Исследование рационального положения ядра плотин из грунтовых материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.07, кандидат технических наук Нгуен Хыу Ан, 0

• Нгуен Хыу Ан, 0
• кандидат технических наук
• 1984

Оглавление диссертации кандидат технических наук Нгуен Хыу Ан, 0

ВВЕДЕНИЕ.

I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА О РАЦИОНАЛЬНОМ ПОНОШЕНИИ ПРОТШОШШТРАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ ПЛОТИН ИЗ ГРУНТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Обзор результатов исследований по рассматриваемому вопросу.

1.2. Выводы из обзора и постановка задачи исследования

П. МЕТОДЫ ПОИСКА ОПАСНОЙ ПОВЕРХНОСТИ СДВИГА В РАСЧЕТАХ

УСТОЙЧИВОСТИ ГРУНТОВЫХ ОТКОСОВ.

2.1. Выбор метода расчета устойчивости грунтовых откосов

2.2. Анализ существующих методов поиска опасной поверхности сдвига

2.3. Рекомендуемый метод поиска опасной поверхности сдвига в расчетах устойчивости грунтовых откосов.

2.4. Программа расчета на ЭВМ.

Ш. РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСА ПО ПОВЕРХНОСТИ СДВИГА,

ОБРАЗОВАННОЙ ДВУМЯ ПЛОСКОСТЯМИ.

3.1. Анализ существующих методов расчета устойчивости откоса по поверхности сдвига, образованной двумя плоскостями.

3.2. Рекомендуемый метод расчета устойчивости грунтовых откосов по поверхности, образованной двумя плоскостями

3.3. Программа расчета на ЭВМ.

ЗУ. ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОГО НАКЛОНА. ЯДРА ПЛОТИН ИЗ

ГРУНТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ.

4.1. Критерий рационального наклона ядра плотины

4.2. Последовательность выбора рационального наклона ядра плотины.

4.3. Пример полного расчета рационального наклона ядра плотины из грунтовых материалов

4.4. Графики для расчета устойчивости простейшего откоса и таблица для определения рационального наклона ядра.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование рационального положения ядра плотин из грунтовых материалов»

Плотины из грунтовых материалов имеют широкое распространение во многих странах, в районах с разными природными и климатическими условиями. Наиболее распространенными представителями этого типа плотин являются земляные и каменно-зешгяные плотины с грунтовыми ядрами или экранами.

Из нескольких сотен построенных за последние годы плотин в США. около 90$ земляных или каменно-земляных с глинистыми ядрами или экранами, в Канаде такого типа плотин построено более 60$ общего числа, во Франции - 70$, в Бразилии - 75$, в Швеции - почти 98$, в Италии - 60$ и в Южной Корее - 95$. Во Вьетнаме - почти все построенные плотины высотой более 25 м выполнялись из грунтовых материалов. В СССР построено более 150 крупных плотин этого типа, в том числе самая высокая в мире (300 м) плотина Ну-рекского гвдроузла / 53 /.

Среди указанного типа плотин все большее распространение получают плотины с наклонным ядром. Строящаяся в настоящее время сверхвысокая, плотина Рогунского гидроузла (335 м) имеет наклон ное ядро / 3 /• Оцнако, до сих пор вопрос о рациональном местоположении наклонного ядра в теле плотины исследован еще недостаточно. Современное состояние этого вопроса характеризуется отсутствием даже понятия рационального наклона ядра.

Цель настоящей работы заключается в формулировании общего критерия рационального положения наклонного ядра плотины и в разработке практического метода определения рационального наклона его верховой грани. Эта цель достигается разработкой вариационного метода поиска точного положения опасной поверхности сдвига в задаче об устойчивости грунтовых откосов и выполнением анализа результатов расчетов. Метод оценки устойчивости откосов, при этом, выбран наиболее общий в смысле приложения нагрузки и формы поверхности сдвига и точный в смысле соблюдения условий равновесия.

Работа состоит из четырех глав, заключения.

Первая глава посвящена краткому изложению результатов исследований и анализу современного состояния рассматриваемого вопроса. Здесь же формулируется постановка задачи исследования.

Опубликованы некоторые работы, в которых обоснованы преимущества наклонного ядра с точки зрения благоприятного распределения напряжений в ядре. Однако наклонное ядро влияет презде всего на устойчивость откосов плотины, одновременно размеры поперечного сечения плотины (заложения верхового и низового откосов) определяются расчетами устойчивости откосов. Поэтому наклонное ядро влияет больше всего на объем плотины в целом. Этот вопрос еще недостаточно изучен. Следовательно, для исследования рационального положения ядра нужно решить некоторые проблемы устойчивости грунтовых откосов.

Во второй главе приводится рекомендуемый метод поиска поверхности сдвига, основанный на вариационно-разностном методе Эйлера.

