Обоснование устойчивости плотины

Нескальные основания.

Устойчивость бетонных плотин на нескальных основаниях определяется несущей способностью основания, т.е. его сопро­тивлением сдвигу сооружения. Плотины рассчитывают на сдвиг по первому предельному состоянию - по потере несущей спо­собности.

Предельным равновесием сооружения и основания следует считать такое состояние, при котором на всем протяжении рас­сматриваемой поверхности скольжения соблюдается равенство:

, (7.50)

где - предельное касательное напряжение на участке сдвига; - угол внутреннего трения грунта основания; - удельное сцепление грунта основания.

Различают схемы плоского, смешанного (с частью основа­ния) и глубинного сдвига.

Расчет устойчивости гравитационных сооружений, основа­ния которых сложены песчаными, крупнообломочными, твер­дыми и пылевато-глинистыми полутвердыми грунтами, следует проводить только по схеме плоского сдвига при выполнении условия

, (7.51)

где - число моделирования; - максимальное нормаль­ное напряжение в угловой точке под подошвой сооружения; - размер стороны (ширина) прямоугольной подошвы сооружения, параллельной сдвигающей силе (без учета длины анкерного по­нура); — удельный вес грунта основания, принимаемый ниже уровня воды с учетом ее взвешивающего действия; - безраз­мерное число, (для плотных песков), (для осталь­ных грунтов).

При поступательной форме сдвига плотина будет устойчи­ва, если выполняется условие:

, (7.52)

где — коэффициент надежности по ответственности сооружения [3]; - коэффициент сочетания нагрузок [3]; - коэффициент условий работы [1]; - расчетное значение обобщенной несу­щей способности (силы, сопротивляющейся сдвигу):

, (7.53)

здесь - коэффициент условия работы для пассивного давления грунта принимается = 0,7; — го­ризонтальная проекция площади подошвы плотины, при расчете на 1 п. м ;

- сдвигающая сила:

. (7.54)

В случае невыполнения условия (7.49) в плотинах с жест­киманкерным понуром следует учитывать нагрузки, действующие на по­нур: вес понура, противодавление под понуром, пригруз воды на понур, сцепление грунта основания под понуром.

Расчет устойчивости сооружений по схеме смешанного сдвига следует производить для сооружений на однородных ос­нованиях во всех случаях, если не соблюдается условие (7.48). При этом, сопротивление основания сдвигу следует приниматьравным сумме сопротивлений на участках плоского сдвига и сдвига с выпором (рис. 7.3). Сила предельного сопротивления при расчете устойчивости сооружений по схеме смешанного сдвига при поступательной форме сдвига определяется по формуле:

 

,(7.55)

 

где - среднее нормальное напряжение под подошвой соору­жения ; - сумма вертикальных составляющих расчетных нагрузок с учетом противодавления; - ширина по­дошвы сооружения; , - расчетные значения ширины участ­ков подошвы сооружения, на которых происходят сдвиг с выпо­ром и плоский сдвиг; - предельное касательное напряжение на участке сдвига с выпором, определяемое в соответствии с указаниями рекомендуемого [7, прил. 7]; - размер стороны прямоугольной подошвы сооружения, перпендикулярной сдви­гающей силе.

 

Рис. 7.3. Схема к расчету несущей способности основания и устойчивости сооружения при смешанном сдвиге: — участок плоского сдвига; - участок сдвига с выпором; - зона выпора

 

Значения следует определять в зависимости от (с ни­зовой стороны) по рис. 7.4. При эксцентриситете нормальной силы в сторону нижнего бьефа в формуле (7.59) вместо , и следует принимать , и (где , a ); эксцентриситет в сторону верхнего бьефа в расчетах не учиты­вается.

; (7.56)

- среднее нормальное напряжение в подошве сооружений, при котором происходит разрушение основания от одной вертикальной нагрузки ( определяется по [7, рекомендуемое прил. 7] методом предельного равновесия), .

 

 

 

Рис. 7.4. Графики для определения ширины участка подошвы сооружения , на котором происходит сдвиг с выпором грунта основания: а) для грунтов с коэффициентом сдвига ; б) тоже, при

 

Если условие устойчивости не выполняется, необходимо изменить профиль сооружения, сделать его более массивным, увеличить ширину подошвы, увеличить заглубление подошвы в основание.

Скальные основания

Расчет устойчивости сооружения на скальном основании следует проводить по схеме плоского сдвига для поверхностей сдвига, проходящих по:

а) трещинам в массиве основания γ _с= 1,0

б) контакту бетон - скала и в массиве основания частично по трещинам, частично по монолиту γ _с= 0,95.