Пособие к методике определения критериев безопасности гидротехнических сооружений рд 153-34. 2-21. 342-00” (стр. 8 из 23)

ε_p = ∆L_p/L_p,

Для назначения критериев трещинообразования К1 и К2 используется предельный показатель относительной деформации растяжения

грунта, при которой происходит разрыв образца. Для каждого вида грунта показатель устанавливается индивидуально соответствующими механическими испытаниями серии образцов [26].

В общем виде условие обеспечения трещиностойкости противофильтрационного элемента плотины выражается неравенством:

(З.1)

где ε_p.нат - относительная деформация растяжения грунта в против о фильтрационном

элементе плотины, полученная натурными измерениями;

- предельная относительная деформация данного грунта на растяжение (разрыв),

полученная механическими испытаниями;

γ_n - нормативный коэффициент надежности по ответственности сооружения.

За предупреждающий критерий трещинообразования К1, задающий границу между нормальным и потенциально опасным состоянием противофильтрационного элемента плотины, принимается:

(З.2)

За критерий безопасности К2, задающий границу между потенциально опасным и предаварийным состоянием с некоторым допущением рекомендуется принять величину:

(З.3)

Таким образом, критериальные соотношения представляются в виде: нормальное состояние

(З.4)

потенциально опасное состояние

(З.5)

предаварийное состояние

(З.6)

Для практического пользования результаты инструментального контроля за трещинообразованием в элементах плотины рекомендуется представлять в виде совокупности графиков ε_p.нат (М) - f(t), на которых заранее наносятся линии критериальных значений К1 и К2 (рис 3.1),

Рассмотренные выше критерии, основанные на контроле ε_p.нат, более приемлемы для контроля образования вертикальных поперечных трещин.

Однако в противофильтрационных элементах грунтовых плотин возможен иной механизм нарушения сплошности - выпор грунта фильтрационным потоком (если малы вертикальные сжимающие напряжения σ_γ).

В грунтовых плотинах может иметь место арочный эффект («зависание» противофильтрационного элемента на боковых призмах). Эффект «зависания» обусловлен рядом факторов главным из которых является разница деформационных свойств (модулей деформации) грунтов противофильтрационных устройств, переходных зон и боковых упорных призм. При этом как правило, происходит снижение вертикальных нормальных напряжений σ_γ в противофильтрационных элементах и концентрация напряжений в переходных или откосных зонах. Это снижение σ_γ может достигать в ряде случаев 60% и более, что, в свою очередь, может привести к образованию опасных прорывов воды и образованию в противофильтрационном элементе фильтрационных трещин гидравлического разрыва горизонтальной направленности. Чтобы исключить появление этих трещин рекомендуется условие трещиностойкости, связывающее между собой σ_γ и поровое давление воды на напорной грани.

пикеты

Эпюра продольных деформаций гребня плотины М_о, М_1, М₂ - марки на гребне плотины

Рис. 3.1. К установлению критериев трещинообразования в противофильтрационных элементах плотины

Для этой цели рекомендуется ввести коэффициент надежности грунта по образованию фильтрующих трещин

[4]:

(З.7)

где с_p - коэффициент сцепления грунта противофильтрационного элемента, на разрыв;

σ_γ - измеренное в контролируемой точке грунта противофильтрационного элемента вертикальное напряжение;

р_в = γ_в∙h_в - давление фильтрующейся воды в контролируемой точке (расстояние по вертикали от контролируемой точки до поверхности депрессии).

При послойном уплотнении коэффициент сцепления близок к нулю. В этом случае зависимость (3.7) примет вид

(З.8)

Для контроля трещиностойкости противофильтрационных элементов плотины по горизонтальным площадкам рекомендуется в качестве диагностического показателя принять измеренные вертикальные напряжения

а значения назначать в соответствии со СНиП 2.06.05-84* по аналогии с коэффициентами устойчивости откосов для основного и особого сочетаний нагрузок в зависимости от класса сооружения. Критериальные значения о для любого произвольного сечения на глубине y_i от гребня плотины при основном и особом сочетаниях нагрузок будут, соответственно равны

(З.9)

(З.10)

Критериальные соотношения будут иметь вид:

нормальное состояние

(З.11)

потенциально опасное состояние

(З.12)

предаварийное состояние

(З.13)

где

- натурные нормальные напряжения сжатия.

Приложение И
ПОЛОЖЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ДЕПРЕССИИ

Процедура назначения критериальных положений поверхности депрессии осуществляется в следующей последовательности [1]:

а) для характерных поперечников плотины, оснащенных пьезометрами, производится расчет положений кривой депрессии при основном (УВБ - НПУ) и особом (УВБ = ФПУ) сочетаниях нагрузок; калибровкой расчетной модели (при необходимости) результаты расчета сближаются с результатами натурных наблюдений;

б) для обеих расчетных поверхностей депрессии проверяется выполнение критериальных ограничений:

недопущение выхода фильтрационного потока на низовой откос выше дренажа;

заглубление поверхностей депрессии от поверхности низового откоса на глубину h_з, не меньшую глубины сезонного промерзания грунта h_пр в районе расположения плотины;

в) поверочными расчетами проверяется соответствие коэффициентов запаса устойчивости низового откоса плотины критериям устойчивости для основного и особого сочетаний нагрузок.

При удовлетворении критериям устойчивости низового откоса расчетные поверхности депрессии принимаются в качестве критериальных (рис. И.1).

Примечания

1.При неудовлетворении критериям устойчивости низового откоса и отсутствии технических
возможностей для понижения установленных критериальных поверхностей депрессии состояние плотины не может считаться нормальным. В этом случае необходимо выполнение инженерных мероприятий по повышению коэффициента запаса устойчивости откоса до нормативного.

2.Если при УВБ = НПУ или УВБ = ФПУ отметки натурных поверхностей депрессии превышают расчетные, то:

при выполнении критериальных условий п. б) в качестве поверхностей, по которым назначаются критерии К1, К2, следует принимать натурные поверхности депрессии при УВБ, равном НПУ и ФПУ, соответственно;

если критериальные условия п. б} нарушены, то состояние плотины может быть потенциально опасным или предаварийным и необходимо выполнение инженерных мероприятий по снижению кривой депрессии,

В качестве диагностических показателей К1, К2, контролирующих положение поверхности депрессии, принимаются измеряемые уровни воды в пьезометрах Р_изм , установленных в теле плотины. Критериальным значениям К1 соответствуют пьезометрические уровни поверхности депрессии при основном сочетании нагрузок

(при УВБ = НПУ). Критериальным значениям К2 соответствуют пьезометрические уровни поверхности депрессии при особом сочетании нагрузок (при УВБ = ФПУ), Критериальные значения К1, К2 назначаются, как правило, индивидуально для каждого пьезометра (или группы пьезометров} в соответствии с координатами их расположения в контролируемом створе(ах) тела плотины: