Работоспособность высокой каменно-набросной плотины с полимерным экраном

Рассматриваются результаты численного исследования напряжённодеформированного состояния (НДС) каменно-набросной плотины с экраном, основным водонепроницаемым элементом которого является полимерная геомембрана. Расчёты проводились с учётом нелинейности контактного взаимодействия элементов конструкции и нелинейности поведения грунтов. Моделирование тонкой геомембраны использовались стержневые конечные элементы. Исследование проведено на примере конструкции плотины Bovilla, построенной в 1996 году в Албании. Первоначально плотину Bovilla планировалось выполнить с железобетонным экраном, но в последствии была реализована конструкция с многослойным экраном, состоящим из PVC-геомембраны, подстилающего слоя из грунтоцемента и защитного слоя из железобетонных плит. Экран сопрягается с бетонным сооружением, являющимся составной частью плотины. Результаты численных расчётов показали, что наиболее уязвимым узлом конструкции плотины является узел сопряжения экрана с бетонным сооружением. Шов между экраном и бетонным сооружением раскрывается, а экран смещается относительно поверхности бетона. Полимерная геомембрана может выдержать данные перемещения без повреждения, т.к. конструкция экрана предусматривает устройство компенсатора в виде петли геомембраны. Однако, как показали расчёты, конструкция экрана с компенсатором такова, что провоцирует образование растягивающих напряжений в защитных железобетонных плитах и подстилающем слое из грунтоцемента. В случае, если бы экран плотины был выполнен железобетонным, трещинообразование в экране была бы менее вероятным. По нашему мнению, более удачным решением узла сопряжения был бы вариант, когда полимерная геомембрана уложена поверх экрана и закрыта защитным слоем грунта. Учитывая высокую прочность и надёжность полимерных геомембран, можно рекомендовать использовать их к дублирующий противофильтрационный элемент высоких каменно-набросных плотин с железобетонными экранами.