Использование камнебетона в конструкциях грунтовых плотин с железобетонным экраном тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.07, кандидат наук Гадай Дмитрий

• Гадай Дмитрий
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Гадай Дмитрий

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОПЫТ СТРОИТЕЛЬСТВА ГРУНТОВЫХ ПЛОТИН С НЕГРУНТОВЫМИ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

1.1 Анализ мирового опыта строительства плотин с железобетонным экраном

1.2 Анализ конструкции грунтовой плотины с железобетонным экраном

1.3 Опыт использования крупного заполнителя, пропитанного цементно-песчаным раствором, в строительстве плотин

1.3.1 Материал CSG

1.3.2 Материал REC

1.3.3 Камень, упрочнённый цементом

1.3.4 Камень, пролитый цементно-песчаным раствором, - «камнебетон»

1.4 Анализ расчётов НДС плотин с железобетонным экраном и подэкрановой зоной из грунтоцемента

1.5 Анализ патентно-информационных исследований

1.6 Выводы к Главе

Глава 2. ФАКТОРНЫЙ АНАЛИЗ В ИССЛЕДОВАНИИ НДС ГРУНТОВОЙ ПЛОТИНЫ С ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫМ ЭКРАНОМ

2.1 Использование методики планирования эксперимента

2.2 Исследование НДС вариантов плотин тремя методами факторного анализа

3

2.3 Оптимальные решения для планов 23, 23+6 и

2.3.1 Оптимальный профиль плотины для факторного плана

2.3.2 Оптимальный профиль плотины для факторного плана 23+6

2.3.3 Оптимальный профиль плотины для факторного плана

2.4 Выводы к Главе

Глава 3. ПОДБОР СОСТАВА ЗАЛИВОЧНОЙ СМЕСИ ДЛЯ МАТЕРИАЛА «КАМНЕБЕТОН»

3.1 Факторы и их характеристики

3.2 Подготовка к экспериментам

3.3 Испытания заливочной смеси для материала «камнебетон»

3.3.1 Определение откликов системы

3.3.2 Проливка щебенистой отсыпки заливочной смесью

3

3.3.3 Оптимальные решения для планов 2, 23+6 и

3.3.4 Графики зависимостей заливочной смеси

3.3.5 Оптимизация графиков зависимостей

3.4 Выводы к Главе

Глава 4. МАТЕРИАЛ «КАМНЕБЕТОН»

4.1 Определение кубиковой прочности материала «камнебетон»

4.2 Определение призменной прочности и модуля упругости заливочной смеси и материала «камнебетон»

4.3 Алгоритм подбора состава заливочной смеси для материала «камнебетон»

4.4 НДС плотины с железобетонным экраном и подэкрановой зоной из материала «камнебетон»

4.4.1 Математическая модель сооружения

4.4.2 Сравнение НДС четырёх вариантов сечения грунтовой плотины

4.4.3 Сравнение НДС железобетонного экрана четырёх вариантов сечения грунтовой плотины

4.5 Немного о технологии создания материала «камнебетон» на строительной площадке

4.6 Выводы к Главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

СПИСОК ИЛЛЮСТРАТИВНОГО МАТЕРИАЛА

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. СВИДЕТЕЛЬСТВО О ГОСУДАРСТВЕННОЙ РЕГИСТРАЦИИ ПРОГРАММЫ НА ЭВМ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. ПОРЯДОК РАСЧЁТА ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ЭКРАНА ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ I И II ГРУППЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ В. СПИСОК НАУЧНЫХ ТРУДОВ АВТОРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Использование камнебетона в конструкциях грунтовых плотин с железобетонным экраном»

ВВЕДЕНИЕ

Строительство плотин в современной гидротехнике основывается на двух основных типах плотин - плотинах грунтовых и бетонных. Их конструкции совершенствуются по пути поиска наиболее экономичных решений, чему способствует высокий уровень развития расчетных методов исследования конструкций, а также по пути поиска наиболее технологичных и недорогих строительных материалов для этих конструкций. Такой подход приводит к тому, что традиционные гравитационные бетонные плотины уступают свои позиции конструкциям из укатанного бетона с применением малоцементных материалов весьма сложного многокомпонентного состава, в то же время в элементах традиционных каменных и каменно-земляных плотин появляются призмы и зоны из грунтов с добавлением цемента. Эти тенденции связаны с естественным стремлением, при строительстве любых плотин, к максимальному использованию местных строительных материалов, к созданию экономичных и высокотехнологичных конструкций.

Например, с помощью технологии «твердая насыпь» появилась возможность использовать грунты полезных выемок, включая глинистые грунты с добавлением крупного заполнителя и вяжущего вещества. Полученный материал относят по своим характеристикам к тощим бетонам с расходом

-5

цемента до 50-80 кг/м .

Полученную таким образом плотину трудно классифицировать однозначно и, в зависимости от своих фильтрационных, прочностных и деформационных свойств, она может быть отнесена как к бетонным, так и к грунтовым сооружениям. Очевидно, что интерес к проектированию данных плотин будет расти по мере накопления баз данных по прочностным, деформативным и фильтрационным свойствам слагающих данные плотины материалов, а также по мере проведения технико-экономических исследований, определяющих наилучшее направление для их использования в теле плотин.

Интересно отметить, что в большинстве случаев несостоявшегося строительства плотин типа «твердая насыпь» предпочтения были отданы

альтернативным проектам каменно-набросных плотин с железобетонным экраном. Действительно, снижение стоимости плотины за счет использования каменной наброски в низовой призме чрезвычайно выигрышно, поэтому главная задача в удешевлении стоимости грунтовых плотин заключается в совершенствовании конструкций противофильтрационного элемента и условий его взаимодействия с упорной призмой.

При проектировании высоконапорных плотин с железобетонным экраном проблема обеспечения надежности и безопасности сооружений встает особенно остро, поскольку с увеличением высоты плотины увеличиваются действующие нагрузки, работа материала перестает быть упругой и переходит в стадию упругопластических деформаций. Нелинейное деформирование грунта под нагрузкой, развивающееся во времени, вызывает деформирование жестких элементов железобетонного экрана, что проявляется в концентрации значительных как сжимающих, так и растягивающих напряжений в экране на участках наибольших прогибов [74]. Опыт строительства каменно-набросных плотин с железобетонными экранами даже средней высоты показывает, что наиболее распространенной причиной аварий на таких плотинах является трещинообразование на напорной грани экранов [99; 117; 128], что ограничивает возможности строительства высоких и сверхвысоких плотин такого типа.

Исследования напряженно-деформированного состояния плотин с железобетонными экранами показали, что наиболее значимыми факторами конструкции плотины, влияющими на величину растягивающих напряжений в экране, являются:

- соотношение прочностных и деформационных характеристик материалов экрана и упорной призмы;

- условия опирания экрана в узле сопряжения с основанием;

- возможности проскальзывания экрана по специальному контактному слою-смазке, исключающему или снижающему трение между экраном и подэкрановой зоной;

- гибкость экрана, обусловленная наличием специальных поперечных

деформационных швов, одним из которых является «периметральный шов», расположенный в опорном сечении экрана.

Следует отметить, что придание излишней гибкости экрану сопряжено с повышением его стоимости. Все деформационные швы в железобетонном экране оборудуются противофильтрационными шпонками, некоторые из них (в широких швах) имеют весьма сложное строение для обеспечения подвижности и герметичности соединения плит железобетонного экрана [10], поэтому количество таких швов влияет на стоимость конструкции, и их минимизация является одним из направлений поиска оптимального решения.

Среди перечисленных факторов, влияющих на напряженно -деформированное состояние железобетонного экрана все, кроме первого (соотношение прочностных и деформационных характеристик материалов экрана и упорной призмы), могут конструироваться специальным образом под особенности работы плотины в конкретных геологических, климатических и топографических условиях створа строительства. В свою очередь, первый из них является фактором, определяемым наличием тех или иных строительных материалов на площадке строительства, и вероятность попадания такого соотношения в диапазон оптимального соотношения жесткостей между упорной призмой и экраном, бесконечно мала. В этом случае, на примере многих построенных плотин [59-64], задача решается за счет зонирования тела плотины. При зонировании проектировщики придерживаются правила предпочтительного использования местных карьеров, однако, иногда возникает необходимость дополнительного обогащения грунта или создания специальных смесей заданного гранулометрического состава [15]. Однако практически невозможно подобрать сочетание естественных природных материалов на площадке строительства с деформационными свойствами, отличающимися между собой в 10, 100 и более раз.

Для решения этой проблемы в данной диссертационной работе предлагается использовать искусственную переходную зону, представляющую собой достаточно массивный элемент упорной призмы плотины, полученную за счет

отсыпки гравийно-галечникового или щебенистого грунта и его «закрепления» путем гравитационной проливки цементно-песчаным раствором. Полученная зона, являющаяся ближней к экрану, названа подэкрановой зоной. Она массивна, и может выполнять функцию «второй линии защиты» плотины от сквозной фильтрации в случае образования трещин в железобетонном экране. Ширина подэкрановой зоны варьируется исходя из возможности устройства в ней цементационных потерн, из которых может проводиться инъектирование зоны трещинообразования в экране при проведении ремонтных и восстановительных работ, что особенно важно - без необходимости сработки водохранилища, поскольку на водохранилищах многолетнего регулирования это невозможно [127].

Данная диссертация посвящена разработке концепции создания искусственного материала подэкрановой зоны плотины, исследованию его состава и прочностных свойств, разработке методики проектирования плотины с железобетонным экраном и подэкрановой зоной из материала «камнебетон».

Актуальность темы исследования заключается в возможности улучшения напряженно-деформированного состояния железобетонного экрана каменно-набросных плотин за счет устройства подэкрановой зоны из материала «камнебетон», повышения надежности и ремонтоспособности таких плотин. «Камнебетон» представляет собой каменную отсыпку, пролитую цементно-песчаным раствором с добавлением пластификатора.

Управляемый подбор состава «камнебетона», исходя из расчётов напряженно-деформированного состояния плотины позволяет оптимизировать её конструкцию с точки зрения экономических и технологических критериев.

С увеличением высоты грунтовых плотин возрастает опасность образования трещин в железобетонном экране, в этом случае подэкрановая зона из «камнебетона» может служить дополнительной защитой от сквозной фильтрации. Наличие потерн, выполненных в подэкрановой зоне на разных ярусах по высоте плотины, позволит проводить ремонтно-восстановительные инъекционные

работы с внутренней стороны экрана без сработки и опорожнения водохранилища, что является очень важным преимуществом такой конструкции.

Степень разработанности темы исследования. Предлагаемый в диссертационном исследовании материал, названный «камнебетоном», на данный момент не имеет опыта применения в гидротехническом строительстве. Идея создания упрочненного цементно-песчаным раствором «конгломерата» или «брекчии» (что различается степенью окатанности частиц) была предложена профессором Рассказовым Л.Н. на основе опыта строительства перемычек Куйбышевского гидроузла, когда отсыпанный материал для снижения его фильтрационных свойств прямо на насыпи проливался цементным молоком. Исследованием свойств литых бетонов в гидротехническом строительстве занимались Затворницкая Т.А., Дворкин Л.И., Дворкин О.Л., Кизима В.П. и др. Первые лабораторные исследования данного материала были начаты в 2014 году Бестужевой А.С. и Букановым Г.Н. с целью получения крупномасштабного

-5

образца «камнебетона» (0,5x0,6x0,3 м ) и исследования его свойств. Имеются опубликованные данные лабораторных исследований, в которых приводится плотность, прочность в возрасте 180 суток и модуль упругости материала, полученный ультразвуковым методом.

Обоснование эффективности использования «камнебетона» в подэкрановой зоне плотины основывается на проведении численных исследований напряженно -деформированного состояния плотины по программному комплексу, разработанному на кафедре Гидравлики и гидротехнического строительства ФГБОУ ВО НИУ МГСУ, в котором реализована упругопластическая модель грунта профессора, д.т.н. Рассказова Л.Н., основанная на энергетическом условии прочности.

Цель исследования заключалась в создании материала «камнебетон», исследовании его свойств и разработке методики численного исследования эффективности его применения в конструкциях грунтовых плотин с железобетонным экраном.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие основные Задачи исследования:

1. Поиск вида факторного плана для оценки критериев работоспособности плотины с подэкрановой зоной из «камнебетона» в методе факторного анализа.

2. Постановка эксперимента по подбору состава заливочной смеси для материала «камнебетон» с поиском критериев оценки различных составов.

3. Определение физико-механических, прочностных и деформационных свойств материала заливочной смеси и материала «камнебетон».

4. Разработка методики подбора состава заливочной смеси для материала «камнебетон» на основе критериев вязкости, водоотделения, прочности.

5. Исследование влияния подэкрановой зоны из «камнебетона» на напряженно-деформированное состояние грунтовой плотины с железобетонным экраном.

6. Разработка рекомендаций по использованию «камнебетона» в конструкциях грунтовых плотин с железобетонным экраном.

Научная новизна работы заключается:

• в управляемом подходе к созданию материала «камнебетон», отвечающего заданным параметрам прочности и технологическим требованиям (условная вязкость и водоотделение);

• в расчётном обосновании эффективности его применения в подэкрановой зоне грунтовой плотины с железобетонным экраном.

Теоретическая значимость работы. На основе исследования материала «камнебетон» в рамках факторного анализа составлены уравнения регрессии и построены графики, позволяющие определить свойства «камнебетона» в зависимости от его состава, выраженного в соотношениях между водой и цементом (вода/цемент), водой и вяжущим веществом (вода/(цемент+минеральный порошок)), водой и весом твердых фракций в смеси (вода/(цемент+минеральный порошок+песок)). Доказана возможность подбора

состава «камнебетона» под заданные условия его работы в теле грунтовой плотины с железобетонным экраном.

Составлен и апробирован алгоритм расчета напряженно-деформированного состояния плотины с железобетонным экраном с подэкрановой зоной из «камнебетона», способствующей улучшению напряженно-деформированного состояния экрана плотины, повышению надежности и ремонтопригодности экрана в случае образования в нем трещин.

Практическая значимость работы. Разработана методика подбора состава материала «камнебетон» в зависимости от условий его работы в теле грунтовой плотины. Даны практические рекомендации по использованию «камнебетона» в подэкрановой зоне плотины, что повысит надежность данного типа плотин, зарекомендовавших себя, как экономичные и высокотехнологичные конструкции.

Методология и методы исследования. Экспериментальные и теоретические исследования по подбору состава заливочной смеси для материала «камнебетон» основывались на опыте разработки многокомпонентных смесей при создании бетонов различной подвижности и жёсткости. Использовался расчётно-аналитический аппарат метода факторного анализа, а лабораторные исследования по определению свойств заливочной смеси и образцов «камнебетона» проводились в специализированных лабораториях (НОЦ «Геотехника» НИУ МГСУ), на сертифицированном оборудовании. Программная реализация методики подбора состава выполнена в среде Delphi (Object Pascal) и сертифицирована в программном продукте «Подбор состава смеси для камнебетона».

Положения, выносимые на защиту:

1. Методика подбора состава материала «камнебетон» с учётом критериев стоимости, прочности и технологичности.

2. Результаты исследования физико-механических, прочностных и деформационных свойств заливочной смеси для «камнебетона» и материала «камнебетон».

3. Управление свойствами материала «камнебетон» в зависимости от условий его работы в теле плотины с железобетонным экраном. Алгоритм расчета напряженно-деформированного состояния плотины с железобетонным экраном и подэкрановой зоной из «камнебетона».

4. Оценка эффективности применения «камнебетона» в подэкрановой зоне плотины на основе расчётов напряженно-деформированного состояния.

5. Рекомендации по применению «камнебетона» в подэкрановой зоне грунтовой плотины с железобетонным экраном.

Степень достоверности результатов. Все экспериментальные исследования выполнены в соответствии с действующими ГОСТами и СП. Результаты экспериментов сопоставимы с результатами, полученными другими авторами. Программа для ЭВМ по подбору состава смеси для материала «камнебетон» (авторы - Бестужева А.С., Гадай Д.) сертифицирована в федеральной службе интеллектуальной собственности (Роспатент).

Апробация результатов проводилась в виде докладов на научных конференциях и участия в конкурсе студенческих проектов. Были сделаны доклады на десяти научных конференциях:

1. Десятая научно-техническая конференция «Гидроэнергетика. Гидротехника. Новые разработки и технологии», ВНИИГ им. Веденеева, г. Санкт-Петербург, 2016 г. с докладом на тему «Анализ НДС плотины из камнебетона с железобетонным экраном».

2. «Дни студенческой науки», НИУ МГСУ, Москва, 2017 г. с докладом на тему «Исследование НДС грунтовой плотины с экраном методами факторного анализа».

3. ХХ Международная межвузовая научно-практическая конференция «Строительство - формирование среды жизнедеятельности», НИУ МГСУ, г. Москва, 2017 г. с докладом на тему «Использование методов факторного анализа в исследовании напряженно-деформированного состояния грунтовых плотин».

4. Одиннадцатая научно-техническая конференция «Гидроэнергетика. Гидротехника. Новые разработки и технологии», ВНИИГ им. Веденеева, г. Санкт-Петербург, 2017 г. с докладом на тему «Камнебетон в строительстве плотин. Исследование свойств, подбор состава».

5. XXI Международная межвузовая научно-практическая конференция «Строительство - формирование среды жизнедеятельности», НИУ МГСУ, г. Москва, 2018 г. с докладом на тему «Stone-concrete - material for rockfill dam face zone».

6. Всероссийский научно-практический семинар "Современные проблемы гидравлики и гидротехнического строительства" посвященный 105-летию со дня рождения профессора, д.т.н. С.М. Слисского, НИУ МГСУ, г. Москва,

2018 г. с докладом на тему «Поиск оптимального состава и исследования специального материала для подэкрановой зоны плотины с железобетонным экраном».

7. Молодежная конференция "Наука и проектирование", АО «Институт Гидропроект», г. Рыбинск, 2018 г. с докладом на тему «Камнебетон как материал подэкрановой зоны каменнонабросных плотин с железобетонным экраном».

8. 8-я всероссийская научная конференция с международным участием "Механика композитных материалов и конструкций, сложных и гетерогенных сред" имени И.Ф. Образцова и Ю.Г. Яновского, ИПРИМ РАН, г. Москва, 2018 г. с докладом на тему «Канмебетон в грунтовых плотинах».

9. XXII Международная межвузовая научно-практическая конференция «Строительство - формирование среды жизнедеятельности», ТИИМСХ, г. Ташкент, 2019 г. с докладом на тему «Material stone-concrete - selection of composition for concrete face rockfill dams».

10.II Всероссийский научно-практический семинар "Современные проблемы гидравлики и гидротехнического строительства", НИУ МГСУ, г. Москва,

2019 г. с докладами «Немного о технологии создания материала

«камнебетон» на строительной площадке» и «Роль подэкрановой зоны в напряженно-деформированном состоянии плотины с железобетонным экраном».

