Пособие к методике определения критериев безопасности гидротехнических сооружений рд 153-34. 2-21. 342-00” (стр. 7 из 23)

2. За критериальные значения К\ и К2 положения пьезометрических уровней в основании бетонных плотин на стадии проекта принимаются значения пьезометрических уровней, полученные расчетом или методом ЭГДА на основное (К1 или особое сочетание нагрузок (К2) (рис. Д.1).

К1 - при основном сочетании нагрузок;

К2 - при особом сочетании нагрузок при нарушении монолитности понура

Рис. Д.1. Положение пьезометрических уровней в основании водосливной бетонной плотины

3. Для периода нормальной эксплуатации изменения положения пьезометрических уровней во времени, отражающие их критериальные значения, определяются по прогнозным регрессионным моделям, основанным на статистической обработке данных натурных наблюдений.

Критериальные значения положения пьезометрических уровней (К1) принимаются равными прогнозируемым по регрессионной модели при доверительном интервале, равным (2σ), а критериальные значения положения пьезометрических уровней (К2) - равным прогнозируемым по регрессионной модели при доверительном интервале, равным (3σ).

4. В качестве диагностических показателей положения пьезометрических уровней в основании бетонной плотины с понуром рекомендуется принимать значения пьезометрических уровней в конце понура, для контроля работоспособности верхового зуба и дренажа - пьезометрических уровней перед низовым зубом бетонной плотины.

Приложение Е
ОСАДКИ ГРУНТОВЫХ ПЛОТИН

При назначении критериев осадки плотины используется основная закономерность геомеханики по уплотнению грунтов под действием нагрузки.

При нормальной работе грунтовой плотины ход ее осадки должен носить плавный затухающий характер. При этом интенсивность приращения осадки с каждым годом или циклом измерений (выполняемым в определенное время года и при одинаковых условиях) должна уменьшаться, стремясь к нулю. Фактическая (измеренная) осадка в любой момент времени t не должна превышать расчетных значений для основного и особого сочетания нагрузок (если расчетная модель близка к реальной) и выходить за пределы доверительного интервала:

S_расч(t) - ∆S ≤ S_нат (t) ≤ S_расч (t) + ∆S, (E.1)

где S_нат(t) и S_расч(t) - значения измеренной и расчетной осадок плотины за равный промежуток времени t\

∆S - погрешность определения осадки.

Исходя из этого, за критерий К1 осадки плотины в общем случае рекомендуется принимать ее расчетное значение на верхней границе доверительного интервала (при нисходящем графике хода осадки)

К1 (t) = S_расч (t) - ∆S, (E.2)

Как показывает практика, получение достоверных значений расчетных осадок плотин, учитывающих множество факторов строительного и пускового периодов и отвечающих данным натурных наблюдений, является сложной задачей. В этой связи более рациональным следует считать использование для назначения критериев осадки прогнозные модели, основанные на статистической обработке данных натурных наблюдений

S_прог (t) - ∆S ≤ S_нат (t) ≤ S_прог (t) + ∆S (E.3)

где S_прог(t) - прогнозируемая осадка на момент времени t.

Прогнозируемые значения осадок определяются аппроксимацией и экстраполяцией натурных графиков хода осадки геодезических марок, установленных на плотине. Простейшая аппроксимирующая функция имеет вид

S(t) - t/(at + b),

где t - время;

a, b - эмпирические коэффициенты, определяемые, например, в результате статистической обработки данных предыдущих натурных измерений методом наименьших квадратов (рис. Е.1)

В этих случаях за К1 принимается

К1 (t) = S_прог (t) - ∆S (Е-4)

По мере получения новых данных натурных наблюдений рекомендуется выполнять корректировку прогнозных графиков хода осадок плотины и аппроксимирующих их функций.

Другим качественным критериальным признаком нормального состояния плотины по осадкам может служить неравенство вида

нормальное состояние U_s (t) > U_s (t₂) > U_s(t₃) > U_s(t₄) > ... > U_s t_n)) → 0.(E.5)

U_s(t₁), ... U_s(t_n) - натурные значения интенсивности приращения осадок плотины в первый, второй и последующие годы наблюдений (или циклы измерений).

