Сверхвысокая каменно-набросная плотина с комбинацией железобетонного экрана и глиноцементобетонной диафрагмы

Статья посвящена расчётному обоснованию нового типа конструкции грунтовой плотины – каменно-набросной плотины с комбинацией двух типов негрунтовых противофильтрационных элементов – железобетонного экрана (в верхней части плотины) и глиноцементобетонной диафрагмы, устроенной из буронабивных свай (в нижней части плотины). Плотина рассматриваемой конструкции имеет ряд преимуществ перед классической конструкцией каменно-набросной плотины с железобетонным экраном. Во-первых, для сопряжения противофильтрационного элемента со скальным основанием не требуется устройство котлована. Во-вторых, ремонт нижней части плотины может быть осуществлён путём создания инъекционной завесы. Но самым важным преимуществом данной конструкции является более благоприятные условия работы железобетонного экрана – экран испытывает не растягивающее, а сжимающее продольной усилие. Это снижает риск образования в экране трещин. Расчётное обоснование конструкции проводилось на примере плотины высотой 235 м. Численное моделирование напряжённо-деформированного состояния плотины велось с учётом последовательности её возведения и нагружения, а также с учётом нелинейности деформируемости каменной наброски. Было исследовано влияние на НДС плотины четырёх основных факторов: деформируемость каменной наброски, деформируемость глиноцементобетона, высота диафрагмы и толщина железобетонного экрана. Рассматривалось несколько вариантов параметров конструкции плотины. Планирование численного эксперимента проводилось методом факторного анализа. Это позволило выявить влияние рассматриваемых факторов на напряжённо-деформированное состояние плотины, а также решить задачу об оптимизации конструктивного решения плотины. Было выявлено, что для обеспечения необходимого уровня надёжности конструкции плотины модуль деформации каменной наброски должен быть не ниже 250 МПа, а диафрагма должна выполняться из пластичного глиноцементобетона. Более предпочтительным оказался случай, когда высота диафрагмы составляет 20 м, а не 35 м. 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.