Принял участие в конкурсе студенческих проектов:

1. Х Всероссийский конкурс студенческих проектов «Энергия развития» ПАО «РусГидро» с работой на тему «Использование камнебетона в конструкции грунтовых плотин».

Публикации. Материалы диссертации достаточно полно изложены в 7 научных публикациях, из которых 2 работы опубликованы в журналах, включенных в Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук (Перечень рецензируемых научных изданий), 4 работы опубликованы в журналах, индексируемых в международных реферативных базах Scopus, Web of Science и других, и 1 работа опубликована в других научных изданиях. Получено одно свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ, выданное Федеральной службой по интеллектуальной собственности (Роспатент). В диссертации использованы результаты научных работ, выполненных автором -соискателем ученой степени кандидата технических наук - лично и в соавторстве. Список опубликованных научных работ Гадай Д. (лично и в соавторстве) приведён в списке публикаций по теме диссертации. Личный вклад автора заключается в:

• выполнении экспериментальных исследований, связанных с составлением плана эксперимента, подбором составов заливочной смеси для материала «камнебетон», изготовлением образцов и исследовании их прочностных и деформационных свойств в общем количестве более ста экспериментов;

• выполнении теоретических исследований по установлению функциональных связей между количественным составом материалов, входящих в заливочную смесь «камнебетона» и параметрами прочности

образцов «камнебетона» с контролем технологических условий проливки каменного материала;

• разработке методики подбора состава заливочной смеси для «камнебетона», составлении алгоритма для программной реализации методики на ЭВМ;

• выполнении численных исследований напряженно-деформированного состояния плотины с подэкрановой зоной из «камнебетона по программе», разработанной на кафедре Гидравлики и гидротехнического строительства ФГБОУ ВО НИУ МГСУ;

• анализе, обобщении и оформлении результатов в виде выводов и рекомендаций;

• публичной апробации работы в выступлениях на конференциях с научными докладами и публикациями.

Знание технического английского языка использовалось соискателем при выступлениях на конференциях и переводе научных статей. Соответствие паспорту специальности.

Данная работа соответствует следующим пунктам паспорта специальности: Пункт 1. Разработка теории, методов расчётного обоснования, проектирования и строительства плотин из грунтовых материалов.

Пункт 10. Создание новых технологий возведения гидротехнических сооружений, предназначенных для работы в различных природно-климатических зонах страны, из различных строительных материалов с учётом наличия достаточных ресурсов последних и уровня технической вооруженности строительных организаций [58].

Создание нового материала, именуемого «камнебетон», из щебенистой отсыпки, пролитой цементно-песчаным раствором, для использования в виде подэкрановой зоны грунтовой плотины с железобетонным экраном.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения и четырёх глав и включает в себя 198 страниц машинописного текста, 153 рисунка, 39 таблиц и 3 приложения. Список использованной литературы содержит 1 33 наименования, из них 35 на иностранном языке.

Благодарности. Диссертация выполнена на кафедре Гидравлики и гидротехнического строительства ФГБОУ ВО НИУ МГСУ. Работа выполнена под научным руководством доцента, кандидата технических наук Бестужевой Александры Станиславовной. Автор выражает глубокую благодарность Александре Станиславовне за огромную помощь в постановке задач и в наставлениях в научно-исследовательской работе.

Своё уважение и признательность автор выражает недавно ушедшему заслуженному деятелю РФ, профессору, доктору технических наук Рассказову Леониду Николаевичу за формирование идеи о перспективности создания материала «камнебетон» и использованию его в качестве подэкрановой зоны грунтовой плотины с железобетонным экраном.

Также автор выражает благодарность руководителю ОНИЛ «Морских нефтегазопромысловых гидротехнических сооружений» Шунько Наталье Владимировне и руководителю НОЦ «Геотехника» Тер-Мартиросяну Армену Завеновичу за предоставление лабораторий и создание возможностей для проведения научных исследований.

Глава 1. ОПЫТ СТРОИТЕЛЬСТВА ГРУНТОВЫХ ПЛОТИН С НЕГРУНТОВЫМИ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫМИ

ЭЛЕМЕНТАМИ

1.1 Анализ мирового опыта строительства плотин с железобетонным

экраном

Плотины строятся повсеместно во всём мире. На данный момент, по количеству плотин на единицу площади, первое место в мире занимает

л

Швейцария - 5 плотин/1000 км [109].

Анализ мирового опыты гидротехнического строительства последних лет показывает, что значительного сокращения общей стоимости, сроков строительства гидроузла, а также пуска агрегатов ГЭС на пониженных напорах можно добиться переходом на строительство более техничных и экономичных грунтовых плотин с железобетонным экраном [119]. Данный анализ производился на основе данных как отечественных, так и зарубежных источников.

Одним из наиболее распространённых видов международных источников являются бюллетени с ежегодных собраний «Международной комиссии по большим плотинам 1СОЬВ». История данной неправительственной организации насчитывает уже более 90 лет со времени её основания (3 октября 1928 г.) на «Мировой энергетической конференции» в Лондоне шестью странами -участниками (США, Франция, Италия, Румыния, Великобритания и Швейцария) [62] и представляет собой форум для обмена знаниями и опытом в строительстве плотин.

В таблице 1.1 приведены сведения о 15 странах, в которых в строительстве находилось более пяти плотин выше 60 м на 2012 год [15]. Среди них Китай [72], Иран [83], Турция, Вьетнам [63], Япония [59] и др. Китай занимает первое место по количеству строящихся гидроузлов - 91, из которых 53 плотины выше 100 м, 24 выше 150 м, 13 выше 200 м, 6 - выше 250 м и одна выше 300 м.

Таблица 1.1. Строительство плотин в мире

Страна Кол. плотин, шт. Типы плотины

Бетонная гравитационная Из укатанного бетона Арочная Каменно-земляная Кам набро асфальтс диафр енно-сная с бетонной агмой Каменно-набросная Земляная

кол. м кол. Н-мак^ м кол. м кол. Нмакс, м кол. Нмакс, м кол. Нмакс, м кол. Нмакс, м

Вьетнам 22 3 170 15 139 - - 2 100 - - 1 64 1 60

Индия 8 7 116 - - - - - - 1 163 - - - -

Иран 55 - - 6 158 7 315 20 182 - - 2 128 20 150

Китай 91 2 161 35 202 8 305 2 295 11 109 33 224 - -

Малайзия 5 - - 3 146 - - - - - - 1 207 1 78

Мьянма 7 - - 1 99 - - 5 161 - - - - 1 79

Сауд. Аравия 5 3 95 - - - - - - 2 101 - - - -

Турция 26 1 195 5 165 1 247 10 168 - - 6 140 3 66

Япония 15 6 119 6 110 - - 3 132 - - - - - -

Марокко 7 - - 3 98 - - 1 71 - - 3 109 - -

Греция 6 1 66 - - - - 3 145 - - - - 2 75

Испания 8 5 95 1 103 - - - - - - 1 108 1 85

Италия 5 2 118 1 78 - - 1 78 - - - - 1 108

Мексика 5 - - 3 130 - - - - - - 2 208 - -

Бразилия 6 2 110 2 120 - - - - - - 1 62 1 87

Всего: 271 32 81 [6 4 \7 14 50 31

Анализ таблицы 1.1 показывает, что из общего числа строящихся плотин более половины (142 плотины) приходится на долю грунтовых, остальные 129 -бетонные. Бетонные плотины в основном возводятся из УБ, в наименьшей степени строят плотины арочного типа. При проектировании грунтовых плотин предпочтение отдаётся каменно-земляным или каменно-набросным плотинам с железобетонным экраном.

За прошедшие полвека во многих странах Латинской Америки (Бразилия [61], Колумбия, Венесуэла и др.), США [64], Мексике, Юго-Восточной Азии, Китае, Индонезии [60], Австралии, Швейцарии [62], и др. построено и находятся на стадии возведения более 200 грунтовых плотин с железобетонным экраном высотой от 30 до 160 м [110].

Показательным фактом является то, что в Китае первая плотина с железобетонным экраном была построена в 1982 г. (Кекейа, 42 м), а к 2000 г. количество плотин в данной стране составляло более ста единиц.

Данный вид плотин характеризуются более обжатым профилем (крутизна верхового откоса 1:1,3-1:1,4, а низового - 1;1,4-1;1,6) по сравнению с каменно-земляными плотинами. При технико-экономическом сравнении грунтовой плотины с железобетонным экраном и плотины с ядром, первая наиболее эффективна в сильно удалённых горных районах с высокой сейсмичностью (8-9 балов) в случае отсутствия местных карьеров связных грунтов. Данный эффект особо силён, когда требуется проведение дорогих мероприятий по приготовлению искусственных фильтров, изменению гранулометрического состава и влажности глинистых грунтов ядер, ограничению содержания мелких фракций в теле призм плотин и включений слабых полускальных грунтов в этих плотинах и т.д. При строительстве плотин с ядром в каньонах, подготовка скального основания под ядро (укрепительная и глубинная цементации) выполняются поэтапно, по мере возведения плотины, что приводит к удлинению сроков строительства гидроузла. У плотин с железобетонным экраном объём работ по подготовке основания под контурную плиту, которая используется в качестве пригрузки при цементации, значительно меньше, и выполняются они независимо от отсыпки тела плотины.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гадай Дмитрий, 2020 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В, Грановский. - М.: Наука, 1976. - 279 с.

2. Аргал, Э.С. О некоторых свойствах глиноцементобетона и особенностях работы стены в грунте в теле плотины / Э.С. Аргал, В.М. Королев // Гидротехническое строительство. - 2019. - № 5. - С. 10-19.

