Способ определения деформационных характеристик скального основания по данным натурных наблюдений

 

Способ относится к области гидротехнического строительства и может быть использован для определения деформационных характеристик основания по данным натурных наблюдений. При осуществлении способа, включающего бетонирование секций плотины на поверхности основания, измерение осадки основания плотины (ООП) и определение модуля деформации, измерение (ООП) осуществляют последовательно на стадиях вскрытия котлована, укладки бетона на первоначально разгруженное основание, на стадии обжатия основания. Затем осуществляют измерение (ООП) при укладке бетона сверх нагрузок естественного обжатия. Строят график S= f(σ), где S - общая осадка, σ - удельная нагрузка. После этого на графике выделяют участки разгруженного и обжатого основания и определяют модуль деформации для участков обжатого основания. Изобретение позволяет повысить надежность эксплуатируемых сооружений, возводимых на скальных основаниях. 1 ил.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано для определения деформационных характеристик скального основания по данным натурных наблюдений.

Практика гидротехнического строительства (см. Э.С.Калустян. Разрушения и повреждения бетонных плотин на скальных основаниях. - М.-С.-П. 1997, с. 163-166) показывает, что определение действительных значений этих характеристик является необходимым условием получения данных, позволяющих сопоставить данные наблюдений с данными расчетов, а следовательно, обеспечить безопасность высоких бетонных плотин на скальных основаниях.

Известен способ определения деформационных характеристик скального основания по данным натурных наблюдений (Материалы конференций и совещаний по гидротехнике, ВНИИГ им. Веденеева, 1979, с.131-134), заключающийся в том, что по измеренной осадке основания и известной нагрузке с использованием известных теоретических решений рассчитывают модуль деформации скального основания.

Указанный способ принят в качестве прототипа предлагаемого технического решения.

Недостатком данного способа является то, что при определении модуля деформации учитывается общая осадка S (чертеж) без учета характера осадок основания плотины на различных стадиях возведения сооружения/восстановления (S₁ на черт.) при укладке бетона плотины на первоначально разгруженное основание, при вскрыше котлована и осадки на стадии обжатия (S₂ на черт.), при укладке бетона сверх нагрузок естественного обжатия.

Результаты натурных наблюдений показывают /Калустян Э.С. и др. Состояние основания бетонной плотины Богучанской ГЭС по данным натурных наблюдений. Гидротехническое строительство, 4, 2000, с.19-22/, что на начальном этапе укладки бетона плотины в разработанном котловане при напряжениях, близких по величине к напряжениям разгрузки, возникающих при разработке котлована под плотину, деформации основания наибольшие, а в дальнейшем, после достижения обжатия основания, характер деформирования изменяется. Неучет этого обстоятельства, особенно для строительства плотин на сильно разгруженных скальных породах, приводит к существенному занижению фактических значений деформационных характеристик основания бетонной плотины.

Цель предлагаемого изобретения - повышение точности определения деформационных характеристик по результатам натурных наблюдений. Указанная цель достигается техническим решением, представляющим новый способ определения деформационных характеристик скального основания по данным натурных наблюдений, включающий бетонирование секции на поверхности основания с определением интенсивности нагрузки от укладываемого бетона и измерением для каждой достигнутой величины интенсивности нагрузки от бетона осадки основания и построением по этим данным графиков "осадка-нагрузка" S=f(σ) для различных характерных секций бетонной плотины. Графики выполняются как для осадок в приконтактной, так и активной зоны основания плотины (чертеж).

Производится анализ кривой осадки в зависимости от величины действующей нагрузки и выделяются участки с различными интенсивностями осадки на начальном этапе загружения разработанного котлована с восстановлением на его поверхности естественных напряжений (σ₁), имевших место в подошве рассматриваемой секции до начала разработки котлована и при последующем уплотнении основания весом бетона (σ₂). Подобный анализ выполняется как для осадок приконтактной, так и активной зон основания. По результатам анализа выделяется участок начала работы скального основания с обжатыми трещинами. Для расчета модуля деформации выбирается участок кривой S₂ = f(σ₂), характеризующий современное состояние основания, по значениям которого и производится расчет модуля деформации с использованием известных теоретических решений.

Способ апробирован на конкретном объекте - строящейся Богучанской ГЭС на реке Ангаре. Основание бетонной плотины в приповерхностной зоне представлено сильно разгруженными долеритами. Реализация способа осуществлялась следующим способом.

По данным бетонирования секций плотины начиная с 1983 определялась удельная нагрузка в скальном основании (σ). По показаниям приборов, установленных в основании рассматриваемых секций и по реперам, осадки которых определялись геодезическим способом от неподвижной точки для каждой ступени нагрузки (σ), вычислялись осадки основания (S) для приповерхностной и активной зоны и производилось построение графика S=f(σ) (чертеж). На графиках S= f(σ) выделялись участки первоначального обжатия основания S₁ и осадки основания в обжатом состоянии S₂ с определением интенсивностей нагрузок (σ₁, σ₂) и осадок (S₁, S₂), соответствующих указанным участкам.

По полученным значениям осадок (S₂) и напряжений (σ₂), соответствующих упругой работе основания, рассчитывались значения модуля деформации для обжатого состояния основания. Таким образом, использование предложенного технического решения, по сравнению с прототипом позволяет повысить надежность определения деформационных характеристик скальных оснований эксплуатируемых сооружений.

Формула изобретения

Способ определения деформационных характеристик скального основания, включающий бетонирование секций плотины на поверхности основания, измерение осадки основания плотины и определение модуля деформации, отличающийся тем, что измерение осадки основания плотины осуществляют последовательно на стадиях вскрытия котлована, укладки бетона на первоначально разгруженное основание, на стадии обжатия основания, при укладке бетона сверх нагрузок естественного обжатия, с построением графика S=f(σ), где S - общая осадка, σ - удельная нагрузка, после чего на графике выделяют участки разгруженного и обжатого основания и определяют модуль деформации для участков обжатого основания.

РИСУНКИ

Рисунок 1