CC BY
15Table
Optical characteristics of models
№ Properties of samples Constituency
the hardware 1 2 3
1 The general light passing T, % 87,5 64,5 84,8 84,2
2 Passing in visible area of a spectrum (400-700 nanometers) tare, % for T540 89,0 68,0 81,4 85,0
The note: * - The hardware - industrial semi-white tare glass; 1 - structure on the basis of not enriched sand; 2 - structure on the basis of the enriched sand a method mechanical rub; 3 - structure on the basis of the enriched sand a method flotation-rub.
Thus, not enriched quartz feldspar sand of the Yangiarik deposit can be used without enrichment in manufacture of green empties. After enrichment mechanical attire and flotation reception of semi-white glass is possible.
References
1.Fedorova V. A., Belova N. A., Raw materials and quality of products// Glass and ceramics - 1987-№7-pp. 9-10
2. Kuzovlev A. K., Ibadullaev S. I., Kobelco B. A., Kalinin, B. I., Con- economic efficiency of complex enrichment of quartz-feldspar Cirminiello Sands deposits// Glass and ceramics-1975-No. 12- pp.-28-30.
3. Kuzovlev A. K., Ibadullaev S. I., etc. the Enrichment of quartz fields of Uzbekistan for the production of crystal glass// Glass and ceramics-1975-No.4 pp. 12 -15.
4. Karimov M. Y. and others. Service information to the report on the theme: Geological and economic evaluation of deposits of quartz sand for STEKOL-Noah, foundry, ceramic and abrasive industries of Uzbekistan and the neighboring republics - Tashkent: Mangeons-1966 p. 186
5. Eminov, A. M. a Study on the use of integrated quartz-feldspar raw materials deposits Carminiello in the industry the production of household porcelain. Author.Diss.candidate. those.of Sciences-Tashkent Mashpiim.Beruni - 1979 p.18
6. Zakirov, M. Z., Gafurdjanov S. G. Quartz and quartz-feldspar Sands of Uzbekistan. - Tashkent, Izd-vo Fan 1983. p. 94
7. Ismatov, A. A., Yunusov, M. Y., Maksudov D. I. Feldspar Central Asia for the production of porcelain. M. Legprombytizdat, 1988 p. 136.
ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ ВЛИЯЮЩИХ НА НАДЕЖНОСТЬ БЕТОННЫХ ГРАВИТАЦИОННЫХ ПЛОТИН НА СКАЛЬНОМ ОСНОВАНИИ
Балабай Е.А.
научный сотрудник кафедры гидротехнического строительства, Харьковский Национальный Университет Строительства и Архитектуры
INVESTIGATION OF FACTORS AFFECTING THE RELIABILITY OF CONCRETE GRAVITY DAM ON ROCK FOUNDATION
Balabai O.O., assistant of the gidrotechnical technology, Kharkov National University of Construction and Architecture
АННОТАЦИЯ
Целью работы является исследование факторов влияющих на надежность бетонных гравитационных плотин на скальном основании. Обьективная оценка надёжности бетонных гравитационных плотин может быть получена вероятностными методами современной теории надёжности. Предложена методика, позволяющая исследовать факторы влияющие на надежность бе-тонных гравитационных плотин на скальном основании.
ABSTRACT
The aim is investigation of factors affecting the reliability of concrete gravity dam on rock foundation. Is objectively assessment of the reliability of concrete gravity dams can be obtained by probabilistic methods of the modern theory of reliability. The method, which allows investigate the factors affecting the reliability of concrete gravity dam on rock foundation.
Ключевые слова: бетонная плотина, надежность, скальное основание, риск возникновения аварии.
Key words: concrete dam, reliability, rock bed, the risk of an accident.
Постановка проблемы. Сейчас в Украине только появляются нормы проектирования, регламентирующие выполнение вероятностной оценки гидротехнических сооружений, но большинство действующих норм базируются на основе детерминистического по форме подхода, основанного на методе предельных состояний [1].