3. Белостоцкий, А.М. Разработка калиброванных математических моделей напряженно-деформированного состояния гидротехнических сооружений (на примере Загорской ГАЭС) / А.М. Белостоцкий, М.В. Белый, Л.Н. Рассказов, В.Г. Желанкин // Сб. научных трудов АО НИИЭС «Безопасность энергетических сооружений». - 2000. - Вып. 7. - С. 153-156.

4. Белостоцкий, А.М. Численное моделирование пространственного напряженно-деформированного состояния систем «сооружение-основание» с учётом нелинейных реологических свойств грунтов / А.М. Белостоцкий, М.В. Белый, Л.Н. Рассказов, В.Г. Желанкин // «Вопросы прикладной математики и вычислительной механики». Сб. научных трудов МГСУ.

- М.: МГСУ, - 2001. - С.22-29.

5. Берг, О.Я. Высокопрочный бетон / О.Я. Берг, Е.Н. Щербаков, Г.Н. Писанко.

- М.: Стройиздат, 1971. - 207 с.

6. Бестужева, А.С. Камнебетон как материал для подэкрановой зоны плотины с железобетонным экраном / А.С. Бестужева // Научное обозрение. - 2015.

- № 23. - С. 75-80.

7. Бестужева, А.С. Камнебетон в строительстве плотин / А.С. Бестужева, Г.Н. Буканов // Гидротехническое строительство. - 2016. - № 10. - С. 34-38.

8. Бестужева, А.С. Оптимизация конструкции железобетонного экрана каменной плотины (г/у Нам Конг в Лаосе) / А.С. Бестужева, В.М. Лисенкова // Вестник МГСУ. - 2010. - №4. - С. 382-387.

9. Бетоны и железобетон (лекция 3). Режим доступа: https://en.ppt-online.org/86026

10.Бритвин, С.О. Основные положения концепции обеспечения безопасности гидротехнических сооружений / С.О. Бритвин, И.Н. Иващенко, И.В. Семенов, Л.Н. Рассказов // Гидротехническое строительство. - 2004. - № 10. - С. 2-5.

11.Бурлаков, В.А. Применение камнебетона в гидротехнических сооружениях / В.А. Бурлаков // Гидротехническое строительство. - 1960. - № 11. - С. 21-24.

12.Гадай, Д.В. Использование методов факторного анализа в исследовании напряженно-деформированного состояния грунтовых плотин / А.С. Бестужева, Д.В. Гадай // Строительство - формирование среды жизнедеятельности. Сборник трудов ХХ межвузовой научно-практической конференции студентов, магистрантов, аспирантов и молодых учёных. - 2017.

- С. 1146-1148.

13. Гадай, Д.В. Поиск методами факторного анализа оптимальной конструкции грунтовой плотины с подэкрановой зоной из камнебетона / А.С. Бестужева, Д.В. Гадай // Гидротехническое строительство. - 2017. - № 5. - С. 24-29.

14. Гадай, Д.В. Поиск оптимального состава и исследования специального материала для подэкрановой зоны плотины с железобетонным экраном /

A.С. Бестужева, Д.В. Гадай // Гидротехническое строительство. - 2018. - № 10. - С. 40-48.

15.Глаговский, В.Б. Новые тенденции в строительстве грунтовых плотин /

B.Б. Глаговский, В.Г. Радченко// Гидротехническое строительство. - 2013.

- № 1. - С. 2-8.

16.Гершанович, Г.Л. О методике выбора оптимальных параметров камнебетона / Г.Л. Гершанович // Гидротехническое строительство. - 1962. - № 2.

- С. 30-32.

17. Головной региональный центр коллективного пользования (ГР ЦПК). Режим доступа: http: //mgsu.ru/science/Expluatac_N_I_oborud/index. php?sphrase_id=1712 935

18.Гольдин, А.Л. Проектирование грунтовых плотин / А.Л. Гольдин, Л.Н. Рассказов. - Издательство АСВ, 2001. - 384 с.

19. ГОСТ 166-89 (СТ СЭВ 704-77 - СТ СЭВ 707-77; СТ СЭВ 1309-78, ИСО 359976) Штангенциркули. Технические условия (с Изменениями №1, 2). - М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. - 11 с.

20.ГОСТ 427-75. Линейки измерительные металлические. Технические условия (с Изменениями №1, 2, 3). - М.: Стандартинформ, 2007. - 8 с.

21.ГОСТ 8267-93. Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия (с Изменениями №1-4). - М.: Стандартинформ, 2018. - 40 с.

22.ГОСТ 8735-88. Песок для строительных работ. Методы испытаний (с Изменениями №1, 2). - М.: Стандартинформ, 2018. - 30 с.

23.ГОСТ 8736-2014. Песок для строительных работ. Технические условия (с Поправкой). - М.: Стандартинформ, 2019. - 12 с.

24.ГОСТ 9070. Вискозиметры для определения условной вязкости лакокрасочных материалов. Технические условия (с Изменениями №1, 2, 3, 4). - М.: ИПК издательство стандартов, 1994. - 11 с.

25.ГОСТ 10180-2012. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. - М.: Стандартинформ, 2018. - 36 с.

26.ГОСТ 12730.1-78. Бетоны. Методы определения плотности. - М.: Стандартинформ, 2018. - 8 с.

27.ГОСТ 18105-2010. Бетоны. Правила контроля и оценки прочности. - М.: Стандартинформ, 2018. - 16 с.

28.ГОСТ 22685-89. Формы для изготовления контрольных образцов бетона. Технические условия. - Стандартинформ, 2006. - 11 с.

29.ГОСТ 23732-2011. Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2012. - 16 с.

30.ГОСТ 24452-80. Бетоны. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона. - М.: Стандартинформ, 2005. - 14 с.

31.ГОСТ 26871-86. Материалы вяжущие гипсовые. - М.: Издательство стандартов, 1986. - 11 с.

32.ГОСТ 30491-2012. Смеси органоминеральные и грунты, укрепленные органическими вяжущими, для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2013. - 20 с.

33.ГОСТ 30515-2013. Цементы. Общие технические условия. - М.: Стандартинформ, 2014. - 43 с.

34.ГОСТ 31108-2016. Цементы. Общестроительные. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2016. - 20 с.

35.ГОСТ Р 52129-2003. Порошок минеральный для асфальтобетонных и органоминеральных смесей. Технические условия (с Поправкой). - М.: Госстрой России, ФГУП ЦПП, 2004. - 38 с.

36.ГОСТ Р 53228-2008. Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания (с Изменением №1). - М.: Стандартинформ, 2010. - 145 с.

37.Грунтоцемент для грунтовых плотин. Бюллетень комитета по большим плотинам. 1986 г. Перевод ВНИИГа, 1987. - 55 с.

38.Дворкин, Л.И. Проектирование составов бетона с заданными свойствами / Л.И, Дворкин, О.Л. Дворкин. - Ровно, Изд-во Росенского государственного технического университета, 1999. - 202 с.

39.Дворкин, Л.И. Эффективные литые бетоны. / Л.И. Дворкин, В.П. Кизима. -«Вища школа»: Львов, 1986. - 144 с.

40.Еремеев, А.В. Экспериментальное обоснование использования геоматов с полимерными вяжущими: дис. ... канд. тех. Наук: 05.23.07 / Еремеев Андрей Викторович. - М., 2019. - 211 с.

41.Затворницкая, Т.А. Литые бетоны в гидроэнергетическом строительстве / Т.А. затворницкая, С.А. Коняева, Б.Ф. Микулович. - М.: Энергия, 1974. - 112 с.

42.Зедгенидзе, И.Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем / И.Г. Зедгенидзе. - М.: Наука, 1976. - 390 с.

43.Каменная плотина с внутренним противофильтрационным экраном из грутноцементобетона [Текст] : пат. 2523503 РФ: МПК Е02В 7/06 (2006.01) /

Саинов М.П., Анискин Н.А., Котов Ф.В.; заявитель и правообладатель ФГБОУ ВПО МГСУ - № 2012158057/13; заявл. 28.12.2012; опубл. 20.07.2014,Бюл. №20.

44.Королёв, В.М. Новое в создании противофильтрационного элемента в теле грунтовой плотины / В.М. Королёв, О.Е. Смирной, Э.С. Аргал, А.В. Радзинский // Гидротехническое строительство. - 2013. - № 8, - С. 2-9.

45.Леонтьев, В.К. Гидравлика: учебное пособие / В.К. Леонтьев, Е.А. Гирба, О.Н. Кораблева. - Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2014. - 98 с.

46.Ляпичев, Ю.П. Проектирование и строительство современных высоких плотин: Учеб. Пособие / Ю.П. Ляпичев. - М.: Изд-во РУДН, 2004. - 275 с.

47.Ляпичев, Ю.П. Обеспечение надежности и экономичности современных каменнонасыпных плотин с железобетонными экранами / Ю.П. Ляпичев, И.Н. Иващенко // Гидротехническое строительство. - 1988. - №10.

48. Ляпичев, Ю.П. Устойчивость и прочность новых конструкций плотин из особо тощего укатанного бетона / Ю.П. Ляпичев, А.М. Кожевникова // Вестник РУДН, сер. Инженерные исследования. - 2005. - №1. - С. 97-103.

49. Ляпичев, Ю.П. Напряженно-деформированное состояние варианта каменнонасыпной плотины Камбаратинской ГЭС-1 с железобетонным экраном / Ю.П. Ляпичев, А.В. Радзинский // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. - 2010.

- №2. - С. 109-117.

50.Малинин, А.Г. Определение физико-механических свойств грунтоцемента в ходе натурных исследований / А.Г. Малинин, А.А. Жемчугов, И.Л. Гладков // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. - 2011.

- №1. - С. 325-330.

