Stroi-doska.ru

Строй Доска
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет устойчивости откоса дамбы

Расчет устойчивости откоса дамбы

· План гидротехнических сооружений. М1:1000;

· Технический отчет об инженерно-геологических изысканиях;

· Поперечные профили (сечения) откосов.

Для расчетного анализа приняты сечения 1-1 (у подходной дамбы) и 2-2 (берегоукрепление): отметка поверхности покрытия – 7,0 (высота откоса 2,08м), заложение откосов – 1:2, Ширина проезда по дамбе – 7,2м. Поверхность откоса укрепляется габионной конструкцией по слою щебня на каменной наброске с упором в основании. Рекомендуется применение армирующе-разделяющей прослойки из тканого геотекстиля прочностью 33 кН/м2 под конструкцией укрепления откоса и дорожной одеждой на границе с грунтом естественного основания. Ближайшие к сечениям скважины – №39, 40 (1-1) и № 8 (2-2) выбраны для моделей грунтового основания исходя из наиболее неблагоприятных геологических условий.

Наименование и мощность грунтов

Наименование и мощность грунтов в основании (скв. 39-40 у сечения 1-1):

1) ИГЭ-1 насыпные грунты: пески пылеватые средней плотности с гравием – 0,6÷1,8м;

2) ИГЭ-3 пески пылеватые средней плотности влажные и насыщенные водой – 4,3÷5,6м;

3) ИГЭ-2 пески мелкие средней плотности влажные и насыщенные водой – 1,5÷0м;

4) ИГЭ-8 супеси пылеватые пластичные – 3,1÷3,2м;

5) ИГЭ-14 супеси пылеватые пластичные с гравием, галькой, валунами – 4,1÷3,1м;

6) ИГЭ-15 супеси пылеватые твердые с гравием, галькой, валунами – 0÷1,4м;

7) ИГЭ-16 суглинки легкие пылеватые полутвердые с гравием, галькой – 5,2÷5,3м.

Наименование и мощность грунтов в основании (скв. 8 у сечения 2-2):

1) ИГЭ-3 пески пылеватые средней плотности влажные и насыщенные водой – 5,7м;

2) ИГЭ-9 Супеси пылеватые текучие – 3,6м;

3) ИГЭ-14 супеси пылеватые пластичные (Il

Геотехнический расчет устойчивости и деформаций

Численный анализ деформаций и устойчивости насыпи выполнен при помощи программного комплекса геотехнических расчетов PLAXІS 2D по методу конечных элементов (МКЭ).

Применение численных методов расчета (МКЭ) регламентируется такими документами как: СП 16.13330.2012 «Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения» (Актуализированная редакция СНиП 22-02-2003) и ОДМ 218.2.006-2010 Рекомендации по расчету устойчивости оползнеопасных склонов (откосов) и определению оползневых давлений на инженерные сооружения автомобильных дорог.

При создании геометрической модели грунтовые кластеры разбиваются на сеть 15- узловых треугольных изопараметрических конечных элементов, в которых перемещения определяются во всех узлах, а напряжения (вычисляются по методу К.Терцаги) – в 6 точках. Вертикальные отметки в модели соответствуют предоставленным, за 0 по оси X принят край левой бровки откоса. Расчет деформаций модели в рассматриваемом случае ведется с учетом изменения (взаимных перемещений) координат узлов по обновляемой сети элементов и с перерасчетом взвешивающего давления вод (учитывается снижение эффективного веса грунтов в воде и изменение их объема). Грунтовая модель – упругопластическая, Кулона-Мора (для бетона – линейно-эластичная).

Геотехнические расчеты проводились в соответствии с положениями «Пособия по проектированию земляного полотна автомобильных дорог на слабых грунтах (к СНиП 2.05.02-85)» и ОДМ 218.5.003-2010. Постоянная нагрузка, учитываемая в расчетах – 45 кН/м 2 (для автомобильной дороги подходной дамбы, сечение 1-1), принята по ГОСТ Р 52748-2007 «Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения и габариты приближения». У сечения 2-2 для проверки критических условий работы откоса в 0,4м от края бровки задана нагрузка 10 кН/м 2 длиной 7,0м (например, от толпы людей или проезда пожарной машины).