Анализ последних исследований и публикаций. Ряд аварий бетонных гравитационных плотин на скальных основаниях подтолкнули рассмотреть проблему надежности
таких плотин.
По данным приведенным в технической литературе [2-5] вследствие нарушений в основании произошло 38% всех разрушений бетонных гравитационных плотин, 10% аварий произошло вследствие увеличения водопроницаемости пород.
В результате неоднородности деформаций при совместной работе сооружения и основания от гидростатических нагрузок произошло 22% аварий бетонных плотин
[6]. В 4% аварий связанных с основанием, плотины теряли устойчивость на сдвиг в связи со слабой скалой, которая составлена трещиноватыми породами с глинистым заполнителем трещин [7].
Выделение нерешённых ранее частей общей проблемы. Аварии на бетонных гравитационных плотинах возникают вследствии достижения предельного состояния, связанного с потерей устойчивости плотины против сдвига Рс, с исчерпанием прочности бетона тела плотины на сжатие Рь, с превышением предельной глубины зоны растяжения в горизонтальных сечениях тела плотины у верховой грани и в сечении по контакту плотины с основанием Ро, с потерей устойчивости плотины против опрокидывания Р , с исчерпанием прочности контактного сечения Р [318].
Одной из главных проблем при вероятносной оценке надежности бетонных гравитационных плотин является получение достоверной информации об исходных данных случайных величин, которые характеризуют природные факторы [10].
Цель статьи. Исследование факторов оказывающих большое влияние на обобщенный риск надежности бетонных гравитационных плотин на скальном основании.
Изложение основного материала. Исследование факторов влияющих на надежность бетонных гравитационных плотин на скальном основании выполнялось на примере Великой энергетической плотины Эфиопского возрождения. Все исходные данные предоставлены ПАО «Укрги-дропроект», г.Харьков.
Строительство гидроузла Великой энергетической плотины Эфиопского возрождения мощностью 6 ГВт ведётся на р. Голубой Нил. Высота плотины 142,00 м., ширина по основанию 109,60 м., общая длина 1783 м. Низовая грань плотины - ступенчатая с заложением откосов 0,8.
Для сообщения сооружений правого берега с левым по гребню бетонной плотины предусмотрена автодорога шириной 4,5 м. Основанием плотины служат скальные коренные породы (гнейсы). Основная часть плотины и напорная грань выполняются из вибрированного бетона ЯСС, который также укладывается в основание плотины.
Физико-механические и фильтрационные свойства скальных грунтов составлены по данным обьектов-анало-гов, и по данным изысканий фирмы «8а11п1». Высота наносов определена в соответствии с [14] и составила 50 м. Удельный вес наносов, насыщенных водой 13 кН/м3.
В районе строительства летом преобладают Индийские муссоны, а зимой - Аравийские пассаты. Средняя многолетняя скорость ветра в районе строительства ГЭС 2 м/с, в зимние месяцы 1,6 - 1,9 м/с, в летний период до 2,5м/с.
Характеристики грунта скального основания: модуль Юнга - 10 Гпа; коэффициент Пуассона - 0,15; удельный вес - 23,5 кН/м3; удельное сцепление для поверхности сдвига по контакту бетон-скала - 300 кПа; угол внутреннего трения для поверхности сдвига по контакту бетон-скала - 50 град.
Надёжность бетонной гравитационной плотины на скальном основании согласно действующим нормам проектирования определяется по двум группам предельных состояний [8-11].
Расчеты выполняются для основного и особого сочетания нагрузок и воздействий. Аварии на бетонных гравитационных плотинах могут быть вызваны из-за достижения предельного состояния первой группы [10, 11].
На рис.1 представлен разрез глухой бетонной гравитационной плотины Великой энергетической плотины Эфиопского возрождения.
При оценке надёжности гидротехнических сооружений должны учиты-ваться нагрузки и воздействия, которые регламентируются действующими нормами проектирования [9]. Нагрузки и воздействия на бетонные гравитационные плотины принимаются в разнообразных, но возможных сочетаниях.
