Расчет устойчивости береговых примыканий арочных плотин

Для обеспечения надежной работы арочных плотин помимо прочности ее конструкции должно быть выполнено условие устойчивости ее береговых примыканий. Арочные плотины, опираясь на берега долины, передают на них значительные усилия. При недостаточно надежной врезке сооружения в берега под действием указанных усилий может произойти скол берегового скального массива или сдвиг его по ослабленным плоскостям в сторону нижнего бьефа.

Расчет устойчивости береговых примыканий арочных плотин производится на основе рассмотрения предельного состоя­ния выделенных из скального массива расчетных блоков.

При назначении формы и размеров расчетных блоков необхо­димо руководствоваться физически возможными положениями поверхностей сдвига,  исходя из геологических, топографических и статических условий.

При этом учитывается наличие геологиче­ских дефектов скального основания   (крупных тектонических на­рушений или трещин), очертание берегового массива  (например, наличие резкого расширения ущелья в плане с низовой стороны ; плотины), величины и направления действующих усилий и т. д. В проектной практике применяют метод расчета продольного сдвига береговых массивов по плоским поверхностям. В этом ме­тоде рассматривается  сдвиг  расчетного  берегового  блока   (рис. 12.18),

 Рис. 12.18 Расчетная схема сдвига вдоль граней двугранного угла: а - общий вид;  б - горизонтальный    план - на 1-й    отметке;    в - вертикальный разрез; 1, 2, 3 - расчетные плоскости;  4 - линия пересечения    плоскостей  1  и 2  (линия  сдвига)

ограниченного двумя плоскостями сдвига и одной плоско­стью отрыва по направлению линии пересечения плоскостей сдвига (линии сдвига).

При расчете учитывают следующие нагрузки, действующие на опорный блок   (рис.   12.18): - силы, передаваемые от  арочной  плотины  при  основном  сочетании  нагрузок;   G - собственный вес расчетного упорного блока; - силы давле­ния фильтрационного потока на граничные плоскости.

Кроме того, в составе нагрузок учитывают также сейсмические силы, как передаваемые от сооружения, так и непосредственно воздействующие на выделенный упорный блок.

При расчете все действующие силы приводятся к главному вектору R, который раскладывается на нормальные силы  и (по нормалям к плоскостям сдвига) и сдвигающую силу Т  (по направлению линии сдвига).

Коэффициент запаса устойчивости  против сдвига   (вдоль ли­нии сдвига) определяется по формуле

        (12.6)

 где  и - характеристики сопротивления сдвигу со­ответственно по плоскостям 1 и 2;  и  - площади поверхностей блоков по плоскостям 1 и 2. Величину коэффициента запаса устойчивости берегового упорного массива, учитывая приближен­ность расчета, рекомендуется назначать в зависимости от класса сооружения в следующих пределах: для основных сочета­ний нагрузок -1,6-2,0, для особых сочетаний нагрузок - 1,25-1,5.

Недостатком существующих методов устойчивости береговых примыканий арочных плотин является то, что они рассматривают устойчивость берегового упора отдельно от арочной плотины, ко­торая заменяется в этом случае нагрузками, передаваемыми от плотины в эксплуатационный период. В этом случае не учитыва­ется сопротивление арочной плотины при виртуальном перемеще­нии расчетного блока в предельном состоянии и изменение вели­чины самих нагрузок, передаваемых от плотины, при указанных перемещениях.

Более перспективным в оценке прочности береговых примыка­ний является направление, основанное на анализе напряженного состояния единого комплекса «арочная плотина+основание». Ука­занное направление в настоящее время получает развитие в свя­зи с возможностью решения сложных пространственных задач по определению напряженного состояния методом конечных элемен­тов с применением ЭВМ.