Из положений механики грунтов известно, что напряженное состояние в какой-либо точке грунта рассматривается как предельное в том случае, когда незначительное добавочное воздействие нарушает равновесие и приводит грунт в неустойчивое состояние. Разрушение грунта происходит в результате преодоления внутренних сил трения и сцепления между частицами по определенным поверхностям скольжения.

В общем виде устойчивость сооружения определяется коэффициентом безопасности, представляющим собой отношение максимально возможной прочности грунта τпред к минимальному значению, необходимому для обеспечения равновесия τдейств: Кбез = τпред / τдейств

Если формулу представить в виде стандартного условия Кулона, то она примет вид: Кбез = ( σ n tg φ’ + c ) / ( σ n tg φ r + cr),

где c и φ’ – исходные параметры прочности и σ n – фактическое нормальное напряжение; cr и φ r – параметры прочности, сниженные в ходе расчета до минимальных значений, достаточных для поддержания равновесия.

Метод снижения прочности (SRM – shear reduction method) по принципу расчета схож с методом Р.Р. Чугаева, известном в гидротехническом строительстве. Метод снижения прочности реализован в программах, работающих на основе метода конечных элементов и конечных разностей (Plaxis, GEO5, Phase2, FLAC). Прогноз разрушения осуществляется путем одновременного понижения обоих показателей сдвиговой прочности: cr = с / К уст и φ r = φ / К уст,

где Куст – коэффициент снижения прочности, соответствующий коэффициенту устойчивости в момент разрушения.

Последовательность расчета следующая: коэффициенту снижения прочности ( Куст) присваивается значение Куст=1. В ходе расчета Куст увеличивается, при этом сопротивление сдвигу и деформация оцениваются на каждом этапе до наступления разрушения. Результаты вычислений приводятся в виде графиков, на которых показано влияние коэффициента снижения прочности ( Куст) на смещение контрольной точки (узла сетки конечных элементов). Критерий разрушения модели определяется условием Кулона-Мора. Если в результате конечно-элементного расчета будет получено решение для последнего устойчивого состояния откоса, то график расчетов примет горизонтальное положение и коэффициент снижения прочности будет соответствовать коэффициенту устойчивости Куст.

Требуемый коэффициент устойчивости согласно разделу 5 СП116.13330.2012 следует определять по формуле: Ктр= γн ∙ ψ / γ ­ d ,

где γн — коэффициент надежности по назначению сооружения – повышенный (класс сооружения КС-3), ввиду сложности объекта строительства (п.10 ГОСТ 27751-2014), минимальное значение γн = 1,1; ψ – коэффициент сочетания нагрузок, ψ = 1,0; γ ­ d – коэффициент условий работы, учитывающий характер воздействий, возможность изменения свойств материалов со временем, степень точности исходных данных, приближенность расчетных схем, тип сооружения, конструкции или основания, вид материала и другие факторы, устанавливается в диапазоне 0,75 ≤ γ ­ d ≤1,00. Принят минимальным, γ ­ d = 0,75 исходя из назначения сооружения. Таким образом,

Ктр = 1,1 ∙ 1 / 0,75 = 1,47

Читать еще:  Дерево для отделки откосов

Результаты расчетов в графическом виде представлены в Приложении.

Геотехнологии. Безопасность жизнедеятельности

Расчет устойчивости откосов ограждающих дамб золоотвалов

Б езопасная и эффективная работа золоотвала Топарской ГРЭС № 2 возможна при организации наблюдений за состоянием устойчивости откосов ограждающих и внутренних разделительных дамб. Исследуемый золоотвал овражного типа образован ограждающими дамбами № 1, № 3 и хвостовой частью дамбы № 3, а также природными возвышенностями. Рельеф основания всей площади золоотвала имеет общий понижающий уклон в сторону ограждающих дамб № 1, № 3.

При гидравлической укладке золошлакового материала в отвал ограждающие дамбы подвергаются гидравлическому давлению этого материала в водонасыщенном состоянии (или воды отстойного пруда), а также воздействию фильтрационного потока.

Гидрогеологические условия всех дамб Топарской ГРЭС определяются наличием золоотстойников – сбросные, технические воды и атмосферные осадки, инфильтруясь через золу и дресвяно-щебневы прослои в теле дамб, подпитывают природные грунтовые воды, приуроченные к элювиальным грунтам (кора выветривания скальных пород). Анализ материалов прошлых лет [1] по золоотвалу показывает повышение уровня подземных вод в связи с наращиванием дамб и расширением золоотвала. Скорость подъема уровня грунтовых вод в теле дамб обусловливается литологическим составом грунтов и достигает 0,5 м в год.

