6.3. Расчет устойчивости плотины против сдвига

Согласно указаний СНиП 2.02.02-85 [5], расчет устойчивости гравитационных сооружений, основание которых сложено нескальными грунтами, следует производить по схеме плоского сдвига при выполнении условия :

, (6.16)

где: – число моделирования,

N₀ – безразмерный параметр, принимаемый для плотных песков равным 1, для остальных грунтов - равным 3 [5];

В – размер стороны (ширина) прямоугольной подошвы сооружения, параллельной сдвигающей силе (без учета длины анкерного понура), В=L_т.пл.;

- удельный вес грунта основания, принимаемый ниже уровня воды с учетом ее взвешивающего действия;

- максимальное нормальное напряжение в угловой точке под подошвой сооружения (с низовой стороны).

Максимальное значение нормального напряжения на контакте железобетонной плиты и грунта основания определяется по формуле (6.20).

Если условие (6.16) выполняется, то расчет устойчивости плотины производится по схеме плоского сдвига.

Проверка устойчивости плотины по схеме плоского сдвига производится по условию (6.1):

.

Расчетное значение обобщенной несущей способности сооружения определяется по формуле:

, кН; (6.17)

где: – сумма вертикальных составляющих расчетных нагрузок с учетом противодавления, кН;

–расчетное значение угла внутреннего трения грунта;

Е_р – пассивное давление грунта.

Расчетное значение обобщенного силового воздействия определяется по формуле:

, кН, (6.18)

где: – сумма всех горизонтальных сил, кН.

Если условие (6.1) выполняется, то устойчивость плотины против плоского сдвига обеспечивается. Если условие (6.1) не выполняется, то плотина не устойчива против сдвига, в этом случае необходимо увеличивать ширину плотины по основанию или применить анкерный понур.

6.4. Проверка несущей способности основания

Исходя из требований теории линейно – деформируемой среды для обеспечения несущей способности основания плотины, необходимо выполнения условия [5]:

, (6.19)

где: σ_max – максимальное краевое значение эпюры нормальных контактных напряжений в основании, кПа;

σ_min – минимальное значение нормальных контактных напряжений в основании, кПа;

R – расчётное сопротивление грунта основания, кПа.

Краевые значения эпюры нормальных контактных напряжений в основании плотины определяются по формуле внецентренного сжатия для условия плоской задачи:

, (6.20)

где: F_ПЛ – площадь подошвы расчетной секции плотины, м²;

P – сумма проекций всех сил на нормаль к подошве фундаментной плиты секции плотины, кН;

W – момент сопротивления подошвы фундаментной плиты плотины, м³;

, (6.21)

ΣM₀ – сумма моментов всех внешних сил относительно центра тяжести подошвы фундаментной плиты, кН·м.

Величина расчётного сопротивления грунта основания определяется по зависимости [4]:

, (6.22)

где: g_с1 и g_с2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице Г1 приложения Г;

k – коэффициент, принимаемый равным: k₁ = 1, если прочностные характеристики грунта (j и с) определены непосредственными испытаниями, и k₁=1,1, если они приняты по СНиП 2.02.01-83*[4, табл.3-1,прилож.1];

М_g , М_q, M_c - коэффициенты, принимаемые по таблице Г2 приложения Г;

k_z – коэффициент, принимаемый равным: при b < 10 м - k_z = 1, при b ³ 10 м - k_z = z₀/b + 0,2 (здесь z₀ = 8 м);

b – ширина подошвы фундамента, м, b=L_т.пл.;

g_II – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³ (тс/м³);

g^/_II – то же, залегающих выше подошвы;

с_II - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м²);

d₁ – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:

(6.23)

h_s - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

h_cf - толщина конструкции пола подвала, м;

g_cf - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м³.

Если условие (6.19), выполняется, то несущая способность основания плотины обеспечена. Если условие (6.19) не выполняется, то несущая способность основания не обеспечивается, следовательно необходимо увеличить длину фундаментной плиты.