Совершенствование методики расчетного определения физико-механических характеристик оснований строящихся бетонных гидротехнических сооружений на основе данных натурных наблюдений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.07, кандидат наук Шестопалов Павел Васильевич

• Шестопалов Павел Васильевич
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Шестопалов Павел Васильевич

Введение

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА РАСЧЕТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОСНОВАНИЙ СТРОЯЩИХСЯ БЕТОННЫХ СООРУЖЕНИЙ

1.1. Обоснование актуальности проблемы расчетного определения физико-

механических характеристик оснований бетонных сооружений

1.1.1. Обзор случаев изменения свойств скальных оснований в строительный период под влиянием техногенных и природных факторов

1.1.2. Обзор случаев несоответствия расчетных и натурных осадок вследствие изменения свойств нескальных оснований в отличие

от проектных значений

1.2. Анализ существующих подходов к расчетному определению модулей

деформации оснований бетонных сооружений

1.2.1.Анализ аналитических методов определения модулей деформации основания бетонных сооружений

1.2.2.Анализ численных методов определения модулей деформации оснований бетонных сооружений

Выводы по Главе

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ДАННЫХ НАТУРНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ОСНОВАНИЯМИ СТРОЯЩИХСЯ БЕТОННЫХ СООРУЖЕНИЙ (НА ПРИМЕРЕ БЕТОННОЙ ПЛОТИНЫ БОГУЧАНСКОЙ ГЭС И ВОДОПРИЕМНИКА ЗАГОРСКОЙ ГАЭС-2)

2.1.Анализ данных натурных наблюдений за основаниями секций бетонной плотины Богучанской ГЭС в период строительства

2.1.1. Конструктивные особенности секций бетонной плотины и

инженерно-геологическое строение их оснований

2.1.1.1 Конструктивные особенности секций бетонной плотины

2.1.1.2 Особенности возведения секций бетонной плотины, в том

числе в условиях «долгостроя»

2.1.1.3.Инженерно-геологическое строение основания секций

бетонной плотины

2.1.2 Анализ данных натурных наблюдений за основаниями секций

бетонной плотины Богучанской ГЭС в период строительства

2.1.2.1. Организация натурных наблюдений за основаниями секций

бетонной плотины Богучанской ГЭС

2.1.2.2 Результаты анализа данных натурных наблюдений за

основаниями секций бетонной плотины Богучанской ГЭС

2.2 Анализ данных натурных наблюдений за основанием водоприемника Загорской ГАЭС-2 в период строительства

2.2.1 Конструктивные особенности водоприемника Загорской ГАЭС-2

и инженерно-геологическое строение его основания

2.2.1.1 Конструктивные особенности водоприемника Загорской ГАЭС-2

2.2.1.2 Особенности возведения водоприемника Загорской ГАЭС-2

2.2.1.3 Инженерно-геологическое строение основания водоприемника Загорской ГАЭС-2

2.2.2 Анализ данных натурных наблюдений за основанием водоприемника Загорской ГАЭС-2 в период строительства

2.2.2.1 Организация натурных наблюдений за основанием водоприемника Загорской ГАЭС-2

2.2.2.2 Результаты анализа данных натурных наблюдений за основанием водоприемника Загорской ГАЭС-2

Выводы по Главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ (УТОЧНЕНИЯ) ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОСНОВАНИЙ СТРОЯЩИХСЯ БЕТОННЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ НАТУРНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ

3.1 Совершенствование методики численного моделирования системы «бетонное сооружение - основание»

3.2 Методика определения размеров моделируемого фрагмента основания с учетом глубины сжимаемой толщи

3.3 Разработка методики расчетного определения (уточнения) физико-механических характеристик оснований строящихся бетонных гидротехнических сооружений на основе конечно-элементных моделей с учетом данных натурных наблюдений

3.4 Методика анализа данных компрессионных испытаний грунтов оснований бетонных сооружений

3.5 Разработка математических конечно-элементных моделей секций бетонной плотины Богучанской ГЭС на скальном основании и водоприемника Загорской ГАЭС-2 на нескальном основании

3.5.1 Разработка математических конечно-элементных моделей секции №28 бетонной плотины Богучанской ГЭС на скальном основании

3.5.2 Разработка математических конечно-элементных моделей водоприемника Загорской ГАЭС-2 на нескальном основании

Выводы по Главе

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ (УТОЧНЕНИЯ) ФАКТИЧЕСКИХ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СКАЛЬНОГО ОСНОВАНИЯ СЕКЦИИ №28 БЕТОННОЙ ПЛОТИНЫ БОГУЧАНСКОЙ ГЭС И НЕСКАЛЬНОГО ОСНОВАНИЯ ВОДОПРИЕМНИКА ЗАГОРСКОЙ ГАЭС-2 НА ОСНОВЕ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНЫХ МОДЕЛЕЙ С УЧЕТОМ ДАННЫХ НАТУРНЫХ 96 НАБЛЮДЕНИЙ

4.1 Результаты расчетного определения (уточнения) фактических физико-механических характеристик основания водоприемника Загорской ГАЭС-2 на основе конечно-элементных моделей с учетом данных натурных наблюдений

4.1.1 Результаты расчетов глубины сжимаемой толщи основания водоприемника Загорской ГАЭС-2

4.1.2 Результаты расчетного определения (уточнения) фактических физико-механических характеристик основания водоприемника Загорской ГАЭС-2 на основе конечно-элементных моделей с учетом натурных данных

4.2 Результаты расчетного определения (уточнения) фактических физико-механических характеристик скального основания секции №28 бетонной плотины Богучанской ГЭС на основе конечно-элементных моделей с учетом

данных натурных наблюдений

Выводы по Главе

ГЛАВА 5. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАСЧЕТНОМУ ОПРЕДЕЛЕНИЮ (УТОЧНЕНИЮ) ФАКТИЧЕСКИХ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОСНОВАНИЙ СТРОЯЩИХСЯ БЕТОННЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ 123 ДАННЫХ НАТУРНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ

5.1 Основные положения

5.2 Подготовка исходных данных

5.3 Порядок проведения расчетного определения (уточнения) фактических физико-механических характеристик оснований строящихся бетонных 125 гидротехнических сооружений

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование методики расчетного определения физико-механических характеристик оснований строящихся бетонных гидротехнических сооружений на основе данных натурных наблюдений»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В соответствии с Законом РФ «О безопасности гидротехнических сооружений» №117-ФЗ от 21 июня 1997 г. требуется обеспечение соответствующего уровня безопасности массивных бетонных сооружений, возводимых на скальных и нескальных основаниях. Прочность и устойчивость бетонных сооружений гидроузлов в значительной степени зависят от деформативных и прочностных характеристик их оснований, которые при обосновании проектных решений принимаются в соответствии с проектными значениями физико-механических характеристик грунтов оснований.

Известно, что во многих случаях зафиксированы отличия (в ряде случаев -существенные) фактических значений от проектных предпосылок, о чем свидетельствуют данные многолетних натурных наблюдений.

В большей степени вышесказанное относится к ГТС, возводившихся в условиях так называемого «долгостроя» (к которым можно отнести Богучанскую, Бурейскую, Зарамагскую ГЭС-1, а также ГЭС ближнего зарубежья: Сангтудинскую, Рогунскую и др.), при которых под влиянием атмосферных воздействий (особенно, в суровых климатических условиях), а также техногенных воздействий (например, при разработке скальных оснований взрывным способом) происходит изменение (в основном, ухудшение) физико-механических характеристик основания. Физико-механические характеристики оснований бетонных гидросооружений, слагаемых нескальными (мягкими) грунтами, также могут отличаться от проектных предпосылок, в первую очередь, вследствие уплотнения грунтов в процессе строительства.

Таким образом, требуемый уровень обеспечения безопасности ГТС зависит от знания фактических характеристик основания. В этой связи задача по определению истинных свойств основания приобретает особую актуальность.

С учетом вышесказанного возникает необходимость расчетного определения (уточнения) физико-механических характеристик грунтов оснований бетонных гидротехнических сооружений в ходе их строительства и эксплуатации.

Степень ее разработанности. К настоящему времени расчетное определение физико-механических характеристик оснований бетонных гидротехнических сооружений выполнялось на основе упрощенных инженерных методик, а также на основе численного моделирования без учета влияния возведения примыкающих сооружений на величины осадок сооружений и деформаций слоев основания; без учета ограничения моделируемого фрагмента основания размерами глубины сжимаемой толщи и без учета изменения модуля деформации грунтов основания по глубине. Данные подходы применялись специалистами АО «Институт Гидропроект», ООО «ЦСКТЭ», филиала ЦСГНЭО «Института Гидропроект», АО «НИИЭС» и др. В настоящей диссертационной работе представлено совершенствование методики расчетного определения (уточнения) физико-механических характеристик грунтов оснований бетонных гидротехнических сооружений на основе конечно-элементного моделирования систем «сооружение - основание» с учетом данных натурных наблюдений и отмеченных выше недостатков.

Цель и задачи исследований. Целью работы является разработка методики расчетного определения физико-механических характеристик оснований строящихся бетонных гидротехнических сооружений на основе численного моделирования гидросооружений совместно с основаниями с учетом данных натурных наблюдений.

В задачи исследований входят:

- анализ существующих методик расчетного определения (уточнения) физико-механических характеристик оснований бетонных гидротехнических сооружений;

- анализ данных натурных наблюдений за полными осадками и деформациями слоев основания секций бетонной плотины Богучанской ГЭС и водоприемника Загорской ГАЭС-2;

- совершенствование методики численного моделирования систем «бетонное сооружение - основание»;

- совершенствование методики определения сжимаемой толщи нескальных оснований и активной зоны скальных оснований на основе конечно-элементных моделей систем «бетонное сооружение - основание»;

- разработка конечно-элементных моделей секций бетонной плотины Богучанской ГЭС и водоприемника Загорской ГАЭС-2 совместно с основаниями;

- разработка методики расчетного определения (уточнения) физико-механических характеристик оснований строящихся бетонных гидротехнических сооружений с учетом данных натурных наблюдений;

- разработка практических рекомендаций по определению (уточнению) физико-механических характеристик оснований строящихся бетонных гидротехнических сооружений;

- определение (уточнение) фактических физико-механических характеристик скального оснований секций бетонной плотины Богучанской ГЭС и нескального основания водоприемника Загорской ГАЭС-2 с определением расчетных значений их осадок.

Научная новизна исследования состоит в получении следующих результатов:

- анализа данных натурных наблюдений за полными осадками и деформациями слоев оснований секций бетонной плотины Богучанской ГЭС и водоприемника Загорской ГАЭС-2;

- усовершенствованной методики численного моделирования систем «бетонное сооружение - основание»;

- усовершенствованной методики определения сжимаемой толщи нескальных оснований и активной зоны скальных оснований на основе конечно-элементных моделей систем «бетонное сооружение - основание», в том числе разработанные зависимости для определения глубины сжимаемой толщи основания водоприемника Загорской ГАЭС-2;

- конечно-элементных моделей секций бетонной плотины Богучанской ГЭС и водоприемника Загорской ГАЭС-2 совместно с основаниями (систем «бетонное сооружение-основание»);

- методики расчетного определения (уточнения) физико-механических характеристик оснований строящихся бетонных гидротехнических сооружений с учетом данных натурных наблюдений;

- практических рекомендаций по определению (уточнению) физико-механических характеристик оснований строящихся бетонных гидротехнических сооружений, а также их осадок;

- расчетного определения (уточнения) физико-механических характеристик скального оснований секций бетонной плотины Богучанской ГЭС и нескального основания водоприемника Загорской ГАЭС-2; а также расчетных значений их осадок.

Теоретическая и практическая ценность работы.

Результаты исследований позволяют определять (уточнять) фактические физико-механические характеристики оснований строящихся бетонных гидротехнических сооружений, для последующего использования при уточнении расчетных значений осадок, а также при обосновании прочности и устойчивости сооружений. На основе усовершенствованной методики численного моделирования систем «бетонное сооружение - основание» возможно определение напряженно-деформированного состояния бетонных гидротехнических сооружений и их оснований. Автором разработаны практические рекомендации и получены практические результаты определения фактических физико-механических характеристик оснований, а также расчетных значений осадок секций бетонной плотины Богучанской ГЭС и водоприемника Загорской ГАЭС-2. Разработанные зависимости позволяют определять глубину сжимаемой толщи нескальных оснований бетонных сооружений.

Методология и методы исследований.

Исследования напряженно-деформированного состояния систем «бетонное сооружение - основание» и систем «бетонное сооружение - примыкающие сооружения - основания» выполнялись численными методами на основе конечно-элементных моделей. Разработка новых зависимостей для глубины сжимаемой толщи и для модулей деформации грунтов выполнялась с применением

статистических методов Выполнялось сопоставление результатов, полученных на основе аналитических и численных методов расчетов.

Личный вклад автора состоит в постановке задач исследований; в руководстве и непосредственном участии в проведении научных исследований и анализе полученных результатов при решении поставленных задач; в формулировании выводов и рекомендаций по диссертации.

Положения, выносимые на защиту:

- результаты анализа данных натурных наблюдений за полными осадками и деформациями слоев оснований секций бетонной плотины Богучанской ГЭС и водоприемника Загорской ГАЭС-2;

- усовершенствованная методика численного моделирования систем «бетонное сооружение - основание»;

- усовершенствованная методика определения сжимаемой толщи нескальных оснований и активной зоны скальных оснований на основе конечно-элементных моделей систем «бетонное сооружение - основание», в том числе разработанные зависимости для определения глубины сжимаемой толщи основания водоприемника Загорской ГАЭС-2;

- конечно-элементные модели секций бетонной плотины Богучанской ГЭС и водоприемника Загорской ГАЭС-2 совместно с основаниями;

- методика расчетного определения (уточнения) физико-механических характеристик оснований строящихся бетонных гидротехнических сооружений с учетом данных натурных наблюдений;

- практические рекомендации по определению (уточнению) физико-механических характеристик оснований строящихся бетонных гидротехнических сооружений;

- результаты расчетного определения (уточнения) физико-механических характеристик скального оснований секций бетонной плотины Богучанской ГЭС и нескального основания водоприемника Загорской ГАЭС-2, а также расчетных значений их осадок.

Степень достоверности и апробация результатов исследований.

Достоверность основных положений и выводов работы подтверждается применением проверенных вычислительных программных комплексов; сопоставлением результатов численных исследований и аналитических исследований; сопоставлением результатов расчетов с натурными данными (в том числе, в процессе калибровки конечно-элементных моделей).

Основные положения и результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на международных научно-практических конференциях ФГБОУ ВПО МГУП (Москва, октябрь 2012 г., апрель 2013 г.), на международной научно-практической конференции РУДН (Москва, апрель 2013 г.), на заседании научно-технического совета АО «НИИЭС».

Результаты исследований были практически использованы при определении (уточнении) фактических физико-механических характеристик оснований секций бетонной плотины Богучанской ГЭС и водоприемника Загорской ГАЭС-2 и расчетных значений их осадок, а также при проведении поверочных расчетов прочности и устойчивости секций бетонной плотины Богучанской ГЭС и водоприемника Загорской ГАЭС-2.

По материалам диссертации опубликовано восемь статей, из них шесть статей в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, содержащего 127 наименований. Основное содержание диссертационной работы изложено на 216 страницах, включает 22 рисунка, 39 таблиц и 2 Приложения.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА РАСЧЕТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОСНОВАНИЙ СТРОЯЩИХСЯ БЕТОННЫХ СООРУЖЕНИЙ

1.1. Обоснование актуальности проблемы расчетного определения (уточнения) физико-механических характеристик оснований бетонных сооружений

1.1.1. Обзор случаев изменения свойств скальных оснований в строительный период под влиянием техногенных и природных факторов

Деформативные и прочностные характеристики оснований основных сооружений гидроузлов играют важную роль в обеспечении прочности, устойчивости, надежности и безопасности ГТС.

Свойства основания во многом определяют состояние и поведение основных сооружений в строительный период и при последующей эксплуатации; от них в значительной степени зависит надежность и безопасность гидроузла в целом.