Разведочными работами золоотвала Топарской ГРЭС установлено, что происходит фильтрация из водохранилища под телом ограждающих дамб №1 и № 3 через мелкие пески четвертичного возраста. Частичную фильтрацию можно предполагать в обход дамбы через дресвяно-щебневы породы девона и на отдельных участках через тело плотины. Фильтрация имеет напорно-безнапорный характер движения: напорный – под плотиной, свободный – в обход плотины и в нижнем бьефе. Депрессионная кривая имеет сложную форму, понижаясь к центру тела дамбы в продольном и поперечном профилях. В верхнем бьефе воды вскрыты на глубинах от 0.0 до 5.60-9.0 м, по оси дамбы – на глубинах 3.40-12.0 м. В нижнем бьефе воды залегают на глубине 0.50-1.40 м.

Устойчивость ограждающих и разделительных дамб хвостохранилищ определяется комплексом инженерно-геологических, гидрогеологических и техногенных факторов, из которых наибольшее влияние оказывают следующие: физико-механические характеристики грунтов и хвостов; технология возведения и эксплуатации сооружения; характер основания; гидродинамические, гидростатические, сейсмические и динамические силы.

При расчетах устойчивости откосов ограждающих дамб хвостохранилищ необходимо учитывать, что физико-механические характеристики тела дамбы претерпевают существенные изменения в процессе строительства и эксплуатации сооружения за счет: неравномерности намыва и заполнения секций золоотвала, изменения пьезометрического уровня воды, фильтрации и выноса глинистых частиц из тела дамбы, температурного режима, наращивания высоты дамбы, влияния транспортных средств и т.п.

С геомеханической точки зрения ограждающее намывное сооружение представляет собой водонасыщенный массив, который находится в динамическом состоянии. В результате намыва отходов происходит рост ограждающего сооружения в высоту, что приводит к деформациям намывного массива. С появлением прудка и по мере роста высоты сооружения в нем происходит изменение фильтрационного режима.

В процессе строительства и эксплуатации насыпных ограждающих дамб сталкиваются с различными видами фильтрации воды. Различают фильтрационные потоки допустимые, которые в случае принятия соответствующих мер не являются опасными для сооружения, и недопустимые, которые представляют угрозу для устойчивости сооружения. Возникновению опасных сосредоточенных фильтрационных потоков могут способствовать недостаточное и нетщательное уплотнение отсыпаемого грунта; таяние льда, попавшего в насыпь во время отсыпки грунта; неравномерная осадка основания.

Для обоснования устойчивости откосов ограж­дающих дамб требуется детальное изучение всех факторов, влияющих на процесс сдвижения пород насыпного сооружения, при этом решающее значение приобретает выбор способа расчета, который отвечал бы конкретным гидрогеологическим условиям и физико-механическим свойствам пород, слагающих тело дамб и их оснований.

Разнообразие инженерно-геологических и гидротехнических условий, технических решений по возведению ограждающих дамб и способов их наращивания в процессе работы золоотвалов, намываемых гидротранспортом, предопределило наличие разных способов расчета устойчивости откосов насыпных сооружений, учитывающих конкретные случаи нарушения целостности ограждающих дамб.

Исследуемые способы расчета производят оценку состояния отдельных элементов ограждающего сооружения (устойчивость низового откоса, откоса дамбы и отдельных плоских прослойков дамбы с глинистым экраном). Однако золошлаковые отвалы представляют собой единую технологическую систему, которые занимают значительные территории с разной топографией земной поверхности, различными условиями намыва и сроком эксплуатации, имеют общее для всех ограждающих и разделительных дамб основание. Поэтому необходимо при расчетах устойчивости рассматривать влияние на состояние ограждающих дамб обводненности пород тела дамб и грунтов основания и дополнительных нагрузок со стороны шлакоотвала.

Анализ существующих методик и решений показал, что основное внимание в них уделено устойчивости собственно откоса дамбы и влиянию гравитационных и фильтрационных сил. По нашему мнению, недостаточно изучены вопросы устойчивости единой механической системы «шлакоотвал-дамба» и собственно дамбы по основанию с учетом изменяющихся во времени физико-механических свойств грунтов тела дамб и их основания, геометрических параметров сооружения, степени обводненности шлакоотвала и сдвигающего действия сил гидростатического давления. Для решения данной задачи разработаны научно-методические основы расчета устойчивости ограждающих дамб шлакоотвалов и прочих хвостохранилищ, имеющих высокую степень обводненности.

Разработаны две расчетные схемы устойчивости системы «шлакоотвал-дамба» и устойчивости дамбы при сдвигающем действии сил гидростатического давления. Наиболее важные особенности предложенных решений в рамках совершенствования методики расчета устойчивости ограждающих дамб и шлакоотвалов состоят в следующем:

1) разработана расчетная схема устойчивости системы «шлакоотвал-дамба», которая учитывает соотношение сдвигающих и удерживающих сил, действующих по основанию дамбы и шлакоотвала, которая позволяет оценить степень устойчивости данной механической системы;

2) разработана расчетная схема устойчивости дамбы по её основанию, учитывающая сдвигающее действие сил гидростатического давления при высокой степени обводненности шлакоотвала. В соответствии с законом Паскаля величина гидростатического давления линейным образом зависит от глубины шлакоотвала, а эпюра имеет треугольную форму.

На рисунке 1 представлена расчетная схема системы «шлакоотвал-дамба», которая учитывает геометрические параметры сооружения, взаимодействие элементов системы «шлакоотвал – дамба», степень обводненности шлакоотвала и топографию земной поверхности.

Для оценки состояния ограждающей дамбы строится поперечный профиль по известным геометрическим параметрам дамбы, шлакоотвала и углу наклона основания шлакоотвала. Схема разбивается на расчетные элементы, определяются сдвигающие и удерживающие силы, оказывающие воздействие на дамбу.

Рассмотрим устойчивость системы «шлакоотвал-дамба».

I. Выполняем расчет первого элемента системы (дамбы).

Определяем вес дамбы с учетом треугольника С1DF:

(1)

где SABCD и SC1DF – площади фигур на рисунке 1.

Читать еще:  Методика определения угла естественного откоса песка

Вычисляем нормальные силы блока, действующие на основание АD:

(2)

Вычисляем сдвигающие силы, действующие на призму возможного обрушения по поверхности скольжения АD:

(3)

Определяем удерживающие силы в соответствии с теорией предельного равновесия для данного расчетного элемента по поверхности скольжения АD:

(4)

II. Выполняем расчет второго элемента системы – шлакоотвала.

Вычисляем вес шлакоотвала – фигуры EDF:

(5)

где SEDF – площадь фигуры на рисунке 1.

Вычисляем нормальные силы, действующие на основание шлакоотвала длиной DE:

(6)

Рисунок 1 – Схема к расчету устойчивости системы «шлакоотвал-дамба»

Вычисляем сдвигающие силы, действующие на призму возможного обрушения, по поверхности скольжения DE:

(7)

Определяем удерживающие силы в соответствии с теорией предельного равновесия для расчетного элемента системы – шлакоотвала по поверхности скольжения DE:

(8)

III. Составляем уравнение предельного равновесия системы «шлакоотвал-дамба». Определяем суммарные сдвигающие и удерживающие силы системы

(9)

(10)

Коэффициент запаса системы определяем как отношение удерживающих и сдвигающих сил, действующих по линии АЕ, определяется по формуле

(11)

где nз – нормативное значение коэффициента запаса.

Рассмотрен простейший случай расчетной схемы с прямолинейным основанием. При более сложной геометрии дамбы и топографии земной поверхности, основание системы разбивается на участки, а сама система – на расчетные блоки. Разработана компьютерная программа «Дамба-I», позволяющая выполнять расчеты устойчивости при различных геометрических параметрах сооружения, при изменении физико-механических характеристик грунтов тела дамбы и ее основания, учитывающая изменение угла наклона основания земной поверхности золоотвала.

Для оценки состояния дамб при сложной топографии земной поверхности золоотвала рассмотрим вопрос устойчивости системы «шлакоотвал-дамба» для условий Топарской ГРЭС № 2 при увеличении наклона основания. Результаты выполненных расчетов приведены в таблице.

Выполненные расчеты подтверждают достаточную степень устойчивости системы «шлакоотвал-дамба» для условий дамбы № 3 Топарской ГРЭС № 2.

Столь высокие значения коэффициентов запаса системы обусловлены равнинным характером местности, на которой они расположены, с наклоном от 0,5 до 1,5°. Применение указанной расчетной схемы целесообразно при больших значениях углов наклона участков формирования шлакоотвалов (более 5 – 10°). График изменения коэффициента запаса устойчивости системы «шлакоотвал-дамба № 3» приведен на рисунке 2.

Нарушение же целостности насыпной дамбы № 3 может произойти в результате повышения уровня воды в верхнем бьефе пруда-отстойника и образования в теле дамбы неустановленных опасных ходов сосредоточенной фильтрации.

Для анализа устойчивости системы «шлакоотвал-дамба» при высокой степени обводненности шлакоотвала разработана расчетная схема устойчивости дамбы по её основанию (рисунок 3), которая учитывает сдвигающее действие сил гидростатического давления. При решении данной схемы учитывается равнодействующая сил гидростатического давления, направленная вдоль основания дамбы, которая оказывает сдвигающее действие.

Рассмотрим устойчивость дамбы под действием сил гидростатического давления воды (рисунок 3).

(I) Определяем вес дамбы

(12)

где SABCD – площадь поперечного сечения дамбы;
γд – объемный вес пород дамбы.

Вычисляем нормальные силы блока, действующие на основание АD:

(13)

Комплексные расчеты гидротехнических сооружений в PLAXIS

Уникальность и повышенная ответственность гидротехнических сооружений предъявляет высокие требования к надежности и долговечности их конструкции и используемым материалам. При этом выбор конструкционного решения, технологии и материалов должен быть обоснован соответствующими достоверными расчетами.

В такой ситуации инженеру приходится решать ряд весьма сложных и порой взаимосвязанных задач, требующих исследовательского подхода, когда изменение конструкции, технологии или материала приводит к изменению других элементов проекта.

Такой творческий подход в инженерном деле может быть реализован с помощью программного комплекса PLAXIS, предназначенного для выполнения комплексных расчетов гидротехнических сооружений для строительного и эксплуатационного периодов.

Используя PLAXIS, инженер имеет возможность оперативного сопоставления вариантов проекта с учетом различных факторов для нахождения оптимального решения, удовлетворяющего установленным требованиям и критериям проектирования.

Программный комплекс PLAXIS представляет собой набор вычислительных программ для выполнения расчетов методом конечных элементов сложных гидротехнических сооружений различного назначения (плотин, накопителей отходов обогатительного процесса, шлюзов, причальных стен, морских платформ, тоннелей и т.д.).

Для статических расчетов напряженно-деформированного состояния, устойчивости и фильтрации в условия плоской задачи предназначена программа PLAXIS 2D, а в условиях пространственной задачи — программа PLAXIS 3D. Учет динамических нагрузок (волновых, вибрационных, импульсных, сейсмических) возможен при использовании программы 2D Dynamics. Для расчетов сложных режимов установившейся и неустановившейся фильтрации в насыщенных и ненасыщенных водой грунтовых массивах используется программа 2D PlaxFlow.

В программном комплексе PLAXIS реализована концепция простых в использовании программ для инженеров-расчетчиков, которые не обязательно должны быть специалистами в области численных методов расчета и современной нелинейной механики грунтов. PLAXIS можно рассматривать как математический конструктор для создания различных расчетных вариантов проектируемых гидротехнических объектов с помощью удобных графических методик (CAD-черчение или импорт из AutoCAD). В распоряжении инженера находится набор элементов с определенными свойствами (плита, оболочка, балка, стойка, анкер, шарнир, георешетка, свая, дрена, колодец и др.) и набор моделей разной степени сложности для грунтов, бетона (железобетона) и скальных пород, достаточно полно отражающих особенности их нелинейного, зависящего от времени и анизотропного поведения при нагружении и разгрузке. Для выбора адекватной модели и ее расчетных параметров имеется подпрограмма Soil test (испытание грунта), являющаяся математическим (компьютерным) аналогом стандартных (ГОСТ 12248-96) лабораторных испытаний грунтов.

Следует отметить, что в программах PLAXIS грунт моделируется как многокомпонентный материал, в котором могут возникать давления в поровой воде (гидростатическое и избыточное), прогноз развития которых очень важен при проектировании гидротехнических сооружений. Программы PLAXIS позволяют моделировать поэтапное возведение сооружения, экскавацию и отсыпку грунта, различные по величине и направлениям нагрузки, создавать сценарии аварийных ситуаций и оценивать их последствия для работы сооружения и окружающих объектов.