51.Моисеев, С.Н. Каменно-земляные плотины. Основы проектирования и строительства /С.Н. Моисеев, И.С, Моисеев. - Издательство «Энергия», 1977 г. - 280 с.

52.Монсеф, Белаид. Использование укатанного бетона и грунтоцемента в гидротехническом строительстве Туниса: дис. ... канд. техн. Наук: 05.23.07 / Монсеф Белаид. - М., 2002. - 102 с.

53. Монгомери, Д.К. Планирование эксперимента и анализ данных: Пер с англ. / Д.К. Монтгомери. - Л.: Судостроение, 1980. - 384 с.

54.Ничипорович, А.А. Плотины из местных материалов. Учебн. пособие для вузов / А.А. Ничипорович. - М. Стройиздат, 1973. - 320 с.

55.Нгуен, Тхань Дат. Нарпяжённо-деформированное состояние каменных плотин с железобетонными экранами: дис. ... канд. тех. Наук: 05.23.07 / Нгуен Тхань Дат. - М., 2004. - 264 с.

56.Орищук, Р.Н. Разработка и обоснование конструкции самозалечивающихся противофильтрационных диафрагм грунтовых плотин из буросекущихся глиноцементобетонных свай: автореферат дис. ... канд. техн. наук: 05.23.07 / Орищук Роман Николаевич. - СПб., 2018. - 20 с.

57.П 46-89 ВНИИГ. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений (без предварительного напряжения) к СНиП 2.06.08-87. - Ленинград, 1991 г.- 276 с.

58.Паспорт специальности: 05.23.07. Режим доступа: http: //arhvak.minobrnauki.gov.ru/316/

59.Пехтин, В.А. Большие плотины и гидроэнергетика Японии / В.А. Пехтин, Е.Н. Белендир, В.Г. Радченко // Гидротехническое строительство. - 2013.

- № 4. - С. 57-66.

60.Пехтин, В.А. Водное хозяйство и гидроэнергетика Индонезии / В.А. Пехтин, Е.Н. Белендир, В.Г. Радченко // Гидротехническое строительство. - 2015.

- № 3. - С. 22-29.

61. Пехтин, В.А. Гидроэнергетика Бразилии - основа электроэнергии страны / В.А. Пехтин, Е.Н. Белендир, В.Г. Радченко // Известия Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники им. Б.Е. Веденеева.

- 2009. - Том 256. - С. 137-148.

62.Пехтин, В.А. Настоящее и будущее гидроэнергетики Швейцарии / В.А. Пехтин, Е.Н. Белендир, В.Г. Радченко // Гидротехническое строительство. - 2012. - № 4. - С. 38-47.

63.Пехтин, В.А. Современный этап развития водного хозяйства и гидроэнергетики Вьетнама / В.А. Пехтин, Е.Н. Белендир, В.Г. Радченко // Гидротехническое строительство. - 2011. - № 2, - С. 46-53.

64.Пехтин, В.А. Состояние и перспективы гидроэнергетики США / В.А. Пехтин, Е.Н. Белендир, В.Г. Радченко // Гидротехническое строительство. - 2014.

- № 1. - С. 44-51.

65.Подвысоцкий, А.А. Поэтапность возведения каменно-набросной плотины -способ регулирования напряженно-деформированного состояния железобетонного экрана / А.А. Подвысоцкий, М.П. Саинов, В.Б. Сорока, М.Л. Догонов // Вестник МГСУ. - 2018. - Т. 13. - Вып. 11. - С. 1395-1406.

66.Подвысоцкий, А.А. Роль поперечных швов в регулировании напряженно-деформированного состояния железобетонного экрана каменно-набросной плотины / А.А. Подвысоцкий, М.П. Саинов, В.Б. Сорока, Р.В. Лукичев // Вестник МГСУ. - 2018. - Т. 13. - Вып. 12. - С. 1533-1545.

67.Радзинский, А.В. Надежность грунтовых плотин с противофильтрационным элементом в виде «стены в грунте»: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.07 / Радзинский Александр Владимирович. - М., 2014. - 128 с.

68.Радченко, В.Г. Дружинин М.А. Каменнонабросные плотины с железобетонными экранами / В.Г. Радченко, Б.Г. Глаговский, Н.А. Кассирова, Е.В. Курнева // Новое в Российской электроэнергетике. - 2004. - №12.

- С. 34-42.

69.Радченко, В.Г. Современное научное обоснование строительства плотин с железобетонными экранами / В.Г. Радченко, В.Б. Глаговский, Н.А. Кассирова, Е.В. Курнева, М.А. Дружинин // Гидротехническое строительство. - 2004.

- № 3. - С. 2-8.

70.Радченко, В.Г. Современные технологии строительства каменнонабросных плотин с железобетонными экранами / В.Г. Радченко, Е.В. Курнева, Ю.Г. Ротченко // Гидротехническое строительство. - 2007. - № 1., - С. 25-34.

71.Радченко, В.Г. Опыт возведения противофильтрационных устройств из грунтоцементных смесей / В.Г. Радченко, М.Г. Лопатина, Е.В. Николайчук, С.В, Радченко // Гидротехническое строительство. - 2012. - № 12. - С. 46-54.

72.Радченко, В.Г. Вчера, сегодня и завтра Китайской Народной Республики / В.Г. Радченко, Е.А. Филлипова // Гидротехническое строительство. - 2014.

- № 3. - С. 44-53.

73.Рассказов, Л.Н. Условие прочности / Л.Н. Рассказов // Труды института ВОДГЕО. - 1974. - Вып. 44. - С. 53-59.

74.Рассказов, Л.Н. Гидротехнические сооружения. Часть 1. Учебник для вузов / Л.Н. Рассказов, В.Г. Орехов, Н.А. Анискин, В.В. Малаханов, А.С. Бестужева, М.П. Саинов, П.В, Солдатов, В.В. Толстиков. - М.: Издательство АСВ, 2008.

- 576 с.

75.Рассказов, Л.Н. К прочности глиноцементобетона / Л.Н. Рассказов, А.В. Радзинский, М.П. Саинов // Гидротехническое строительство. - 2014.

- №8. - С. 26-28.

76.Рассказов, Л.Н. Прочность и деформативность глиноцементобетона в сложном напряженном состоянии / Л.Н. Рассказов, А.В. Радзинский, М.П. Саинов // Гидротехническое строительство. - 2014. - №8. - С. 29-33.

77.Рассказов, Л.Н. Численные исследования надёжности высокой каменной плотины с железобетонным экраном и подэкрановой зоной из грунтоцементобетона / Л.Н. Рассказов, М.П. Саинов // Гидротехническое строительство. - 2012. - № 2. - С. 30-34.

78. Саинов, М.П. Влияние деформируемости каменной насыпи на напряженно-деформированное состояние железобетонного экрана плотины / М.П. Саинов // Вестник МГСУ. - 2015. - №3. - С. 69-78.

79.Саинов, М.П. Работа железобетонного экрана каменной плотины в пространственных условиях по результатам численного моделирования / М.П. Саинов // Приволжский журнал. - 2015. - №2. - С. 25-31

80.Саинов, М.П. Совершенствование конструкции высокой каменной плотины с железобетонным экраном / М.П. Саинов // Вестник МГСУ. - 2011. - №5.

- С. 36-40.

81. Саинов, М.П. Напряженно-деформированное состояние двухслойного экрана каменнонабросной плотины, выполненного из железобетона и грунтоцементобетона / М.П. Саинов, Ф.В. Котов // Вестник МГСУ. - 2017.

- Т. 12. - Вып. 5 (104). - С. 506-511.

82.Свид. 2019611162 Российская Федерация. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. Подбор состава смеси для камнебетона //

A.С. Бестужева, Д. Гадай; заявитель и правообладатель А.С. Бестужева, Д. Гадай. - №2019611162; заявл. 26.12.18; опубл. 22.01.19, реестр программ для ЭВМ. - 1 с.

83.Синюгин, В.Ю. Гидроэнергетика Ирана; настоящее и будущее /

B.Ю. Синюгин, Р.М. Хазиахметов, Е.Н. Белендир, А.П. Пак, В.Г. Радченко // Гидротехническое строительство. - 2006. - № 1, - С. 48-55.

84.Смесь для грутнобетона [Текст] : пат. 2392244 РФ: МПК С04В 28/04 (2006.01) / Сорокова В.В., Дмитриева Т.В., Карацупа С.В.; заявитель и правообладатель ГОУ ВПО БГТУ им. В.Г. Шухова. - № 2009112224/03; заявл. 02.04.2009 ; опубл. 20.06.2010, Бюл. №17.

85.Сольский, С.В. Анализ влияния компонентов глиноцементобетона на его характеристики / С.В. Сольский, Е.Е. Легина, Р.Н. Орищук, З.Г. Васильева, А.С. Величко // Вестник МГСУ. - 2016. - №10. - С. 80-93.

86.Сольский, С.В. Результаты лабораторных исследований фильтрационных характеристик глиноцементобетона / С.В. Сольский, М.Г. Лопатина, Е.Е. Легина, Р.Н. Орищук, Н.Л. Орлова // Гидротехническое строительство.

- 2016. - № 8. - С. 36-40.

87. Состав грунтобетонной смеси, грунтобетонное основание дорожной одежды, способ его устройства [Текст] : пат. 2445285 РФ: МПК С04В 14/10 (2006.01) / Строкова В.В., Карацупа С.В., Дмитриева Т.В., Лютенко А.О., Николаенко М.А.; заявитель и правообладатель ГОУ ВПО БГТУ им. В.Г. Шухова. - № 2010108582/03; заявл. 09.03.2010 ; опубл. 20.09.2011, Бюл. №8.

