Устойчивость откосов грунтовой плотины с учётом гидродинамического давления воды при землетрясении на основе расчёта напряжённо-деформированного состояния плотины

Аннотация

Разработан метод расчёта устойчивости откосов грунтовых плотин по круглоцилиндрическим поверхностям обрушения на основе решения задачи напряжённо-деформированного состояния плотины с учётом гидродинамического давления воды на напорную грань плотины при землетрясении. Эквивалентом гидродинамической силы является инерционная сила, с которой некоторый “присоединенный” объём водной среды вовлекается в совместные колебания плотины при землетрясении. Для плотины откосного профиля на основе решения контактной задачи колебания твёрдого тела в несжимаемой жидкости построены эпюры гидродинамического давления и определены коэффициенты присоединённой массы воды водохранилища в зависимости от угла наклона напорной грани плотины, в том числе, для ломаного профиля плотины. Сейсмические силы определяются по линейно-спектральному методу на основе решения динамической задачи о свободных колебаниях плотины и расчёта её форм собственных колебаний. Разработан алгоритм расчёта и составлена программа для ЭВМ. Расчёт устойчивости откосов выполнен методом Терцаги. Сбор усилий вдоль поверхности скольжения по результатам решения задачи о напряжённо-деформированном состоянии плотины выполняется с использованием интерполяционного алгоритма Клоу-Точера. Исследования показали, что учёт гидродинамических нагрузок приводит к снижению устойчивости напорной грани плотины, что может быть учтено понижающим коэффициентом, зависящим от высоты, среднего заложения откосов плотины, балльности землетрясения. При сильном землетрясении (9 баллов) для обжатого профиля высоких плотин понижающий коэффициент может составить 0,75 – 0,85.