Разработка программного обеспечения PLAXIS проводится при поддержке Сообщества PLAXIS, в котором участвуют более 30 компаний, оказывающих финансовую поддержку и контролирующих эффективность и качество программных продуктов, обеспечивая связь с инженерной практикой. Разработка и усовершенствование PLAXIS были бы невозможны без проведения научных исследований в различных университетах и научно-исследовательских институтах мира. Для поддержания высокого технического уровня и внедрения новых технологий коллектив разработчиков Plaxis находится в контакте с группой ведущих исследователей и ученых в области геомеханики и численных методов расчета.

Сервисная программа PLAXIS VIP обеспечивает пользователей Plaxis оперативной информацией, новыми версиями установленных программ и консультаций специалистов. Для успешного освоения программ проводятся курсы обучения по теоретическим и практическим аспектам компьютерного моделирования (www.plaxis.nl, www.plaxis.ru). Два раза в год выходит международный бюллетень, в котором публикуется описания проектов с результатами расчетов в PLAXIS, информация о новых разработках, советы по оптимальному использованию программ и календарь событий. Ежегодно в июне компания ООО «НИП-Информатика», являющаяся официальным представителем компании PLAXIS b.v. в России, проводит в Санкт-Петербурге научно-практическую конференцию российских пользователей PLAXIS.

Читать еще:  Восстановление откосов после установки двери

Уже 10 лет программный комплекс PLAXIS широко и эффективно применяется в России. За этот период коллективными пользователями PLAXIS стали более 150 ведущих проектных, научно-исследовательских институтов, инженерных и конструкторских бюро, строительных компаний и высших учебных заведений. В области гидротехнического строительства программы PLAXIS успешно используются во ВНИИГ (Санкт-Петербург), Ленгидропроект (Санкт-Петербург), ЛЕНМОРНИИПРОЕКТ (Санкт-Петербург), ГИДРОСПЕЦПРОЕКТ (Москва), Гипроречтранс (Москва), 23 ГМПИ (Санкт-Петербург), ЛУКОЙЛ-ВолгоградНИПИморнефть (Волгоград), Инженерный центр энергетики Урала (Екатеринбург), ЦКБ Коралл (Севастополь) и в других организациях.

Программный комплекс PLAXIS имеет сертификат ГОССТАНДАРТа РОССИИ, удостоверяющий соответствие выполняемых с его помощью геотехнических расчетов требованиям положений действующих нормативных документов.

Располагая современными упругопластическими моделями для грунтов и нелинейными моделями для конструкционных материалов, программный комплекс PLAXIS позволяет в полной мере реализовать принцип проектирования гидротехнических сооружений по предельным деформациям, как на стадии строительства, так и на стадии эксплуатации или реконструкции. Эти этапы могут быть последовательно смоделированы с учетом развивающихся во времени процессов и ситуаций. Особенно следует подчеркнуть возможность выполнения расчетов фильтрации и консолидации, актуальных при проектировании гидротехнических объектов, а также расчетов устойчивости (безопасности) с определением формирующихся потенциальных поверхностей разрушения и значений коэффициента запаса, отвечающих уровню достигнутых напряжений.

Постпроцессор PLAXIS имеет эффективные графические средства для вывода на экран результатов вычислений деформаций, напряжений, усилий (моментов, продольных и перерезывающих сил) в элементах конструкции в различных форматах представления (векторы, изолинии, изополя, эпюры в сечениях), а также таблицы выходных данных. Графики и таблицы могут быть отправлены на устройства вывода данных или скопированы в буфер обмена Windows® для экспорта в другие приложения.

В качестве примера ниже приведены некоторые результаты расчета в PLAXIS шламохранилища Сосногорского глиноземного завода (проект ОАО «РУСАЛ ВАМИ») для анализа напряженно-деформированного состояния, устойчивости откосов и фильтрации пионерной дамбы. В расчетной схеме были учтены наиболее важные факторы: неоднородное грунтовое основание, конструкция накопителя, этапы строительства, транспортные нагрузки. Строительство пионерной дамбы смоделировано с учетом основных этапов возведения: укладки геомембраны, отсыпка щебня, посев травы на низовом откосе, постепенное заполнение шламом самого накопителя. На рис.1 показаны поверхности потенциального обрушения откоса для оценки устойчивости дамбы, а на рис. 2 представлены результаты фильтрационного расчета в виде поля скоростей фильтрующей воды из прудка.