88.СП 39.13330.2012. Плотины из грунтовых материалов. Актуализированная редакция СНиП 2.06.05-84* (с Изменениями N 1, 2, 3). - М.: Минрегион России, 2012. - 132 с.

89.СП 41.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.06.08-87 (с Изменением №1). - М.: Минрегион России, 2012. - 89 с.

90.СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003 (с Изменениями №1, 2, 3). - М.: Минстрой России, 2015. - 151 с

91. СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. - М.: ГУП "НИИЖБ", ФГУП ЦПП, 2004. - 58 с.

92.СТО НОСТРОЙ 2.3.18-2011. Укрепление грунтов инъекционными методами в строительстве. - М.: ООО Издательство «БСТ». 2012. - 64 с.

93. ТУ 5745-001-97474489-2007. Пластификатор С-3. - 5 с.

94.Чукин, Б.А. Напряженно-деформированное состояние и устойчивость каменно-набросных плотин с противофильтрационным элементом из асфальтобетона: дис. ... канд. тех. наук: 05.23.07 / Чукин Бектур Арипович - М., 1983. - 201 с.

95.Шеримбетов, Х.С. Напряженно-деформированное состояние асфальтобетонных диафрагм каменных плотин: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.07 / Шеримбетов Халилулла Сатимович - М., 1989. - 238 с.

96.Шрейбер, А.К. Камнебетон (свойства и применение в строительстве): дис. док. тех. наук / Шрейбер Андрей Константинович - М., 1968. - 298 с.

97.Юркевич, Б.Н. Гидроэнергетика как составная часть экономического потенциала России / Б.Н. Юркевич // Гидротехническое строительство. - 2017.

- № 3, - С. 10-13.

98.Юркевич, О.П. Итальянский опыт использования струйной цементации / О.П. Юркевич // Метро и тоннели. 2004. - №1. - С. 1-13.

99.Arici, Y. Investigation of the cracking of CFRD face plates / Y. Arici // Computers and Geotechnics. - 2011. - No 38. - Pp. 905-916.

100. Concrete Faced Rockfill Dams. World Atlas & Industri Guide. "The International Journal on Hydropower & Dams", 2003.

101. Cooke J.B. Concrete Face Rockfill Dams - Design, Construction, and Performance: Proceeding of the 2nd Symposium / J.B. Cooke, J.L. Sherard // Detroit, Mich. - October 1985. American Society of Civil Engineers (ASCE), New York.

- 685 p.

102. Gadai, Dimitri. Material stone-concrete - selection of composition for concrete face rockfill dams / Alexandra Bestuzheva, Ilya Tsipurskiy, Dimitri Gadai // E3S Web of Conferences 97, - 2019. - 02026.

103. Gadai, D.V. Search for optimal composition and an investigation of special material for the near-face zone of a dam with reinforced concrete face / A.S. Bestuzheva, D.V. Gadai // Power Technology and Engineering. - 2019. - T. 52.

- №6, - P. 660-668.

104. Gadai, D.V. The search for the methods of factor analysis for an optimal design of earth-fill dams with stone-concrete support zone / A.S. Bestuzheva, D.V. Gadai // Power Technology and Engineering. - 2017. - T. 51. - №4, - Pp. 385-389.

105. Gadai, D.V. Stone-concrete - material for rockfill dam face zone / A.S. Bestuzheva, D.V. Gadai, R.M. Sadekov // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. - 2018. - Vol. 365.

106. Fujisawa, T. Trapezoidal CSG dam. Dam in Japan / T. Fujisawa // ICOLD. -2012. - Pp. 36-61.

107. Fujisawa, T. Development of the trapezoidal CSG dam / T. Fujisawa, T. Sasaki // The International Journal on Hydropower & Dams. - 2012. - Volume 19. - Issue 3.

- Pp. 58-63.

108. Hokkaido Prefecture. Toubetsu dam: an example of the innovative CSG technology // The International Journal on HydroPower & Dams. - 2012.

- Volume 19. - Issue 3. - Pp. 64-67.

109. International Commission on Large Dams // 79-th Annual Meeting. May 29 -June 3.2011. Lucerne/ Switzerland. Final Bulletin. - 2011.

110. International Journal on Hydropower and Dams, 202, Word Atlas & Industry Guide. RCC Dams - 2003.

111. ICOLD. Concrete Face Rockfill dam: Concepts for design and construction. International Commission on Large Dams // Bulletin №141. - 2010

112. ICOLD. Dam failures. Statistical analysis // Bulletin №99. - 1995.

113. ICOLD. Rockfill dams with Concrete Facing-State of the Art // International Commission on Large Dams. Bulletin 70. - 1989

114. ICOLD. Solid-cement for embankment dams // Bulletin №54. - 1986.

115. Kleiner, D. Concrete face rockfill dams. Concepts for design and construction / D. Kleiner // Bulletin. Final draft // ICOLD - 2005.

116. Li, N.-H. Deformation behavior of 300 m high concrete-face rockfill dams / N.-H. Li, D.-W. Sun, D.-H. Li, T.-G. Deng, J, Yang // Yantu Gongcheng Xuebao (Chinese Journal of Geotechnical Engineering). - 2009. - № 31 (2). - Pp. 155-160.

117. Manoel, S. Concepts on CFRD leakage control - cases and current experiences / S. Manoel, Jr. Freitas // International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineeering, - 2009. - Vol. 3. - Issue 9. - Pp. 11-18.

118. Marques, F. CFRD dam characteristics learned from experience / F. Marques, De Pinto, N.L.S // International Journal on Hydropower and Dams. - 2005.

- No 12 (1). - Pp. 72-76.

119. Pan, J. Large dams in China: a fifty-year review / J. Pan, J. He // China. WaterPower Press, Beijing. - 2000.

120. Patent KR №101469546 2014.12.16. Kyung J.H. Soil concrete composition comprising Hybrid composites of methylmetacrylate-teatraethylorthosilicate.

121. Patent KR №20140148001 2012.12.31. Park Y.C., Kang S.J., Lee G.H., Kim T.H., Kim G.B., Kim H.J. Soil concrete composition.

122. Patent UA №73614 2012.09.25 Novitskyi P.L., Zotsenko M.L., Novytskyi O.P., Prasolov Y.Y. Methods of production of soil-concrete.

123. Pinto de, N.L.S. Foz do Areia Dam / De Pinto, N.L.S., M. Filho, E. Maurer // Design, Construction, and Behaviour. Proc. of the Symp. "Concrete Face Rockfill Dams-Design, Construction, and Performance. ASCE. - 1985. - Pp. 173-191.

124. Pinto de, N.L.S. Estimating the Maximum Face Slab Deflection in CFRDs / De Pinto, N.L.S., P.L. Marques // The International Journal on Hydropower & Dams. -1998. - Volume 5. - Issue 6. - Pp. 28-30.

125. Pinto de, N.L.S. Very high CFRDs: Behaviour and design features / De Pinto, N.L.S. // The International Journal on Hydropower and Dams. - 2008. - No 15(4). -Pp.43-49.

126. Robin, Fell. Geotechnical Engineering of Dams, 2nd edition / Fell Robin, McGregor Patrick, Stabledon David, Bell Graeme, Foster Mark- Taylor & Francis Group. New York - 2015. -Pp. 1338.

127. Sobrinho, J.A. Performance and Concrete Face Repair at Campos Novos / J.A. Sobrinho, L.V. Xavier, S.C. Albertoni, R.F. Pereira // The International Journal on Hydropower & Dams. - 2007. - Issue 14(2). - Pp. 39-42.

128. Song, W. Reason analysis and treatment for the 1st phase slab cracking of Shuibuya CFRD / W. Song, Y. Sun, Y. Wang // Journal of Hydroelectric Engineering. - 2008. - Vol. 3(27). - Pp. 33-37.

129. Song, W. Influence of valley topography on the safety of CFRD anti-seepage systems. Shuili Fadian Xuebao / W. Song, P. Wang // Journal of Hydroelectric Engineering. - 2008. - 27(4). - Pp. 94-100.

130. Wen, L. A statistical review of the behavior of concrete-face rockfill dams based on case histories L. Wen, J. Chai, Y. Qin, Y. Li // Geotechnique. - 2018. - Vol. 68.

- Issue 9. - Pp. 749-771.

131. Yifeng, Chen. Modeling coupled processes of non-steady seepage flow and nonlinear deformation for a concrete-faced rockfill dam / Chen Yifeng, Hu Ran, Lu Wenbo, Li Dianqing, Zhou Chungbing // Computers and Structures. - 2011. - Vol. 89. - Pp. 1333- 1351.

132. Zhongming, J. Shuibuya: The world's highest concrete faced rockfill dam J. Zhongming, J. Qing // The International Journal on Hydropower & Dams. - 2000. -Volume 7. - Issue 4. - Pp. 94-97.

133. Zhou W. Settlement analysis of the Shuibuya concrete-face rockfill dam W. Zhiu, J. Hua, X. Chang, C. Zhou // Computers and Geotechnics. - 2011. - Vol. 38.

- Issue 2. - Pp. 269-280.

СПИСОК ИЛЛЮСТРАТИВНОГО МАТЕРИАЛА

Список рисунков

Номер и наименование рисунка стр.

