Введение к работе
Актуальность темы. Освоение гидроэнергетического потенциала,
развитие мелиоративного и водохозяйственного строительства, а также возведение хвостохранилиш в горнодобывающей промышленности в Кыргызской Республике требует проектирования, строительства и эксплуатации надежных на
ДОЛГИе ГОДЫ ГРУНТОВЫХ ШІОТИИ.
В плотинах из грунтовых материалов требуется проводить большой объем работ по устройству противофильтрациониых элементов. Все это ведет к необходимости разрабатывать и широко применять в гидротехническом строительстве новых прогрессивных конструкций противофильтрационных устройств, в частности асфальтобетонных покрытий. Они отличаются высокой технико-экономической эффективностью, надежностью и долговечностью и одновременно позволяют максимально использовать местные материалы при минимальной затрате дефицитных и привозных материалов.
Противсфильтрационные элементы из асфальтобетона, как доказано в практике, наиболее целесообразно использовать в средних по высоте плотинах.
Устойчивость плотины с асфальтобетонным экраном оценивается на основе изучения работоспособности экрана и напряженно-деформированного состояния (НДС) самого тела плотины. Поэтому весьма актуальной задачей является разработка методики расчета НДС и оценка устойчивости грунтовой плотины средней высоты с асфальтобетонным экраном в зависимости от схемы ее возведения и наполнения водохранилища и от конструкции заложения откосов упорных призм при действии различных видов нагрузок.
Работа выполнена в рамках плана НИР ИФиМГП НАН Кыргызской Республики по теме: «Оценка, прогноз и профилактика природно-техногенных катастроф», раздел «Прогноз развіґгия оползневых процессов методами математического моделирования», подраздел «Оценка напряженно-деформированного состояния и устойчивости грунтовых дамб и плотин с помощью численных методов» (№ гос. регистрации РК. 0000356,1995-1997гг.).
Целью работы является разработка методики расчета НДС и оценка устойчивости грунтовой плотины средней высоты с асфальтобетонным экраном для обоснования ее рациональной конструкции и технологии возведения.
Идея работы заключается в использовании закономерностей НДС грунтовой плотины с асфальтобетонным экраном для обоснования ее рациональной конструкции и технологии возведения.
Задачи исследования:
- обосновать требования к составу и физико-механическим свойствам асфальтобетонов предъявляемые при проектировании экранов грунтовых плотин;
разработать метод расчета устойчивости асфальтобетонного экрана на оплывание в зависимости от его состава и заложения верхового откоса плотины;
определить допустимую величину гидростатического противодавления обеспечивающую прочность асфальтобетонного экрана;
установить влияние порядка возведения плотины и наполнения водохранилища на ее НДС и устойчивость;
обосновать рациональную конструкцию грунтовой плотины средней высоты с асфальтобетонным экраном обеспечивающую ее устойчивость.
Методы исследования включали: сбор, анализ экспериментальных данных о свойствах и составах асфальтобетонов, методы численного эксперимента, анализа и методы математического моделирования НДС плотин с экраном на ПЭВМ.
Научная новизна работы:
- разработан метод расчета устойчивости асфальтобетонного экрана на
оплывание в зависимости от его состава и заложения верхового откоса;
-получена аналитическая зависимость для определения толщины асфальтобетонного экрана учитывающая величину гидростатического противодавления;
-предложена методика определения допустимой высоты запаздывания уровня кривой депрессии обеспечивающей прочность асфальтобетонного экрана в зависимости от его толщины и угла наклона верхового откоса плотины;
- установлены количественные и качественные различия НДС и
устойчивости грунтовой плотины в зависимости от порядка ее возведения и
наполнения водохранилища;
- выявлена рациональная- конструкция грунтовой плотины средней высоты с
асфальтобетонным экраном с точки зрения, ее устойчивости.
Защищаемые основные научные положения :
метод расчета устойчивости асфальтобетонного экрана на оплывание, заключающийся в подборе состава асфальтобетона с требуемыми прочностными характеристиками в зависимости от заданных значений толщины экрана и угла заложения верхового откоса плотины;
методика определения допустимой высоты запаздывания уровня кривой депрессии основанная в обеспечении необходимой прочности экрана в условиях действия изгибающих моментов возникающих от собствеїшого веса экрана и гидростатического противодавления;
НДС и устойчивость грунтовых плотин с асфальтобетонным экраном зависит от порядка возведения тела плотины и режима наполнения водохранилища, причем плотина построенная с последовательным чередованием возведения ее тела и наполнения водохранилища более устойчива чем плотина наполненная после возведения на всю строительную высоту;
- рациональная конструкция грунтовой плотины с асфальтобетонным'
экраном определяется на основе исследования НДС с обеспечением
нормативного коэффициента запаса устойчивости путем вариации ее
геометрических параметров.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается:
-согласованностью полученных результатов с данными' других исследователей, полученных различными методами;
-представительностью проведенных численных экспериментов н расчетов;
-корректностью постановки задачи и : строгостью используемого математического аппарата.
Личный вклад автора состоит в: обосновании требований к составу и
физико-механическим свойствам асфальтобетонов предъявляемые при
проектировании экранов; разработке метода расчета устойчивости
асфальтобетонного экрана на оплывание в зависимости . от его состава и заложения верхового откоса плотины; выводе аналитической зависимости для определения толщины асфальтобетонного зкрана учитывающей величину гидростатического противодавления; определении допустимой высоты запаздывания уровня кривой депрессии; установлении закономерностей НДС и устойчивости грунтовой плотины в зависимости от ее геометрических параметров, порядка возведения и режима наполнения водохранилища; разработке рекомендашш по технологи» возведения плотины н наполнения водохранилища; выявлении рациональной конструкции средней высоты с асфальтобетонным экраном.
Практическая ценность работы заключается в том, что:
рекомендуемый метод расчета асфальтобетонного экрана на оплывание позволяет проектировщикам подобрать состав асфальтовой смеси при которой работа экрана устойчива;
предложенная номограмма для определения допустимой высоты запаздывания уровня кривой депрессии необходима при установлении безаварийного режима эксплуатации плотины; .
-рекомендованная технологическая схема возведения тела плотины и наполнения водохранилища улучшает устойчивость плотины в период ее строительства и эксплуатации; ..-.-
-предложенная рациональная конструкция плотины с асфальтобетонным экраном обеспечивает ее устойчивость, а также требует рационального расхода материалов и трудозатрат.
Реализация работы. Результаты исследований, приведенные в данной работе, внедрены при проектировании и строительства дамбы хвостохраннлища карьера «Кумтор» и используются в учебном процессе для студентов
обучающихся по специальности «Гидротехническое строительство» в Кыргызской аграрной академии.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на: Международной научной конференции «Традиции и новации в культуре университетского образования» (Бишкек, 1997г.); Республиканской научно-практической конференции «Научно-консультативное и кадровое обеспечение аграрной реформы в Кыргызской Республике» (Бишкек, 1997г.); заседаниях секции Ученого совета ИФиМШ HAH КР (Бишкек 1998 г.); расширенных заседаниях кафедр гидротехнических сооружений КСХИ (Бишкек, 1994-1996п\), гидравлики и гидротехнического строительства Кыргызской аграрной академии (Бишкек, 1996-1997гт.); научных семинарах лаборатории «Проблемы геомеханики» ИФиМГП HAH КР (Бишкек, 1997-1998гг).
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 9 статьях.
Структура и объем. Работа состоит из введения, 4 глав, заключения и приложения (акт внедрения) на 126 страницах машинописного текста, в том числе: таблиц 7, рисунков 37, список литературы 102 наименования.
Автор выражает благодарность и признательность д.т.н. Б.Ж. Жумабаеву и K.T.H. Б.АЛукину за постановку задачи, внимание и помощь, оказанную при ' выполнении данной работы.
