Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время все большее внимание в нашей .стране и за рубежом уделяется проблемам безопасности гидротехнических сооружений. Разрушение крупных сооружений, как известно, может привести к громадному материальному ущербу; тяжелым экологическим последствиям и человеческим жертвам. Ряд аспектов проблемы безопасности крупных гидротехнических сооружений неоднократно обсуждался на международных конгрессах МКБП, международных симпозиумах, всесоюзных совещаниях. Анализ аварий и нарушений нормальной работы крупных плотин в значительной мере зависит:от свойств оснований; с ним связаны в той или иной сте-' пени порядка 30 % аварий. На несущую способность комплекса "плотина-основание" в значительной меревлияют деформативдость и прочность основания, его геологическое строение, наличие сдвиго-опасных блоков и возможных дифференциальных подвижек, "наличие трещин и ослабленных зон. Оценке влияния вышеназванных факторов посвящены работы многих отечественных и зарубежных исследователей: С.С.Антонова, А.М.Белостоцкого, Г.Ю.Бердичевского, Э.Г.Га-зиева, М.П.Гогоберидзе, А.П.Гольдина, И.И.Гудушаури, М.Г.Зерца-лова, А.В.Караваева, Л.Е".Когана, В.М.Лятхера, Ю.Б.Мгалобелова, А.Н.Марчука, А.П.можевитияова, А.Н.Моцонелидзе, В.Г.Орехова, Н.П.Розанова, Н.С.Розанова, Д.Д.Сапегина, С.Б.Ухова, Ю.А.Фишма-на, В.Б.Фрадкина, С.А.Фрида, Г.ЛІХесина, А.А.Храпкова, Г.И.Шим-мельмица, Г.Оберти, Э.Фумагали, Р.Роша, Л.Серафима и др. В Российской Федерации (ВНИИГ, НИИЭС, МИСИ, С-ПбТУ, ВНИМИ, МГМИ и др) и за рубежом выполнен большой объем методических исследований и исследований конкретных объектов. Однако ряд 'вопросов, связанных с оценкой влияния указанных выше особенностей основания на несущую способность и напряженно-деформированное. состояние сооружений, в них не был затронут; в частности, недостаточно полно решены и отдельные важные вопросы модельных исследований, связанные с исследованиями материалов для моделирования сооружений, а также скальных и нескальных оснований, вопросы моделиро-
вания трещин в бетон^ и основании; отсутствуют обобщающие.данные по влиянию деформатиЕности и прочности основания на несущую способность гидротехнических сооружений; отсутствуют зависимости, позволяющие обосновать возможность проектирования крупных сооружений на достаточно слабых основаниях; отсутствуют методические исследования по совместному влиянию сеойств основания при наличии трещин в бетоне сооружения на несущую способность комплекса "плотина-основание"; не достаточно полно рассмотрен ряд вопросов, связанных с возможными дифференциальными подвижками и наличием сдвигоопасных блоков в основании арочной плотины. Исследования, результаты которых положены в основу диссертации, выполнялись в период с 1967 по 1993 годы з лаборатории прочности кафедры гидротехнических сооружений МГМИ.
Целью работы является оценка деформативности и прочности оснований, а также их геологических особенностей на напряженно-деформированное состояние и несущую способность бетонных плотин; получение новых физических представлений о работе комплекса "плотина-основание" в упругой стадии и в стадии разрушения.
В соответствии с указанной целью решались следующие-задачи:
для массивно-контрфорсных плотин с одиночными контрфорсами, типа плотины Кировского гидроузла, и сдвоенными контрфорсами, типа плотины Андижанского гидроузла, целью являлось получение ' закономерностей влияния деформативности и прочности основания, .еґо разномодульности, наличия в нем трещин и ослабленных зон на несущую способность комплекса "плотина-основание";
оценка -совместного влияния' особенностей основания при наличии трещин в теле контрфорсной ПЛОТИНЫ;
оценка влияния широкого диапазона изменения деформативности (1<*Епл/Еосн<=13.5) и прочности (1<=Fuui/Roch<=7.2) основания на несущую способность комплекса "плотина-основание";
анализ и обобщение результатов исследований зависимости несущей способности арочных плотин от деформативности и прочности их оснований, а также от наличия е последних сдвигоопасных блоков и ослабленных зон в береговых примыканиях;
оценка, влияния дифференциальных подвижек в основании на напряженное состояние арочной плотины;
исследование специфики работы массивно-контрфорсных, гравитационных и арйчных плотин, а также энергоблоков ГЭС наплавной конструкции на слабых основаниях;
- разработка широкой гаммы модельных материалов для модели
рования плотин., скальных, в том числе слабых, и нескальных осно
ваний с большим диапазоном физико-механических свойств;
-. разработка конструкций стендов и экспериментальных установок для статических исследований;
- разработка технологии изготовления моделей плотин и их
оснований с воспроизведением в последних ослабленных зон, тре
щин; усовершенствсЕние техники и методики проведения модельных
исследований.
Научная новизна исследований представлена:
количественными и качественными результатами исследований, позволивших -оценить влияние оснований на работу бетонных плотин в упругой стадии и в стадии разрушения, в том числе и при наличии различных трещин в сооружении; уточненными зависимостями, позволяющими обосновать возможность проектирования крупных сооружений на достаточно слабых основаниях;
разработкой широкой гаммы модельных материалов, возможностью регулирования их- физико-механических свойств в большом диапазоне;
разработкой конструкций экспериментальных стендов и установок, совершенствованием технологии изготовления моделей плотин, оснований, систем различных трещин в плотине, а также трещин и ослабленных зон в'основании; усовершенствованием техники проведения статических модельных исследований.
Практическое значение работы заключается в следующем:
результаты выполненных исследований нашли применение при обосновании плотин конкретных гидроузлов при действии статических нагрузок;
на основе предложенных в работе зависимостей, может быть оценено влияние свойств и особенностей оснований на напряженное состояние плотин или комплексов " плотина-основание"'.
получены новые физические представления о работе водопод-порных сооружений на сложных, в том числе и ослабленных основаниях.
Внедрение результатов работы. Результаты работы внедрены:.
- при проведении научного обоснования гидроузловг Токто-
гульского,-'Кировского, Андижанского, Худони, Аль-Вагдади (Ирак),
наплавной конструкции энергоблока ГЭС Ангаро-Енисейского каска
да;
в Пособии к СНиП 2.06.01-86 "Проектирование гидротехнических сооружений водохозяйственного назначения";
в учебном пособии "Лабораторные работы по гидротехническим сооружениям" (Агропромиздат.М. Д989г).
За разработку комплекса методических вопросов исследования-прочности и устойчивости гидротехнических сооружений на моделях и исследования конкретных объектов автор награжден, серебряной медалью ВДНХ.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на XIV Конгрессе по высоким плотинам (Рио-де-Жанейро,1982г.), на Семинаре по безопасности плотин от Экономической комиссии ООН для Европы (Рованиеми,Фишшндия,1992г.), на Всесоюзных конференциях и совещаниях, на конференциях Гидропроекта, МТМИ и МИСИ. По результатам исследований-опубликовано 29 печатных работ, получено 2 авторских свидетельства, выпущено 28 отчетов.