Детерминистическими величинами приняты:
- геометрические характеристики плотины;
- плотность бетона;
- плотность воды;
- вес моста;
- полезная нагрузка.
Вероятностными величинами приняты:
- нагрузка от действия ветра;
- средняя глубина уровня воды в зависимости от расчетного уровня;
- длина разгона волны;
- высота ветрового нагона;
- средняя высота волны;
- средний период волны;
- средняя длина волны;
- высота волны 1% обеспеченности в системе волн
1%;
- сила горизонтального волнового давления;
- собственный вес сечений секции плотины;
- сила гидростатического давления;
- сила фильтрационного противодавления;
- сила давления наносов;
- уровень воды в верхнем бьефе 7уЪ1 определяется по нормальному закону распределения с математическим ожиданием ш2уЪ1 = 635,82 и среднеквадратичным отклонением а_,. = 1,78;
¿уЪ1 ' '
- в соответствии с [16] для описания прочности массива скального грунта на одноосное сжатие и смятие, свойства скального грунта принято по нормальному закону распределения. В качестве математического ожидания предела прочности массива скального грунта на одноосное сжатие шЕ , на смятие шЕш принято их среднее значение по результатам полевых испытаний при односторонней доверительной вероятности а = 0,95; коэффициент вариации случайной величины прочности скального основания на смятие, на одноосный сжатие Соу = 0.3 [16]; среднее отклонение расчетного значения прочностные скального основания на смятие а = С • Я и на одноосный сжатие
ск оу ш ^
а = С • Я ;
ск оу С8Ш
- прочность бетона на сжатие принято в соответствии с зонированием тела плотины Е.Ъ = 8 МПа; Е = 10 МПа; ЯЪ = 12 МПа; коэффициент вариации прочности бетона на сжатие принято по его нормативным значением Су = 0,135; среднеквадратическое отклонение прочности бетона на сжатие а = С • Е;
Ъ у Ъ
сейсмичность строительной площадки опреде-
лена на основе специальных сейсмических изыскании по данным ОАО «УКРГИДРОПРОЕКТ». В результате была установлена расчетная бальность проектного землетрясения и максимальное значение расчетного землетрясения;
- вероятность 10% превышения сейсмической интенсивности в баллах по шкале Ы8К-64 в течении 50 лет (период повторяемости - 1 раз в 500 лет), соответствует 6 баллам, что соответствует горизонтальному сейсмическом ускорению 0,05 • § (§ - ускорение свободного падения);
- вероятность 1% превышения сейсмической интенсивности в баллах по шкале Ы8К-64 в течении 50 лет (период повторяемости - 1 раз в 5000), соответствует 7 баллам, что соответствует горизонтальному сейсмическом ускорению 0,1 • §;
- бальность землетрясений I. района строительства гидроузла задана логнормального законом распределения с математическим ожиданием шд = 4,95 и среднеквадратичным отклонением а.. = 1,16;
- расчет от сейсмического воздействия выполняется сейсмическим спек-тральным методом, при этом нормы проектирования гидротехнических сооружений [11, 19] рекомендуют для сооружений класса ниже СС3 учитывать только первый тон собственных колебаний;
- по бальности землетрясений определяется случайная величина а0 - относительное ускорение грунта основания [11, 16, 19];
- характеристики грунта основания.
Рис. 1. - Разрез глухой бетонной гравитационной плотины Великой энергетической плотины Эфиопского возрожде-
По полученным значениям вероятности возникновения аварии определяем обобщенный риск возникновения аварий на бетонных гравитационных плотинах, как для
системы с последовательными соединениями эллементов (вероятность события, которое находится в безотказной работе системы равно вероятности пересечения событий,
ния
которые находятся в безотказной работе каждого из элле-ментов). Предполагается, что наступление хотябы одного предельного состояния приводит к утрате надёжности бетонной плотины.
Риск возникновения отказа этой системы определяется по следующей формуле [8]:
Р := 1 - (1 - рсг(1)
где рсг - вероятность аварии на плотине вследствии реализации событий, соответствующих рассмотренным предельным состояниям;
Т - расчётный срок службы плотины, Т=100 лет.
Выводы и предложения. Анализ полученных результатов показывает, что большое влияние на обобщённый риск возникновения аварий на плотине оказывают риск связанный с потерей устойчивости плотины против опрокидывания Рм=1.9-10-4 1/год; риск связанный с превышением предела прочности бетона на сжатие Рь=1.1-10-3 1/год и риск связанный с превышением предельной глубины зоны растяжения в горизонтальных сечениях тела плотины у верховой грани и в сечении по контакту плотины с основанием Ро=1.1-10-3 1/год.
Предложенная методика может быть использована при вероятностных расчетах надёжности бетонных гравитационных плотин на скальном основании.
Список литературы:
1. ДБН В.2.4-3:2010. Пдротехшчш споруди. Основш положення. - К.: Мшрегюнбуд Украши, 2010. - 37 с.
2. Авиром Л.А. Надёжность конструкций сборных зданий и сооружений. - Л: Стройиздат, Ленинградское отделение, 1971. - 216 с.
3. Калустян Э.С. Разрушение и повреждение бетонных плотин на скальных основаниях. М. - СПб.: 1997. -183 с.
4. Калустян Э.С. Риски отказов бетонных плотин // Безопасность энергетических сооружений / Научно-технический и производственный сборник. Вып. 2-3. АО НИИС. М. 1998. С. 37 - 44.
5. Blind H. The safety of Dams // Int. Water Power and dam Construction. 1983. Vol. 35. № 5. P. 17 - 21.
6. ICOLD. Dam failures - Statistical Analysis. Bulletin № 99. 1995. - 75 P.
7. Сергеев Е.М. Инженерная геология. - М.: Изд-во МГУ, 1978. - 384 с.
8. СНиП 2.06.06-85. Плотины бетонные и железобетонные. - М.: Госстрой СССР, 1986. - 40 с.
9. СНиП 2.06.04-82*. Нагрузки и воздействия на гидротехнические соору-жения. - М.: Госстрой СССР, 1988. - 36 с.
10. Вайнберг А. И. Надежность и безопаность гидротехнических сооруже-ний. Избранные проблемы / Олександр Исаакович Вайнберг - Харьков: Издательство «Тяжпро-мавтоматика», 2008. - 304 с.
11. ДБН В.1.1-12:2006 Строительство в сейсмических районах. - К.: Минстрой Украины, 2006. - 84 с.
12. ICOLD. Dam failures - Statistical Analysis. Bulletin № 99. 1995.
13. Blind H. The Safety of Dams // Int. Water Power and Dam construction. 1983. Vol. 35. № 5.
14. Шамов Г.И. Заиление водохранилищ / Шамов Г.И. -М.-Л.: Гидрометеоиздат, 1939. - 139 с.
15. Ржаницын А.Р. Теория расчета строительных конструкций на надёжность / Ржаницын А.Р. - М.: Стройиз-дат, 1978. - 239 с.
16. СНиП 2.02.02-85 Основания гидротехнических сооружений. - М.: Госстрой СССР, 1986. - 48 с.
17. Факторы, влияющие на надежность и экономичность бетонных сооружений на скальном основании / А.П. Кириллов, И.Б. Соколов, Н.С. Розанов, Ю.Б. Мгалобелов // Гидротехническое строительство. - 1984. - № 7. - С. 46-49.
18. Bury K.V., Kreuzer H. Assessing the failure probability of gravity dams. / K.V. Bury, H. Kreuzer // Int. Water Power and Dam Construction. - 1985. - №. 11. - P. 34 - 50.
19. Учёт сейсмических воздействий при проектировании гидротехнических сооружений (Пособие к разделу 5: Гидротехнические сооружения СНиП 11-7-81.) - Л.: ВНИИГ 1986. - 311 с.