Следует отметить, что основные расчеты по обоснованию прочности и устойчивости основных сооружений гидроузла, как правило, проводятся при проектных значениях характеристик основания и бетона сооружений, в то время как во многих случаях данные многолетних наблюдений по показаниям контрольно-измерительной аппаратуры свидетельствуют об отличиях (в целом ряде случаев - существенных) фактических значений от проектных предпосылок.

Таким образом, требуемый уровень обеспечения надежности и безопасности ГТС зависит от знания фактических характеристик основания. В этой связи задачи по определению истинных свойств основания приобретает особую актуальность. В большей степени вышесказанное относится к ГТС, возводящихся в условиях так называемого «долгостроя».

В последние годы и в настоящее время в нашей стране и на территории бывших республик СССР происходила достройка ряде ГЭС в условиях затянувшихся сроков строительства, таких как Богучанская [1, 2, 122], Бурейская, Зарамагская ГЭС-1, Сангтудинская ГЭС-1, Рогунская ГЭС и некоторых других [109, 115, 110]. В условиях «долгостроя» под влиянием атмосферных и техногенных воздействий, особенно в суровых климатических условиях, происходит изменение (в основном, ухудшение) физико-механических характеристик, как основания, так и уложенного ранее бетона.

Одним из ярких примеров «долгостроя» является Богучанская ГЭС на р. Ангаре [1, 2, 85, 122].

Основные сооружения Богучанской ГЭС начали возводиться в 1982 году и до 1992 года более 80% бетона основных сооружений было уложено. В качестве примера, темпы укладки бетона в секцию № 28 бетонной плотины представлены в табл. 1.1.1.

Таблица 1.1.1. - Этапы возведения станционной секции №28 бетонной плотины и соответствующие им объемы бетонирования

№ этапа Годы Объем уложенного бетона по столбам, м3

I II III IV Всего

1 2 3 4 5 6 7

1 1983 2497 3650 2963 3976 13086

2 1984 3941 - - 344 4285

3 1985 2424 - 1450 656 4530

4 1986 427 691 528 - 1646

5 1987 603 1221 - 453 2277

6 1988 93 - - - 93

7 1989 778 - - - 778

8 1990 2200 - - - 2200

9 1991 2887 - - - 2887

10 1992 - 4906 - - 4906

11 1993 1172 1172

12 1994 - 527 - 527

13 1995 - - - - 0

14 1996 - - 2188 - 2188

15 1997 2669 - 361 - 3030

1 2 3 4 5 6 7

16 2002 - - - 1656 1656

17 2006 94 - 277 - 371

18 2007 8447 - - - 8447

19 2008 2707 4752 - - 7459

20 2009 - - - 1147 1147

21 2010 3688 - - - 3688

22 2011-2012 5999 2151 2385 1732 12267

Анализ данных, приведенных в табл. 1.1.1, показывает, что после 1992г. темпы строительства стали снижаться и строительство практически прекратилось в начале 2000-х годов. Тем не менее, с 2006 года темпы снова возросли. Таким образом, более 10-ти лет продолжались сниженные темпы строительства, обусловившие так называемый «долгострой».

В период замедления темпов строительства во многих случаях подготовленное скальное основание длительное время оставалось открытым и подверженным прямому воздействию окружающей среды. В ряде случаев участки основания частично возведенных столбов сооружений оказались подверженными длительным сезонным воздействиям отрицательной температуры (в том числе многочисленным циклам замораживания - оттаивания), в условиях, когда они оказались не защищенными массивом бетона (или грунта, или воды), предусмотренным проектом на эти даты строительства.

В результате указанных выше факторов под негативным воздействием окружающей среды происходило ежегодное ухудшение физико-механических свойств основания (таких как прочность, жесткость, деформативность, трещиноватость, водонепроницаемость и др.) [1, 2, 9, 14, 31, 32, 95].

Нельзя не упомянуть влияние техногенных воздействий, которые также могли оказать существенное влияние на изменение свойств скального основания Богучанской ГЭС.

Эти умозаключения подтверждаются материалами актов комиссионных обследований. Так в «Акте обследования гидротехнических сооружений» (Город Кодинск, 20 - 26 июля 2003 г.) [1] и в «Акте обследования

гидротехнических сооружений Богучанской ГЭС» (г. Кодинск, 25 - 31 июля 2005 года) [2] комиссия отметила:

«...Основание бетонной плотины, вскрытое более 15 лет назад, вследствие «долгостроя» недостаточно защищено от температурных перепадов и подвержено старению. .В связи с «долгостроем» происходит разуплотнение и активное старение скального основания, снижение его деформационных и фильтрационных характеристик».

Выводы, касающиеся ухудшения свойств основания бетонной плотины Богучанской ГЭС, представленные в Актах комиссионных обследований, были подтверждены результатами аналитических и численных расчетов, приведенных ниже.

Основание бетонных гидросооружений, слагаемое мягкими грунтами, может отличаться от проектных предпосылок вследствие уплотнения грунтов в процессе строительства и эксплуатации. Ниже приводятся соответствующие примеры.

1.1.2 Обзор случаев несоответствия расчетных и натурных осадок вследствие изменения свойств нескальных оснований в отличие от проектных значений

Анализ материалов, представленных в разработках д.т.н., проф. Ю. К. Зарецкого и к.т.н. М. Ю. Гарицелова [24] показал следующее.

Наряду с описанием ударного метода уплотнения грунтов проводится анализ причин больших (иногда на порядок) расхождений расчетных и натурных осадок. Отмечается, что в практике гидротехнического строительства накоплено много наблюдений за осадками крупноразмерных сооружений. В таблице 1.1.2 приведены данные по осадкам 19-ти крупнейших гидротехнических сооружений, построенных до 1960 года на мягких нескальных основаниях, включающих здания ГЭС и секции бетонных водосливных плотин, голов и камер шлюзов, в том числе с фундаментами площадью до нескольких гектаров и удельными нагрузками на основание от 0,12 до 0,5 МПа.

Таблица 1.1.2 - Осадки крупнейших гидротехнических сооружений, построенных до 1960 года на мягких нескальных основаниях

№ п/п Наименование сооружения Размеры в плане, м (Шм Модуль деформации основания, МПа Нагрузка, МПа Осадки, см

расч. факт.

1 2 4 6 7 8 9

1 Здание Щербаковской ГЭС 220x84 (135,9) 22,0 0,4 83,4 18...20

2 Здание Волжской ГЭС имени В.И. Ленина 289x100(170) 22,0...25,0 0,5 127,7 15

3 Здание Угличской ГЭС 91x73 (81,5) 23,0...25,0 0,3 42,6 10...12

4 Бетонная плотина Угличской ГЭС 140x50 (83,7) 23,0...25,0 0,2 23,0 6,6

5 Здание Цимлянской ГЭС 116,5x56,5 (81,1) 15,0...30,0 0,5 109,7 19,0

6 Бетонная плотина Цимлянской ГЭС 181,5x60,5 (104,8) 15,0...30,0 0,4 92,2 13...15

7 Бетонная плотина Карамышевской ГЭС 71,3x24,25 (42) 14,0...26,0 0,2 22,8 2,2

8 Здание Горьковской ГЭС 189x63 (109,1) 25,0 0,4 58,4 7,4

9 Водосливная плотина Горьковской ГЭС 117x39 (67,6) 25,0 0,3 26,8 4...5

10 Здание Каховской ГЭС 160,5x65,5 (102,5) 14,0....20,0 0,5 111,1 15...17

11 Здание Верхнесвирской ГЭС 118x65,7 (88,0) 6,7 0,4 193,0 24...26

12 Бетонная плотина Верхнесвирской ГЭС 118x52,5 (78,7) 6,7 0,3 140,7 21...22

13 Здание Каунасской ГЭС 75x54 (63,5) 23,0 0,3 42,0 4,2

14 Водосливная плотина Каунасской ГЭС 81x28 (55,5) 23,0 0,3 31,0 3,4

15 Здание Волжской ГЭС им XXII съезда КПСС 270,3x90(155,9) 22,5 0,4 91,0 13...14

16 Водосливная плотина Волжской ГЭС им XXII съезда КПСС 156,6x52 (90,1) 22,5 0,3 108,5 7...8

17 Нижняя голова шлюза № 1 канала Москва -Волга 43,8x56,4 (49,7) 20,0...22,0 0,3 34,2 9,0

18 Верхняя голова шлюза № 2 канала Москва -Волга 32x58,5 (43,3) 20,0...22,0 0,3 43,7 5,8

19 Нижняя голова шлюза № 2 канала Москва -Волга 38x55,54 (46,3) 20,0...22,0 0,2 31,8 4,2

Из приведённой таблицы 1.1.2 видно, что практически для всех рассмотренных сооружений существует большое отличие натурных и расчётных значений осадок (в отдельных случаях на порядок). Следовательно, можно полагать, что в расчётах осадок недостаточно или вообще не учитываются реальные свойства деформируемости грунтов мягких оснований. Там же указываются некоторые факторы, учёт которых должен улучшать сходимость прогнозируемых и фактических осадок бетонных сооружений.

Фактор, связанный с учётом влияния масштаба сооружения на прогнозируемые осадки был впервые учтён в нормах по проектированию оснований гидротехнических сооружений площадью более 100 м2, в которых расчётные значения модуля деформаций основания рекомендуется увеличивать в 1,5 раза. Анализ осадок сооружений с площадью основания до нескольких гектаров показывает, что введение единого коэффициента 1,5 для всех сооружений вне зависимости от типов грунтов основания далеко не всегда полностью учитывает проявление данного эффекта.

Другой фактор связан с учётом повторности, точнее дополнительного нагружения грунта основания. Впервые учёт закономерностей повторного нагружения введён в СНиП 2.02.02-85 в положениях по расчёту осадок гидротехнических сооружений. Совместное влияние этих факторов, как, правило, в 3.4 раза (максимальный диапазон от 1,5 до 10 раз) искажает прогноз осадок по сравнению с действительными (натурными) осадками крупных сооружений.

Учёт этого фактора в расчётах НДС действующей Загорской ГАЭС, позволил получить расчётные значения осадок, полностью совпадающие с натурными данными.

1.2 Анализ существующих подходов к расчетному определению модулей деформации оснований бетонных сооружений

Как было отмечено выше, существует проблема определения (или уточнения) фактических физико-механических свойств оснований бетонных гидросооружений расчетным путем (без проведения дорогостоящих натурных

изысканий или в случаях, когда проведения натурных изысканий не представляется возможным). Автором был выполнен анализ существующих подходов к расчетному определению (или уточнению) фактических физико-механических свойств оснований бетонных гидросооружений.

Следует отметить, что наиболее существенный вклад в обработку и анализ результатов натурных наблюдений за основанием плотины и разработку экспресс-метода определения фактических значений модулей деформации скального основания бетонной плотины Богучанской ГЭС, защищённого авторским свидетельством, позволившего выявить в приконтактной зоне низкие значения модуля деформации скального грунта, был внесен доктором технических наук, профессором Калустяном Э.С.

Среди специалистов, внесших определённый вклад в решение задач по расчетному определению (уточнению) фактических значений физико-механических характеристик грунтов оснований бетонных гидротехнических сооружений помимо д.т.н. Э.С.Калустяна, следует упомянуть Е.Н.Беллендира, В.Б.Глаговского, А.Л.Гольдина, Ю.К.Зарецкого, И.А.Корябина, С.Е.Лисичкина, А.В.Нефедова, К.О.Пудова, В.И.Речицкого, О.Д.Рубина, В.И.Щербину и др. [14, 31, 47, 60, 61, 64, 65, 66].

1.2.1 Анализ аналитических методов определения модулей деформации основания бетонных сооружений

Один их подходов к решению данной задачи (упомянутый выше, разработанный д.т.н., проф. Калустяном Э.С.) основан на расчетах в предположении упругого поведения скального основания и равномерного распределения сжимающих напряжений под столбами секций бетонной плотины. При этом основание рассматривается отдельно от сооружения, влияние сооружения учитывается равномерной вертикальной сжимающей нагрузкой, соответствующей весу сооружения. Наряду с натурными измерениями относительных и абсолютных осадок, на тот же момент времени по фактически уложенному объёму бетона в столб секции определяется напряжение по его

подошве. Вертикальные сжимающие напряжения в основании бетонной плотины принимаются равномерно распределенными и определяются путем деления веса столба плотины на площадь его подошвы. Имея данные о нагрузках на основание и его осадках на различные даты строительства, становится возможным определить расчётом модуль деформации основания плотины приконтактной и всей области основания. Наряду с определенными принимаемыми допущениями, следует отметить, что данный подход позволил оперативно оценивать приближённую величину модуля деформации основания и первые обнаружить чрезвычайно низкие значения модуля деформации приконтактных зон основания.

Выполнение данной задачи применительно к условиям скального основания бетонной плотины Богучанской ГЭС основано на использовании технического решения, предусматривающего учёт упругой составляющей измеренной относительной или абсолютной осадки основания. Ниже приводятся значения напряжений в основании бетонной плотины, принимаемые в рамках данного подхода.

Так в отчёте филиала ЦСГНЭО ОАО «Институт Гидропроект» «Оценка состояния скального основания бетонной плотины Богучанской ГЭС по результатам анализа данных натурных наблюдений в 2004 г.» (2004 г.) под руководством и при непосредственном участии докт.техн.наук, проф. Калустяна Э.С. была выполнена приближенная оценка фактических физико-механических характеристик скального основания бетонной плотины Богучанской ГЭС.

Наряду с анализом состояния строительства бетонной плотины, организации натурных наблюдений за её основанием, рассмотрением основных нагрузок и воздействий, анализом данных наблюдений за относительными (на базе деформометров) и общими (по геодезическим маркам) осадками основания, а также температурами в основании приближённым аналитическим методом определены фактические модули деформации основания секций бетонной плотины.

В качестве исходной информации для определения модуля деформации основания использованы данные натурных наблюдений за относительными и общими осадками основания за весь период наблюдений,

начиная с 1983 года, а также данные по нагрузкам от собственного веса бетона в соответствии с фактическим ходом строительства.

Расчёт модулей деформации приконтактных слоёв основания толщиной 2 м и 5 м (на базе деформометров) с учётом сильной трещиноватости выполнен по формуле Гука:

Е=а/£, (1.2.1)

где:а=/-Н, - напряжение в подошве столба (у - объёмный вес бетона, Н - высота столба плотины);

£ = I / Ь - относительная деформация на базе деформометра (I -относительная осадка на базе деформометра, Ь - база деформометра).

Одним из допущений в рамках использованного подхода является рассмотрение приконтактной трещиноватой зоны как безраспорной среды (без учета касательных напряжений по вертикальным плоскостям). По крайней мере, модули деформации, полученные по предложенной формуле, возможно, несколько завышены.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шестопалов Павел Васильевич, 2017 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Акт обследования гидротехнических сооружений ОАО «Богучанская ГЭС». г. - Кодинск, 20 .26 июля 2003. - 18 с.

2. Акт обследования гидротехнических сооружений Богучанской ГЭС. -Кодинск, 25 .31 июля 2005. - 28 с.

3. Бате, К. Численные методы анализа и метод конечных элементов / К. Бате, Е. Вилсон - М.: Стройиздат, 1982. - 446 с.

4. Белостоцкий, А.М. Комплекс программ «СТАДИО-81» на ЕС ЭВМ расчета пространственных комбинированных физически нелинейных систем на статические и динамические воздействия / А.М. Белостоцкий // Сб. научных трудов Гидропроекта. - 1983. - Вып. 85. - С. 25-35.

5. Белостоцкий, А.М. Численное моделирование комплексного напряженно-деформированного состояния конструкций и сооружений энергетических объектов / А.М. Белостоцкий // Гидротехническое строительство. - 1999. - № 8/9. - С. 88-93.

6. Белый, М.В. Расчет арочной плотины Чиркейской ГЭС с использованием пакета программ РКТП / М.В. Белый, В.Е. Булгаков, Т.Ю. Крат // С-Пб.: ЭНЕРГОИЗДАТ, Материалы конференций и совещаний по гидротехнике. «Расчетные предельные состояния бетонных и железобетонных конструкций энергетических сооружений». - 1991. - С. 56-60.

7. Бердичевский, Г.Ю. Исследование бетонной гравитационной плотины Курпсайской ГЭС / Г.Ю. Бердичевский, В.И. Гнутов, В.С. Панфилов // Материалы конференций и совещаний по гидротехнике. Работа бетонных плотин совместно со скальным основанием. ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. - 1978. - С. 135-141.

