Работоспособность каменно-набросной плотины с железобетонным экраном и инъекционной завесой

Статья посвящена расчётному обоснованию новой конструкции грунтовой плотины – каменно-набросной плотины с противофильтрационным элементом составной конструкции. Он состоит из железобетонного экрана (в верхней части плотины) и широкой инъекционной завесы (в нижней части плотины). Расчёты напряжённо-деформированного состояния (НДС) плотины проводились на примере плотины высотой 235 м. Численное моделирование плотины проводилось с учётом последовательности её возведения и нагружения, а также с учётом нелинейности деформируемости каменной наброски. Было исследовано влияние на НДС плотины деформируемости каменной наброски и материала инъекционной завесы. Было получено, что условия работы железобетонного экрана в рассмотренной конструкции плотины отличаются от условий его работы в плотине классической конструкции – экран испытывает не растягивающее, а сжимающее продольной усилие. Этот эффект снижает риск образования трещин в экране. Однако следует иметь ввиду, что при определённых условиях сжимающие продольные напряжения в экране могут превышать прочность бетона на сжатие, поэтому толщину экрана (понизу) рекомендуется принимать больше 2 м. Наименее надёжным узлом рассмотренной конструкции плотины является сопряжение двух противофильтрационных элементов. Оно выполнено с помощью бетонной галереи, которая расположена над инъекционной завесой. НДС нижней части железобетонного экрана сильно зависит от деформаций инъекционной завесы. Для обеспечения прочности экрана необходимо, что модуль деформации материала инъекционной завесы был не меньше, чем у каменной наброски. Прочность и НДС инъекционной завесы в основном определяется деформируемостью её материала. При высокой жёсткости материала завесы возникает опасность появления в ней растягивающих напряжений и отрыва завесы от скального основания. Рекомендуется выполнять инъекционную завесу из глинисто-цементных растворов с тем, чтобы модуль деформации её материала не превышал 500 МПа. По результатам исследования можно сделать вывод, что рассмотренная конструкция каменно-набросной плотины с составным негрунтовым противофильтрационным элементом является хорошей альтернативой для классической конструкции грунтовой плотины с железобетонным экраном.