Как известно, в расчете устойчивости грунтовых откосов по общему методу, выражение для силы взаимодействия элементов fficj в уравнении предельного равновесия является функционалом. Поэтому можно применять вариационный метод для решения задачи поиска опасной поверхности сдвига. Оцнако эта задача часто приводит к сложным дифференциальным уравнениям, аналитическое решение которых получить невозможно. Здесь задача решается путем приближения функции Z(jc) , описывающей поверхности сдвига, полигональными функциями. На каждом участке уравнение поверхности сдвига станет функцией углового коэффициента и ширины участка йс . Следовательно решение задачи поиска наиболее опасной поверхности сдвига приводит к решению системы алгебраических уравнений с частными производными по переменным и й£ . Поэтому аналитическое решение задачи всегда возможно получить. Сложность задачи зависит от нагрузки на откос. Ре-команду емый метод разработан для общего случая устойчивости грунтовых массивов и рада частных задач.

В третьей главе, на основе рекомендуемого метода, рассматривается вопрос устойчивости откоса по поверхности сдвига, образованной двумя плоскостями.

Решение задач, изложенных в главах П и Ш, используется для обоснования решения проблем, поставленных в главе 17.

В четвертой главе дан выбор рационального положения ядра плотины. На основе анализа зависимости меры устойчивости верхового и низового откосов от наклона ядра плотины доказано, что наклонное ядро обеспечивает минимальный объем плотины в целом.

В зависимости от геотехнических характеристик грунтов призмы и ядра даны критерии рационального наклона ядра.

Предложена последовательность выбора рационального наклона ядра. Эти критерии и последовательность характеризуются общностью и удобны для использования при проектировании плотин. Все это позволяет получить технически рациональный вариант профиля плотины. В проектной практике экономически рациональный вариант может быть выбран на основании этого технически рационального варианта с учетом экономических особенностей района строительства. Особенно большое значение имеет соотношение стоимостей укладки грунта в разные части плотины (стоимость укладки и уплотнения грунта ядра по сравнению со стоимостью переходных слоев и упорных призм).

В заключении основные установленные положения работы резкмируются в виде кратких выводов.

I. СОВРШЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА О РАЦИОНАЛЬНОМ ПОЛСКЕНИИ ПРОТИВШШГЬТРАЩОННЫХ УСТРОЙСТВ ШЮТИН ИЗ ГРУНТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЩЦОВАНШ

I.I. Обзор результатов исследований по рассматриваемому вопросу

Из веек проблем, связанных с исследованиями, проектированием и строительством плотин из грунтовых материалов, особое внимание уделяется устройству противофильтрационных элементов, их расположению в теле плотины и выбору размеров. В экономическом аспекте этот вопрос имеет большое значение.

Противофильтрационные устройства являются важнейшими элементами плотин из грунтовых материалов. Они выполняются из естественных (грунтовых) и искусственных материалов. Противофильтрационные устройства из грунтовых материалов оформляются в ввде экранов и вертикальных или наклонных ядер. Наклонное ядро отличается от экрана тем, что угол наклона к горизонту низовой грани ядра больше угла естественного откоса материала низовой упорной призмы, а угол наклона ffB верховой грани ядра больше угла естественного откоса материала ядра. Поэтому ядро .должно возводиться одновременно с возведением упорных призм. Экран же имеет угол наклона ^ низовой грани к горизонту меньше угла наклона естественного откоса упорной призмы, поэтому его можно возводить после возведения упорной призмы (рис.1.1).

Многие земляные и каменно-земляные плотины, построенные за последние годы во всем мире, имеют наклонное ядро / 4,49 / • Наклонное ядро должно обеспечивать, очевидно, меньший объем плотины по сравнению с вертикальным вследствие асимметрии нагрузки на плотину. Плотина с ядром имеет меньший объем, чем плотина с экраном. Следовательно плотина с наклонным ядром может быть минималь

Рис. /-/

ЗарШ///Г?6/ /7АО/77Ш: о- плотина с экраном; плотина с Вертикальным ядром; 8- плотина с наклонным яфол?. но го объема из всех вариантов. Это подтверждают и материалы исследований / £ /.

Местоположение противофильтрационных элементов в теле плотины оказывает влияние на трещинообразование в них. Опубликованные в /40 I результаты натурных исследований плотин показывают, что трещины в ядрах не являются случайными дефектами, а образуются в большинстве каменно-земляных плотин независимо от их высоты вследствие неравномерных деформаций ядра и плотины в целом. Поэтому оценка трещинообразования осуществляется на основе исследований напряженно-деформированного состояния плотин с определением характеристик прочности материалов, используемых для возведения всех элементов плотин.

Современные достижения механики грунтов в области расчета напряженно-деформированного состояния позволяют углубить исследования этого вопроса. Для расчета напряженно-деформированного состояния каменно-земдяных плотин при различной деформируемости глинистого экрана, переходных зон, упорных призм в последнее время разработаны численные методы решения с использованием ЭВМ, основанные на методе конечных элементов / /.В этих методах также учитывается поэтапность возведения плотины и деформации речных долин при нагружении их весом плотины и воды водохранилища. Вопросы об арочном эффекте трещйнообразования в ядре плотин, также гипотеза о гидравлическом разрыве были подробно исследованы. Впервые о явлении арочного эффекта, возникающего в плотинах с грунтовыми ядрами, было указано в 50-х годах Г.Лофквистом. В дальнейшем исследования А.А.Ничипоровича / 4О /, В.И.Титовой, С.Я.Туна и других авторов показали, что в зависимости от соотношения модулей деформации ядра, фильтров, упорных призм в плотине происходит перераспределение напряжений в этих элементах по сравнению с напряжениями, соответствующими весу грунта / 3 , 40 /. В исследованиях последних лет явление арочного эффекта связывается с образованием внутренних сквозных трещин в ядре плотин в период наполнения водохранилища. В работе / <?S / Г.Н.Кулхавы, Г.М.Гуртовский анализировали условия, при которых могут возникать трещины. С помощью метода конечных элементов авторы произвели расчеты напряженно-деформированного состояния в гипотетической каменно-земляной плотине высотой 122 м, с различными значениями заложений откосов плотины, откосов и ширины ядра, плотности,влажности материала ядра, плотности переходных зон и боковых призм.

Основные результаты исследований авторов кратко можно сформулировать так: I - Независимо от размеров плотины высокая плотность боковых призм приводит к максимальному арочному эффекту в ядре, минимальному запасу црочности ядра, низкому использованию прочности грунта ядра. 2 - С превышением влажности грунта ядра над оптимумом увеличивается арочный эффект в ядре, уменьшается коэффициент запаса прочности ядра, уменьшается степень использования прочности грунта ядра и увеличивается степень использования прочности грунтов переходных зон и боковых призм. - 3 - Наибольшая передача нагрузки от ядра на переходные зоны и боковые призмы происходит вблизи основания плотины. По мере приближения к гребню плотины передача нагрузки от ядра на переходные зоны уменьшается, и на верхних отметках наблюдается обратная картина - передача нагрузки от боковых призм и переходных зон на ядро, что может привести к образованию продольных трещин в верхней части ядра. 4 - С ростом высоты плотины незначительно снижается арочный эффект и уменьшается возможность образования в ядре горизонтальных поперечных трещин. 5 - Чем круче откосы плотины, тем значительнее арочный эффект, больше вероятность гидравлического разрыва и выше степень использования прочности грунтов ядра и боковых цризм. 6 - Влияние толщины переходных зон незначительно во всех случаях. 7 - С увеличением крутизны откосов ядра увеличивается арочный эффект в дцре, увеличивается степень использования прочности грунта. Анало

О)

НП У 1

70м т ----—=----

ЮОм

Pud 2 Схемы плотин Снеммондина (о) и Мин- Брайэно (S). гичная картина наблюдается, и при уменьшении плотности материала боковых призм, 8 - Изменение положения ядра (наклонное или вертикальное при постоянной толщине в основании) не влияет на арочный эффект в ядре. Прочность материала переходных зон и боковых призм в плотинах с вертикальными ядрами используется больше, чем в плотинах с наклонными ядрами, в которых выше использование прочности грунта ядра. - 9 - Влияние заложения откосов наклонного ядра на его трещиностойкость незначительно. 10 - В заключение рекомендуется в целях уменьшения трещинообразования ядра проектировать плотины с более пологими наружными откосами, более толстыми ядрами (предпочтительно наклонными), применять материал призм средней плотности и материал ядра влажностью ниже оптимальной.

Анализ данных натурных наблюдений за образованием трещин в противофильтрационных элементах позволяет судить об основных причинах трещинообразования, о влиянии различных факторов на вероятность появления трещин / 46 , 53 /.

А.Пенмен и Дж.Чарльз , /28/ рассмотрели влияние наклона ядра на деформированное состояние его на примере двух каменно-земляных плотин: Скеммондин (с наклонным ядром) и Ллин-Брайэн (с вертикальным ядром). Плотина Скеммондин высотой 70 м выполнена из. рваного известняка с максимальным размером камней 0,9 м; ядро плотины отсыпалось из суглинка при естественной влажности на 7-20$ превышавшей оптимальную. Плотина обладает уширенным гребнем в связи с размещением двухпутной дороги. Плотина Ллин-Брайэн высотой 90 м выполнена из аргиллитов с размером камней менее 0,3 м; ядро плотины отсыпалось из суглинка при влажности, превышавшей примерно на 1,5$ оптимальную (рис. 1.2). Схема размещения контрольно-измерительной аппаратуры для измерения деформаций на обеих плотинах, а также конкретные результаты измерений изложены в /46 /. Анализ результатов показал, что деформации низовой призмы были большими в плотине с вертикальным ядром. Оцнако есть основание считать, что у плотины с наклонным ядром важную роль для ослабления деформации сыграл уширенный гребень. Заполнение водохранилища оказало весьма незначительное влияние на деформации призм, так как в неконсолидированных сильно влажных ядрах норовое давление существенно больше передающегося гидростатического давления. При наклонном ядре смещения оказались меньшими. Однако плотина с вертикальным ядром имеет большую высоту и более обжатый профиль. В обоих случаях напряжения в ядре невелики. Таким образом, существенной разницы между вертикальным и наклонным ядром с точки зрения деформаций нет.