8. Бердичевский, Г.Ю. Использование математической модели в целях интерпретации данных натурных наблюдений за арочной плотиной Ингури ГЭС / Г.Ю. Бердичевский, В.И. Бронштейн, Б.В. Фрадкин // Гидротехническое строительство. - 1992. - № 10. - С. 28-40.

9. Блинов, И.Ф. Контрольные наблюдения на бетонной плотине Богучанской ГЭС в строительный период / И.Ф. Блинов, И.Р. Гальперин, Б.А. Лавров, Е.М. Мирзак // Гидротехническое строительство. - 1993. - № 9. - С. 38.

10. Богучанская ГЭС на реке Ангаре. Этапы строительства, обеспечивающие ввод в эксплуатацию девяти агрегатов Богучарской ГЭС в 2012-2013 г.г.: Проект. Этап 1. Этап строительства, обеспечивающий ввод в эксплуатацию первых трёх агрегатов Богучанской ГЭС в июле 2012 года. Том 2. Основные сооружения гидроузла. Книга 1 255. 26-ЗКУ-ЭС1-Т2-КН1. Институт Гидропроект. - М.,2011. - 61 лист.

11. Бронштейн, В.И. Численное моделирование напряженно-деформированного состояния высоких плотин / В.И. Бронштейн, М.Е. Грошев // Гидротехническое строительство. - 2002. - № 6. - С. 2-11.

12. Брызгалов, В.И. Состояние основания плотины Саяно-Шушенской ГЭС в зоне разуплотнения под первыми столбами / В.И. Брызгалов, Н.А. Вульфович, А.И. Ефименко // Гидротехническое строительство. - 1997. - № 8. -С. 15-21.

13. Вовкушевский, А.В. Расчёт массивных гидротехнических сооружений с учётом раскрытия швов / А.В. Вовкушевский, Б.А. Шойхет // Библиотека гидротехника и гидроэнергетика. М.: Энергия. - 1981. - Вып. 70. - 136 с.

14. Волынчиков, А.Н. Особенности состояния бетонных сооружений Богучанской ГЭС / А.Н. Волынчиков, А.Л. Воробьев, В.П. Гребенщиков, О.Д. Рубин, С.Е. Лисичкин // Гидротехническое строительство. - 2007. - №11. - С. 26-30.

15. Вульфович, Н.А. Краткая характеристика программы Тормак-2 / Н.А. Вульфович, В.П. Зарубаев, Г.Н. Спиридович // Тр. Гидропроекта. - 1973. -Вып.22. - С. 17-25.

16. Газиев, Э.Г. Скальные основания бетонных плотин / Э.Г. Газиев - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2005. - 280 с.

17. Гун, С.Я. Напряженно-деформированное состояние плотины Курпсайской ГЭС с учетом раскрытия блочных швов / С.Я. Гун, К.И. Дзюба, Б.В. Фрадкин // Л., ЭНЕРГОИЗДАТ, Материалы конференций и совещаний по гидротехнике. «Предельные состояния бетонных и железобетонных конструкций энергетических сооружений». - 1982. - С. 72-76.

18. Гутидзе, П.А. Исследование напряженного состояния бетонной плотины совместно с основанием с учетом физической нелинейности деформирования / П.А. Гутидзе, А.И. Гиошвили, К.Т. Чхиквадзе // С-Пб., ЭНЕРГОИЗДАТ, Материалы конференций и совещаний по гидротехнике. «Расчетные предельные состояния бетонных и железобетонных конструкций энергетических сооружений». - 1991. - С. 54-55.

19. Евдокимов, П.Д. Сопротивление сдвигу по трещинам скальных пород до и после их цементации / П.Д. Евдокимов, А.Н. Адамович, Л.П. Фрадкин, В.Н. Денисов // Гидротехническое строительство. - 1970. - № 3. - С. 26-30.

20. Евдокимов, П.Д. Нескальные основания бетонных и железобетонных гидротехнических сооружений / П.Д. Евдокимов, С.С. Бушкавец, А.Л. Гольдин, Т.Ф. Липовецкая // Гидротехническое строительство. - 1974. - № 5. - С. 12-18.

21. Евдокимов, П.Д. Прочность, сопротивляемость и деформируемость оснований сооружений на скальных основаниях / П.Д. Евдокимов, Д.Д. Сапегин. М.-Л.: Энергия, 1964. - 172 с.

22. Загорская ГАЭС-2 на реке Кунья. Технико-экономическое обоснование (Проект). Основные сооружения ГАЭС. 1833-КН. 6. Приложение. Альбом чертежей. Институт Гидропроект. - М., 2009. - 132 чертежа.

23. Загорская ГАЭС-2 на реке Кунья. Технико-экономическое обоснование (Проект). Природные условия. 1833-КН. 4. Институт Гидропроект. - М., 2007. - 193 с.

24. Зарецкий, Ю.К. Глубинное уплотнение грунтов ударными нагрузками / Ю.К. Зарецкий, М. Ю. Гарицелов. - М., Энергоатомиздат, 1989. - 192 с.

25. Зарецкий, Ю.К. Применение метода конечных элементов к расчёту буронабивных свайных фундментов / Ю.К. Зарецкий, В.В. Орехов, М.И. Карабаев // Тр. Гидропроекта. - 1985. - Вып.100. - С. 3-10.

26. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике / О. Зенкевич. -М.: Мир,1975. - 543 с.

27. Зерцалов, М.Г. Численное моделирование нелинейной работы трещиноватых скальных массивов при сжатии / М.Г. Зерцалов, Б.Э. Сакания // Гидротехническое строительство. - 1997. - № 9. - С. 34-38.

28. Каган, А.А. О назначении допускаемого давления на скальные основания ГТС / А.А. Каган, С.А. Фрид // Гидротехническое строительство. -1973. - № 7. - С. 37-38.

29. Калустян, Э.С. Геомеханика в плотиностроении / Э.С. Калустян. М.: Энергоатомиздат, 2008. - 224 с.

30. Калустян, Э.С. Плотиностроение и геомеханика / Э.С. Калустян. М.: Радис-РРЛ, 2012. - 152 с.

31. Калустян, Э.С. Состояние основания бетонной плотины Богучанской ГЭС по данным натурных наблюдений / Э.С. Калустян, В.К. Горбушина, И.А. Корябин // Гидротехническое строительство. - 2000. - № 4. - С.19-23.

32. Калустян, Э.С. Современное состояние основания бетонной плотины Богучанской ГЭС / Э.С. Калустян, В.П. Гребенщиков // Гидротехническое строительство. - 2005. - № 8. - С.31-38.

33. Клейн, Г.К. Учет возрастания модуля деформации грунта с увеличением глубины при расчете балок на сплошном основании / Г.К. Клейн, А.Е. Дураев // Гидротехническое строительство. - 1971. - № 7. - С. 19-21.

34. Корректировка ТЭО (Проекта) строительства Загорской ГАЭС-2 на р. Кунье. Раздел 4. Конструктивные и объёмно-планировочные решения. Подраздел 4. Основные гидросооружения гидроузла. Основные гидросооружения гидроузла. 18333-КР 4.1.2. Том 4.4.1.2. Институт Гидропроект. - М., 2013. - 148 с. с Приложениями.

35. Корректировка ТЭО (Проекта) строительства Загорской ГАЭС-2 на р. Кунье. Раздел 4. Конструктивные и объёмно-планировочные решения. Подраздел 4. Основные гидросооружения гидроузла. 18333-КР4.1.2. Том 4.4.1.2. Альбом чертежей 1 (КР 4.2.1). Институт Гидропроект. М., 2013. - 195 чертежей.

36. Ксенофонтов, В.К. Схема расчёта подземных сооружений на динамические воздействия по МКЭ / В.К. Ксенофонтов // Тр. Гидропроекта. -1991. - Вып. 145. - С. 109-118.

37. Кузнецов, В.С. Определение модуля деформации грунтов в плотине по данным натурных наблюдений / В.С. Кузнецов // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. Основания и грунтовые сооружения. С-Пб., - 2001. - Том 239. - С. 72-80.