Рисунок 1.1 - Годы окончания строительства каменно-набросных плотин с ЖБЭ 19

Рисунок 1.2 - Подэкрановая кладка плотины Когсвил 21

Рисунок 1.3 - Поперечное сечение плотины Шуибуйа 23

Рисунок 1.4 - Плотина Фош ду Арейа в период строительства (вид с ВБ) 23

Рисунок 1.5 - Типовое поперечное сечение грунтовой плотины с ЖБЭ 24

Рисунок 1.6 - Примеры конструкций опорной плиты 25

Рисунок 1.7 - Формирование верхового откоса с помощью бетонных бордюрных блоков 30

Рисунок 1.8 - Схема устройства бордюрных блоков 30

Рисунок 1.9 - Типовое поперечное сечение плотины из CSG 36

Рисунок 1.10 - Общий вид строительства плотины Тобетсу 36

Рисунок 1.11 - Технологическая схема производства CSG 38

Рисунок 1.12- Плотина с центральной зоной из материала REC 40

Рисунок 1.13 - Прочность на сжатие в возрасте 7 суток 41

Рисунок 1.14 - Кривая связи напряжений и деформаций 41

Рисунок 1.15 - Принципиальная схема укладки камнебетона 42

Рисунок 1.16 - Образец после распалубки 43

Рисунок 1.17 - Кубик с ребром 150 мм 43

Рисунок 1.18 - Кубиковая прочность «камнебетона» 44

Рисунок 1.19 - Модуль упругости массива «камнебетона» по данным УД2В-П 44

Рисунок 1.20 - Конструкция узла сопряжения экрана и ПЭЗ с ЖБ галереей 47

Рисунок 1.21 - Конструкция плотины с внутренним грунтоцементобетонным экраном 49

Рисунок 2.1 - Расчетная схема плотины 53

Рисунок 2.2 - Характерные контрольные точки в расчётных сечениях плотины 54

Рисунок 2.3 - Факторные пространства 56

Рисунок 2.4 - Вариант 1. х1=2; х2=120 м; х3=8000 МПа 58

Рисунок 2.5 - Вариант 2. х1=1; х2=87 м; х3=8000 МПа 58

Рисунок 2.6 - Вариант 3. х1=2; х2=5 м; х3=8000 МПа 59

Рисунок 2.7 - Вариант 4. х1=1; х2=5 м; х3=8000 МПа 59

Рисунок 2.8 - Вариант 5. х1=2; х2=120 м; х3=4000 МПа 59

Рисунок 2.9 - Вариант 6. х1=1; х2=87 м; х3=4000 МПа 59

Рисунок 2.10 - Вариант 7. х1=2; х2=5 м; х3=4000 МПа 60

Рисунок 2.11 - Вариант 8. х1=1; х2=5 м; х3=4000 МПа 60

Рисунок 2.12 - Вариант 9. х1=1; х2=46 м; х3=6000 МПа 60

Рисунок 2.13 - Вариант 10. х1=2; х2=63 м; х3=6000 МПа 60

Рисунок 2.14 - Вариант 11. х1=1,5; х2=5 м; х3=6000 МПа 61

Рисунок 2.15 - Вариант 12. х1=1,5; х2=103 м; х3=6000 МПа 61

Рисунок 2.16 - Вариант 13. х1=1,5; х2=54 м; х3=4000 МПа 61

Рисунок 2.17 - Вариант 14. х1=1,5; х2=54 м; х3=8000 МПа 61

Рисунок 2.18 - Вариант 15. х1=1,5; х2=54 м; х3=6000 МПа 62

Рисунок 2.19 - Вариант 16. х1=1,5; х2=5 м; х3=4000 МПа 62

Рисунок 2.20 - Вариант 17. х1=1,5; х2=5 м; х3=8000 МПа 62

Рисунок 2.21 - Вариант 18. х1=1,5; х2=103 м; х3=4000 МПа 62

Рисунок 2.22 - Вариант 19. х1=1,5; х2=103 м; х3=8000 МПа 63

Рисунок 2.23 - Вариант 20. х1=1; х2=46 м; х3=4000 МПа 63

Рисунок 2.24 - Вариант 21. х1=1; х2=46 м; х3=8000 МПа 63

Рисунок 2.25 - Вариант 22. х1=2; х2=63 м; х3=4000 МПа 63

Рисунок 2.26 - Вариант 23. х1=2; х2=63 м; х3=8000 МПа 64

Рисунок 2.27 - Вариант 24. х1=1; х2=5 м; х3=6000 МПа 64

Рисунок 2.28 - Вариант 25. х1=1; х2=87 м; х3=6000 МПа 64

Рисунок 2.29 - Вариант 26. х1=2; х2=5 м; х3=6000 МПа 64

Рисунок 2.30 - Вариант 27. х1=2; х2=120 м; х3=6000 МПа 65

Рисунок 2.31 - Оптимальные решения в факторном пространстве 3 74

Рисунок 2.32 - Распределение нормальных напряжений в оптимальном -5 профиле для факторного плана 23 76

Рисунок 2.33 - Эпюры нормальных напряжений в оптимальном профиле -5 для факторного плана 23 76

Рисунок 2.34 - Распределение нормальных напряжений в оптимальном -5 профиле для факторного плана 2 +6 77

Рисунок 2.35 - Эпюры нормальных напряжений в оптимальном профиле -5 для факторного плана 23+6 77

Рисунок 2.36 - Распределение нормальных напряжений в оптимальном профиле для факторного плана 33 78

Рисунок 2.37 - Эпюры нормальных напряжений в оптимальном профиле для факторного плана 33 79

Рисунок 3.1 - Графическое представление факторного плана 3 90

Рисунок 3.2 - Замешивание смеси 91

Рисунок 3.3 - Вискозиметр ВЗ-246 91

Рисунок 3.4 - Водоотделение 93

Рисунок 3.5 - Образцы в опалубке 93

Рисунок 3.6 - Состав №8 94

Рисунок 3.7 - Опалубка состава №8 94

Рисунок 3.8 - Образцы перед испытанием 95

Рисунок 3.9 - Испытание состава №7 95

Рисунок 3.10 - Испытание состава №15 95

Рисунок 3.11 - Показания пресса 95

Рисунок 3.12 - Удовлетворительные формы разрушения образцов-кубов 96

Рисунок 3.13 - Неудовлетворительные формы разрушения образцов-кубов 96

Рисунок 3.14 - Проливка щебня смесью 99

Рисунок 3.15 - Состав №2 99

Рисунок 3.16 - Состав №19 после распалубки 99

Рисунок 3.17 - Состав №2 после распалубки 100

Рисунок 3.18 - Оптимальные решения в факторном пространстве 3 104

Рисунок 3.19 - График условной вязкости 107

Рисунок 3.20 - График коэффициента расхода отверстия 107

Рисунок 3.21 - График водоотеделния 107

Рисунок 3.22 - График кубиковой прочности 108

Рисунок 3.23 - Дополнительные составы смеси на факторном плане 109

Рисунок 3.24 - Испытания состава №29 109

Рисунок 3.25 - Состав №31 109

Рисунок 3.26 - Оптимизированный график условной вязкости 111

Рисунок 3.27 - Оптимизированный график коэффициента расхода отверстия 111

Рисунок 3.28 - Оптимизированный график водоотеделния 111

Рисунок 3.29 - Кубиковая прочность заливочной смеси при различных долях МП 112

Рисунок 3.30 - Изменение прочности бетона во времени в условиях нормально твердения 113

Рисунок 3.31 - График набора прочности заливочной смеси 114

Рисунок 4.1 - Щебень различных фракций, уложенный в формы 117

Рисунок 4.2 - Щебень, пролитый цементно-песчаной смесью 117

Рисунок 4.3 - Щебень, пролитый составом смеси №19 118

Рисунок 4.4 - Образец на прессе 118

Рисунок 4.5 - Испытание образца с составом заливочной смеси №2 118

Рисунок 4.6 - Испытание образца с заливочной смесью 118

Рисунок 4.7 - Сопоставление кубиковой прочности заливочной смеси и материала «камнебетон» 120

Рисунок 4.8 - График набора прочности материала «камнебетон» 120

Рисунок 4.9 - Сопоставление набора прочности заливочной смеси и «камнебетона» 121

Рисунок 4.10 - Щебень, уложенный в опалубку 122

Рисунок 4.11- Образец после заливки цементно-песчаной смесью 122

Рисунок 4.12 - Схема установки рамы для крепления тензометров при измерении продольных и поперечных деформаций 123

Рисунок 4.13 - Испытание образца заливочной смеси 124

Рисунок 4.14 - Образец «камнебетона» после испытаний 124

Рисунок 4.15- График зависимости деформаций от напряжения 125

Рисунок 4.16 -Призменная прочность заливочной смеси и «камнебетон 126

Рисунок 4.17 - Модуль упругости заливочной смеси и «камнебетон» 126

Рисунок 4.18 - График кубиковой прочности заливочной смеси с Л содержанием МП=250 кг/м 128

Рисунок 4.19 - Алгоритм подбора состава 130

Рисунок 4.20 - Интерфейс программы для ЭВМ «Подбор состава смеси для камнебетона» 131