Влияние порового давления в ядре на устойчивость откосов земляных плотин рассмотрено в / 4 , 9 , 30 /. На основании натурных наблюдений за состоянием построенных плотин Ю.П.Ляпичев / 30 / отметил некоторые особенности развития порового давления в наклонных ядрах: I. Общий характер зависимости &С =f{ /с**/?) > где оС - коэффициент порового давления, - удельный вес сухого грунта в ядре; /у - высота ядра над рассматриваемой точкой, для наклонных ядер мало отличается от аналогичных зависимостей для плотин с вертикальными ядрами. 2. В наклонных ядрах заметнее проявляется влияние увеличения содержания глинистых частиц в материале ядра и его сжимаемости на увеличение коэффициента оС . 3. При высокой интенсивности возведения плотины с наклонным ядром целесообразно влажность материала ядра назначать на 0,5—1% ниже оптимальной.

Вопросу о влиянии наклонного ядра на распределение напряже-V ний в теле плотины уделяется больи^ внимание. М.Максимович /46 / рассматривал вопрос о выборе оптимального положения ядра в камен-но-земляных плотинах с учетом обеспечения благоприятного распределения напряжений в ядре и плотине. Рассматривались три варианта размещения ядра в каменно-земляной плотине высотой 100 м с заложением верхового откоса - 2,0 и низового - 1,5, шириной по гребню

Рис'/-3 Распределение минимальных главных напряжении о ядра ос грунтовых плотин, имеющих различные наклоны ядра по № Максимоёииу. /

НПУ

-7-V^Y j\ ; '. • 4 : У/ •

1—т

7-V л

Рис. М

Поперечное сечение шоп? инь/ для исследования U. М/рти /- ядро; опорные призмы ив каменной наброски; 3- перемычка ид ъалуноо, гроёия и гальки; Ь-аллнэбии; 5-поверхность скаль/.

12 м: с наклоном верховой грани ядра 1:0,25; 1:0,5; 1:0,75 соответственно (рис, 1,3). Ширина ядра но контакту с основанием во всех трех вариантах принималась одинаковой - 52 м. Расчеты производились методом конечных элементов при условии, что материал одра и призмы - идеально упругий и ползучесть материала ядра не учитывалась. Результаты расчетов показали, что слабо наклоненное ядро дает более благоприятное распределение напряжений. Оптимальный наклон ядра: 1:0,5 - 1:0,6.

Наклон ядра существенно влияет на устойчивость верхового откоса плотины. В работе И.Мурти и других рассмотрено влияние местоположения ядра на устойчивость каменно-земляных плотин. Исследование производилось путем сопоставления коэффициентов запаса устойчивости верхового откоса плотины при трех вариантах наклона верховой и низовой граней ядра (1:0,4; X:—0,4; 1:0,65; 1:-0,20 и 1:0,6, 1:0,3) при прочих равных условиях (рис.1.4). Исследования выполнялись для плотины высотой 98 м, расположенной на песчано-галечни-ковых отложениях, мощностью 14 м в районе с высокой сейсмической активностью (коэффициент сейсмичности 0,15). Расчет устойчивости производился по круглоцилиндрическим поверхностям сдвига. Результаты расчетов показали, что наиболее неблагоприятные условия имеют место при сработке уровня верхнего бьефа на 24, 30 м. Наибольшим запасом устойчивости обладает верховой откос плотины, ядро которой имеет заложение откосов: верхового 1:0,65, низового 1:-0,20. При более пологих откосах ядра устойчивость при максимальной интенсивности сейсмических воздействий не обеспечивалась.

В работе М.Такахаши и К.Накаяма / 46 / определялись оптимальные параметры и местоположение противофильтрационных устройств каменно-земляной плотины высотой 150 м при трех вариантах: ядре вертикальном и наклонном и экране (рис. 1.5). Максимальное ускорение принималось 0,3g . Расчет показал, что местоположение ядра практически не влияет на напряженное состояние низовой призмы пло

Puc.i-5 Схема плотин для исследоёания М. Такахаши и И. Нока яма. а- плотина с центральным ядрам; плотина с крутым ядром; плотина с ' пологим ядром. тины. В случае без учета сейсмических нагрузок наклонное ядро имеет более благоприятное распределение нормальных: и касательных напряжений; в случае с учетом сейсмических нагрузок растягивающие напряжения возникают в верховой части верховой призмы и более благоприятное распределение напряжений получается при вертикальном положении ядра.

Э.Рейнус / 46 / изучал устойчивость грунтовых плотин с наклонным ядром. Своими опытами он показал, что распределение напряжений в основании плотины при вертикальном ядре отличается значительно большей неравномерностью, чем при наклонном положении ядра, и по мере увеличения наклона ядра распределение напряжений в основании приближается к равномерному. Автор предлагал схему для расчета устойчивости с плоской поверхностью сдвига, которая проходит по верховой грани ядра (рис.1.6). Жесткий отсек /43D скользит вниз по поверхности ядра А В и давит на отсек BCD , стремясь сдвинуть его по поверхности ЗС • Угол между двумя поверхностями сдвига С В к BD нижнего отсека призмы обрушения принимался VI + 90°, где - угол внутреннего трения материала S призмы. Эта предпосылка для случая не слишком крутого ядра подтверждена лабораторными исследованиями. С помощью такой схемы автор произвел расчеты и предложил таблицу, по которой можно определить допустимый наклон в ядра в зависимости от угла внутреннего трения материала призм и ядра (см.табл.I.I).

Таблица I.I

1;I.—■

Накло- % = 25° f = 30° % = 35° f = 40° ны при-|^ gOf I5o> 25o£s 5Of KOe 25°f=50fI50,25°f=50, 15°, 25° змы

20° 40° ; 30° 33°, 26° 30°, 24° 27°, 33°

25° - 44°, 39°, 28° 38°, 34°, 27° 34°, 31°, 25°

30° - - 48°, 44°, 37° 43°, 39°, 34°

350 - - 53°, 49°, 45° Рис. М

Схема для расчета устойчивости по поверхностям скольжения Я В, В В и ВС 3. Рейнуса.

Рассказов Л.Н. и др. предложили иной подход к исследованию вопроса о выборе рациональной конструкции каменно-земляной плотины, применяя математическую теорию планирования эксперимента Основная вдея предложения Рассказова 1.Н. и др. заключается в следующем: Работоспособность сооружения в целом зависит от многих факторов, действующих как в отдельности так и во взаимодействии один с другим. Главной задачей является выявление основных факторов, которые могут наиболее существенно повлиять на работу конструкции плотины в рассматриваемых условиях строительства. Затем нужно наметить план расчетов. Для создания этого плана применима математическая теория планирования эксперимента, так как каждый расчет на ЭВМ можно рассматривать как математическое моделирование, т.е. эксперимент со 100$-й воспроизводимостью. Например, в качестве независимых факторов были приняты следующие: Х^ - материал для ядра плотины (малодефоргаруемый и более деформируемый) ; ^ - угол наклона оси ядра к вертикали (ширина ядра во всех случаях принималась равной В/2); й03 - схема возведения плотины. За верхний уровень принята схема возведения плотины горизонтальными слоями, за нижний - наклонными в сторону: верхнего; > бьефа. В качестве функции отклика рассмотрен коэффициент запаса общей устойчивости плотины л . После расчета, авторы получили отношение

Аза{/= /,54+0,2/ас, -уо/сс^ - 0,0/+ 0,03jc,CC3 +

Анализируя результаты расчетов, авторы пришли к следующим выводам:

I. С увеличением угла наклона оси ядра к вертикали от 0 до 40°, /К3 У снижается примерно на 0,15. Таким образом, если грунт упорных призм более деформируемый, чем грунт ядра, то целесообразнее проектировать плотину с вертикальным тонким ядром.

Если грунт упорных призм значительно менее деформируемый, чем грунт ядра, то согласно полученным данным для плотин высотой 300 м с точки зрения общей устойчивости целесообразнее проектировать плотину с наклонным ядром. Для сильно деформируемого материала с увеличением угла наклона оси ядра к вертикали от 0 до 30°, п3 повышается примерно на 0,15,

2. С точки зрения схемы производства работ во всех рассмотренных случаях при строительстве плотины горизонтальными слоями на всю высоту л3 увеличивается. Лишь при строительстве плотины с вертикальным ядром из сильно деформируемого материала схема производства работ практически не влияет на Л3 . Но и в этом случае она в значительной степени влияет на возможность трещинообразования в ядре: при строительстве плотины наклонными слоями возможность трещинообразования в ядре возрастает.

Основной недостаток этого метода заключается в том, что число факторов, которые необходимо проанализировать для выявления работоспособности плотины в целом, довольно большое. Его необходимо уменьшить, так как с увеличением числа факторов значительно увеличивается количество расчетов; это затрудняет решение задачи.

Заключение диссертации по теме «Гидротехническое строительство», Нгуен Хыу Ан, 0

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1) Рекомендуемый метод расчета устойчивости грунтовых откосов, по существу, является новым вариантом решения общей задачи с помощью гипотезы о постоянстве угла наклона к горизонтуув силы взаимодействия £ между элементами призмы обрушения. В рекомендуемом методе поверхности сдвига заранее не задаются, наиболее опасная поверхность находится вариационным методом. Простое приближенное выражение для угла J3 в вице (2-8 ) не используется, угол уЗ находится из уравнений равновесия. Поэтому рекомендуемый метод дает более надежные результаты, чем прежние методы.

2) Точность рекомендуемого метода расчета устойчивости откосов в значительной мере зависит от числа элементов, на которые расчленяется призма обрушения.

В случае однородного грунта и вертикальных сил выражение для силы взаимодействия £ сравнительно простое, поэтому уравнения в системе уравнений для определения параметров опасной поверхности сдвига также не сложные. Уравнения для определения неизвестных (углового коэффициента каждого элемента АА- , ширины первого г? и последнего Дп элемента и множителя Лагранжа Л ) - квадратные. В случае неоднородного грунта или наличия фильтрационных сил выражение для силы взаимодействия £ сложнее, но эта сложность входит только в слагаемое, в котором нет неизвестных; таким образом степень уравнений для определения неизвестных не изменяется. Можно сказать, что в любом случае аналитическое решение системы уравнений для определения параметров опасной поверхности сдвига может быть получено. Это преимущество нашего метода в сравнении с другими, сложными вариационными методами.

3) В рекомендуемом методе расчета устойчивости откосов найденные результаты позволяют объективно судить о форме опасной поверхности сдвига. Например, с помощью метода наименьших квадратов можно выяснить вопрос о том, к какой из известных кривых близка найденная поверхность сдвига?

4) Применение рекомендуемого метода расчета устойчивости грунтовых откосов в случае поверхностей сдвига, образованных двумя плоскостями, позволяет быстрее определить опасную поверхность и минимальное значение меры устойчивости откоса. При расчете устойчивости защитного слоя по экрану грунтовой плотины или самого экрана вместе с защитным слоем по поверхности тела плотины, расположенной на прочном основании, в случае загружения откоса только вертикальной нагрузкой, система уравнений для определения параметров опасной поверхности сдвига не сложная.

Рекомендуемый метод можно распространять на более общие случаи (наличия в верхнем бьефе воды, горизонтальных сил .). При этом система уравнений для определения параметров опасной поверхности сдвига будет более сложной.

5) Применение рекомендуемого метода поиска опасной поверхности сдвига можно распространить и на случай сейсмических воздействий, достаточно определить их величину и направление по действующим СНиП.

6) Вопрос о рациональном наклоне ядра грунтовых плотин рассмотрен с точки зрения минимизации объема плотин на основе расчетов устойчивости их откосов и анализа напряженного состояния на поверхности сдвига. Приводимые критерии и последовательность выбора рационального наклона ядра характеризуются общностью и удобны для использования в практике проектирования плотин.

7) Составленные программы расчета на ЭВМ имеют высокую степень автоматизации. Основными достоинствами этих программ являются удобство ввода исходных данных и простота получения результатов. Они позволяют не только решать конкретные задачи при расчете устойчивости грунтовых откосов, но и исследовать влияние различных факторов (физических характеристик грунтов, разных нагрузок, наклона ядра и т.д.) на устойчивость грунтовых откосов. В дальнейшем можно рассматривать возможность сочетания программ "OPAS " и "PLOS м для целей автоматизации поиска рационального наклона ядра грунтовых плотин.

8) В предварительном проектировании, цри сопоставлении вариантов, можно использовать графики для расчета устойчивости простейшего откоса и таблицу для определения рационального наклона ядра, которые нами были составлены в главе 4.

9) В практике строительства гидротехнических сооружений во Вьетнаме плотины из грунтовых материалов получают все большее распространение. Поэтому отыскание рационального типа плотин с точки зрения ее минимального объема становится весьма актуальным. Особенно в настоящее время, когда у нас степень механизации строительных работ все еще невысокая, уменьшение объема работ играет важную роль. Наши исследования удовлетворяют этому требованию, они могут принести конкретный эффект для строительства гидротехнических сооружений во Вьетнаме.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Нгуен Хыу Ан, 0, 1984 год

1. Айрапетян Р.А. - Проектирование каменно-земляных и каменно-набросных плотин. - М., "Энергия", 1975, 326 с.

2. Березанцев В.Г. Расчет оснований сооружений. Л., Стройиздат, 1970, 207 с.

3. Боровой А.А., Михайлов Л.П., Моисеев И.О., Радченко В.Г. Прогресс в проектировании и строительных высоких плотин из грунтовых материалов. Гидротехническое строительство, .№ 8, 1983, с.47-53.

4. Боровой А.А., Вуцель В.И. Некоторые воцросы проектирования и строительства каменно-земляных плотин. "Гидротехническое строительство", № 3, 1974, с.51-55.

5. Бухарцев В.Н., Можевитинов А.Л. 0 коэффициентах безопасности в расчетах устойчивости сооружений. Известия ВНИИГ, Л., "Энергия", т.117, 1977, с.14-18.

6. Бухарцев В.Н. Общий метод расчета устойчивости грунтовых откосов в рамках плоской задачи. "Гидротехническое строительство", J& II, 1983, с.28-32.

7. Васильев И.М., Голубев А.И. Оценка прочности ядра по результатам расчета напряженно-деформированного состояния плотины. Труды ЛПИ, & 363, 1979, с.60-63.

8. Волнина М.Б. Некоторые характеристики современных каменно-земляных плотин. "Гидротехническое строительство", № 4, 1976, с.44-46.

9. Вуцель В.Н. Проектирование и современные тенденции в строительстве каменно-земляных плотин. Труды Гидропроекта, сб.32, 1973, с.5-11.

10. Вуцель В.Н., Красильников Н.А., йвановиков В.М. Практика проектирования и строительства земляных плотин и насыпей на слабом глинистом основании. Обзор информ., М.: йнформэнерго,1977, 45 с.

11. Гидротехнические сооружения. Под редакцией заслуженного деятеля науки и техники РСФСР докт.техн.наук, проф.Гришина М.М., М., "Высшая школа", 1979, часть I, 614 с. и часть П, 335 с.

12. Гидротехнические сооружения. Под ред.Н.П.Розанова, М., Строй-издат, 1978, 647 с.

13. Гинзбург М.Б. Основные тенденции современного строительства высоких плотин за рубежом. I., "Энергия", 1975, 81 с.

14. Гиргвдов А.Д. Вариационный метод расчета устойчивости откоса. Известия ВНИИГ, т.88, 1969, с.123-135.

15. Голушкевич С.С. Статика предельных состояний грунтовых масс. М., Гостахиздат, 1957, 288 с.

16. Гольдштейн Н.Н. О применении вариационного исчисления к исследованию основания и откосов. "Основания, фундаменты и механика грунтов", $ I, 1969, с.2-6.

17. Герсеванов Н.М. Расчеты фундаментов гидротехнических сооружений. М., Госстройиздат, 1923, с.

18. Дорфман А.Г. Оползневое давление и выпор грунта. Сборник "Вопросы геотехники", №20, Днепропетровск, 1972, с.75-86.

19. Дорфман А.Г. Решение вариационных задач об устойчивости откосов при действии гидротехнических сил, сборник "Вопросы геотехники", № 12, К., Будевельник, 1968, с.

20. Зарецкий Ю.К., Ломбардо В.Н., Грошев М.Е. Пластическое течение грунтовых массивов. "Известия ВУЗов", серия: "Строительство и архитектура". Л 2, Новосибирск, 1979, с.3-24.

21. Зарецкий Ю.К., Ломбарцо В.Н., Грошев М.Е., Олимпиев Д.Н. Устойчивость грунтовых откосов. "Основания, фундаменты и механика грунтов", В I, 1980, с.23-27.

22. Золотарев Г.С., Ухов С.Б., Семенов В.В., Вагнер П., Козловский Л.Л., Роот Н.Э. Опыт оценки устойчивости склонов сложного геологического строения методом конечных элементов. М.,1. Изд-во МГУ, 1973 , 277 с.

23. Истомина B.C., Буренкова В.В., Мишурова Г.В. Фильтрационная прочность глинистых грунтов, М., "Стройиздат", 1975, 219 с.

24. Качалов Л.М. Основы теории пластичности. М., "Наука", 1969, 420 с.

25. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М., Наука,1978,631с.

26. Крей Г. Теория давления земли и сопротивление грунтов нагрузке:. М., I., Изд-во строительной индустрии и судостроения, 1932, 294 с.

27. Красильников Н.А., Олимпиев Д.Н., Дорфман А.Г. К вопросу метода расчета устойчивости грунтовых откосов. Тезисы докладов и сообщений УП Всесоюзного совещания дорожников, М., Союздор-нии, 1981, с.49-51.

28. Кулхавы Е.Н., Гуртовский Т.М. Арочный эффект и трещинообразо-вание в ядрах каменно-земляных плотин. Экспресс-информация, Гидроэнергетика № 5, 1977, с.9-22.

29. Ломизе Г.М. Прочность и деформируемость грунтов ядра высоконапорных плотин и оснований гидротехнических сооружений. "Гидротехническое строительство" Л 8, 1973, с.10-15.

30. Ляпичев Ю.П. Поровое давление консолидации в каменно-земляных плотинах. Труды института В0ДГЕ0, вып.34, 1973, с.

31. Малышев М.А., Шешухов Е.Г., Малов О.В. Способ расчета и результаты определения оптимального состава переходных зон высоких плотин из условия неразмываемости' трещин в ядре с использованием ЭВМ. Труды Гидропроекта им.С.Я.1ука, сб.74, 1980, C.III-I26.

32. Маслов Н.Н. Прикладная механика грунтов, М., Машстройиздат, 1949, 328 с.

33. Маслов Н.Н. Механика грунтов в практике строительства. М., Стройиздат, 1977, 320 с.

34. Можевитинов А.Л., Шинтемиров М., Общий метод расчета устойчивости откосов земляных сооружений, Изв.ВНИИГ, т.92, 1970, с.11-22.

35. Можевитинов А.Л. Основные положения расчетов устойчивости земляных откосов (по материалам межведомственной комиссии Н.Т.С. Госстроя СССР). I., ВНИИГ, 1970, 63 с.

36. Можевитинов А.Л., Шинтемиров М. Расчет устойчивости земляных откосов. Сб.тр. по гидротехнике и гидростроительству. Наука, 1970, с.118-128.

37. Можевитинов А.Л., Бухарцев В.Н. О расчете устойчивости откосов канала в глубоких выемках, Труды ЛПЙ № 351, 1976, с. 95-101.

38. Моисеев С.Н., Моисеев И.С. Каменно-земляные плотины. М., "Энергия", 1977, 280 с.

39. Новоторцев В.И. Опыт применения теории пластичности к задаче об определении несущей способности оснований сооружений, Известия ВНИИГ, т.22, 1938, с.115-127.

40. Ничипорович А.А., Тейтельбаум А.И. Оценки трещинообразования в ядрах каменно-земляных плотин. Гидротехническое строительство & 4, 1973, с.10-15.

41. Обзорная информация, серия 2: Гидроэлектростанции. Выпуск I: Современные методы оценки надежности и устойчивости грунтовых плотин в период строительства и эксплуатации. М., 1982, 48 с.

42. Павчич М.П., Матрошилина Т.В. Анализ градиентов, контролирующих казуальную фильтрационную прочность каменно-земляных плотин с ядром. Известия ВНИИГ, т.135, 1979, с.75-78.

43. Проектирование и строительство больших плотин. М., Энергоиз-дат, вып.1, 1981, 144 с.

44. Проектирование и строительство больших плотин. М., Энергоиз-дат, вып.З, 1981, 136 с.

45. Проектирование и строительство больших плотин. М., Энергоиздат, вып.6, 1981, 102 с.

46. Проектирование и строительство больших плотин. М., Энергоиз-дат, вып.4, 1982, 105 с.

47. Цучков Г.Н. 0 зависимости напряжение деформация грунта в теории пластического течения. Известия ВНИИГ., т.107, 1977, с.102-105.

48. Пышкин Б.А. К расчету устойчивости защитного слоя и экрана земляных плотин. "Гидротехническое строительство"., I, 1939, с.14-18.

49. Радченко В.Г., Заирова В.А. Каменно-земляные и каменнонаброс-ные плотины (альбом). Л., "Энергия", 1971, 166 с.

50. Рассказов Л.Н., Винтенберг М.В. Напряженно-деформированное состояние плотин из местных материалов и их устойчивость. Труды института ВОДГЕО, вып.34, 1972, с.18-32.

51. Рассказов Л.Н., Джха Дж. О выборе рациональной конструкции каменно-земляной плотины. "Энергетическое строительство", Л 2, 1978, с.60-67.

52. Рассказов Л.Н., Сысоев Ю.М. Факторный анализ при выборе конструкций каменно-земляных плотин. "Энергетическое строительство", В 12, 1978, с.50-57.

53. Розанов Н.С., Евдокимов П.Д. и др. Технический прогресс в проектировании и строительстве высоких плотин. Под ред. А.А.Борового. М., "Энергия", 1976, 512 с.

54. Салтыков А.И., Макаренко Г.И. Программирование на языке Фортран. М., "Наука", 1976, 281 с.

55. Светозарова Г.И., Сичитов EJ3., Козловский А.В. Практикум по программированию на алгоритмических языках. М., "Наука", 1980, 317 с.

56. СНиП П-50-74. Гидротехнические сооружения речные. Основные положения проектирования. М., Стройиздат, 1976. 24 с.

57. СНйП П-16-76. Основания гидротехнических сооружений. М., Стройиздат, 1970, 40 с.

58. Соколовский В.В. Статика сыпучей среды. Физматгиз, I960, 243 с.

59. Тейлор Д.В. Основы механики грунтов. М., Госстройиздат, I960, 598 с.

60. Терцаги К. Теория механики грунтов. М., Стройиздат, 1961, 507 с.

61. Технические условия и нормы проектирования гидротехнических сооружений. Земляные насыпные плотины. М., Стройиздат, 1941, 49 с.

62. Феллениус В. Геотехническое исследование грунтов. Статика грунтов. M.-JI., Стройиздат, 1933, 94 с.

63. Цытович Н.А. Механика грунтов. М., "Высшая школа", 1979, 272 с.

64. Черноусысо Ф.Л., Баничук Н.В. Вариационные задачи механики и управления. М., "Наука", 1973, 236 с.

65. Чугаев P.P. Земляные гидротехнические сооружения. I., "Энергия", 1967, 460 с.

66. Чугаев P.P. Расчет устойчивости земляных откосов и бетонных плотин на нескальном основании по методу круглоцилиндрических поверхностей обрушения. "Энергоиздат", 1963, 144 с.

67. Чугаев P.P. О фильтрационных силах. Изв. ВНИИГ, т.63, I960, с.115-141.

68. Чугаев P.P. Расчет устойчивости земляных откосов по методу плоских поверхностей сдвига грунта. М.-Л., "Энергия", 1964, 178 с.

69. Шехтман Н.М. Аналитический расчет устойчивости защитного слоя экрана земляной плотины. "Гидротехническое строительство",1. I, 1935, с.41-42.

70. PzoAAecA? 0Л РелегаА TAee??t/ of StaSrtity of SAopez. GeoteeAripoe, VoA.5} AAgS} /555, p. 37-54.

71. AAo?ge/?ste?/? AA.P., P?/ee V.f. 77?? a/?a/fysis of tfie staSc&h/ of sA/p se/?face>g. /AeaAeeAmpi/e, 1/oA. /5, /V-З, /565, p. 7P S3.

72. AbgyoA AA. AAeAAtoeAe exaoAe poe/2 Ae eaAbc/A ok 7a ?t/pAc/?e d'ty/? massAf po? pftsse/nAwA cyA/ncAv/oi/e. AtmaAes cAes /?o/?7s eA cAae/sses Parts, AA°3; /954, p. 345-354.

73. Иллюстрации (34 рис.).". 33 стр.5. Таблицы (4 табл.).3 стр.

74. Список литературы. .7 стр.1. Всего 108 стр.