38. Ломбардо, В.Н. Расчёт арочных плотин на сйсмические воздействия с учётом раскрытия секционных и блочных швов / В.Н. Ломбардо // Тр. Координационных совещаний по гидротхнике. Л.: Энергия, Ленинградское отд. - 1974. - С. 14-20.

39. Ломбардо, В.Н. Расчёт волновых процессов в основаниях гидротехнических сооружений / В.Н. Ломбардо // Тр. Гидропроекта. - 1978. -Вып.59. - С. 71-81.

40. Марчук, А.Н. О состоянии контакта бетона со скалой под напорными гранями плотин / А.Н. Марчук, Н.А. Марчук // Гидротехническое строительство. - 1989. - № 6. - С. 26-31.

41. Марчук, А.Н. Плотины и геодинамика: опыт натурных наблюдений / А.Н. Марчук, Н.А. Марчук. - М., ИФЗ РАН, 2006. - 156 с.

42. Мгалобелов, Ю.Б. Прочность и устойчивость скальных оснований бетонных плотин / Ю.Б. Мгалобелов. - М.: Энергия, 1979. - 215 с.

43. Мгалобелов, Ю.Б. Исследование напряженного состояния гравитационной плотины гидроузла Капанда / Ю.Б. Мгалобелов, Л.Д. Соловьева // Материалы конференций и совещаний по гидротехнике. «Предельные состояния бетонных и железобетонных конструкций энергетических сооружений». - Л.: ЭНЕРГОИЗДАТ, 1991. - С. 8-14.

44. Мгалобелов, Ю.Б. Исследования напряженного состояния системы "плотина - основание" с учетом нелинейных деформаций / Ю.Б. Мгалобелов, А.В. Конвиз, Т.Ю. Мгалобелова, В.П. Тверитнев // Гидротехническое строительство. - 1992. - № 7. - С. 25-33.

45. Могилевская, С.Е. Старение скальных оснований бетонных плотин: инженерно-геологические аспекты / С.Е. Могилевская, А.Г. Василевский // Гидротехническое строительство. - 2002. - № 6. - С. 12-15.

46. Моцонелидзе, А.Н. Расчет напряженно-деформированного состояния массивных бетонных плотин по предельному состоянию с учетом последовательности их возведения / А.Н. Моцонелидзе // Материалы конференций и совещаний по гидротехнике. «Предельные состояния бетонных и железобетонных конструкций энергетических сооружений». - Л.: ЭНЕРГОИЗДАТ, 1982. - С. 120-124.

47. Нефедов, А.В. Статическая работа гравитационных бетонных плотин с учетом трещин и швов в теле сооружения / А.В. Нефедов, В.Г. Орехов, Г.И. Шимельмиц // Материалы конференций и совещаний по гидротехнике.

«Предельные состояния бетонных и железобетонных конструкций энергетических сооружений». - Л.: ЭНЕРГОИЗДАТ, 1982. - С. 18-22.

48. Олимпиев, Д.Н. Об одном алгоритме оценки сейсмостойкости бетонных гидротехнических сооружений / Д.Н. Олимпиев // Тр. Гидропроекта. - 1991. - Вып. 145. - С. 151-158.

49. Орехов, В.Г. Исследование несущей способности бетонных плотин с применением метода конечных элементов / В.Г. Орехов, Г.И. Шимельмиц, В.Ф. Захаров, Ю.Я. Шипилов // Материалы конференций и совещаний по гидротехнике. «Предельные состояния бетонных и железобетонных конструкций энергетических сооружений». - Л.: ЭНЕРГОИЗДАТ, 1987. - С. 45-51.

50. Орехов, В.Г. Исследование несущей способности бетонной плотины Богучанского гидроузла с учетом работы межстолбчатых швов / В.Г. Орехов, Г.И. Шимельмиц, В.Ф. Захаров [и др.]. // Материалы конференций и совещаний по гидротехнике. «Расчетные предельные состояния бетонных и железобетонных конструкций энергетических сооружений». - Л.: ЭНЕРГОИЗДАТ, 1991. - С. 33-37.

51. Орехов, В.Г. Исследование схемы разрушения системы бетонная плотина - скальное основание / В.Г. Орехов, М.Г. Зерцалов, В.В. Толстиков [и др.]. // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. - 1988. - С. 71-76.

52. Программа измерений геодезическими методами деформаций основания и тела бетонной гравитационной плотины Богучанского гидроузла на реке Ангара. Выпуск 1. Наблюдения за осадками / Институт Гидропроект. -М., 1983. - 102 с.

53. Проект Загорской ГАЭС-2 на реке Кунья. Технико-экономическое обоснование (проект) 1833-КН.6. Основные сооружения. Раздел 2 / Институт Гидропроект. - М., 2007. - 127 с.

54. Проект Загорской ГАЭС-2 на реке Кунья. Технико-экономическое обоснование (проект) 1833-КН.6. Основные сооружения. Раздел 3А.

Организация натурных наблюдений (программа и проект КИА) / Институт Гидропроект. - М., 2009. - 110 с.

55. Прокопович, В.С. Анализ предельного состояния фундаментных плит с учетом пластических свойств грунта основания / В.С. Прокопович // Материалы конференций и совещаний по гидротехнике. «Предельные состояния бетонных и железобетонных конструкций энергетических сооружений». - Л.: ЭНЕРГОИЗДАТ, 1982. - С. 148-151.

56. Прочность, устойчивость, колебания: справочник в трёх томах под общей редакцией И.А. Биргера и Я.Г. Поновко. - М.: Машиностроение, 1968. -Том 1. - 821 с.

57. Разработка комплексной программы натурных исследований и проекта размещения контрольно-измерительной аппаратуры (КИА) в сооружениях Богучанской ГЭС. - 255.26-3-Т 1У.К2.П. / НИС Гидропроекта. -М., 1976. - 302 с.

58. Рекомендации: Комплексная система исследований геомеханических характеристик скальных массивов в гидротехническом строительстве. - П874-89. / Гидропроект, - М., 1989. - 48 с.

59. Речицкий, В.И. Исследования деформативных свойств пород в скважинах на больших глубинах / В.И. Речицкий, И.В. Алешин // Гидротехническое строительство. - 2012. - № 11. - С. 22-26.

60. Речицкий, В.И. Уточнение деформационной модели основания бетонной плотины Богучанской ГЭС по данным натурных наблюдений / В.И. Речицкий, К.О. Пудов // Гидротехническое строительство. - 2013. - №9. - С. 310.

61. Речицкий, В.И. Поведение основания бетонной плотины Богучанской ГЭС в период строительства и при наполнении водохранилища / В.И. Речицкий, К.О. Пудов // Гидротехническое строительство. - 2013 -.№10. - С. 29.

62. Розанов, Н.П. Исследование несущей способности массивно-контрфорсной плотины с трещиной с учетом свойств основания и при наличии строительных швов / Н.П. Розанов, Г.М. Каганов, И.М. Евдокимова [и др.]. // Материалы конференций и совещаний по гидротехнике. «Предельные состояния бетонных и железобетонных конструкций энергетических сооружений». - Л., ЭНЕРГОИЗДАТ, 1987. - С. 9-15

63. Розин, Л.А. Основы расчёта арочных плотин по теории оболочек методом расчленения / Л.А. Розин // Известия ВНИИГ. - 1965. - том 77. - С. 4253

64. Рубин, О.Д. Исследование физико-механических свойств скального основания бетонных сооружений Богучанской ГЭС на основе математических моделей «строящееся бетонное сооружение - скальное основание» / О.Д. Рубин, С.Е. Лисичкин // Материалы международной научно-практической конференции «Роль мелиорации и водного хозяйства в реализации национальных проектов». Часть II, ФГОУ МГУП, 2008. - С. 145-148.

65. Рубин, О.Д. Расчетное обоснование решений по обеспечению надёжности конструкций водосброса № 2 бетонной плотины Богучанской ГЭС / О.Д. Рубин, С.Е. Лисичкин, В.П. Гребенщиков, В.А. [и др.]. // Сб. «Бетонные и железобетонные гидротехнические сооружения», Известия ВНИИГ, 2005. - т. 244. - С. 227-233.

66. Рубин, О.Д. Определение фактических физико-механических характеристик скального основания бетонной плотины на основе расчетных исследований и данных натурных наблюдений / О.Д. Рубин, П.В. Шестопалов // Природообустройство. - 2013. - № 2. - С. 52-54.

67. Рубин, О.Д. Особенности математического конечно-элементного моделирования систем «строящееся бетонное сооружение - нескальное основание» / О.Д. Рубин, П.В. Шестопалов // «Строительная механика инженерных конструкций и сооружений», РУДН, №2, 2016, с. 62-67.

68. Савич, А.И. Комплексные инженерно-геофизические исследования / А.И. Савич, Б.Д. Куюнджич // М., 1990. - 290с.

69. Серебрянников, Н.И. Гидроаккумулирующие электростанции. Строительство и эксплуатация Загорской ГАЭС / Н.И. Серебрянников, В.Г. Родионов, А.П. Кулешов [и др.]. // М., Изд. «НЦ ЭНАС», 2000. - 355с.

70. Синюгин, В.Ю. Гидроаккумулирующие электростанции в современной электроэнергетике / В.Ю. Синюгин, В.И. Магрук, В.Г. Родионов // М., НЦ ЭНАС, 2008. - 352 с.

71. Смульский, П.Я. Богучанская плотина на Ангаре / П.Я. Смульский // Геология и плотины. - 1992. - Вып. XII. - С. 111-148.

72. СП 50-101-2004. Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений. - М., 2004. - 155 с.

73. СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*. - М., 2011. - 80 с.

74. СП 23.13330.2011. Основания гидротехнических сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.02-85. - М., 2011. - 87 с.

75. СП 40.13330.2012. Плотины бетонные и железобетонные. Актуализированная редакция СНиП 2.06.06-85. - М., 2012. - 66 с.

76. СП 41.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.06.08-87. - М., 2012. - 67 с.

77. СП 45.13330.2012. Земляные сооружения, основания и фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 3.02.01-87. - М., 2012. - 177 с.

78. СП 58.13330.2012. Гидротехнические сооружения. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 33-01-2003. - М., 2012. - 40 с.

79. СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01. - М., 2012. -161 с.

80. СТО 17230282.27.010.001-2007. Здания и сооружения объектов энергетики. Методика оценки технического состояния. - М., 2007. - 130 с.

81. СТО 17330282.27.140.002-2008. Гидротехнические сооружения ГЭС и ГАЭС. Условия создания. Нормы и требования. - М., 2008. - 35 с.

82. СТО 17330282.27.140.004-2008. Контрольно-измерительные системы и аппаратура гидротехнических сооружений ГЭС. Условия создания. Нормы и требования. - М., 2008. - 32 с.

83. СТО 70238424.27.140.035-2009. Гидроэлектростанции. Мониторинг и оценка технического состояния гидротехнических сооружений в процессе эксплуатации. Нормы и требования. - М., 2009. - 21 с.

84. СТО 70238424.27.140.037-2009. Гидроэлектростанции. Научное обоснование создания гидроэнергетических объектов. Нормы и требования. -М., 2009. - 26 с.

85. Тер-Микаэлян, К.Л. Некоторые методы и результаты статических исследований деформационных свойств скальных оснований / К.Л. Тер-Микаэлян // Тр Гидропроекта. - 1966. - Сб. №14. - С.218-238.

86. Технический проект: Богучанская ГЭС на р. Ангара. Проект первой очереди с отметкой ПУ водохранилища 185,00 м / ОАО «Институт Гидропроект». - М., 2001. - 310 с.

87. Тиздель, Р.Р. Исследования скального основания Братской ГЭС / Р.Р. Тиздель // Проблемы инженерной геологии в строительстве / Академия строительства и архитектуры СССР, Всесоюзный научно-исследовательский институт ВОДГЕО. - М. : Госстройиздат, 1961. - С.13-29.

88. Тиздель, Р.Р. О деформациях скальных оснований высоких плотин после наполнения водохранилищ / Р.Р. Тиздель // Гидротехническое строительство. - 1970. - № 6. - С. 20-25.

89. Ухов, С.Б. Скальные основания гидротехнических сооружений / С.Б. Ухов. - М.: Энергия, 1975. - 263 с.

90. Ухов, С.Б. Определение показателей прочности скальных пород методом сдвига бетонных штампов / С.Б. Ухов, В.Н. Бурлаков // Гидротехническое строительство. - 1970. - № 6. - С. 25-29.

91. Фрадкин, Б.В. Напряжённо-деформированное состояние арочно-гравитационной плотины в случае раскрытия контактных швов по периметру верховой грани / Б.В. Фрадкин // Энергетическое строительство. - 1977. - № 7.

- С. 73-78.

92. Фрадкин, Б.В. Комплекс программ «ПРОЗА» для решения пространственной задачи теории упругости на ЭВМ БЭСМ-6 / Б.В. Фрадкин // Тезисы докладов Всесоюзной конференции «Современные методы и алгоритмы расчета и проектирования строительных конструкций с использованием ЭВМ.

- Таллин, 1979. - С. 95-96.

93. Фрадкин, Б.В. Математическая модель статической системы "плотина-основание" Худонской ГЭС / Б.В. Фрадкин, Н.А. Милитеева // Гидротехническое строительство. - 1989. - № 4. - С. 32-38.

94. Хохлова, Н.В. Разработка универсального метода расчёта арочных плотин по теории оболочек / Н.В. Хохлова // Тр. Гидропроекта. - 1973. - Вып. 28. - С.55-63.

95. Храпков, А.А. Математическое моделирование напряженно-деформированного состояния бетонных и железобетонных конструкций энергетических сооружений / А.А. Храпков, Б.В. Цейтлин, А.Е. Скворцова // Гидротехническое строительство. - 2011. - № 9. - С. 60-67.

96. Шестопалов, П.В. Расчетные исследования для уточнения физико-механических характеристик скального основания на основе данных натурных наблюдений / П.В. Шестопалов // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2013 - №1, - С. 66-73.

97. Шестопалов, П.В. Уточнение фактических физико-механических характеристик грунтов, слагающих основание водоприемника строящейся Загорской ГАЭС-2 на основе расчетных исследований и данных натурных наблюдений / П.В. Шестопалов // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2013. - №3. - С. 64-71.

98. Шестопалов, П.В. Совершенствование методики расчетного уточнения физико-механических характеристик скальных и нескальных оснований гидротехнических сооружений на основе конечно-элементных моделей с учетом натурных данных / П.В. Шестопалов // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2013. - №4. - С. 33-40.

99. Шестопалов, П.В. Применение расчетных методов для определения физико-механических характеристик грунтов оснований гидротехнических сооружений с учетом данных натурных наблюдений / П.В. Шестопалов // Тр. VI международной научно-практической конференции «Инженерные системы-2013». М., РУДН. - 2013. - С. 109.

100. Шестопалов, П.В. Особенности численного моделирования оснований бетонных сооружений с учетом изменения модуля деформации по глубине / П.В. Шестопалов // Материалы международной научно-практической конференции «Проблемы комплексного обустройства техноприродных систем». М., МГУП, 2013. - С. 309-312.

101. Шестопалов, П.В. Расчетное определение физико-механических характеристик скального основания секции № 28 бетонной плотины Богучанской ГЭС // «Строительная механика инженерных конструкций и сооружений», РУДН, №1, 2016, с. 77-80.

102. Bathe, K.J. Finite element procedures in engineering analysis / K.J. Bathe // Englewood Cliffs, New Jersey, 1982. -714 p.

103. Bondarchuk, A. Rock Mass Behavior under Hydropower Embankment Dams. Results from Numerical Analyses / A. Bondarchuk // Licentiate Thesis. - Lulea University of Tehnology, 2008. - 98 p.

104. Brinkgreve, R.B. Selection of soil models and parameters for geotechnical engineering application, Soil Constitutive Models: Evaluation, Selection, and Calibration / R.B. Brinkgreve, J.A. Yamamuro, V.N. Kaliakin // Journal of American Society of Civil Engineers. - 2005. - V. 128. - pp. 69-98.

105. Galvez J. & Lorca J.L. & Elices.M, Fracture Mechanics Analysis of Crack Stability in Concrete Gravity Dams, Dam Engineering Vol.VII, Issue 1, PP35-63, 1996.

106. Goodman, R.E. Model for mechanics of fointed rock / R.E. Goodman, R.L. Taylor, T.A. Brekke // Proc. ASCE. J. of Soil Mechnics and Foundation. Div. - 1968. - Vol. 94. NSM3.

107. Green, R., (1989). Limit states design, some thoughts. Proceedings of the symposium on limit states design in Foundation Engineering. Canadian Geotechnical society - Southern Ontario Section, Toronto, May 26-27, pp. 91-116.

108. Hoek, E. Practical Estimates of Rock Mass Strength / E. Hoek, E.T. Brown // Int. J. Rock Mech. and Min. Sci., Pergamon. - 1997. - vol. 34. - No. 8. -pp. 1165-1186.

109. Hoek, E. Hoek-Brown Failure Criterion / E. Hoek, C. Caranza Torres, B. Corcum // 2002 Edition 5th North American Rock Mechanics Symp. and 17th Tunneling Association of Canada Conf. Toronto, 2002. - pp. 267-271.

110. Jafari, M. A general investigation on slope stability of Khersan III hydropower plant using numerical modeling / M. Jafari, M. Ashtiani, M. Palasi // The 44-th U.S. Rock Mechanics Symposium & 5th U.S.-Canada Symposium, June 27 -30, Salt Lake City.

111. Kosterin, N.V. The multipurpose Bureya dam project in Russia / N.V. Kosterin, A.V. Vasiliyev // The international journal on Hydropower & Dams, Issue Three (No.3), 2007, pp.54-57.

112. Liu, J. (2003). Stability assessment of the Three Gorges Dam foundation / J. Liu, X.T. Feng, X.L. Ding // China, using physical and numerical modelling - Part II: Numerical modelling. Int. J. Rock Mech. Min. Sci., Vol. 40, pp. 633-652.

113. Liu, J. (2004). In Situ Tests on Creep Behvaior of Rock Mass with Joint or shearing zone in Foundation of Large-scale Hyroelectric Projects / J. Liu, X.T. Feng, X.L. Ding, H-M. Zhou // Key Engineering Materials Vols. 261-263, pp.1097-1102.

114. Mgalobelov, Y.B. Studies of the limit state of a concrete gravity dam on roc foundation / Y.B. Mgalobelov, A.V. Nefedov // Fifth International Conference on Numerical Methods in Geomechanics. Nagoya, 1985. - pp. 863-859.

115. Moraes, R. Numerical codes used to model failure in large fractured scale and jointed rock slopes in hydropower projects / R. Moraes // 6-th Int. Conference on Dam Engineering. Lisbon, - 2011.

116. Oka, F. Calibration of elastoviscoplastic models for cohesive soils. Prediction, analysis and design in geomechanical applications / F. Oka, S. Kimoto, T. Adachi // The 11th Conf. of IACMAG. Torino. 2005. - Vol.1. - pp. 449-456.

117. Osadchuk, V.A., Landau, Y.A. The Tashlyk pumped-storage plant: a key element in the Ukranian power system / V.A. Osadchuk, Y.A. Landau // The international journal on Hydropower & Dams, Issue Three (No.3), 2007, pp.108-111.

118. Plizzari G.A., LEFM Application to Concrete Gravity Dam / G.A. Plizzari // Journal of Engineering Mechanics, Vol 123, No.8, PP808-815, 1998.

119. Poulus, H.G. (2001). Foundations and retaining structures-Research and practice / H.G. Poulus, J.P. Carter, J.C. Small // International conference on soil

mechanics and geotechnical engineering 15: The first international conference of the third millennium, Istanbul, Vol 4, pp. 2527-2606.

120. Rocha, M., (1974). Present possibilities of studying foundations of concrete dams, Advances in rock mech.: Proc. Of the third congress of the Int. Soc. Rock Mech., Denver, Vol. 1, Part A, pp. 879-897.

121. Schmidt, R. Feasibility study for completion of the Rogun scheme / R.Schmidt // The international journal of Hydropower & Dams. - 2007. - No.3. -pp.102-107.

122. Stauble, H. The behavior of the Schlegeis arch dam and the measures taken to improve it / H. Stauble // Proc. Int. Conference on Safety of Dams. Coimbra, 1984. - pp. 115-121.

123. Vogel, A. Lessons from incidents and failures in dam constructions / A. Vogel // Proc. of International Conference: Safety, Risk and Reliability - Trends in Engineering. Malta, 2001. - pp. 735-740.

124. Volynchikov, A.V. Structural aspects of the Boguchany project on the Angara river / A.V. Volynchikov // The international journal on Hydropower & Dams, Issue Three (No.3), 2007, - pp.58-62.

125. Wang, С E. Deformation Characteristics of Piedmont Residual Soils / С E. Wang, К.Н. Borden // Journal of Geotechnical Engineering. - 1996. - Vol. 122. - No. 10. - pp. 822-830.

126. Wehnert, M. Ein Beitrag zur drainierten und undrainierten Analyse in der Geotechnik / M. Wehnert // Mitt. Inst, fur Geotechnik 53. Universitat Stuttgart. Stuttgart. 2006. - 167p.

127. Xu, L. Stress and Deformation Analysis for the Concrete Face Rockfill Dam of Wuyue Pumped Storage Power Station / L. Xu, Z. Shen, F. Yang, X. Gu // Materials of ASCE, 2012. - pp. 986-995.

Приложение А (обязательное)

оо

Рисунок А.2

- Вид конечноэлементной модели секции №28

(2-й этап возведения)

бетонной плотины Богучанской ГЭС

чо

ыр сил мр а_и

1 41

а

э

А В

к ■м

111 1М

1 >

и н

13

н

14

^fi В

) 7

13 НР

■в

МР С1Л МР С1_Р

1 В 21

г 22

3 23

4

5 н

10 Н

11 н

12 н

13

14

15

16

17

18

19 н

20

МР С1Л МР С1Л

1 21

г 22

3 23

4 Н

5 Н

10 Н

11 Н

12 н

13

11

15

16

17

10

19 н

20

МР си* ЫР CLR

1 гл

г гг

3 23

4 ^в

5

10 ^в

11 ^в

12

13

11

15

16

17

18 ^в

19 ^в

го ш

МР си* МР си*

s «

о

<D F S

со

О M <D О ^ О 03 О

5

К ЧО

03 H

к

<D

CÖ

К 2

о s § M

« S

w О ев ° « О

£ s

§ ее

S «

i? ? Л M

ç s

о «

о «

« о

<D

s

a

с

о ^

ñ о

ce «

о о

ЬЧ

s к

к к

<D

(U <D

^ £

(U ЭТ

и о и « а се

С о се

a m ьч о п fH о С

<D

«

л о

H <D

s к

И <D

CT ^ . 2

al

< Я «

о

м

^

о S

Рисунок А.26 - Деформированное состояние водоприемника совместно с основанием на фоне не деформированного состояния для 2-го этапа возведения водоприемника (по состоянию на 21.01.2010 г.)

s «

о

<D F S

со

О м <D о

f-l т—н

03 О

ж Ö £

К О

03 ^

Ö SS

S о

s 2

о s

§ к

« S

H о о о

о

03 «

s

M

s

<D

s a с

о ^

о «

t* s к

<D

«

<D «

со

о «

03

с

ce H

m

о

Í-I

m t* П П

5S S

к

<D

«

2 n

Ю ce К

ce «

S

к s

<D

s

a

с

о ^

о «

«

о ^

ce о о t* s к

<D

<D

«

<D

a С о ce a t* n о с

3 «

о

H

<D «

CT

o\ <

«

о

к

^

о

s

Е1зр_У

_-0 .008 --О .012 .-0.016 0 .020 О .024 0 .028 О .032

«

s к

<D

«

2 n

Ю

к

< «

о

к

^

о S

W M rt rt

U

n

Рч «

о «

о

s

F

^

Í-I

о W

S M

s

H

о ч с

о M К о н

<D Ю

00 ÍN ,oi

S

s

я «

« s

M

<D

«

<D (U

о «

«

о ^

cd о о

en о

M

tí cd

H « ^

s «

<u О n

<D

«

<D

a

С

о

cd &

t* П О tí <u

S «

о