автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Устойчивость ограждающих дамб из фосфогипса при сейсмических воздействиях

? Г к ч &

\ " .\шн1тстерс'1 вс) архитектуры, строительства и

коммунального хозяйства российской федерации всероссийский ордена трудового красного зн\м1ни комплексный научно-исследовательский и конструкторско-техиологический институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и iiiiж е111: рiiо й гидрогеолог ии (внии водгео)

На правах рукописи УДК 624.136:622.544:621,042.7

ШАРИПОВ Рафаиль Равнльевич

УСТОЙЧИВОСТЬ ОГРАЖДАЮЩИХ ДАА1Б ИЗ Ф0СФ0ГИПСА ПРИ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

(05.23.07—гидротехническое и мелиоративное строительство)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соисканне ученой степени кандидата технических наук

Москва— 1992

Работа выполнена и лаборатории плотин ВНИИ ВОДГЕО

Научный руководитель—доктор чехи песких наук В. Г. ,МЕЛЬНИК Официальные оппоненты: доктор технических наук Л. М. ПЛОТНИКОВА

кандидат технических наук, старший научный сотрудник В. И. ЩЕРБИНА Ведущая организация — Казиодэканалпроект

Защита диссертации состоится июня 1992 г. в 10 часов на

заседании специализированного совета К.033.05.01 во ВНИИ ВОДГЕС по адресу: 119820 Москва, Комсомольским проспект, 42.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Аитореферат разослан „ * мая 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета, канд. техн. наук

М. В. Витенбер)

! сил1: хлр.Аят:;в;ст:кл раьоты

. „' Актуальность темы. При производстве *осфоршгх удобрений образуят-отходо-фссфогипсы. Ка каждую тонну основной продукции, в зависимости от используемого сырья - апатитового ;лстокон-центрата или каратауской фосфорной муки.приходится соответственно от 4 до 7 т. отходов. Ежегодно а пределах СНГ в отвалах и накопителях складируются более ¿С млн.т. фосфогипсов. 3 результата к настоящему моменту по стране накоплено таких отходов около ~5С млн.т. и с ка"дп.1 годен этот объем неуклонно растет. Проблема утилизации фосфо-гипсоз и промышленных масштабах остается пока неразрешенной и в силу этого потребность в их складировании продолжает сохраняться.

Ка практике применяптся различные способы удаления и складирования фосфогипсов. Связаны они с использованием автотранспорта, канатных дорог, транспортерных лент и гидротранспорта. При этом складирование отходов ведется в так называемых "сухих" отвалах и в накопителях наливного и намывного типов, т.о. в гидроотвалах. 3 среднем затрата на устройство хранилищ фосфогипсов значительны и составляпт 10-12/и от стоимости строительства основного производства, а эксплуатационные расходы по содержания их 6 1С£ от стоимости переработки сырья.

Накапливаемые промотходы в больших объемах безусловно оказывает неблагоприятное влияние на окруяаяцую среду. В связи с этим за последнее время существенно возросли экологические требования к охране окружающей среды и поэтому проблема рационального и эффективного складирования фосфогипсов превратилась в одну из важных народнохозяйственных задач. В условиях размещения накопителей отходов, в том числе и фосфогипса, в сейсмически опасных районах вопроси надежности и безопасности юс приобретают особо важное значение.

Одним из перспективных и эффективных направлений развития систем удален:« и складирования фосфогипса,как и вообще любых промотходав,

признается гидравлический способ удаления и накопления отходов в гидроотвалах, снабженных надежными противо^ильтрациинными устройствами. С экологической точки зрения такие системы,при условии их качественного строительства,заметно превосходят другие способы удаления и складирования отходов. В последнее время они получают сирокое применение на химзаводах.

3 целях повьшения эффективности использования земель,отводимых в значительных размерах под гидроотвалы,производится наращивание накопителе!! по высоте, Для строительства вторичных дамб наращиваемых гвдроотвалов используются местные грунты. К зачетному снижения стоимости строительства накопителей ведет использование самих отходов для возведения как первичных,так и вторичных дамб обвалования. За последней время в практику строительства гидроотвалов в качества строительного материала стали внедрять фосфогнпсы, из которых возводятся ограждающие дач:бы и другие элементы накопителей.

К настоящему моменту накоплен определенный положительный опыт использования фосфогипса в указанных целях в таких странах как США, Франция,Румыния,Швеция и др.,а также в налей стране. Ко в подавляющем большинстве подобные объекты размещаются в несейсмических зонах. Возможности же применения фосфогипсов для возведения дамб гидроотвалов в условиях наличия сейсмического фактора ограничивались неизученностью динамических свойств данных отходов и поведения несунах конструкций из него при сильних землетрясениях. В связи с этим иссле дования указанных вопросов представляются актуальными и имеющими как научный интерес, так и большое практическое значение. 'Цель диссертационной работы. На основе изучения динамических свойств дигидратных фосфогипсов,являвшихся наиболее распространенных! видом данных отходов, и поведения моделей даыб из этого материала при динамических воздействиях обосновать возмо.таость применения £ос£огип-са для возведения огравдвящих дамб гидроотвалов.

Научная новизна работа заключается в следующем;

•• изучена ьибровязкость.виброуплотнение и раэжшаемость фосфогипса при динамических воздействие,имитирующих по основным параметрам сейсмические воздействия;

- установлены неизвестные ранее закономерности проявления динамических свойств фосфогипса в зависимости от изменения его состояния (по плотности .влажности я грансоставу) и прилагаемо: внеаних воздействиях (по амплитуде и частоте колебаний,длительности воздейст-зия.пригрузки ипт-эриала);

- впервые исследованы и установлены условия обеспечения сейсмостойкости даиб из срос<рогипса путем испытаний соответствуй« моделей на виброплатфорые и установке центроботашго моделирования. Практическое значений работы выратается в тон,что полученные закономерности динамической реакции и деформирования дгмб из фосфогипса, а так:»е численные значения динамических характеристик данного вида отходов позволял? на объективной основе и с необходимой полнотой проводить проверки и обоснования сейсмостойкости несущих конструкций гидроотвалоз.

Реализация работы. Результаты исследований автора били использовани при проектировании и строительстве гидроотвалов фосфогипса на Самаркандской химзаводе и Дхамбульском суперфосфатном заводе, размещенных в зонах с исходной сейсмичностью 8 баллов. Внедрение разработанных мероприятий позволило достичь общего экономического эффекта в размере 900 тыс.руб. На защиту анносятся:

- результаты определения динамических свойств фосфогипса при различных состояниях последнего по плотности, влажности и грансоставу, а тагс^е при различных параметрах внешних воздействий, включая приг-рузку катериала;

- б -

- установленные закономерности проявления и протекания процессов разжижения фосфогипса в зависимости от изменения интенсивности и длительности динамических воздействий,плотности фосфопшсп и приг-рузки его;

- установленные закономерности динамической реакции и деформирования дамб из ф-осфогипса при внезних воздействиях,моделирукцих сейсмические по основным параметрам.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на научно-технической конференции молодых специалистов ВО "Соизводоканаллроект" в г.Свердловске (1ЕЕ5 г.), на Всесоюзном совещании по развитию фосфорной промышленности в ХЛ пятилетке в г.Чимкенте (К-86 г.), на Всесоюзном совещании "Пути использования вторичных ресурсов для производства строительных материалов и моделей" в г. Чимкенте (1?£бг). Публикации. По результатам диссертационно?, работы опубликованы 4 печатни работы, Z находятся в печати.

Объем работы. Диссертация состоит из введения,пяти глав,заключения и списка литературы из 153 наименований,изложена она на ¿£5 стр. каан-нописного текста и включает И таблиц и55рисунков.

СОдаРйАШЕ РАЕ0И1

Зо введении описано состояние вопроса по складировании фосфогипса -отхода производства фосфорных удобрений,отмечается недостаточная изученность динамических свойств этих отходов. Это является основной причиной ограничения возможности использования фосфогипса в качестве строительного материала для возведения несуцих конструкций гидроот-валоа, а именно огратедащих дамб при размещении объектов в сейсмических зонах. Показана актуальность исследований в этом направлении и выбранной т^мы диссертации,сформулирована цель работы и дана обцая ее характеристика.

В первой главе приведен кратки!! обзор литературных источников в области изучения сейсмостойкости плотин из грунтовых материалов, а также дамб из ?ос$огипса, Рассмотрены существующие методы оценки динамической устойчивости грунтовых материалов и сейсмостойкости грунтовых плотин^используемыо по аналогии для проверок и обоснования несуцей способности и устойчивости дамб из £осфогипса в соответствующих условиях. Рассмотрены примеры конструктивного реиения гид-роотвалоп *ос$огипса. На основе изложенного определены основные задачи исследований по избранной теме диссертационной работы. Вторая глава посвяцена описании результатов экспериментальных исследований виброуплотняеыости и вибровязкости водонасьценного Лосфогип-са. Опыты проводились н одометре размерами 20x20x40 см, размеренном на впбростенде. горизонтального действия. 14арш|бтры динамических воздействий изменились а еледуяцих пределах: амплитуды смещений -

о

1-4 мм; частоты колебаний - 2-20 гц;ускорения - 50-500 см/с'", длительность воздействий - 5-60 с и более. В процессе опытов образцы фос$огипса пригрутлись безинерционной пригрузкой, изменявшейся ступенями в пределах 0-0,1 .'¿Па.

Анализ результатов исследований показывает,что с возрастанием интенсивности воздействия происходит постепенное увеличение плотности укладки ^ос^огипса. Для каядой ступени интенсивности воздействия существует свой предел виброуплотнения. При наибольшее значениях уско-:"

ность укладки не превышала 1,3 г/см3 вне зависимости от длительности воздействия.

Установлено,что частота колебаний по сравнению с амплитудой в большей мере влияет на процессы виброуплотнения, заметное влияние на . эти процессы оказывает длительность динамического воздействия. "Испы-. тания J:oc:¡or;mcoB с различных химических заводов региона (Самаркандского, Д«,мбульсного,Лл.малыкского и Чардлоуского) показали,что процес-

исследуемых фосфогипспх максимальная плот-

- е -

сы виброуплотнения их протекают примерно одинаково (качественно и количественно).

В специальных опктах были определены значения коэффициента и модуля динамического уплотнения ?осфогипса (соответственно 9,, и Ап). Для ¿осфогипса с предельно рыхлым сложением (чему соответствует величина пористости п =50?') указанные параметры при изменении интенсивности воздействий имепт следующие значения:

уГ (см/с2) £С 120 21С;

1)„ (с"1) С,25 С,31 . С ,28;

(см-1) 27С0 35С0 62С0.

Исследования вг.бровяэкости фос^огипса проводились на основе метода опускания шарикоиого штампа. Результаты опытов показывает,что на величину данного параметра оказывает в различно;! степонн влияние плотность сложения, величина влажности и агрегатное состояние материала, а также интенсивность и длительность воздействия, '¿ак,например, увеличение плотности,вла'шости ( в промежутке до оптимального значения) и длительности колебания приводит к возрастании вибровязкости фоо^огипса. В то же время увеличение влажности (после оптимального значения), размеров агрегатных частиц и интенсивности колебания, наоборот,ведет к снижению вибровязкости фосфогипса. Непример, для водонасьщенного фосфогипса плотностью укладки 1,13 г/смэ увеличение

п

ускорений воздействия с 26 до 132 см/с вызывает снижение коэ*фициен-

7 7 п

та вибровязкости соответственно с 5.10 до 1.10 Л. В третьеП главе изложены результаты изучения процессов различения ,1ос фогипса на вибростенде при динамических воздействиях, параметры которых изменялись в указанных вьпе пределах. В процессе опытов велись измерения деформаций образца (вертикальных осадок в одометре) и избыточных поровых давлении воды с помощью датчика МИ и потенциометра КСП-4, В качестве критерия начала перехода фосфогипса заданной

плотности из структурно устойчивого состояния в разношенное была принята величина соответствующего ускорения Численные значения его определялись следующим образом.

К опытному образцу водонасыщенного фосфогипса с заданной плотностьЬ прикладывалось динамическое воздействие с наимеиызим ускорением. При этом замерялись деформации образца и повторные воздействия той же интенсивности с некоторым промежутком прикладывались до тех пор,пока деформации не прекратятся полностью. Данная величина ускорения принималась за практическое значение по отношения к полученной в конце опытов плотности переукладки фосфогипса. На следующем зтапе ускорения воздействия увеличивались на задшшуч величину и вновь замерялись деформации образца. Опыты при новой интенсивности воздействий повторялись тпкяе до полного прекращения деформаций фосфогипса и фиксировались полученные значения "М^и , В таком порядке проходился весь диапазон изменения интересующих ускорений.

Примеры построения зависимостей Д/ - / (ъ/",А) по опытным данным при различных значениях амплитуды колебаний А представлены на рис.1. Как видно из графиков, при одной и той жа интенсивности воздействий плотность сложения фосфогипса зависит еще от величины амплитуда колебаний.

Последующие опыты были связаны с выявлением влияния различных фактором на процессы разжижения фосфогипса. Обработка ми анализ данных позволяет сделать нижеследующие обобщения.

Избыточный динамический набор в поровой воде А2 .свидетельствующий о начале разжижения фосфогипса,появляется обычно спустя 3-15 с от момента приложения динамических нагрузок. При воздействиях с ускорениями меньие "^динамические напоры возрастают сравнительно медленно. При достижении й^и особенно превышении его наблюдается довольно быстрый рост до езоего максимума,соответствующего толщине различаемого слоя. При ото!/., как правило, процесс разникения фосфогипса..аоз.н.7^£ет

g, ( г/см3)

t

ItT =-2022,3-2032,3 g,-5379,lfi* +С637,5&3 ИГ = -11660.5+9730,0Q-5650,б£? +5937,3% -ЦГ° -9453,2+2256,5gj +I5Ü7.4gf t3665.5fJ U= -I6c302,2+9167,2?j+4393,4?j +1540,17?j

0

1

IÛ0

llT( csr/c2)

30Ö

400

Рис. I. Зависимость

О

в верхних слоях образца и с ростом интенсивности проникает вглубь испытуемого образца. К примеру, водонасыщенный фосфогипс плотностью 1,23 г/см3 при воздействиях с ускорениями 537 и 666 см/с^ разжижается с поверхности на высоту слоя в первом случае 2 =16,5 см и во втором - 20,5 см.

В зависимости от величины ускорения величина отношения динамического напора к высоте разтаяаемого слоя фосфогипса плотностью 1,25 г/си3 изменяется в следующих пределах: И/ (см/с2) Ьг/г

5С - 100 0,05—0,1;

ЮО-2СО 0,1- 0,2;

200-100 0,2-0,9;

400-500 0,9-1,0.

На процессы деформирования и разжижения фосфогипса заметное влияние оказывает длительность воздействия,что можно видеть из следующего примера: фосфогипсы плотностью 1,02-1,18 г/см3 и степенью влажности 0,5-0,96 при колебаниях с ускорениями иГ «=105 см/с** начинают разжижаться (момент появления через 15 с после приложения нагрузки, при =165 см/с^ - через 10 о и при »350 см/с*" - через 4 с.

Выявлена положительная роль пригрузки Р в повышении динамической устойчивости фосфогипса. Это можно видеть из бледующих данных: при отсутствии пригрузки ( Р=0) опытный образец п условиях 9-баяльных испытаний уплотнился до^ =1,25 г/см3, а при Р=0,1 МПа - Дб^у =1,222 г/см3. Отот факт подтверздает существующее среди специалистов мнение о целесообразности устройства пригрузки откосов дамб »'ведущей к повышению их сейсмостойкости.

По результатам виброкомпрессионных исследований получены зависимости по определение критических ускорений для различной плотности фосфогипса,которое имеют вид:

- IR -

при F-0 vf„r* - 2022 - 2C3Zjy- 5379 fy + 8630y>/

при P=0,05 Ш1а 4j> = - ICI2 - SllZßj- 2813y,/ +■ 7364j>/

при P=0,07 МПа Kf* - 1727 - 36c8yy- 2917y/ + 7360/./

при P=0,I МПа «(y- - 1427 - 3588^- 2917+ 7350уз/

Здесь входящие в эти равенства числовые коэффициенты имеют соответствующие размерности.

Необходимо иметь в виду,что после наступления раэжшени.'; процессы снижения динамических напоров и стабилизации структурное устойчивости фосфогипса с новой плотностью укладки частиц протекают, по сравнении с процессами возникновения и нарастания hlt значительно медленнее и занимают от нескольких часов до нескольких суток. Четвертая глава содержит результаты экспериментального изучения сейсмостойкости дамб из фосфогипсов путем испытаний моделей на виброплатформе (сеПслоплат|орме). 3 качестве исходного натурного объекта был принят фрагмент дамбы с учётом части отлолений отходов в накопителе. С верхнего бьефа фрагмент ограничивается внешним откосом с различным золочением т , с трех других боковых сторон вертикальными стенками платформы,сверху плоскостью гребня дамбы и поверхности шлаков,снизу плоскостью основания.

"атурный фрагмент имел следующие габаритные размера: высота К=15м; длина по гребню L =50 м; шрина по верху (в поперечном сечении) I =45 м; ширина по основанию ( в поперечном сечении) В =45-1С5 м в зависимости от изменения т а пределах 0-3,5. материал фрагмента (ди-• гидратный фосфогипс) характеризуется следующими показателями свойств: оптимальная влажность V/ =22-24?.!; плотность скелета сухого фосфогипса /^=1,23-1,25 г/см3; угол внутреннего трения У =30-35°; удельное сцепление с=0,03-0,05 МПа; модуль нормально?, упругости Е=0,9-1,2 .¿Па; коэффициент Пуассона ^ =0,39-0,41}/ коэффициент фильтрации К =0,01-0,0; м/сут.

Основание!* фрагмента слуяат грунты П категории(полускалыше породы), параметры сейсмических колебания которых следующие: преобладают щие периода То*0,3-0,б с; длительность воздействий % =1С—15 с на уровне огибапцай амплитуд не ниже 0,5 Амах; смещения и ускорения колебаний согласно сейсмической шкале 64.

Масптаб моделировпния в опытах равнялся 30, а множитель подобия для линейных.размеров составлял <¿=1/20 а 0,023. Согласно требовании о геометрическом подобии ^ ^ ( где ^ - произвольный размер) модели фрагмента дамбы имели следусцио размеры: н'=50 см; ¿'=220 си; & =50 см; $ =50-225 см в зависимости от изменения т1* ¡п «О + 3,5, 1!атериалы моделей удовлетворяли условиям простого подобия:

у'» р - плотность скелета; В * £ _ модули упругости; Ч'-ж У _ углы внутреннего трения; Р = ^ - коэффициент Пуассона; с'=с. - удельное сцепление; к'* К - коэффициент фильтрации;

т.е. в моделях использовался также дигидратный фосфогипс без специального подбора,

В основу моделирования сейсмических нагрузок были приняты условия подобия при равенстве ускорений в натуре и нодели,которые приводят к следующим требованиям:

7^'-иГв- ускорения колебаний; 7периоды колебаний;

^'^Т/оГ^- скорости колебаний; = £ - объемные силы;

¿Уе'= с^с - смещения; (э'^^б _ напряжения;

■¿'*У1Ч- время; £■'-£ - относительные дефор-;

нации.

Были испытаны 2 группы опытных образцов, включавшие соответст- ! венно 4 и 2 модели фрагмента,поперечные разрезы которых даны на рис, 2. В 1-ой группе материалы, моделей имели оптиыальнуя влатость, а во 2-ой - были замочены до влажностей 32 и 40?. Каждая модель бы- ! ла испытана на воздействия интенсивностью = 6-8 баллов,. парамет-< пы колебания котор:« удовлетворяли требованиям моделирования. В про- ...'

Схе.ча модели Осадки гребня

50

Рис. 2. -- Осреднение дзнные деформаций гребня моделей при воздействиях различной интенсивности.

цессе опытов замерялись смещения сейсмоплатформы по оси X - вдоль платформы (поперек гребня), ускорения колебаний платформы,середины откоса и гребня моделей по осям X, У (вдоль гребня) и Z (по вертим кали). Кроме того замерялись вертикальные и горизонтальные смещения точек модели по выбранной сетке установки поверхностных марок (всего 9 точек).

Анализ динамических реакций моделей показал,что с ростом силы воздействия амплитуды колебаний моделей по высоте постепенно снижаются. Отношения осредненных амплитуд колебаний по направление X но уровне гребня к соответствующим компонентам на уровне основания составляют: 6 баллов - С,63; 7 баллов - 0,52; 8 баллов - 0,41; 9 баллов -0,3, Аналогичная картина набл-одается и на уровне середины откоса, Построенные на этой основе эпюры распределения ускорений по высоте дамбы представлены на рис, 3,

Если в первом приближении принять линейное изменение ускорений по высоте,то получаемые эпюры распределения ускорений мсхъо будет задать следующими г.ростейиими зависимостями для кайлой ступени интенсивности воздействий:

6 баллов Мг) = кс ({ -;

7 баллов Кс (2) = Ис (i - 0^1 §)•

8 баллов Кс(2) -«c(i-

9 баллов Kc(z) * *с(

в условиях резонанса Кс(%) " ^с (i + 2 м ) •

При Вхождении колебаний моделей в резонанс с вынуждающими колебаниями (в пределах 12-14 гц) наблюдается возрастание амплитуд к гребневоГ зоне. Однако увеличение амплитуд на уровне гребня по отношении к основанию во всех опытах не превышало значения 1,2. Это обстоятельство также отражено на рис. с. По данным испытаний 1-ой группы моделей, сложенных фосфогипсачи при

Рис. 3«

Обобценние згшри распределения ускорений по высоте моделей.

оптимальной влалности (22^), получена зависимость сейсмических осадок тела дамбы от высоты ее и интенсивности воздействия, задаваемого сейсмическим коэффициентом Кс, следующего вида:

4 = 0,13 Н > .

где Д и Н имеют одинаковую размерность.

Сейсмические деформации ( в основном осадки) а 1-ой группе моделей начинает появляться при воздействии в 8 баллов, а во 2-ой группе при воздействии в 7 баллов. Различие это объясняется тем,что материалы моделей второй группы имели повызеннуэ зла-тность. По осреднен-ным данным осадки гребня моделей построены графики роста их при различной интенсивности воздействий,которые приведены такко на рис.2. За исключением одного случая, во всех остальных опытах с изменением заложения откосов в пределах 0-3,5, интенсивности воздействия в пределах 5-9 баллов и условий обводнения откосов, потерн устойчивости и обрупения не наблюдалось. Лгаь в опыте с модель*) из 2-оЛ группы (заложение откоса т =3, влагность материала 4Й) при 9-балльном роздействии бело зафиксировано обрупение откоса и переукладка материала с уклоном 1:4,5-5,0. Причиной разрушения откоса явилось разжижение фосфогипса, При этом максимальные осадки гребня доходили до 37^ от первоначальной высоты модели.

Пятая глава посвящена результатам экспериментального изучения поведения малых моделей фрагмента дамбы на установке центробежного моделирования I"! и СС Узбекской академии наук. Исходя из конкретных условий и возмо"*ностей масштаб моделирования был принят рапным п =40. При этом модели высотой 4 см соответствовали натурному фрагменту дамбы высотой 1,6 м, а модели вь-сотой 5 см - фрагменту дамбы высотой 2 м,

Возбооились модели.как и натурный объект, из фос^огипса-дигидрата. . При этом первые 4 мелели располагались на податлизем оснозании из

фосфогипса толщиной 4 см, что в натуре соответствует податливому основании толщиной 1,0 ы. Две последние модели имели дренажные прослойки из песка (по горизонтали и вертикали). Часть дамб испытыва-лась при нестаСллпзированном состоянии :.(атериала модели, а другая часть - при стабилизированном. Параметры внешних динамических и статических Бездействий удовлетворяли известны).) требованиям моделирования, соответствуй«.! условия и/'—пиГ

Б процессе проведения опытов велись визуальные наблюдения за поведением моделей, а та1г*е замерь' осадок тела опытных образцов по уста-новленньм на их поверхности маркам.

Перемещения марок замерялись -питцен-маезтабом с точностью 0,1 мм, 3 отдельных точках модэли устанавливались специальна марки, перемещение которых фиксировалось в процессе всего опита с помощью сельсинов типа ЕД-4С4А с точностью до 0,С1 мм. Испытания велись нг. воздействия силой 3 и 9 баллов.пример испытанной модели фрагмента в поперечном сечении,записи динамического воздействия и результатов замера деформаций тела опытного образца в различных точках дается на рис,4.

3 целом полученные в этих опытах значения осадок тела моделей оказались примерно на 15" больше таковых, полученных в опытах на виброплатформе. Объясняется эта разница более полным соблюдением условий подобия по объемный силам при центробежном моделировании.

Лишь в одном случае при испытаниях модели из нестабилизировачного и обводненного материала с заложением откоса т=3 при 9 балльном воздействии произошло обрушение откоса с максимальными осадками гребня до 22% от исходной сысоты модели фрагмента. Во всех остальных опытах устойчивость дамб не была нарушена.«Введение в конструкцию дамбы.дренирующих прослоек в целом оказывает благоприятное влияние по обеспечению устойчивости моделей,

а)

б)

Запись 13 ¡аслтзС записи 4,-îCÏI

u,i с I-1

в)

П = -¿С- conit

10 15 20, 25 30 +',мин ■ a-ai* I—ц 11

к ,мм

I - дамба из '-cciornnca; 2, 3 и i - осадки гребая ( Рч ) и откоса ; pj ii'Pj ) после центрифугирования с приложением сейсмического воздействия.

Рис. 4. Схема :.:одели фрагмента дамбы из фосрогипса, испытанной в центриЬуге на сейсмическое воздействие (а), фрагмент записи колебательного процесса (б) и график изменения осадок модели во времени в процессе испытания (в).

Следует особо отметить, что консолидация материала моделей путем предварительного уплотнения Б центрифуге обеспечивает устой-

чивость откосов даже при их обводнении на воздействия силой до 9

основные вывода И рекомендации

1. Детальный анализ литературных источников, проектных материа лов и результатов натурных наблюдения позволил установить возможность использования фосфогипса, являвшегося отходом производства минеральных удобрений, для возведения ограздаащпх дамб шламохрани-лиц. Количество фосфогипса непрерывно возрастает и в отвалах находится уде более 125 млн.тонн. Однако использование фосфогипса при отсыпке тата дамб невозможно для сеЯсмоопасиих районов ввиду отсутствия исследования по оценке динамических свойств этого материала.

2. Для обоснования возможности применения фосфогипса в ограждающих дамбах хвостохранилищ, расположенных в сейсмически активных районах выполнены комплексные исследования его динамических свойств с учетом всего многообразия действующих факторов: параметров динамического воздействия, физико-механических характеристик фосфогипса.

3. На основе исследований в одометрах, закрепленных на вибро-платформэ установлены неизвестные ранее закономерности проявления вибровязкосгл, виброуплогнения и разжяяаемости фосфогипса-дагидрата в зависимости от изменения его состояния по плотности, влажности и грансоставу, а также интенсивности воздействия, длительности

■ колебаний и пригрузки материала.

4. Получено, что отношение динамического напора к высоте слоя фосфогипса- изменяется (при плотности укладки фосфогипса = Г,25 г/смЗ) в зависимости от ускорения колебания' следующим образом:

баллов.

- 21 -

при ZU = 2СС-4С0 см/с2 - = 0,2-0,9 прп = 4QC-6CC см/с2 - ^ = 0,9-1,0

5. Определены зависимости ускорений от плотности уклгдкя фос-фогипса, превышение которых ( ) характеризует зачало перехода материала от структурно устойчивого з разяпиенное состояние.

6. Исследованы динамические рэакют, устойчивость и до формации моделей дамб лз фос$огапса при динаг.гачэсялх воздействиях, воспроизводящих по основным параметра1.! (яятепсявнсст , преобладавшим периода;,i и длительности) сейсмические воздействия силой 3-9 баллов.

7. Ка основе обобиеявд данных модельных исследований на большой сейсмоплат'орме получены эстры распределения ускорения по высоте моделей, описываемых завяспмост.ття:

прп 6 баллах - - Kc(d-

при 7 баллах - ксЧ^ * Кс Ц - О,*?*) при 8 баллах - KC(S) ' Ко Ii - О,SS ff) прп 9 баллах - Mc(i) ' /<с( 1 ~ 0 7 ß)

в условиях Kc(t)* «e(J +0.г£)

резонанса

Эпюры распределения ускорения по высоте в целок свидетельствует о затухании амплитуд колебаний моделей'от основания к грэбкевой зоне.

8. Установленные закономерности дс£ор;.зровакая (вертикальные осадка) тела дамбы из tccjo гипса п распределение ускорений по высоте позволяют проводить прогнозные оценки устойчивости сооружений, размещаемых в сейсмически активных районах.

9. По данным испытаний моделей с плотностьэ уютадкп 1,25 г/омЗ и оптимальной златностьз ( ^ - 22-24,^) получана следуэззя эмпирическая зависимость сейсмических осадок тела дамбы о? ее высоты и силы землетрясения, задаваемой ко:-Тглтцпектзг.!. сейсмичности Кс.

А = с,:з :-п-:5

Сейсмические деформации дамб из фосфогипса не превышают 0,20$ При влажности V/ = Ю-15?5; 0,37^ - при Ж = 30-35^; - прп 40-45,^' при сейсмических воздействиях силой до 9 баллов.

10. £ля предварительной оценки надежности и устойчивости дамб могут слуглить след-юане показатели плотности укладки фосфогипса-дагидрпта: з зонах с 7-балльнэй сейсмичностью - не менее 1,17 г/смЗ; 8 баллов - fy = 1,21 г/смЗ; 9 баллов - fy = 1,30 г/смЗ. '

11. Ограждающие дамбы гпдроотвалэв, возводи:,те из фосфогипса

с оптпматхнэй Бла-нзстьа и послойным уплотнением его 1,25-1,30 г/смС при залс.т.ениях откосов не менее 3 обладает необходимой сейсмостойкостью при землетрясениях силой 7-9 баллов.

12. Основные конструктивные мероприятия, повылезшие сейсмостойкость дамб следующие: пригрузка откосов, устройство дре пирую-гах слоов внутри тела дамб, ярэтнвофнльтрационные экраны и элементы, предотвращало обводнение материалов ограждающих конструкций тидростЕалоз и, наконец, уполог.о-ше откосов.

Полученные результаты исследований безусловно имеют приближенный характер и степень точности их мол;ет быть установлена на основе натурных опытов или, по крайней пере, экспериментов на крупномасштабных моделях с более полным и точным соблюдением условий механического подобия.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах.

1. Шарапов P.P. Изучение.избыточного порового давления в во-донасыщенных фосфогапсах при динамических воздействиях. // Развитие фосфорной промышленности в ХП пятилетке: Тез.докл.Всесоюзн.совещ. -Чимкент, I98G - о. 77-78.

2. Еарилов P.P., Юсупов Р.А. Результаты исследований некоторы: свойств фосфогапса. // Пути использования втрричных ресурсов для производства строительных материалов и изделий: Тезисы докл.Все-соясн.ссвещ. - Чимкент, 1936 - с. 808.