Рис. 1. Поверхности потенциального обрушения низового откоса дамбы

Рис. 2. Депрессионная кривая от прудка до дренажной канавы и скорости фильтрации

В заключение отметим, что программный комплекс PLAXIS позволяет обеспечить высокие показатели эффективности, надежности и экономичности проектируемых гидротехнических сооружений.

Плотина

Плоти́на — гидротехническое сооружение, перегораживающее водоток для подъёма уровня воды, также служит для сосредоточения напора в месте расположения сооружения и создания водохранилища [1] .

Плотины на небольших водотоках [2] , а также временные [3] , называют также запрудами.

Содержание

  • 1 Назначение
  • 2 Классификация плотин
    • 2.1 По типу материала
    • 2.2 По способу возведения
    • 2.3 По способу восприятия основных нагрузок
    • 2.4 По условиям пропуска расхода воды
  • 3 История
  • 4 Гравитационные плотины
  • 5 Арочные плотины
  • 6 Арочно-гравитационные плотины
  • 7 Контрфорсные плотины
  • 8 Грунтовые плотины
    • 8.1 Классификация грунтовых плотин
    • 8.2 Расчёты грунтовых плотин
    • 8.3 Конструкции грунтовых плотин
  • 9 Разрушения плотин и обеспечение безопасности
    • 9.1 Крупные катастрофы на плотинах
    • 9.2 Обеспечение безопасности
  • 10 См. также
  • 11 Примечания
  • 12 Литература

Назначение [ править | править код ]

Обычно плотины входят в комплекс гидротехнических сооружений (гидроузел), сооружаемый в конкретном месте для использования водных ресурсов в различных целях: мелиорации, гидроэнергетики, обводнения пастбищ и прочего. Чаще плотины входят в группу речных гидротехнических сооружений (чем в группу внутрисистемных, расположенных на каналах). Если при этом комплекс сооружений связан с забором воды из реки, то его называют водозаборным гидроузлом.

В общем случае состав гидроузла, где располагают плотины, следующий:

  1. Собственно сами плотины (водопропускные или глухие);
  2. Головной водозаборный регулятор или водоподъёмная установка;
  3. Сооружения гидроэлектростанций;
  4. Судоходные шлюзы, бревноспуски;
  5. Сооружения по борьбе с наносами (отстойники, промывники, струенаправляющие системы);
  6. Рыбоходы и рыбоподъёмники;
  7. Водослив;
  8. Берегоукрепительные и выправительные сооружения (дамбы).

По назначению плотины бывают водохранилищные, водоопускающие и водоподъёмные. Подпор уровня воды у водоподъёмных плотин невысок, целью устройства таких плотин является улучшение условий водозабора из реки, использования водной энергии и пр. Водохранилищные плотины отличаются заметно большей высотой, как следствие, большим объёмом создаваемого водохранилища. Отличительной особенностью больших водохранилищных плотин является способность регулировать сток, малые плотины, с помощью которых создают, например, пруды, сток не регулируют. Чаще всего подобное функциональное разделение плотин на водохранилищные и водоподъёмные является условным, в силу трудности определения более важной функции. Вместо этого может использоваться деление плотин по высоте подъёма воды: низконапорные (глубина воды перед плотиной до 15 м), средненапорные (15-50 м), высоконапорные (более 50 м).

Поперек рек и речек плотины устраиваются с целью поднять уровень воды и образовать искусственный водопад, которым пользуются как механическою силою или же чтобы сделать мелкие реки судоходными и распространить судоходство и сплав далее вверх по течению реки.

Ручьи, балки, овраги и ложбины заграждаются плотинами для задержания в них дождевых и снеговых вод, образующих пруды и резервуары, запасами которых пользуются в сухое время года для орошения полей, для водопоя и других потребностей в домашнем хозяйстве или же для водоснабжения населенных мест, для питания судоходных каналов, а также для пропусков воды в реки при недостаточной глубине их для судоходства (реки Мста, Верхняя Волга и другие).

Плотины вдоль рек возводятся для направления течения соответственно потребностям судоходства, а по берегам рек, озёр и морей — для предохранения от наводнений и для предупреждения вторжения морских вод внутрь страны.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector