.8 - Максимальные главные напряжения 1 в бетонной плотине.а – при работе как самостоятельного сооружения, б - при работе в составекомбинированной плотины 216,4 216,4-9,4 МПа 117,4-9,3 МПа 117,4шкалу напряжений см.

на рисунке 7.8.Рисунок 7.9 - Минимальные главные напряжения 3 в бетонной плотине.а – при работе как самостоятельного сооружения, б – при работе в составекомбинированной плотины164Исследования позволили сделать следующие выводы о работоспособностикомбинированных плотин:1) Конструкция комбинированной плотины, в котором более высокаягрунтовая плотина находится за бетонным сооружением, характеризуетсянеблагоприятным НДС грунта на контакте с бетоном. Это происходит из-за того,что горизонтальные смещения грунтовой плотины несоизмеримо большесмещений бетонной части.

Из-за разницы смещений грунт на контакте грунтовойи бетонной частей плотины разуплотняется и проскальзывает относительнонизовойгранибетонногосооружения.Из-запроскальзываниягрунтаотносительно бетонной поверхности нагрузки от веса грунта практически непередаются на низовую грань бетонного сооружения.2) Наиболее«проблемным»узломпротивофильтрационнойзащитыкомбинированной плотины является узел сопряжения железобетонного экрана сбетонной плотиной. Можно ожидать больших раскрытий периметрального шва исдвиговых смещений экрана относительно бетона. Эти перемещения настолькозначительны,чтовеликавероятностьнарушенияводонепроницаемостипериметрального шва.

Опыт показал, что уплотнение в периметральном швенеобходимо устраивать в виде асфальтовой подушки под железобетоннымэкраном, а также полимерной геомембраны над периметральным швом (т.к.полимеры имеют высокую растяжимость). Правильным является решение поустройству в нижней части ЖБЭ дополнительного поперечного шва.3) В комбинированной плотине бетонная часть находится в довольноблагоприятномнапряжённомсостоянии,неиспытываярастягивающихнапряжений. Это объясняется тем, что при увеличении глубины водохранилищабетонная часть прижимается сверху гидростатическим давлением. Хотя бетоннаячасть и получает дополнительные горизонтальные перемещения, её НДСстановится благоприятнее и повышается запас устойчивости на сдвиг.Позднее совместно с Фомичёвым А.А. были выполнены более широкиеисследования НДС комбинированных плотин.

Исследовалось влияние такихфакторовкакдеформируемостькаменнойнаброски,высотабетонного165сооружения, а также высоты примыкания бетонного и грунтового сооружения.Исследования выявили, что наиболее благоприятное НДС комбинированнаяплотина получает в случае, когда высота примыкания составляет примерно 7080% от высоты бетонного сооружения. В этом случае нивелируются изгибныедеформации ЖБЭ в зоне примыкания к бетонному сооружения, за счёт чегоуменьшаются растягивающие напряжения в нём.

Однако при этом бетонноесооружение в составе комбинированной плотины должно быть довольномассивным, иначе могут возникнуть проблемы с обеспечением устойчивостибетонного сооружения и прочности контакта «бетон-скала».Исследованиятакжепоказали,чтонаНДСЖБЭвсоставекомбинированной плотины наибольшее значение оказывает деформируемостькаменной наброски. Было установлено, что модуль деформации каменнойнаброски должен быть не ниже 200 МПа, чтобы снизить растягивающиенапряжения в ЖБЭ до приемлемых значений. Однако даже при этом сохраняетсяпредельное состояние грунта вблизи бетонного сооружения и большиекасательные смещения в периметральном шве (исчисляемые сантиметрами).Поэтому периметральный шов является очень уязвимым узлом конструкциикомбинированной плотины.Можно заключить, что использование комбинированных плотин неявляется хорошим вариантов повышения надёжности плотин с ЖБЭ.

Нашиисследования сейсмостойкости комбинированной плотины показали, что приземлетрясении её надёжность ещё более снижается [Саинов М.П., Федотов А.А.Анализ сейсмостойкости комбинированной плотины…].7.3. Исследования НДС каменно-набросной плотины с комбинациейпротивофильтрационныхэлементов–железобетонногоэкранаиглиноцементобетонной стеныИдея плотины с комбинацией тонкостенных противофильтрационныхэлементов. Ещё одним из способов повышения надёжности каменно-набросных166плотин с ЖБЭ является комбинация ЖБЭ с другими ПФЭ. Одним из такихвариантов является комбинация ЖБЭ с вертикальной диафрагмой.

Такое решениеможет возникать, например, при наращивании плотины с диафрагмой путёмстроительства за ней более высокой плотины с ЖБЭ.Кроме того, такое проектное решение возникает в случае, когда плотина сЖБЭ возводится на мощном слое фильтрующего нескального грунта. В этомслучае противофильтрационным элементом в основании может служитьдиафрагма, устроенная методом «стена в грунте».

Но такое конструктивноерешение может быть расширено в применении – чтобы избежать устройствакотлована «стена в грунте» может пересекать не только слой основания, нонижнюю часть плотины. В итоге получается плотина, в которой имеется двапротивофильтрационных устройства – ЖБЭ и диафрагма.Нами были проведены исследования подобной конструкции плотины длядвух возможных случаев. В первом случае рассматривалась плотина среднейвысоты, расположенная на мощном слое аллювиального грунта основания. В этомслучае комбинация ЖБЭ и диафрагмы является обычным проектным решением.Во втором случае рассматривалась сверхвысокая плотина, в которой комбинацияЖБЭ и диафрагмы никогда не применялась и предлагается к применению какспособ создания более надёжной конструкции высокой плотины.Исследования для плотины средней высоты.

Рассматривалась плотинавысотой 87 м, расположенная на слое гравийно-галечникового грунта мощностью22,5 м (рисунок 7.10). Тело плотины выполнено из горной массы. ПФЭ внескальном основании принята стена из глиноцементобетона. Она такжепрорезает и нижнюю часть тела плотины, точнее тело верховой перемычки,входящей в тело плотины. В пределах перемычки стена проходит в специальноустроенном слое песчано-гравийной засыпки. Общая глубина стены составляет51 м.167Рисунок 7.10 - Конструкция рассматриваемой плотины средней высоты.I, II – очереди строительства каменно-набросной плотины, О – слой нескальногооснования, С – скальное основание, 1 – железобетонный экран, 2 – «стена вгрунте», 3 – железобетонная галерея, 4 – подэкрановая зона, 5 – отсыпкамаловодопроницаемого грунта, 6 – гравийно-песчаное ядро верховой перемычки.В верхней части плотины противофильтрационным элементом являетсяЖБЭ толщиной 0,5 м.

Характеристики

Список файлов диссертации