Научные основы решения проблемы контроля, оценки и обеспечения безопасности грунтовых плотин

• Автор: Иващенко, Илья Николаевич
• Шифр специальности: 05.23.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 323 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Основные положения
Выводы по главе
Глава 2. Обоснование математической модели, принятой при
расчетах напряженно-деформированного состояния
грунтовых плотин
2.1. Анализ результатов экспериментальных исследований механических свойств грунтов
в условиях регулируемого трехосного нагружения
2.2. Основные положения методики расчета напряженно-деформированного состояния грунтовых плотин
2.3. Критерии сейсмостойкости грунтовых плотин
2.4. Апробация математической модели грунтовой плотины
2.5. Выводы по главе
Глава 3. Разработка методики расчетной оценки надежности
грунтовых плотин
3.1. Вероятностная оценка надежности грунтовых плотин
3.2. Инженерная методика определения вероятностных характеристик сейсмических воздействий
3.3. Регламентация уровня надежности грунтовых плотин
3.4. Выводы по главе
Глава 4. Контроль безопасности грунтовых плотин
4.1. Критерии безопасности грунтовых плотин

4.2. Оценка безопасности грунтовых плотин на основе

совместного использования количественных и
качественных показателей
4 .3. Разработка автоматизированных систем диагностического контроля состояния грунтовых плотин
4.4. Выводы по главе
Глава 5. Обеспечение безопасности грунтовых плотин
5.1. Оптимизация инженерных решений по
обеспечению безопасности грунтовых плотин
5.2. Нормативно-правовое обеспечение безопасности плотин
5.3. Выводы по главе
Заключение
Литература
- Приложение 1. Перечень контролируемых количественных и
качественных показателей состояния, уровня внешних воз-
действий и условий эксплуатации грунтовых плотин
Приложение 2. Таблицы для ранжированной оценки факторов безопасности и уровня безопасности эксплуатируемых
плотин
Приложение 3. Учет неопределенности исходной информации в экспертной диагностической системе
Приложение 4. Характеристика программного обеспечения экспертной диагностической системы Чарвакской каменно-

земляной плотины
Р Приложение 5. Характеристика программы многокритери-
альной оптимизации инженерных решений по обеспечению безопасности плотин

ВВЕДЕНИЕ
Диссертационная работа обобщает результаты, полученные автором в области изучения особенностей механического поведения грунтовых плотин и разработки методов контроля, оценки и обеспечения надежности и безопасности гидротехнических сооружений на различных стадиях их проектирования, строительства и эксплуатации.
Методические подходы, разработанные автором, использованы при решении научных задач, поставленных заданиями научно-технических программ бывш. Минэнерго СССР, РАО "ЕЭС России" и Минтопэнерго России, при обосновании безопасности ряда крупных плотин, проектировавшихся в институте Гидропроект и его отделениях, а также при организации диагностического контроля на эксплуатируемых гидроузлах.
Основной объем научных исследований выполнен в 1973 - 1999 г.г. в НИИ энергетических сооружений. При этом автор использовал результаты, полученные им в 1960 - 1970 г.г. в Московском инженерно-строительном институте.
Актуальность диссертационной работы определяется высоким уровнем ответственности гидротехнических сооружений, разрушения которых могут сопровождаться весьма значительными ущербами экономического, социального и экологического характера. В особенности это относится к грунтовым плотинам вследствие их преобладания среди построенных к настоящему времени плотин.
Анализ статистики аварий и повреждений гидротехнических сооружений показывает, что вероятность даже крупных аварий и разрушений любых плотин, в том числе и самых современных, не может быть полностью устранена. Очевидна необходимость применения современных методов анализа разнообразной накопленной и вновь поступающей оперативной информации о возможных причинах снижения уровня безопасности. На этой основе

этих компонент вводятся упрощающие предположения: У/1 = УХ> но 1¥х - V,/к§ не стремится к нулю;
Г Я ТУ ЯШ я ш
(1.20)
д / д / д г д
но Г2
где {Vи V- соответственно скорости грунта и жидкости.
С использованием условий(120) низкочастотное слагаемое порового давления определяется решением уравнения консолидации: д Рг_Кьк
дгРг , д2р2л д х2 д у2
КЬК, д е' . пКр-К, д ( '
(1.21)
в2 ~е
2 СТ ’
где р - поровое давление; Къ - модуль объемной деформации воды; кф - коэффициент фильтрации; рв - плотность воды; п - пористость; ес( - статические объемные деформации.
Высокочастотное слагаемое порового давления определяется выражением
д К _Кр+Къ

д'Р , д Р 8 хг д уг
(1.22)
Р = Рв» + Р„ (!-«)
Полная система уравнений для решения динамической задачи о напряженно деформированном состоянии грунтовой плотины с учетом водонасы-щения (при известном решении статической задачи об установившейся фильтрации) разбивается на более простые задачи решения уравнений для низкочастотных и высокочастотных компонент, которые замыкаются уравнениями движения, записанными для полных напряжений.
Особую сложность расчетным моделям придает исключительное разнообразие и универсальность механических свойств грунтов, которые проявляются при статических и динамических воздействиях и описываются в форме уравнений состояния (определяющих соотношений) грунтов. Уравнения состояния связывают силовые и кинематические величины (например, тензор напряжений с тензором деформаций или скоростей деформаций) и необхо-