Критериальными признаками потенциально опасного и предаварийного состояний сооружений можно считать условия, когда имеет место, соответственно, отсутствие затухания осадок во времени и нарастание осадок во времени:

потенциально опасное состояние U_s (t₁)

U_s (t₂) = U_s (t₃) = ... = U_s (t_n) (E.6)

предаварийное состояние U_s (t₁) < U_s (t₂) < U_s (t₃) < ... < U_s (t_n) (E.7)

При удовлетворении натурных значений интенсивности осадки плотины условиям (Е.6) проводится оперативный комплексный анализ поведения сооружения с привлечением других данных натурных наблюдений и принимаются меры по приведению сооружения в нормальное эксплуатационное состояние. При выполнении (Е.7) - принимаются оперативные меры по понижению УВБ.

Графики хода осадок на берме грунтовой плотины по натурным и прогнозируемым данным (пример)

Условные обозначения:

- натурные данные;- расчетные данные

Рис. E.1. S_i= t/(at+b) - вид аппроксимирующих функций

Приложение Ж
ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ СМЕЩЕНИЯ ГРЕБНЯ ГРУНТОВОЙ ПЛОТИНЫ

Назначение критериев базируется на данных систематических натурных наблюдений и на общих закономерностях изменения горизонтальных смещений гребня плотины в период эксплуатации под действием изменяющейся гидростатической нагрузки.

Установлено, что после 3-5 циклов повторяющейся годичной сработки и наполнения водохранилища (от НПУ до УМО и обратно) горизонтальные смещения гребня начинают изменяться квазиупруго. Для различных плотин число указанных циклов может отличаться. При этом к концу этого периода необратимые (остаточные) перемещения гребня плотины практически достигают своего максимума и их дальнейшие приращения близки к нулю.

Исходя из этой закономерности, состояние плотины считается нормальным, если выполняется неравенство вида

(Ж.1)

где

, и т.д. - натурные значения приращений необратимой (остаточной) составляющей горизонтальных смещений в контролируемых точках гребня плотины в первый и последующие циклы эксплуатации под напором;

t₁, t₂, ... t_n - циклы измерений в первый и последующий годы (n = 3 - 5 лет).

После перехода горизонтальных смещений гребня в квазиупругую стадию (после 3 -5 лет нормальной эксплуатации) условию нормальной работы может быть придан вид

(Ж.2)

где

и т д. - натурные значения горизонтальных квазиупругих (обратимых) перемещений в контролируемых точках гребня в первый и последующий годы после затухания необратимых перемещений.

При незатухающем процессе изменения приращений необратимых (остаточных) горизонтальных смещений гребня плотины ее состояние следует оценивать как потенциально опасное, а при нарастающем во времени - как предаварийное.

Критерий К1, задающий границу между нормальным и потенциально опасным состояниями в i - ом году рекомендуется в виде условия:

К1:

(Ж.3)

где δ - погрешности измерения смещений.

В качестве критерия К2, задающего границу между потенциально опасным и предаварийным состояниями в i-ом году, может быть рекомендовано условие вида:

К2:

(Ж.4)

Таким образом, возможные состояния плотины по осадкам характеризуются соотношениями:

нормальное;

потенциально опасное

предаварийное

Приложение З
ТРЕЩИНООБРАЗОВАНИЕ В ГРУНТОВЫХ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ЭЛЕМЕНТАХ ПЛОТИНЫ (ЯДРО, ЭКРАН, ДИАФРАГМА)

Образование вертикальных поперечных и горизонтальных трещин в грунтовых противофильтрационных элементах плотин в зонах действия напора воды представляет реальную угрозу целостности сооружений. Трещины появляются вследствие возникновения чрезмерных для грунтов этих элементов растягивающих деформаций, проявляющихся как в период строительства, так и при эксплуатации плотины. В этой связи в качестве диагностического показателя трещинообразования рекомендуется использовать показатель относительной (вертикальной или горизонтальной) деформации растяжения ε_p грунтов противофильтрационных элементов, которая вычисляется по данным геодезических или телеметрических натурных измерений линейных взаимных перемещений точек ∆L_p, отстоящих друг от друга на расстоянии L_p: