автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Влияние деформативности и прочности основания и его особенностей на работу бетонных плотин

р р д московский ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГИДРОМЕЛИОРАТИВНЫЙ ИНСТИТУТ

2 а ПОЯ 1333

На правах рукописи УДК 627.824

ЕВДОКИМОВА ИРИНА МОИСЕЕВНА

ВЛИЯНИЕ ДЕФОРМАТИВНОСТИ И ПРОЧНОСТИ ОСНОВАНИЯ И ЕГО ОСОБЕННОСТЕЙ НА РАБОТУ БЕТОННЫХ ПЛОТИН

Специальность 05.23.07 - гидротехническое и мелиоративное

строительство

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук в виде научного доклада

МОСКВА 1993

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени гидромелиоративном Институте.

Научные руководители: Заслуженный деятель науки и техники РСФСР,"докт.техн. наук, проф. Докт.техн.наук, проф.

Официальные оппоненты: Докт.техн.наук. Докт.техн.наук, проф.

Ведущая организация "Союзводпроект".

Защита состоится В&хр&рЯ 1993 года в_часов

на заседании специализированного 'Совета К 120.16.01 в МГМИ по адресу: 127550,. Москва,- ул.Прянишникова, 19, аудитория 1/201.

С диссертацией молшо ознакомиться в библиотеке института.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу МГМИ, ученому секретарю.

Доклад разослан "{£"ноя5>ря 1993 г-

Н.П.РОЗАНОВ Г!М.КАГАНОВ

Ю. Б. МГАЛОБЕЛОВ М.Г.ЗЕРЦАЛОВ

Ученый секретарь специализированного Соиета кандидат техн.наук, доцент С. .Е.КУЗЬМИН

ОБЩАЯ. ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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 МКШ, 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 мере■влияют деформативдость и прочность основания, его геологическое строение, наличие сдвиго-опасных блоков и возможных дифференциальных подвижек, наличие трешда 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.Л^Хесина, А.А.Храпкова, Г.И.Шим-мельмица, Г.Оберти, Э.Фумагали, Р.Роша, Л.Серафима и др. В Российской Федерации (ВНИИГ, НИИЭС, МИСИ, С-ГОТУ, 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 бетон0 и основании; отсутствуют обобщающие .данные по влиянию деформативности 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 яйляется 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, .его 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<=!?пл/Носн<=7.2) основания на несущую способность комплекса "плотина-основание";

- анализ и обобщение результатов исследований зайисимости несущей споЬобности 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 моделирования плотин.) скальных, в том числе слабых, и нескальных оснований 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, трещин; 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 йалряженное 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-Еагдади (Ирак), наплавной конструкции энергоблока ГЭС Ангаро-Енисейского каскада;

- 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.Финляндия,1992г.), на Всесоюзных конференциях и совещаниях, на конференциях Гидропроекта, МГМИ и МИСИ. По результатам исследований-опубликовано 29 печатных работ, получено 2 авторских свидетельства, выпущено 28 отчетов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Методика экспериментальных исследований

1.1. Материалы для моделирования гидротехнических сооружений и их 'оснований

Основной задачей при разработке модельных, 'материалов для указанных целей является создание . технологичных и недорогих составов с широкой гаммой физико-механических характеристик, поведение которых под нагрузкой было бы максимально приближено к работе материалов сооружения и основания. Большое внимание уделялось материалам для моделирования слабых оснований, ослабленных зон. В качестве основных физико-механических характеристик определялись: 1)призменная прочность Rnp; 2)прочность на осевое растяжение Rp; 3)скорость прохождения ультразвуковых волн V; 4)статический модуль упругости Естат; 5)динамический модуль упругости Един; 6)коэффициент Пуассона S ;7)удельныи вес у; 8)прочность на смятие Rcm (для отдельных материалов); 9)практически для всех материалов получены диаграммы ó = f(E); 10) коэффициент интенсивности напряжений К1с ( для отдельных- материалов) ;11)для ряда материалов, . моделирующих свойства оснований, получены сдвиговые характеристики tg$ и С, диаграммы т= f(ó), а для нескальных оснований компрессионные кривые. Материалы для

моделирования бетона и скальных оснований изготавливались на основе гипсового вяжущего. Разработаны и исследованы физико-механические характеристики следующих, составов: гипсовых растворов без заполнителей для гипсов различных карьеров и заводов, в том числе с большими водогипсовыми соотношениями; растворов гипсо-песчаных, в том числе многопесчаных, гипсоизвестковых, гипсоиз-вестняковых,' гипсо-резиновых, г'ипсо-меловых; композиций гидро-резино-известняковых, гипсо-резино-песчаных, с различными добавками. Для указанных модельных материалов разработаны рецептуры и паспорта их физико-механических свойств. Предложены новые материалы для моделирования нескальных оснований, основным свойством которых являентся возможность регулирования в широком диапазоне физико-механических характеристик моделей путем изменения, составов сыпучих смесей: песчайых, резино-песчаных,-керам-зито-песчаных, резиновой крошки и керамзита различных размеров, а также модельных материалов, изготавливаемых ..на основе скульптурной глины и пластилина; разработаны также песча-но-пластилино-солидоловые композиции. Подобраны и исследованы .многопесчаные составы на основе гипсового вяжущего для моделирования условий укрепления цементацией нескального основания. Разработаны материалы и технология для склейки различных модельных материалов и проведены исследования прочности склеенных образцов с целью получения набора прочностных и сдвиговых характеристик путем использования в качестве клея гипсовых растворов разной прочности, клеев ПВА, АК-20, БФ-б, казеинового. Такая склейка бывает нейбходима при изготовлении моделей сложной конфигурации, при моделировании прочности строительных- швов; сдвиговых условий на контакте плотины с основанием, в' трещинах и разломах между отдельностями основания при воспроизведении его сложного геологического строения. В качестве низкомодульного заполнителя для моделирования тектонических трещин использовалась также листовая резина различной толщины.

В результате исследований получена широкая тамма низкомодульных материалов для моделей плотин, скальных„в том числе слабых, и нескальных оснований с большим диапазоном физико-механических характеристик: у=0.6-7.2г/см*3; Естат=0.05-8000МПа; Един=0.07-9000МПа; й1р=0.05-10МПа; Рр=0.01-2.5МПа; ^=0.15-0.22; у=60-2500м/сек.

1.2. Вопросы технологии изготовления "моделей и техники эксперимента

Статические исследования работы комплекса плотина-основание выполнялись на стендах, представляющих собой жесткие сварные конструкции, позволяющие разместить в .них модель,', основание,' загрузочные устройства для воспроизведения гидростатической и гравитационной нагрузки, измерительную аппаратуру. Автором пред-жжены конструкции стендов и установок применительно к задачам модельных исследований,, решен ряд практических.вопросов, связанных с Проектированием моделей и систем их загружёния.

Технология изготовления моделей является весьма ■сложной, -учитывай небольшие масштабы моделей. При. этом точность изготовления моделей в масштабах 1:50-1:200 не превышала, как правило, в линейных размерах 0.5-1.0 мм. Автор принимал непосредственное 'участие в разработке технологии изготовления, моделей плотин: ■ аро"яых, различных типов контрфорсных, ячеистых, гравитационных с полостями, многоарочных плотин, а также свай и с'вайных ростверков., Изготовление оснований, .имеющих сложное геологическое строение, разномодудьность, различные трещины, ослабленный зоны, требует специфических технологических решений для каждой модели. Отработана методика изготовления оснований практически любой сложности.Отлажена методика проверки однородности моделей путем проавучивания.

2.ВЛИЯНИЕ ДЕФОРМАТИВНОСГИ, ПРОЧНОСТИ ОСНОВАНИЯ и ЕГО ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ НА НЕСУЩУЮ СПОСОБНОСТЬ КОНТРЧОРСНЫХ ПЛОТИН

2.1. Плотины со сдвоенными контрфорсами С целью оценки влияния геологических особенностей основания на несущую способность комплекса "плотина-основание" были выполнены %ве серии исследований моделей секций контрфорсной плотины (типа плотины Андижанского гидроузла). В первой серии исследовались монолитные модели на однородном основании, у которых в весьма широком диапазоне изменялись его -деформативные и прочностные характеристики: 1.0<=Епл/Еосн<=13.5 и 1.0<^й1л/1?осн<=7.2. Всего было испытано 7 моделей. Во второй серии исследовались модели реальных секций пЪотины Андижанского гидроузла, с точным

воспроизведением весьма сложного геологического • строения основания, полученного на основе исследований, выполненных С.Б.Ухо-вым.В этих моделях плотин- была воспроизведена, также трещинова-тость бетона. Всего было испытано 6 моделей: секций 24,18,10,27, а также две эталонные - на однородном и трещиноватом основаниях.

Модели плотин и прочных оснований изготавливались из гипсо-песчаного состава, модели слабых оснований - из различных гипсо-резиновых,гипсо-известковых, гипсо-ревино-песчаных составов; для моделирования трещин и ослабленных зон использовалась, смазка контактных поверхностей и листовая резина. Модели были выполнены в масштабе -1:150.

В исследованиях первой серии был обобщен многолетний опыт работ лаборатории прочности МГМИ, выполненных с участием автора, а также учтены результаты более поздних исследований; в них диапазон Епл/Еосн расширен до 13.5. В результате этих исследований были получены формулы для определения абсолютных величин обобщенных коэффициентов запаса К .

Так при 1.0 <-Епл/Еосн <-13.5

К = 9.8389+ 0^054Х**2-1.228Х, гдеХ-Епл/Еосн (2.1) при 1.0 <»Й1Л/1?асн <=7.2

К - 10.09 + 0.0828Х**2-1,548Х, ГДеХ=1?пл/1?осн (2.2)

При обработке результатов исследований были использованы и данные ШСИ, - которые хорошо согласуются.с данными автора. Таким образом, прй- изменении Епл/Еосн от 1.0 до 13.5 К может уменьшаться на 62£.

для плотины иной высоты^ чем плотина1 Андижанского гидроузла, возведенной .из бетона другого класса, величина К может быть получена ло формуле пересчета, на основе которой автором разработана сёрия графиков, удобных для использования в практике проектирования*. Выполненный нами анализ зависимости К - ^(Епл/Еосн) показал »что величина К наиболее существенно уменьшается на учаотке Епл/Босн<-5.5. .6.5; при дальнейшем увеличении отношения Епл/Еосн до 13.5 К изменяется незначительно. Следует йтметить, что аналогичный характер изменения несущей способности отмечен и для арочных плотин, хотя величина коэффициента запаса там описывается другим уравнением. Анализ литературных данных позволяет отметить, что изменение напряжений под низовой гранью контрфорсных и гравитационных плотин, а также в пятах арок при* жменвпш Епл/Еосн характеризуется зависимостями, весьма близки-

ми к'зависимостям, описывающим несущую способность.

Существенное уположение кривых К ».„¿„(Епл/Еосн) позволило в развитие идей Ю.А.'Фишмана сделать вывод о наличии возможности упрощения программы и удешевления дорогостоящих изысканий и исследований, так как при определенных величинах достаточно низких модулей деформации основания нет необходимости их дальнейшего уточнения,- в-связи с ^гем, что это мало скажется и на напряженном состоянии.

Результаты исследований этой серии позволяют отметить также, что при Епл/Еосн <=2.0 (соответственно ¡?пл/К!осн <=1.8) Имеет место разрушение плотины; при Епл/'Еосн >=5,3 (йш^осн >=4.5) разрушается основание. В дальнейшем следовало бы более детально изучить и промежуточнухГобласть, где 2.0'<=Епл/Еосн <=5.3. Эти данные позволят проектировщикам более обоснованно принимать решения, связанные с конструкцией плотины или с укреплением основания.

На основе проведенных исследований были получены картины разрушения моделей плотин и оснований, которые позволяют судить о наиболее слабых местах комплекса "плотина-основание" и о-характере развития трещин при увеличении нагрузки, в том числе й при достаточно слабом основании, а следовательно, составить представление об опасности разрушений" противофильтрационной ■ завесы. Полученные картины разрушения, а также величины обобщенных коэффициентов запаса могут быть использованы в дальнейшем для. экспертных оценок несущей способности аналогичных плотин, в частности, если при.вскрытии котлована будут уточнены деформа-тивные и прочностные свойства основания; полученные-данные могут быть использованы также для проверки имеющихся методов.расчета в стадии разрушения, а также при разработке новых инженерных методов расчета.

Перемещения плотины весьма существенно зависят от деформа-тивности основания. При изменении Епл/Еосн от 5.3 до 13.5 пере-мещенид гребня (для натуры при эксплуатационной нагрузке) увеличиваются от 2.9см до 5.74см,то есть в 1.9 раза. Анализ перемещений позволяет считать, что система "плотина-основание" работает достаточно упруго при нагрузках до 1.2.,. Л.ЗРрасч. Полученные данные могут быть также использованы для установления модуля деформации основания по перемещениям, в том числе и для проверки Некоторых зависимостей, используемых при обработке данных натуру

ных исследований.

В иследованиях второй серии испытывались модели секций плотины Андижанского гидроузла (таблица 2.1), в которых "были воспроизведены реальные несколько схематизированные трещины в бетоне шириной раскрытия 2 мм в натуре, для чего была использована специально разработанная технология моделирования трещин.

Предварительно автором был выполнен анализ и проведена статистическая обработка натурных, данных, связанных с описанием трещи в теле плотины Андижанского гидроузла. Была воспроизведена и весьма сложная геология основания, где имели место тектонические трещины, ослабленные, зоны и различная деформативность отдельных частей основания. С учетом того, что средневзвешенная деформативность основания характеризовалась соотношениями 4.6<=Епл/Еосн <=13.5, можно считать, что Андижанская плотина возведена на достаточно слабом основании.

