НГУЕН ФЫОНГ ЛАМ

НАПРЯЖЕННО - ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ

КАМЕННО-ЗЕМЛЯНЫХ ПЛОТИН

ПРИ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

Специальность - 05.23.07 – Гидротехническое строительство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2010 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении

высшего профессионального образования

Московском государственном строительном университете

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Рассказов Леонид Николаевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Зарецкий Юрий Константинович

кандидат технических наук

Олимпиев Дмитрий Николаевич

Ведущая организация ООО СПИИ «Гидроспецпроект»

Защита состоится « » _________ 2010 года в часов минут на заседании диссертационного совета Д212.138.03 при ГОУВПО Московском государством строительном университете по адресу: 107066, Москва, ул. Спартаковская, д.2/1, ауд. 212.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУВПО Московского государственного строительного университета.

Автореферат разослан «____»_________ 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Орехов Г.В.

Актуальность. Грунтовые плотины в настоящее время являются одним из основных типов подпорных сооружений, проектируемых и возводимых в районах высокой сейсмичности. Во Вьетнаме грунтовые плотины являются самым распространенным типом плотин. Значительная часть Вьетнама располагается в горных и сейсмически активных районах, почти все построенные и строящиеся плотины во Вьетнаме находятся в зоне 8-9-балльной сейсмичности (по шкале MSK-64). В настоящее время на этих территориях в больших масштабах ведется строительство. Гидроэнергетическое и водохозяйственное освоение горных рек предъявляет повышенные требования к обеспечению надежности и безопасности плотин. От сохранности плотин, особенно грунтовых, зависит сохранность всего гидроузла в целом, а аварии на таких плотинах вообще недопустимы, поскольку могут привести к тяжелейшим катастрофическим последствиям. В подобных условиях изучение влияния сейсмических воздействий на гидротехнические сооружения приобретает исключительно актуальное значение, особенно после тяжелых материальных и человеческих потерь, вызванных цунами и землетрясениями, которые произошли в Юго-восточной Азии в последнее время.

Во Вьетнаме построено много каменно-земляных плотин из местных материалов, в том числе высоконапорных, много плотин находятся на стадии строительства и проектирования (Хоа Бинь, Яли, Буон Туа Срах, Ан Выонг и др.). Почти все построенные плотины за время своей эксплуатации перенесли то или иное по силе землетрясение. Систематический мониторинг состояния и поведения грунтовых сооружений во время и после землетрясения позволяет заключить, что основными видами деформаций грунтовых плотин при землетрясениях являются: осадки и смещения гребня плотины, искривление его профиля в плане, разуплотнение поверхнokостных зон тела плотины, трещинообразование на гребне в виде продольных и поперечных трещин, оползание откосов, разжижение материала тела плотины, явления суффозии и контактного выпора, связанные с гидравлическим разрывом ядра и прочее.

Некоторые из перечисленных видов деформаций на плотинах, перенесших землетрясение, встречаются чаще, например, осадки, разуплотнения и трещины почти во всех случаях, некоторые – реже, например, оползания массивов верховой призмы вскоре после землетрясения, разжижения материала плотины или основания, гидравлический разрыв ядра и др. Преобладание тех или иных видов зависит от свойств материалов, конструктивных особенностей сооружения, формы и размера створа, а также от характера сейсмического воздействия.

Сложность математического описания поведения сооружения при землетрясении связана с большой неопределенностью в задании исходных данных для динамических расчетов плотин, начиная с неопределенности в задании расчетной акселерограммы, направлении и скорости подхода сейсмической волны к створу плотины, кончая неопределенностью в задании динамических свойств материалов, слагающих тело плотины и изменяющихся в зависимости от действующих в грунте напряжений. Это заставляет исследователей вносить в решение допущения и предположения. Тип этих допущений существенно влияет на работу сооружения, поэтому темой данной работы стало возможное уменьшение количества допущений, вводимых в решение динамической задачи и исследование их роли в работе плотины.

В качестве основных факторов, влияющих на поведение сооружения при землетрясении были выделены:

- пространственный характер работы плотины, включая массив основания;

- наличие трехкомпонентной акселерограммы в записи расчетного сейсмического воздействия;

- скорость распространения сейсмической волны в основании плотины, зависящая от свойств основания и учет эффекта «бегущей волны» не только в направлении вдоль русла, но и для широких створов – в направлении вдоль гребня плотины;

- изменение динамических свойств грунтов тела плотины в зависимости от уровня действующих в плотине напряжений (на момент начала землетрясения);

- направление подхода сейсмической волны к оси плотины;

- избыточное поровое давление при сейсмических толчках, появляющееся не только в ядре плотины, но и в верховой призме.

Цель и задачи работы. Целью работы является исследование сейсмостойкости грунтовых плотин в пространственной постановке с учетом возможно большего числа факторов, влияющих на их работоспособность. Для этого необходимо было решить следующие задачи.

Разработать применительно к МКЭ расчетную схему каменно-земляной плотины, учитывающей пространственность сейсмических колебаний конструкций.

Разработать алгоритм работы программного комплекса автоматизированного расчета на ЭВМ каменно-земляной плотины с основанием в пространственной постановке с учетом сейсмических воздействий.

Провести тестовые решения по программному комплексу в целях его апробации и сравнения полученных решений с существующими ранее.

Исследование влияния пространственных условий на характер собственных колебаний каменно-земляных плотин при разных формах створа, их протяженности, свойствах основания.

Исследование влияния эффекта «бегущей волны» и изменений скорости распространения сейсмической волны в основании плотины на величину динамических ускорений узлов плотины.