Статическая работа массивных бетонных плотин с учетом фильтрационного режима в блочно-трещиноватом скальном основании

• Автор: Нгуен Хыу Хуе
• Шифр специальности: 05.23.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 172 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность, цели, задачи и методы исследований.

Глава 1. Свойства скальных оснований и фильтрация воды в скальных основаниях. Анализ литературных источников

1.1. Основные положения механики скальных оснований.

1.2. Трещины в скальном основании сооружения и их свойства

1.3. Основные положения фильтрации воды.

1.4. Влияние фильтрация воды в скальном основании сооружения

1.5. Численные методы решение совместных статических и фильтрационных расчетов скальных оснований бетонных плотин.

Выводы по главе 1.

Глава 2. Численный подход к расчету системы бетонная плотина

скальное основание с учетом фильтрационною режима в блочно

трещиноватом скальном массиве.
2.1. Учет работы трещины при расчете скальных массивов
2.2. Моделирование работы швов и трещин.
2.3. Формирование матрицы жесткости контактного элемента
2.4. Формирование вектора узловых усилий и напряжений в контактном элементе
2.5. Расчет эффектов контактного взаимодействия
2.6. Моделирование разрушения бетона и скальных пород.
2.7. Методика решения задачи фильтрационного режима и НДС бетонных плотин на скальных основаниях в плоской постановке
2.7.1. Постановка задачи
2.7.2. Методика расчета фильтрации
2.7.3. Методика расчета НДС.
2.7.4. Итерационная процедура совместных статикофильтрационных расчетов
2.8. Описание программы расчета.
2.9. Решение тестовой задачи.
Выводы по главе 2.
Глава 3. Расчет Н.Д.С при совместной работе системы плотина
основание с фильтрационным режимом.
3.1. Расчет фильтрационного режима и НДС бетонной гравитационной
плотины на скальном основании
3.1.1. Описание геометрической модели и исходные данные для численного моделирования
3.1.2. Результат расчета
3.2. Применение теории планирования эксперимента для учета фактора раскрытия контактного шва, коэффициента устойчивости против сдвига по контакту
3.2.1. Основные положения теории планирования эксперимента
3.2.2. Расчет планирования эксперимента.
3.2.3. Номография. Основные положения теории
Выводы по главе
Глава 4. Напряженнодеформированное состояние секции плотины Саяно Шушенской ГЭС
4.1. Бетонная плотина и скальное основание плотины СаяноШушенской ГЭС
4.2. Результаты наблюдения фильтрационного режима в основании плотины СаяноШушенской в периоды строительства и эксплуатации.
4.3. Результаты расчетов напряженнодеформированного состояния плотины СаяноШушенской с учетом фильтрационного режима в блочнотрещиноватом скальном массиве
Выводы по главе
Основные выводы
Список литературы


На конгрессе было принято следующее определение этой науки Механика скальных пород является теоретической и прикладной наукой о механическом поведении скальной породы, являясь разделом механики, рассматривающим реакцию скальной породы на силовые воздействия окружающей ее физической среды . Термин скальная порода является техническим. Скальная порода это природное образование, представляющее собой комплекс минералов более или менее постоянного состава. Если минерал это химическое соединение элементов, блок скальной породы механическое соединение зерен минералов, то скальный массив это механическое соединение блоков скальных пород. Физические свойства скальных пород в отдельно взятом куске в образце и в массиве существенно различны, поскольку скальный массив никогда не бывает сплошным. Отличительными качествами скальных пород являются высокая прочность, хорошие строительные свойства, жесткая связь между зернами минералов и достаточно высокий модуль упругости. В то же время в работу исследований скальных пород вовлекаются большие объемы скальных массивов, что характерно для высоконапорных гидросооружений и подземных выработок большого пролета. Это объясняется прежде всего тем, что свойства породного скального массива определяются главным образом дефектами в его структуре, такими, как разломы, поверхности напластования, системы трещин различной ориентации и т. Учитывая это, в механике скальных грунтов необходимо различать два понятия ненарушенные скальные грунты кристаллический материал, прочностные и деформационные характеристики которого определяются, как свойствами составляющих его минералов и жстких связей между ними, так и дефектами его структуры пустоты, трещины, дислокации, и т. В этом случае, как правило, инженерные свойства подобной системы определяются в значительной мере наличием в ней структурных дефектов и их размерами. Это, в свою очередь, определяет одну важную особенность скального массива интегральные физикомеханические характеристики выделяемых в нм областей различных размеров будут существенно различаться. Очень важным фактором при изучении скального массива является также его природное состояние, которое в значительной мере зависит от структурных особенностей массива и может существенно повлиять на его взаимодействие с сооружением. Возникает вопрос почему только в середине х годов XX века механика скальных грунтов оформилась в отдельную науку. Кроме того, в это же время появились численные методы расчета и различные методы моделирования, позволившие исследовать эти сооружения в сложных инженерногеологических условиях с воспроизведением многообразных граничных условий. Дополнительным толчком, ускорившим развитие механики скальных грунтов, явилась авария на плотине Мальпассе г, при которой погибло 0 человек и еще большая катастрофа на плотине Вайонт г До этого времени большинство инженеров полагались на геологические данные описательного характера, и существовало ошибочное мнение об общей надежности, так как считалось, что при отсутствии трещиноватых разрывных зон прочность скальных пород намного превышает инженерные требования. Сейчас хорошо известно, что общее состояние и поведение массива определяют трещины, дефекты или ослабленные участки в скальных массивах и наличие в них воды . Механика скальных грунтов, наряду с изучением поведения породного массива, рассматривает и специальные методы проектирования и строительства взаимодействующих с ним инженерных сооружений. Это объясняется тем, что скальные породы, как и грунты, существенно отличаются от других строительных материалов и требуют особого подхода при проектировании. Так, имея дело с бетонными и железобетонными конструкциями, инженер в первую очередь собирает действующие на сооружение внешние нагрузки, а затем определяет форму и размеры сооружения и подбирает соответствующие по прочности строительные материалы. В скальных же грунтах действующая на них нагрузка имеет во многих случаях гораздо меньшее значение, чем силы, возникающие при перераспределении в процессе строительства существующих в породном массиве естественных напряжений.