ГС 17.Устойчивость бетонных плотин на скальных основаниях. Мероприятия по повышению устойчивости

Бетонная плотина – наиболее надежный вид водоподпорных сооружений, очень популярный, наиболее экономичный. В мире эксплуатируется более 1000 плотин высотой более 100 м.

Плотины на скальных основаниях обладают следующими характерными чертами, обусловленными свойствами основания: благодаря высокой сдвиговой прочности скалы они требуют меньшего объема материала, чем плотины на нескальных основаниях и, следовательно, более экономичны; вследствие высокой прочности и малой деформативности основания высота плоти может достигать 300 м и более, при прочном скальном основании удельные расходы, сбрасываемые через плотину, достигают больших значений.

Нарушение устойчивости плотины и ее смещение могут произойти вследствие: сдвига сооружения при нарушении контакта его с основанием или по трещинам или ослабленным зонам основания; разрушение скального массива основания под действием развивающихся в нем напряжений.

Устойчивость плотин против сдвига.

Разрушение хрупких материалов происходит в форме сдвига , т.е. в момент

предельного разрушения для предельного состояния предельные касательные напряжения, действующие на наиболее опасной площади, являются функцией нормальных напряжений, действующих на этой же площадке.

Сдвиг плотины по скальному основанию может произойти в случае нарушения сдвиговой прочности контакта ее с основанием, которая описывается теорией прочности Кулона-Мора,

Где

Соответственно условие прочности запишется в виде , или, переходя к усилиям и учитывая коэффициенты, входящие в формулу предельного состояния , в виде

- коэффициент надежности по нагрузке, 1,25;

– коэффициент сочетания нагрузок, 1 (если учитывать сейсмику, то 0,9)

- расчетная равнодействующая сдвигающих сил;

– расчетная равнодействующая удерживающих сил

– коэффициент условия работы, m = 0,95 для скальных оснований и 1 для нескальных

и - параметры сдвиговой прочности основания

Расчетное значение параметров сдвиговой прочности скального основания и c определяют для оснований сооружений 1 и 11 классов по результатам полевых или лабораторных испытаний, проводимых методом сдвига бетонных штампов или скальных целиков.

В скальных основаниях иногда может иметь место глубинный сдвиг и смешанный сдвиг – частично по контакту плотины с основанием, частично внутри массива основания, иногда по ломаным поверхностям скольжения.

Мероприятия.

1)обратный уклон площадки сдвига (но необходимо смотреть чтобы, например, не откололся зуб)

2)Учет упора в скальное основание

3)Уклон напорной грани (использование пригрузки воды)

Также существуют косвенные мероприятия, такие как анкеровка в основании, выбор врезки на более прочную скалу(для возникновения дополнительной удерживающей силы, которая пойдет в числитель) и уменьшение фильтрационного давления за счет устройства цемзавесы(на расстоянии 0,1-0,25 В от начала основания, где В-ширина основания) и дренажа за ней(на расстоянии не менее 4 м).