Рисунок 4.21 - Расчётная схема плотины 132

Рисунок 4.22 - Расчётная схема поэтапности возведения плотины 136

Рисунок 4.23 - Распределение напряжений ах в программе «STATDAM». Вариант №1 139

Рисунок 4.24 - Распределение напряжений ах в программе «STATDAM». Вариант №2 139

Рисунок 4.25 - Распределение напряжений ах в программе «БТАТБАМ». Вариант №3 139

Рисунок 4.26 - Распределение напряжений ах в программе «БТАТБАМ». Вариант №4 139

Рисунок 4.27 - Шкала значения напряжений ах, МПа 139

Рисунок 4.28 - Распределение напряжений ау в программе «БТАТБАМ». Вариант №1 140

Рисунок 4.29 - Распределение напряжений ау в программе «БТАТБАМ». Вариант №2 140

Рисунок 4.30 - Распределение напряжений ау в программе «БТАТБАМ». Вариант №3 140

Рисунок 4.31 - Распределение напряжений ау в программе «БТАТБАМ». Вариант №4 140

Рисунок 4.32 - Шкала значения напряжений ау, МПа 140

Рисунок 4.33 - Эпюры напряжений ау. Вариант №1 141

Рисунок 4.34 - Эпюры напряжений ау. Вариант №2 141

Рисунок 4.35 - Эпюры напряжений ау. Вариант №3 141

Рисунок 4.36 - Эпюры напряжений ау. Вариант №4 141

Рисунок 4.37 - Распределение коэф. надежности в плотине. Вариант №1 144

Рисунок 4.38 - Распределение коэф. надежности в плотине. Вариант №2 144

Рисунок 4.39 - Распределение коэф. надежности в плотине. Вариант №3 144

Рисунок 4.40 - Распределение коэф. надежности в плотине. Вариант №4 144

Рисунок 4.41 - Шкала значений коэффициента надежности, кн 144

Рисунок 4.42 - Горизонтальные смещения в плотине их, см. Вариант №1 145

Рисунок 4.43 - Горизонтальные смещения в плотине их, см. Вариант №2 145

Рисунок 4.44 - Горизонтальные смещения в плотине их, см. Вариант №3 145

Рисунок 4.45 - Горизонтальные смещения в плотине их, см. Вариант №4 145

Рисунок 4.46 - Осадки в плотине иу, см. Вариант №1 146

Рисунок 4.47 - Осадки в плотине иу, см. Вариант №2 146

Рисунок 4.48 - Осадки в плотине иу, см. Вариант №3 146

Рисунок 4.49 - Осадки в плотине иу, см. Вариант №4 146

Рисунок 4.50 - Перемещения плотины. Вариант №1 147

Рисунок 4.51 - Перемещения плотины. Вариант №2 147

Рисунок 4.52 - Перемещения плотины. Вариант №3 147

Рисунок 4.53 - Перемещения плотины. Вариант №4 147

Рисунок 4.54 - Сопоставление главных напряжений в ЖБЭ, МПа 151

Рисунок 4.55 - Сопоставление напряжений ау в ЖБЭ, МПа 151

Рисунок 4.56 - Сопоставление горизонтальных смещений в ЖБЭ, см 152

Рисунок 4.57 - Сопоставление осадок в ЖБЭ, см 152

Рисунок 4.58 - Сопоставление перемещений ит в ЖБЭ, см 153

Рисунок 4.59 - Сопоставление перемещений ип в ЖБЭ, см 153

Рисунок 4.60 - Заливочная машина 156

Рисунок 4.61 - Распределительная камера 157

Рисунок 4.62 - Проливка щебенистой отсыпки 157

Рисунок 4.63 - Схема выполнения работ на карте отсыпки 158

Рисунок 4.64 - Формирование откоса подэкрановой зоны 158

Список таблиц

Номер и наименование таблицы стр.

Таблица 1.1. Строительство плотин в мире 17

Таблица 1.2. Международный опыт возведения плотин с ЖБЭ 20

Таблица 1.3. Данные натурных наблюдений перемещения каменно-набросных плотин с железобетонным экраном 27

Таблица 1.4. Данные о модулях деформации и прогибах различных зон упорных призм 32

Таблица 1.5. Удельный вес и модуль деформации грунтов 32

Таблица 1.6. Гидротехнические объекты Японии, построенные с использованием CSG 38

Таблица 1.7. Прочность на одноосное сжатие смеси CSG 38

Таблица 2.1. Факторы варьирования и их границы 55

Таблица 2.2. Удельные показатели стоимости плотины 55

Таблица 2.3. Физико-механические свойства материалов 56

Таблица 2.4. Матрица планирования согласно факторным планам 2 , 2+6 и 33 57

Таблица 2.5. Значения напряжений в контрольных точках плотин 66

Таблица 2.6. Оптимальные решения для факторных планов первого и второго порядка 74

Таблица 2.7. Проверка адекватности для факторных планов первого и второго порядка 75

Таблица 3.1. Удельный вес и стоимость материалов 82

Таблица 3.2. Физико-механические характеристики вяжущего 83

Таблица 3.3. Зерновой состав песка 83

Таблица 3.4. Качественные показатели щебня 84

Таблица 3.5. Технические характеристики минерального порошка МП 85

Таблица 3.6. Факторы и уровни их варьирования 85

Таблица 3.7. Факторы и уровни их варьирования пробных испытаний 87

Таблица 3.8. Физико-механические характеристики щебня 88

Таблица 3.9. Составы заливочной смеси в рамках факторного анализа 89

Таблица 3.10. Технические характеристики алебастра 94

Таблица 3.11. Характеристики испытанных составов заливочной смеси 97

Таблица 3.12. Параметры «оптимальных» составов заливочной смеси 105

Таблица 3.13. Характеристики испытанных «оптимальных» составов заливочной смеси 105

Таблица 3.14. Проверка адекватности факторных планов 105

Таблица 3.15. Характеристики дополнительных составов смеси 110

Таблица 3.16. Результаты опытов дополнительных точек плана 33 110

Таблица 3.17. Кубиковая прочность оптимального состава плана 33 113

Таблица 4.1. Характеристики заливочной смеси 116

Таблица 4.2. Составы материала «камнебетон» в расчёте на объём опалубки 8 дм3 117

Таблица 4.3. Физико-механические характеристики испытываемых образцов материала «камнебетон» 119

Таблица 4.4. Сравнение прочностных показателей заливочной смеси и материала «камнебетон» 126

Таблица 4.5. Физико-механические характеристики материалов тела плотины 137

Таблица 4.6. Сопоставление результатов расчёта НДС четырёх вариантов сечения плотины 143

Таблица 4.7. Сопоставление результатов расчёта НДС железобетонного экрана четырёх вариантов сечения грунтовой плотины 150

Таблица 4.8. Составы заливочной смеси для «камнебетона» по результатам расчёта НДС плотины 150

ПРИЛОЖЕНИЯ ПРИЛОЖЕНИЕ А. СВИДЕТЕЛЬСТВО О ГОСУДАРСТВЕННОЙ РЕГИСТРАЦИИ ПРОГРАММЫ НА ЭВМ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. ПОРЯДОК РАСЧЁТА ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ЭКРАНА ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ I И II ГРУППЫ

Порядок расчёта железобетонных конструкций гидротехнических сооружений в полной мере описан в пособии [57], опубликованным ВНИИГ им Б.Е. Веденеева.

Расчёт по предельному состоянию I группы. Первоначально задаются начальные характеристиками бетона:

• класс бетона принимается согласно [91, таблица 5.2] на основе сжимающих напряжений, полученных при расчёте НДС;

• плотность тяжелого бетона допускается принимать по [89, таблица 11];

• начальный модуль упругости бетона естественного твердения массивных конструкций при сжатии и растяжении Еь принимается по [89, таблица 10], как для бетона с максимальным диаметром крупного заполнителя 40 мм и осадкой конуса, равной 8 см и более;

• модуль сдвига бетона Gb принимается равным 0,4 Еь [89, п. 5.27];

• начальный коэф. Пуассона принимается равным у=0,20 [89, п. 5.27]. Модуль упругости арматуры принимают одинаковыми при растяжении и

сжатии Б8=200 103 МПа [91, п. 5.2.10].

Согласно [91, п. 5.1.13], при продолжительном действии нагрузки значение начального модуля деформаций бетона определяют по формуле п.2.1:

Р _ еь (п.2.1)

, 1 + Фь,СГ

где: ^Ь сг - коэф. ползучести, принимаемый по [91, таблица 5.5].

По начальным характеристикам проводится расчёт НДС конструкции и по полученным данным сжимающих напряжений уточняется класс бетона. Далее определяется сечение в железобетонном экране с наибольшими растягивающими напряжениями. Зная ширину на гребне и в основании, определяется ширина данного сечения, в нём строятся эпюры и определяются значения N и М.

Расстояние от равнодействующей усилий в арматуре до ближайшей грани сечения а=а' принимается равным 15 см.

Высота сжатой зоны сечения х из условия Лб'=0 определяется по формуле п.2.2 [56, формула 28]:

(п.2.2)

х — к0 — Ч

и2 2 • у1с • уп • М

--;;—т,

Ус •Уь^ь^Ь

где: у1с - коэф. сочетания нагрузок, при расчёте по первой группе предельных состояний, равен 1,0;

уп - коэф. ответственности сооружения, согласно [88, таблица 9] принимается 1,25;

ус - коэф. условий работы. Для конструкций гидротехнических сооружений равен 1,0; к0 - рабочая высота сечения; Ь - ширина сечения.

В случае, если х<2а', расчёт площади сечения растянутой арматуры производится как для сечения с одиночной арматурой при площади сечения сжатой арматуры, равным нулю (Л'8=0) и определяется по формуле п.2.3 [56, формула 29]:

_ уь • • Ь (п.2.3)

5 Гз^з

где: у5 - коэф. надежности по арматуре, равный 1,15 для предельных состояний первой группы [90, п. 6.2.8];

- расчётное сопротивление арматуры растяжению, согласно [90, таб. 6.14].

Если условие не выполняется, следует обратиться к [56, п. 3.13]. Для определения площади продольной арматуры определяется значение ат по формуле п.2.4 [56, формула 35]:

Ую •Уп^М (п.2.4)

Ус • Уь • ^ь • Ь • Ь0

Далее по [56, таблица 17] определяется значение £ и рассчитывается площадь продольной арматуры по формуле п.2.5 [56, формула 36]:

А = Ую •Уп^М (п.2.5)