. В результате исследований данной серии были получены'следующие основные результаты:

- показано, что реальные секции Андижанской плотины (возведенные на достаточно слабых основаниях с весьма сложной геологией, где имели место трещины, слабые'зоны и значительные по величине слабые блоки) обладают достаточно высокой несущей способностью, характеризующейся- обобщенными коэффициентами запаса К = 4.2...2.9, которые больше нормативного Кнорм = 1.3;

- установлено, что при достаточно' слабом основании наличие систем многочисленных трещин в плотине с шириной раскрытия 1.5...2мм в натуре практически не сказывается на ее несущей способности; она определяется свойствами основания. Наличие указанных . систем трещин не сказалось- на картине разрушения комплекса "плотина-основание";

- выявлено, что специфические особенности оснований существенно влияют на картину перемещений; системы мелких трещин практически не оказывают влияния на-перемещения;

- подтверждены предположения'Н.П.Розанова о достаточно благоприятной работе массивно-контрфорсных плотин на весьма слабых основаниях, что связано с более равномерным распределением напряжений в основании.

2.2 Плотины с одиночными' контрфорсами

Целью исследований являлась оценка влияния деформативности и

прочности основания на несущую способность комплекса "плотина-основание". Рассмотрены массивно-контрфорсные плотины с одиночным контрфорсом (типа плотины Кировского гидроузла). Исследования, результаты которых были освещены в 2.1, показали, что системы даже многочисленных невысоких висячих трещин (с Ьтрещ = 0.2 - О.ЗНплотины) небольшого раскрытия 1.5-2 мм практически не сказываются на несущей способности сооружения: Поэтому в настоящей серии исследований, помимо влияния основания, изучалось также совместное влияние основания и крупных одиночных трещин различной высоты, различного местоположения й ширины раскрытия на несущую способность комплекса "плотина-основание". Для получения более полного объема информации, использовалась теория планирования эксперимента по плану дробной реплики п**4-1 четы-рехфакторного эксперимента. В качестве выходной характеристики рассматривался относительный коэффициент запаса Ко = К / Кэт, где К - обобщенный коэффициент запаса комплекса "плотина-основание"; Кэт - обобщенный коэффициент запаса эталонной модели, монолитной, при Епл/Еосн = 1 и (?пл/Иосн = 1.

Проведенные экперименты позволили изучить влияние следующих факторов:-Х1 =Ь/Н - относительная высота трещины, 0.26=>Х1.=>0.06; Х2 = ь/В - относительное местоположение трещины, 0.7=>Х2=>.0.38; ХЗ=-а/А-относительная величина раскрытия трещины, (1.0=>ХЗ=>0.008; Х4=Еосн/Епл - соотношение между модулем деформации основания и плотины, 1.0=>Х4=>0.18.

Модели были выполнены в масштабе 1:150 из гипсопесчаного материала. характеризуемого соотношением гипс:песок:вода=1:4:1.4, модели оснований выполнялись из гипсо-песчаных и гипсо-резиновых материалов. Схемы и физико-механические характеристики исследованных моделей приводятся в таблице 2.2.

Использование дробной реплики 2**4-\ от полного факторного .1КС.йбС;аиС!!™а 2**4 позволило сократить число опытов до 8 при каздого из факторов на двух уровнях. В качестве ге-соотношения, используемого при переходе к дробной реплике, было выбрано Х4 = Х1Х2ХЗ, учитывая, что в ранее проверенных опытах эффект взаимодействия Х1Х2ХЗ являлся наименее зна-При этом коэффициенты регрессии, ог.исывающеи зависимость параметра оптимизации от рассматриваемых факторов, будут являться совместными оценками линейных эффектов и эффектов взаимодействия. Влиянге каждого фактора на выходную характеристику

оценивается по процентному отношению величины его коэффициента к свободному. - члену, ' предварительно освободив линейные эффекты от эффектов взаимодействия. Таким образом, на основе экспериментальных коэффициентов запаса получено уравнение зависимости относительного коэффициента запаса от рассматриваемых факторов:

Котн = 0.5235 - 0.0161X1 - 0.0433X2 - 0.0235X3 + 0.276X4 --0.0285X1X2 - 0.0532X1X3; (2.3)

Из уравнения (2.3) видно, что наибольшее влияние на несущую способность комплекса "плотина-основание" оказывает . фактор Х4, характеризующий влияние деформагивности основания. Вместе с тем необходимо отметить, что сравнение картин разрушения и обобщенных коэффициентов запаса моделей в предельных состояниях показывает, что наличие в них крушщх трещин существенным образом сказывается на несущей способности и характере разрушения.Таким образом, при малой значимости коэффициентов при факторах Х1,Х2 и ХЗ, их влияние на. величину относительного коэффициента запаса усиливается при взаимодействии; коэффициенты при парных эффектах взаимодействия Х1Х2'и Х1ХЗ выше', чем при линейных.

На основе'уравнения (2.3) были построены графики, позволяющие оценивать влияние дефэрмативности (прочности) основания на несущую способность, а также номограммы,, позволяющие учитывать совместное влияние указанных факторов на несущую способность плотины. Характерным является то, что формы графиков зависимости Ко = ПЕпл/Еосн) очень близки друг к другу, причем имеет место выполаживайие величин коэффициентов запаса при Епл/Еосн>7.0, аналогично тому, что имело место для сдвоенных контрфорсов.

Эксперименты, проведенные на моделях массивно-контрфорсных плотин ' с одиночными контрфорсами, показали, что такие плотины также могут быть возведены на весьма слабых основаниях; их обобщенные коэффициенты запаса, даже-при наличии весьма крупных трещин, больше нормативных.

Анализ индикаторных диаграмм перемещений показал, 4то величины перемещений практически не зависят от высоты, местоположения и ширины раскрытия трещин. Существенное влияние на перемещения оказывают деформативные свойства основания: при расчетных нагрузках горизонтальные перемещения гребня при слабом основании ' в 3-4 раза больше, чем при прочном.

3.ВЛИЯНИЕ ДЕФОРМАТИВНОСТИ, ПРОЧНОСТИ И ОСОБЕННОСТЕЙ ОСНОВАНИЙ НА НЕСУЩУЮ СПОСОБНОСТЬ И НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ АРОЧНЫХ ПЛОТИН

3.1 Влияние деформативности и прочности основания, наличия в' нем сдвигоопасных блоков

Была исследована серия из 6 плоских моделей, представляющих собой круговые арки с несколько утолщенными радиальными пятами (плоский фрагмент арочно-гравитационного варианта плотины Токто-гульского гидроузла) с участками береговых примыканий (таблица 3.1). Модели 1,2 имели монолитное равнопрочное с плотиной основание; модели 3,4 - -ослабленное основание с системой трещин, создающей сдвигоопасные блоки в левобережном примыкании; модели 5,6 - монолитное ослабленное основание. Одновременно на парах идентичных моделей 1,2 и 3,4 проверялась повторность эксперимента.

Влияние деформативности и прочности основания.Полученные при доведении до разрушения моделей 1,2 и 5,6 картины разрушения типичны для плоских моделей на однородном монолитном основании.. Влияние повышенной деформативности (пониженной прочности) . основания (Епл/Еосн=2.25-2.35; 1?пл/Косн=2.28-2.08) в моделях 5,6 по сравнению с моделями 1,2 выражается в снижении величины коэффициента запаса К на 50-55%. В моделях на прочном основании разрушение произошло в ключевом сечении арки, модели на ослабленном основании разрушились по основанию. Проведенные ранее в лаборатории прочности МГМИ исследования несущей способности арочных Плотин на объемных моделях в "широких" и "узких" створах с монолитными. основаниями при изменении диапазона деформативности и прочности основания (соответственно: Епл/Еосн=1-1...20 и й1л/Косн=1-1...6.4) показали, что~при имевшей место хорошей топографии в указанных моделях при различной ширине створа при прочном основании происходит разрушение плотины; при достаточно слабых основаниях имело место смятие основания в пятах.

Исследование влияния прочности на смятие на несущую способность арочных плотин выполнялось также, с учетом рекомендаций Ю.А.Фишмана для расчетов устойчивости гравитационных плотин и совместно с ним, на двух моделях фрагментов арочной плотины Ху-донского гидроузла: 1) с равной высотой арочного пояса и основа-

ния, 2)с основанием в 2 раза толще арочного пояса.Получены отличающиеся картины разрушения моделей: в первом случае - типичная картина разрушения плоской арки на однородном основании, во втором случае наблюдалось вдавливание пят в основание. В обоих случаях отмечается Ьыпор в основании с нижнего бьефа. При-слабых основаниях для модельных материалов получены соотношения проч-ностей на смятие и сжатие, подобные соотношению для скалы !?смят=(1.4.. .1.6)1?.

Оценка повторности эксперимента показала одинаковые величины коэффициентов запаса у идентичных моделей 1,2 (Кзап=6.8) и 3,4 (Кзап=3.0§).

Влияние сДвигоопасных .блоков в основании. Наши исследования показали, что картины разрушения моделей 3,4, имеющих трещины и сдвигоопасное блоки, характеризуются разрушением левобережного примыкания именно по указанным трещинам; коэффициент запаса в ■них снижен на 57%. При исследованиях объемных моделей, выполне-ных ранее при 'участии автора, получены закономерности образования схем предельных состояний, при которых может иметь .место вращение плотины' или ее части совместно со сдвигоопасным массивом. "Испытывалась серия из 7 моделей со сдвигоопасными массивами в одном или обоих береговых примыканиях, имевшими различные размеры, конфигурацию и диапазон изменения по плоскостям сдвига от 0.3 до 0.75. Предельные состяния характеризовались резкой ассиметрией перемещений и напряженного состояния. Исследования показали возможность образования мгновенной наклонной оси вращения при разрушении.плотины при наличии сдвигоопасного массига в береговом примыкании.

Исследования низконапорных арочных плотин на нескальных основаниях.Данная работа являлась продолжением выполненных ранее в МГШ исследований объемных моделей арочных плотин и имела целью-совершенствование ключевых и опорных шарниров и конструкции устоев.Были испытаны 5 плоских моделей 3-х шарнирных цилиндрических арок "с различными центральными углами и с-устоями круглой и трапецеидальной формы. Для моделирования нескального осно-•вания был разработан модельный материал на основе скульптурного., пластилина с ф=7.9град,. 1вФ=0.14, С=0.037МПа. исследования ..показали, что'наилучшей схемой для арочной .плотины на нескальном основании явлется трехшарнирная арка. Обобщенные коэффициенты запасав наших исследованиях были равны . К-1.2. .,3.46. .Данные

исследования выполнялись для обоснования • проекта плотицы на р.Северке, Моск. обл. (высотой 6,5м). Показана возможность строительства арочной низконапорной плотины на нескальном основании и эффективность ее по сравнению с традиционными грунтовыми плотинами.

3.2 Исследования напряженного состояния арочной плотины при дифференциальных подвижках в основании

В задачу исследований данного раздела входило: изучение напряженного состояния арочной плотины при расчетных нагрузках и при возможной дифференциальной подвижке в основании; .изучение влияния деформативности основания, наличия в нем ослабленной зоны, ее местоположения на напряженное состояние арочной плотины; изучение возможности улучшения напряженного состояния арочной плотины при дифференциальной подвижке основания путем конструктивного решения контурного шва в виде низкомодульной прослойки; выполнена также оценка влияния раскрывающегося контурного шва на напряженное, состояние арочной плотины.

Впервые влияние дифференциальных подвижек было исследован? конкретно-для плотины Ингурского гидроузла С.С.Антоновым.Широкие исследования в объемной постановке в этом направлении не прово-

с "

дились.Данные исследования выполнены в соответствии с концепцией Н.П.Розанова о влиянии возможных дифференциальных подвижек в основании на несущую способность арочных плотин.

Расчеты проводились по программе "Стадио-85", разработанной А.М.Белостоцким, реализующей метод конечных элементов для трехмерной теории упругости. Для аппроксимации расчетной области, включающей в себя основание, седло, контурный шов' и. арку, использованы изопараметрические конечные элементы. Количество неизвестных перемещений - 8130 (количество узлов - 2710).

Первая группа расчетов выполнена для плотины Худонского гидроузла , имеющей сложное разномодульное основание с ослабленной зоной (разлом' 5-го порядка сдвигового типа) в левобережном примыкании. Анализ эпюр напряжений для случая упругой заделки плотины с седлом при расчетных нагрузках и при их сочетании с нагрузкой от заданных перемещений висячего крыла сдвига при векторе перемещений, направленном вдоль плоскости зоны вертикально или горизонтально и равном по модулю 10 см, показал, что вертикаль-' ная подвижка вызывает в ограниченной области плотины у зоны N5

растягивающие арочные напряжения (до 2.55М1а) й консольные на верховой .грани (до 2.5МПа) (при отсутствии подвижки - сжатие); при горизонтальной подвижке в этой же области плотины резко увеличиваются арочные сжимающие напряжения (до -7.7МПа) и отмечаются растягивающие консольные напряжения (до 1.65Ша). В контурном шве при горизонтальной подвижке арочные растягивающие напряжения на верховой грани в левобережной части достигали в отдельных элементах 9.54МПа, а консольные до 3.58МПа. При учете раскрытия .контурного шва растягивающие напряжения в арке и в.контурном шве не отмечаются, однако сжимающие на низовой грани увеличиваются в арочном направлении до -7.13МПа, в консольном до -8.21МПа:. Напряженное состояние в седле плотины вблизи рассматриваемых подвижек характеризуется большим уровнем напряжений, как сжимающих, так и растягивающих, кроме того, в седле наблюдаются достаточно большие касательные напряжения (до 2.8МПа). Таким- _ образом, в дальнейшем при расчетах арочных плотин. Следует учитывать возможное перераспределение усилий при раскрывающемся контурном шве в случае дифференциальной подвижки.

Вторая группа методических расчетов включала исследования напряженного -состояния арочной 'плотины на однородном основании» Рассматривалось совместной влияние на напряженное состояние арочной плотйны следующих факторов, варьируемых на двух уровнях: XI-относительное местоположение зоны повышенной деформативности в основании -верхнее или нижнее; Х2-соотношение между модулем деформации основания и плотины - Епл/Еосн=1' и Епл/Еосн=5; ХЗ-фактор,. учитывающий условия заделки плотины с седлом: при упругой заделке Епл/Ешва=1, при низкомодульной прослойке в контурном шве Епл/Ешва=10; Х4-фактор, учитывающий варианты нагрузки: 1)расчетные нагрузки от гидростатики и собственного веса, 2)расчётные нагрузки в сочетании с нагрузкой от дифференциальной подвижки отдельного массива основания с вектором перемещений, направленным в сторону верхнего бьефа и равным 10 см (таблица 3.2).Расчетные исследования выполйены с применением методов планирования эксперимента по плану полного факторного эксперимента 2**4.В соотвветствии с матрицей планирования рассчитано.16 вариантов напряженного состояния арочной плотины; . выполнен также расчет в центре плача. В результате расчетов получены напряжения <5х, 6у, бг, тху, тхг, чуг, 6г, 62, бз, анализ которых позволяет оценить влияние отдельных факторов или их совокупности на напри-

женное состояние плотины. По.разнице напряжений в расчетных элементах до и после подвижки определены границы области влияния подвижки; в качестве критерия оценки принята величина изменения напряжений на 15%. Область изменения арочных напряжений бх и консольных бу на верховой грани охватывает около трети ее поверхности г границу области можно очертить линией, имеющей начало в точке, расположенной в 1/4 длины плотины по гребню со стороны сдвигаемого массива (левобережная часть плотины) и спускающейся вниз практически параллельно контурному шву, захватывая, нижние отметки в ключевом сечении. На низовой грани эта область'имеет более ограниченные размеры; можно выделить Солее узкую часть поверхности арки, вытянутую вдоль контурного' шва в левобережной части. Область изменения касательных напряжений в основном охватывает расчетные элементы лрвобережной части седла, контурного шва и арки, близко расположенные к устью'ослабленной зоны. Правее указанных границ напряжения в плотине практически не изменя-' ются. Полученные результаты позволяют говорить о существенном сокращении объема возможных конструктивных мероприятий для улучшения напряженного состояния плотины при дифференциальной подвижке с учетом указанных границ ее влияния.

Анализ влияния указанных выше факторов на напряженное состояние плотины проводился путем сравнения результатов расчетов по вариантам, в которых влияние отдельного фактора при прочих р.авных условиях наиболее выражено. В результате, анализа напряженного состояния арочной плотины:

-определено влияние местоположения ослабленной зоны (или величины сдвигаемого массива) путем сравнения вариантов 1-2, 3-4,

7-8, (таблица3.2). При расчетных нагрузках изменения в эпюрах 6х на верховой грани при нижнем положении зоны ограничены линией, продолжающей направление зоны, и характеризуются, при общем благоприятном уровне напряжений,' возрастанием по 'сравнению с напряжениями при верхнем положении боны на 25-48% в арке вблизи ослабленной зоны, на низовой грани - на 92, а в ключевом сечении - на 2% .Изменение консольных напряжений наиболее выражено на средних отметках в ключевом сечении - до 30-42%. При расчетных нагрузках влияние ослабленной зоны выражается также в появлении значительных арочных моментов. При дифференциальной подвижке уровень изменения напряжений несколько выше, что особенно ощутимо на низовой грани арки: изменения бх у ослабленной зоны

достигают 20 -60 %, в ключе - до 33% ; бу - в указанной области изменяются на 50%, отмечаются растягивающие напряжения бу в центральной части арки на средних отметках до 1. 1МПа." Следует также учесть, что влияние ослабленной зоны в левобережной части плотины снижается за счет более массивной, чем в правобережной конструкции седла. Увеличение размеров сдвигаемого массива приводит также к перераспределению напряжений в седле;уровень напряжений в левобережной части седла выше,чем в арке. Б ряде элементов на нижних отметках левобережного устоя при лодвижке имеют место весьма значительные напряжения: на верховой грани -сжимающие бх до -16.5МПа, растягивающие бу до 12МПа, касательные тху до 5,7МПа, на низовой - растягивающие бх до 9МПа, сжимающие бу до -13,5МПа, касательные тху до б.ОМПа. Однако следует принять во внимание, что в расчетах не учтена возможная разрезка седла, что может способствовать снижению указанных напряжений.

.-оценено влияние деформативности основания на напряженное состояние арочной плотины.

Представляется, что анализ изменения напряженного состояния в зависимости от деформативности основания при расчетных нагрузках следует -проводить при верхнем положении ослабленной зоны, когда влияние этого фактора является минимальным - варианты 1-3 и 5-7; при дифференциальной подвижке - путем сравнения вариантов 2-4 и 6-8.

По результатам расчетов, получены эпюры напряжений в арке, которые при расчетных нагрузках как в случае слабого, так и прочного • основания характеризуются благоприятным уровнем напряжений, практически симметричны относительно ключевого' сечения. Влияние слабого основания сказывается в виде более высоких напряжений бх в пятах арок (на верховой грани различие достигает 20-25% при низкомодульной прослойке в контурном шве и до 30-40% в случае упругой заделки плотины с седлом ) и в ключевом сечении на средних и нижних отметках. На низовой грани арочные напряжения бх перераспределяются : они'выше в пятах на нижних отметках и^в ключе у гребня при прочном основании.. Влияние деформативности основания в консольном направлении выражено сильнее. На верховой грани вдоль контурного шва сжимающие напряжения бу в арке на слабом основании существенно (на 50% и более) выше, чем на прочном. На средних отметках низовой грани имеют место растягивающие' напряжения в весьма значительной области арки на сред-

них отметках. При прочном основании они на 20-30% выше и достигают 0.46МПа.

Напряженное состояние при дифференциальной подвижке характеризуется более высоки^ уровнем напряжений как при прочном, так и при слабом основании, при этом указанное распределение напряжений в целом сохраняется. Величины же напряжений в плотине на слабом основании возрастают больше, что особенно ощутимо в консольном направлении на низовой грани. Здесь растягивающие напряжения на низовой грани возрастают вдвое до О.ЭЗМПа.

-показана возможность использования низкомодульной прослойки в контурном шве, как конструктивного мероприятия, улучшающего напряженное состояние арочной плотины при дифференциальной подвижке в основании. С этой целью выполнен анализ напряженного состояния в вариантах 2-6 и 4-8. При подвижке арочные сжимающие напряжения 6к на верховой грани в левобережной части арки достигают в случае упругой заделки плотины с седлом -8.6М1а, на низовой грани - -6.8 - -8.1МПа в плотине на слабом основании. При низкомодульной прослойке в контурном шве указанные напряжения снижаются соответственно до -б.'ОМПа на верховой грани и до -4.4 - -7.0МПа на низовой. В консольном направлении вблизи подвижки при упругой заделке' сжимающие напряжения 6у достигают -3.7- -7.3МПа и снижаются при низкомодульной прослойке до -0.6 - -О.ОЗМПа. Следует отметить увеличение на 30% сжимающих напряжений в центральной части арки. На низовой грани в случае низкомодульной прослойки в контурном шве уровень сжимающих напряжений 6у ло левобережному контуру арки снижается на 30-60%, но при этом растягивающие напряжения в центральной части арки несколько увеличиваются (до 1.1МПа). Улучшаются также условия и в самом контурном шве. При. дифференциальной подвижке в случае упругой заделки в элементах шва вблизи сдвигаемого массива касательные напряжения тху достигают 3.2МПа, при низкомодульн'ой прослойке они снижаются до 0.82МПа.

Данный анализ напряженного состояния плотины показывает эффективность устройства низкомодульной прослойки в контурном шве для улучшения напряженого состояния при подвижке. Поскольку в расчетной модели он был принят в виде условной низкомодульной прослойки, в реальных условиях вместо контурного шва возможно устройство тонкой низкомодульной врослойки (например,из полимера бетона), что позволит откаэаться от уплотнения со стороны нижне-

- 19 -

го бьефа и упростить производство работ.

4. ИССЛЕДОВАНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СООРУЖЕНИЙ НА ПО-

• ЛУСКАЛЬННХ М-НЕСКАЛЬНЫХ ОСНОВАНИЯХ

4.1 Несущая ¡способность гравитационной плотины на полускальном основании'

Задачей исследований являлось обоснование устойчивости секции плотины Аль-Вагдади (Ирак). Как показывают результаты модельных исследований, при сложном геологическом строении основания не всегда имеет место чистый сдвиг по подошве ( т.е. расчетный случай, выполняемый для проверки устойчивости по СНиП). При испытаниях- йодобных моделей: сдвигу часто сопутствует и смятие основания. При моделировании основания, характеризующегося значительным разбросом прочностных и деформационных свойств, как между различными горизонтами, так и внутри них, а также значи-• тельной трещиноватостыо и наличием слабых прослоек, было залито более 30 пробных составов для подбора прочностных и сдвиговых характеристик модельных материалов, взаимоувязанных между .собой и с бетоном плотины. .Полученные при испытаниях с доведением до разрешения-коэффициенты запаса по первой трещине 1.9 и по потере несущей способности 4.1 больше нормативного.Анализ индикаторных диаграмм показывает, что комплекс "плотина-основание" работал достаточно упруго до нагрузок, превышающих расчетные в 2.3 раза. По картине разрушения видно, что сдвиг плотины по основанию сопровождался смятием основания под верховым зубом и у низового примыкания плотины, и продвижением треши" т< основание по ослабленным зонам, и горизонтальным трещинам на контакте свит, имеющим низ.кие сдвиговые характеристики. Таким образом на разрушение комплекса "плбтина-основание" основное -влияние оказали низ-кие.прочностные и сдвиговые характеристики контактных зон основания- и наличие в нем слабых прослоек.

4.2 Исследование устойчивости наплавных блоков ГЭС на нескальном основании.

Исследовалась работа наплавного энергоблока ГЭС (идея Н.М.Иванцова) с вертикальным агрегатом на нескальном основании, а тагасе эффективность мероприятий по повышению его устойчивости на сдвиг. Рассматривалась возможность его установки в створе непосредственно на аллювий без предварительной дорогостоящей И-

трудоемкой разработки котлована под водой. В качестве мероприятия по повышению устойчивости наплавного- блока рассматривалось повышение сдвиговых характеристик аллювиального основания путем проведения его укрепительной цементации под подошвой блока.Испы-тывались четыре модели: . модели (N1 и N2) на аллювии' разной мощ-' ности - Бм и 15м; при этом моделировались сдвиговые характеристики аллювия С=0, 1ш£|=0.8 при Е=70МПа и подстилающей разру.-шенной скалы С=0.2, 1еФ=0.7 при Е=1500МП и две модели (N3 и N4)на аллювии мощностью 5м и 15м после укрепительной цементации с 00.2, 1еФ=0.73 и подстилающей скале с С=0.2, 1§ф=0.7, Е=1500Ша. Модель наплавного блока принималась в виде жесткого штампа с выдерживанием габаритных размеров, что позволило приложить сдвигающую нагрузку в центре тяжести эпюры гидростатического давления и удерживающую (собственный вес за вычетом фильтрационных нагрузок) в точке тяжести блока, определенной с учетом его конструкции. При испытании моделей были получены величины обобщенных коэффициентов запаса на сдвиг: модели N1-1.1; модели N2-1.7; модели'N3-2.2; модели N4-1.9.Сравнение полученных коэффициентов с нормативным (для наихудшего случая ремонтного перио-. да Кн=1.18) позволяет считать невозможным установку наплавного блока в створе при мощности аллювия до 5м (модель N1). Укрепительная цементация существенно (в 3-1 раза) снижает величины перемещений в рассматриваемых пределах нагрузок.В результате испытаний моделей N3 и N4 на укрепленном аллювии получена новая схема предельного состояния - сдвиг модели наплавного блока совместно с частью укрепленного основания по заглубленной подстилающей скале. В связи с этим при определении в дальнейшем коэффициентов "запаса расчетным или экспериментальным путем, • как нам представляется, следует учитывать ' совместный собственный вес сооружения -и укрепленного основания, а также корректировать с учетом этого эпюру фильтрационногои взвешивающего давления.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе представлены результаты многолетних комплексных исследований бетонных плотин с учетом свойств, оснований, выполненных путем экспериментов и расчетов для конкретных объектов и методических серий. Основные научные и практические выводы по результатам етих исследований кратко могут быть сфор-

мулированы следующим образом:

1. Выполненные исследования позволили качественно и количественно. оценить степень влияния свойств и инженерно-геологических особенностей основания на работу некоторых типов облегченных бетонных плотин и получить новые физические представления о работе и несущей способности комплекса "плотина-основание" в упругой стадии-и в стадии разрушения. Полученные 'данные были использованы при обосновании конкретных объектов; на основе методических исследований получены математические зависимости, которые могут использоваться в разработке новых методов расчета и в проектной практике.

2. Статические исследования массивно-контрфорсных плотин на основаниях с различными физико-механическими свойствами позволи: ли оценить комплексное влияние специфики оснований, совместное влияние свойств оснований.и ряда других существенных факторов (различных трещин в.бетоне) на несущую способность комплекса "плотина-основание". Получены зависимости величин обобщенных коэффициентов запаса К от уровней факторов и составлены номограммы. Отмечается, что при определенных параметрах трещин в плотине их влияние на несущую способность,даже при достаточно слабых основаниях невелико; несущая способность комплекса "плотина-основание" определяется в основном свойствами основания. Показано также, что даже при достаточно слабых основаниях (при Епл/Еосн <= 5.5*6.0 и [?плЛ?осн<=5.0-6.0) возможно обеспечить надежную работу сооружения.

3. Исследования несущей способности контрфорсных плотин, выполненные при широком.диапазоне изменения прочностных и деформа-тивных свойств основания (до Епл/Еосн=13.5 и й1Л/Ргосн=7.2), показали ,что при слабых основаниях, Где Епл/Еосн*>5.5...6.0 •13.5, К изменяется незначительно, что позволяет отказаться от дальнейшего уточнения расчетных характеристик основания и тем самым ограничить область изысканий и исследований.

4.Экспериментально обоснована возможность возведения массивно- контрфорсных плотин на весьма слабых основаниях; их обобщенные коэффициенты запаса, даже при наличии весьма крупных трещин в бетоне, могут быть в ряде рассмотренных случаев больше нормативных.

5.Обоснована возможность строительства арочных плотин на ослабленных скальных основаниях при хорошей топографии в створе;

оцененено влияние наличия сдвигоопасных массивов в береговых примыканиях арочной плотины на ее несущую способность. Показана возможность возникновения наклонной мгновенной оси вращения в предельном состоянии в€ арочной плотине при наличии в основании сдвигоопасного блока.Экспериментально и'экономически обоснована инструкция низконапорной трехшарнирной арочной плотины на нескальном основании.

6. Получены количественные данные (величины напряжений) по влиянию дифференциальных подвижек основания арочной плотины (типа плотины Худонского гидроузла) при наличии изменяющихся деформационных свойств о'сноваия, различной величине сдвигаемого массива и условиях заделки плотины с седлом. Расчетами показано, что при данной конструкции плотины рассматриваемая подвижка величиной 10см, изменяя напряженное состояние в локальной области, не приводит к разрушению тела плотины. Имеющиеся'.же значительные величины касательных напряжений в седле в зоне подвижки • могут быть устранены соответствующей разрезкой или.устройством в седле низкомодульных вставок. Очерчены области влияния подвижки на низовой и верховой гранях плотины.

Обосновано расчетами конструктивное мероприятие для улучшения напряженного состояния арочной плотины при подвижке в виде низкомодульной прослойки в контурном шве.

В дальнейшем следовало бы на специальных методических моделях (без учета специфики данной плотины) рассмотреть, более детально влияние топографии створа, конструкции плотины, иных конструктивных мероприятий на напряженное состояние . Очень важно было бы провести исследования влияния дифференциальных подвижек на моделях в стадии разрушения..

7.Обоснована экспериментом устойчивость гравитационной плотины Аль-Багдади на сложном полускальном основании.

8.Показана возможность возведения наплавных блоков гидротехнических сооружений в створе без предварительных подводных работ по подготовке котлована непосредственно на аллювий или разрушенную скалу при их небольшой мощности с последующей укрепительной цментацией. Получена новая схема предельного состояния -сдвиг блока совместно с частью•укрепленного основания по заглубленной • подстилающей скале; в дальнейшем в расчетах устойчивости на сдвиг подобных конструкций следует при расчетах нагрузок учитывать совместный вес блока и укрепленного основания при соот-

ветствующем.учете фильтрационного и взвешивающего давления.

9.Разработана широкая гамма модельных материалов для моделирования плотин -и их оснований, как скальных различной прочности и деформативности, так и нескальных связанных и несвязанных, с большим диапазоном физико-механических свойств.

10.Разработаны конструкции стендов для статических исследований сооружений и экспериментальных установок.

11.Разработана технология изготовления моделей плотин, оснований, ослабленных зон, тренщ.

. Список опубяикованных работ по теме диссертации:

1.Исследование .разрушения - трещиноватых оснований Токто-гульской арочной плотины на хрупких моделях.Научные труды по гидротехнике в 1970 г". Сб. аннотаций ВНИИГ, Л. : Энергия, 1971, с.149-150.(соавт. Н.П.Розанов, Г.М.Каганов, В.И.Популов)

2.Статические исследования фрагмента арочной плотины Токто-гульской ГЭС.Научные труды по гидротехнике в 1970г. Сб аннотаций ВНИИГ, Л.: Энергия, 1971, с.92-93.(соавт.Н.П.Розанов, Г.М.Каганов, В.И.Популов)

3.Некоторые вопросы исследования трещиноватых оснований бетонных плотин в стадии разрушения. Труды МГМИ, 1969. (соавт. Н.П.Розанов, Г.М.Каганов, Ю.Н.Валунов)

4.Исследование несущей способности арочных плотин на трещиноватых и ослабленных основаниях. Всесоюзная конференция. Сб.¡Тезисы докладов МВи ССО СССР МИСИ им.Куйбышева. М. ,1972,с.93-105.. (соавт. Н.П.Розанов, Г.М.Каганов, В.И.Популов)

5.Исследование несущей способности плотины Саяно-Шушенской ГЭС. Труды МГМИ, т.43, вып."ГТС и строительная механика", М., 1975, с.6-11. (соавт. Н".П.Розанов, Г.М.Каганов и Др).

6.'К вопросу о прочности хрупких материалов в плоском напряденном состоянии. Труды МГМИ. т.49, вып."ГТС, строительная механика, основания и фундаменты". М., 1976. с.101-108. (соавт. Г1М.Каганов, З.Л.Чернявский и др)

7.Effect of Geological features of Foundation on the limit jt.ates of buttress Dams with fractures. XIV SIGB Congress., Rio-de-Janeiro,nay 198?, p.1-30.(соавт. H.П.Розанов, Г.М.Кага-нов.В.В.Комардина и др).

■8. Влияние геологических.особенностей основания на предельные состояния контрфорсных плотин при наличии е них трещин. Груды

МГМИ, вып."Исследования ГТС". М., 1982, с.3-13. (соавт.Н.П.Розанов, Г.М.Каганов, Г.Н..Кулешов, Г.С.Хачикянц и др.)

9. Методика моделирования трещин в моделях из хрупких материалов. Труды ТИИИМО$, вып.119, ТашкЬнт, 1981, с.179-184. (соавт. Г. М.Каганов,С.А.Нуршанов).

10. Разработка и •исследования конструкции низконапорной ароч-. ной плотины на нескальном основании. Труды МГМИ, вып."Прочность и устойчивость1 ГТС." М., 1984, с.76-90. (соавт. Н.П.Розанов, Г.М.Каганов) .

11.Влияние точности назначения характеристик скального'массива на несущую способность комплекса плотина-основание. Материалы конференций и совещаний по гидротехнике.: Проектирование и исследование скальных оснований ГТС. Л.: Энергоатомиздат, 1984, с. 3842. (соавт. .Н.П.Розанов, Г.М.Каганов, Г.С.Хачикянц).

12.Исследование несущей' способности ' контрфорсных плотин., с трещинами на основаниях с различными геологическими свойствами. Труды МГМИ, вып."Натурные и модельные исследования ГТС."М., 1983, с.51-65. ( соавт .Н.П.Розанов, Г.М.Каганов, Г.Н.Кулешов,

B.В.Комардина, Г.С.Хачикянц).

13. Влияние одиночных трещин на несущую способность контрфорсных плотин. Труды МГМИ, вып."Совместная работа грунтовых оснований и засыпок с конструкциями ГТС." М. ,1985. с.153-163. (соавт. Н.П.Розанов, Г.М.Каганов, С.А.Нуршанов).

14;Индустриальные конструкции низконапорных арочных и многоа-.рочных плотин на нескальном основании. Гидротехническое стрсш-тельство N8, 1986,. Энергоатомиздат. (соавт. Н.П.Розанов, Г.М.Каганов, В.Б.Адесман).

15.Комбинированная модель для оценки влияния одиночной трещины на несущую способность контрфорсной плотины. Труды МГМИ, вып. "Исследования, проектирование и строительство ГТС." М., 1986,. с.54-63, (соавт. Н.П.Розанов, Г.М.Каганов и др.).

16.Влияние свойств материала моделей на их коэффициенты запаса и характер разрушения. Труды МГМИ. вып."Исследования, проект тирование и .строительство ГТС." М., 1986, с.64 - 65. (соавт. Н.П.Розанов, Г.М.Каганов, А.Дорсума).

• 17!Исследования прочности облегченных бетонных плотин. Труды •МГМИ.вып:"Натурные и лабораторные исследования ГТС". М., 1987,

C.57-69. (соавт. Н.П.Розанов, Г.М.Каганов, В.Б.Адесман и др.). 18.Исследование несущей способности массивно-контрфорсной

плотины с. трещинами с учетом свойств основания и при наличии строительных'швов.. Материалы конференций и совещаний по гидротехнике. Всесоюзная конференция.: Предельные состояния бетонных и ж/б конструкций энергетических сооружений. М.: Энергоатомиздат, 1987, с.9-15. (соавт." Н.П.Розанов, Г.М.Каганов и др.).

19.Многоарочная плотина,на слабом основании. Авт.свидетельство N 1351991, бюлл. N 42;15.11.87. (соавт. .Н.П.Розанов; Г.М.Каганов, •В.Б.Адесман).

21.Effect of geological features on foundation, construction joints and cracks in concrete on the safety of decless buttress dams.UN European economic comission seminar on dams safety. 29.08-2.09.88,-Finland, pp. 1-19': (соавт. Н.П.Розанов, Г.М.Каганов, С.А.Нуршанов и др).

22.Влияние геологических особенностей основания, строительных швов и трещин на безопасность массивно-контрфорсных плотин. Семинар европейской экономической комиссии ООН по безопасности плотин. 29.08 - 2.09.1988, Финляндия, с.1-19. (соавт. Н.П.Розанов, Г.М.Каганов, С.А.Нуршанов лдр).

23.Инженерная оценку степени опасности трещин в массивно-контрфорсных плотинах. Материалы конференций и совещаний по гидротехнике. Всесоюзная конференция.: Прочность и температурная трещиностойкость -бетонных' гидротехнических сооружений при температурных воздействиях,. ЦТТС-88. Л.: Энергоатомиздат, 1988, с.94 -96. (со&вт. Н.П.Розанов, Г.М.Каганов).

24.Сравнение результатов экспериментов .и расчетов массивно-контрфорсных плотин в стадии разрушения. Там же..(соавт. В.А.Зим-нюков, Н.П.Троицкая).

25. Оценка несущей способности арочной плотины при наличии сдвигоопасных блоков в основании. Материалы конференций и совещаний, по гидротехнике. Всесоюзная конференция.: Повышение эфектив-ности .проектирования, исследоваий и эксплуатации арочных плотин. Арка-87. Л.: Энергоатомиздат, 1989, с.78-82. (соавт.Н.П.Розанов, . Г.М:Катанов, Ю.Н.Стеклов).

.. 26.Лабораторные работы по ГТС (учебное пособие). М. ,В.О. Агропромиздат, 1989. (соавт. .Н.П.Розанов, И.С.Румянцев, Г.М.Каганов и др.).

£7.Оценка безопасости массивно-контрфорсных плотин при наличии трещин.в бетоне и с.учетом свойств основания. Сборник.научных трудов МИСИ. Современные проблемы гидротехники. М., 1991, с. 167-,

183.(соавт. Н.П.Розанов, Г.М.]<аганов, С. А.Нуршанов, Г.С.Хачикянц).

28. Проекпфование. гидротехнических сооружений водохозяйственного назначения.. Пособие к СНиП 2.06.01-86, разделы 3, 5, 6, 11 и .СНиП 2.06.03-85, раздел 4; МинводхОз СССР. В.О.Союзводпроект, М., 1989, с.32-72,230-245. (соавт.Н.П:Разанов,- Г.М.Каганов и др).

29.Влияние дифференциальных подвижек в основании на' напряженное состояние плотины Худони. Труды МГМИ, вып." Совершенствование гидротехнических сооружений". М., 1991, с, 123-128..

блох- с/6/7а экспериментального ucc/l£aobaut}jï HBп/шел способности коп/глехса"хонтйфоягмая ^^ . ло плотина - основами е " по плану 2*-' ____мопица ¿uí

/V/V

лал

Схемы noABABá

и КАРТИН УАЗРУ-LLfEHISjr

шмар! пллт

РОвАНЯЯ

Xf Хз

Впл

Еосн

KSï

оаси К-пр

ЗАЛ

«О

сЭ&УГ

[ropowqrjf г decusa

6А

5.6

¿.S

0.25

2.

5.6

5.85

2.4

a.¿4

3.

3.3

Q.92.

4.

А

7.9

0.7S

5:

3

6.5

о. sг

6.

4-

+ +

S.â

O.S7

л\

6.7

7. i

2.4

o.s4

8

7. SS

5.26

2.7

о. ss

9cr 9S SÍ

0.

2.6 3.2 £.5

£.2 2.0 2.0

S.i S.4

as/ O.Si

o.s4

10

э ta/¡an

<o

ro.-f

тлблмца 3,2. Б/юк-схемл глсчегных исследований шляшеннаго состояния АРОЧНОЙ ПЛОТИНЫ Гсермл *етаЭичес*их мсчсто£>

N РЛС- чегно го варианта --^фактор С.хепА рлсче гной МОДЕЛИ XI Х2 хз Х4

полан&к осмоленном зоны £ оснагмш аютюше- Ш!£/К&У- >еп5гтеш плагины И гклльнзго аснамннь £плЛасН соотношение па/и-/¡ей Бетам томны и контурного шва Р-сиЗростлтиха 9-сабег£.еес А-лгггхреренц, поабткм

вар-г 1 вар-г 2

1 \Knafkxwtbj Еосн-4тпПа в(.?х»ее Ь 5 10 Р*Б*А

2 д^ч^аюап £оин-4000 ППа нижнее я 5 10 Р*й Р'в+Д

3 Ч ^^•¿0001' Еосм- 20000ППа •о епнее 1 10 Р+0

/ ч £ОСИ=20003МПо нижнее :ГЬ 1 С ~ 10 Р+В Р+О+А

5 £<хн--4000ЛГЬ ьермее ъ 5 1 Р*в Р*3*А

6 £оснг4оООП1Ь ннхнге НПа 5 1 Р+О Л5Ч4

7 Вал--¿VООО А осоппб\ ъгат Оо верхнее 1 V Р+5 Р'Б'Л

8 Еасн =20000! юсом] г^гооос 'Па нижнее кь 1 1 Р+Б Р&'А