Наука сегодня проблемы и перспективы развития

 
воды на сооружение
 
со 
стороны верхнего 
P
в
и нижнего 
P
н
бьефов 
определяется по формулам
b
H
2
H
g
S
p
P
в
в
верт
.
в
c
в
изб

=
=
, Н (2)
b
H
2
H
g
S
p
P
н
н
верт
.
н
c
н
изб

=
=
, Н (3)
В

---

7 
где ρ –
плотность воды, кг/см
3
; Н
в
и Н
н
–
средние глубины в верхнем и нижнем бье-
фах соответственно, м; 
b 
–
ширина сооруже-
ния, м.
Удерживающая от сдвига сила 
F 
зависит 
от веса сооружения 
G
, фрикционных свойств 
грунта и материала в основании сооружения, 
а также силы противодавления фильтраци-
онного потока на сооружение Р
ф
. 
Вес гидротехнического сооружения 
G 
без учета веса оболочки, которым можно 
пренебречь, с достаточной точностью можно 
определить по формуле
G 
= ρ
gb(
πH
в
l)/4, 
Н
(4) 
где ρ –
плотность воды, кг/см
3
; l 
–
макси-
мальный размер поперечного сечения со-
оружения, м
2 
, b 
–
ширина сооружения, м.
Силу противодавления фильтрационно-
го потока
на основание сооружение можно 
определить по формуле:
b
l
c
l
2
,
0
Н
g
S
p
P
0
0
0
осн
ф
ф






−

=
=
, Н (5)
где p
ф
–
среднее фильтрационное давление в 
основании плотины, С
0
–
коэффициент, ха-
рактеризующий фильтрационные свойства 
грунта в основании сооружения; 
l
0
–
длина 
фильтрационного
пути под сооружением, 
равная (при отсутствии гибкого флютбета) 
длине соприкасающейся с основанием части 
поперечного сечения оболочки.
Сила воздействия сооружения на осно-
вание 
P
верт
определяется как разность между 
его весом и силой противодавления прохо-
дящего под ним фильтрационного потока Р
ф
0
0
0
в
верт
l
c
l
5
,
0
Н
4
/
)
l
H
(
gb
P






−
−


=
, Н (6)
Удерживающая от сдвига сила 
F 
опреде-
ляется по формуле
F = P
верт
f
, Н
(7) 
где 
f 
–
коэффициент трения (угол трения); 
равный, например, для полиэтилена по мок-
рому грунту f = 0,25.
Устойчивость гидротехнического со-
оружения на сдвиг характеризуется коэф-
фициентом запаса устойчивости 
k = F/P, 
который не может быть меньше 1, и для 
железобетонных плотин в зависимости от 
класса капитальности находится в пределах 
от 1,05 до 1,3.
На рис.2 показана зависимость коэффи-
циента запаса устойчивости 
k 
низконапор-
ной плотины (Н
в
= 1,7 м; Н
н
= 0,7 м, 
l 
= 2,5 м) 
от коэффициента С
о
, характеризующего 
фильтрационные свойства грунтов в её 
основании.
Из приведенного графика видно, что 
при использовании в качестве наполнителя 
воды без каких
-
либо дополнительных утя-
желителей сдвигающая сила P значительно 
превышает удерживающую силу 
F. 
Для обеспечения устойчивости соору-
жения на сдвиг с коэффициентом запаса 
устойчивости 
k 
дополнительная удержива-
ющая сила Δ
F 
должна составит
ΔF
= kP 
–
F
, Н
(8) 
Анализ зависимости (7) показывает, что 
для увеличения удерживающей силы может 
обеспечить уменьшение фильтрационного 
потока под сооружением, увеличение веса 
сооружения, усиление сцепления с основа-
нием (руслом или гибким флютбетом). До-
полнительная удерживающая сила может 
быть обеспечена с помощью дополнитель-
ных утяжелителей, подпорных элементов, 
креплением ГТС канатами за береговые 
опоры и других конструктивных решений.
 
Рис. 1. Схема расчета устойчивости плотины наполняемого типа

---

8 
Рис.
2. Зависимость коэффициента устойчивости от фильтрационных свойств грунта 
и
плотина наливного типа со стороны верхнего бьефа