Настоящее издание посвящено расчету устойчивости скальных береговых упоров арочных плотин и предназначено для практического использования при проектировании арочных плотин. Расчет основан на комплексном учете инженерно-геологических данных о структуре скального массива и данных о его геомеханических характеристиках совместно со статическим анализом, позволяющим оценить надежность рассматриваемого скального массива в качестве берегового упора проектируемой плотины. Изложение методики сопровождается рядом примеров расчета. В книгу включены также программы расчета устойчивости береговых упоров на ЭВМ. Книга предназначена в основном для инженеров-гидротехников; учитывая комплексный характер излагаемого вопроса, ее можно рекомендовать также специалистам по инженерной геологии и исследованиям скальных оснований.

Предисловие

Глава первая. Основные положения

Глава вторая. Исходные данные о структуре и геомеханических характеристиках скального массива
1. Инженерно-геологические данные о структуре скального массива
2. Геомеханические характеристики скальных пород в массиве

Глава третья. Влияние природных условий на выбор схемы расчета и на выделение расчетных опорных скальных блоков
3. Влияние топографических и геологических условий на выбор общей расчетной схемы
4. Влияние геологических условий на выделение расчетных опорных скальных блоков
5. Основные данные для построения заглубленных поверхностей сдвига

Глава четвертая. Силы, действующие на береговые упоры
6. Силы, передающиеся от арочной плотины
7. Вес расчетных опорных скальных блоков
8. Силы воздействия фильтрационного потока на расчетные опорные блоки
9. Сейсмические воздействия

Глава пятая. Расчет устойчивости береговых упоров по методике сдвига вдоль граней двугранного угла
10. Общие положения методики расчета
11. Расчетные формулы для общего случая, когда линия пересечения плоскостей сдвига наклонна
12. Расчетные формулы для частного случая, когда линия пересечения плоскостей сдвига горизонтальна
13. Использование ЭВМ при расчетах устойчивости береговых упоров

Глава шестая. Расчет устойчивости береговых упоров, разделенных продольной трещиной
14. Общие положения
15. Вывод расчетных формул

Глава седьмая. Расчет устойчивости береговых упоров в направлении поперек оси скального отрога

Глава восьмая. Экспериментальные исследования устойчивости береговых упоров на геомеханических моделях

Глава девятая. Коэффициенты запаса устойчивости береговых упоров
16. Допускаемые значения коэффициентов запаса устойчивости береговых упоров
17. Некоторые замечания о расчетных формулах для определения коэффициентов запаса устойчивости

Глава десятая. Примеры расчетов устойчивости береговых упоров арочных плотин

Приложение 1. Программа на ЭВМ типа БЭСМ-4. Расчет устойчивости скальных блоков по методике сдвига вдоль граней двугранного угла
Приложение 2 Программа на ЭВМ типа БЭСМ-4. Расчет устойчивости скальных блоков, разделенных продольной трещиной
Литература

Предисловие

Устойчивость арочных плотин при относительно незначительных объемах бетона, характерных для них и определяющих их высокую экономичность, обусловливается главным образом способностью скальных береговых упоров воспринимать передающиеся па них усилия. Причем роль береговых упоров в обеспечении общей устойчивости плотины тем больше, чем меньше длина русловой части створа. Величины усилий, передающихся на береговые упоры, очень значительны и достигают, например, при высоте плотины 200 м и более нескольких миллионов тонн на каждый берег.

Несмотря па большое практическое значение расчетной оценки устойчивости скальных береговых упоров арочных плотин (которая подчас даже является решающей для принятия этого типа плотины), в теоретической и экспериментальной разработках данного вопроса длительное время имелось значительное отставание. И хотя в этом отношении наступил известный перелом после ряда серьезных осложнений, имевших место за рубежом в связи с недостаточной надежностью оснований арочных плотин (в особенности после аварии плотины Мальпассе), в технической литературе отсутствует достаточно полное изложение данного вопроса, которое в необходимой мере удовлетворяло бы нуждам проектной практики.

Предлагаемая книга имеет целью восполнить имеющийся пробел в этом отношении. Она создана на базе специальных методических проработок, выполнения практических расчетов для ряда объектов, а также обобщения имеющихся литературных материалов. В книге дается систематическое и по возможности полное изложение практически всего круга вопросов, с которыми проектировщику приходится иметь дело при работе над рассматриваемой темой: исходные данные для расчета, получаемые в результате инженерно-геологических изысканий и геотехнических исследований; исходные данные по нагрузкам и силовым воздействиям; анализ влияния природных условий на выбор расчетных схем; изложение рекомендуемых для практического использования методов расчета при различных расчетных схемах; вопрос о коэффициентах запаса устойчивости; экспериментальные исследования устойчивости береговых упоров на геомеханических моделях. Для облегчения практического использования при проектировании книга снабжена примерами расчета и программами для выполнения расчетов на ЭВМ. Конечно, учитывая чрезвычайное многообразие природных условий и конструктивных решений, имеется в виду творческое использование изложенных здесь положений в каждом отдельном случае, учитывающее конкретные особенности, присущие рассматриваемому реальному объекту.

В заключение следует отметить, что при разработке предлагаемой книги в полной мере учитывалось, что расчеты устойчивости береговых упоров арочных плотин представляют собой одну из практических задач механики скальных пород — относительно молодой науки, являющейся синтезом следующих трех основных составных частей:

а) инженерно-геологической части, рассматривающей вопросы структуры скального массива (т. е. его нарушенности естественными геологическими дефектами в виде крупных трещин, мелкой трещиноватости и т. п.);
б) геотехнической (геомеханической) части, рассматривающей вопросы установления геомеханических — прочностных и деформационных — характеристик скального массива в условиях естественного залегания в массиве, т. е. с учетом его реальной структуры (причем для решения рассматриваемой здесь задачи особое значение имеют данные о сопротивляемости сдвигу с учетом остаточных связей скального массива);
в) собственно расчетной части, которая базируется на науках цикла строительной механики и задачей которой являются статический анализ, основанный на данных первых двух частей и учитывающий характер, величины и взаимосвязь сил, действующих внутри скального массива, а также установление допускаемых значений коэффициентов запаса устойчивости и в конечном счете вынесение суждения о надежности рассматриваемого скального массива в качестве основания сооружения.

К расчетной части примыкают экспериментальные исследования на геомеханических моделях.

На протяжении всего изложения предлагаемой книги подчеркивается тесная взаимосвязь перечисленных составных частей механики скальных пород и показывается, что только на основе самого глубокого изучения и анализа конкретной геологической обстановки, тщательного изучения геомеханических характеристик скального массива, выполнения расчетов и экспериментальных исследований можно получить достаточно достоверную оценку надежности скальных береговых упоров арочных плотин.

Авторы выражают искреннюю благодарность проф. A.Л. Можевитинову за ценные указания и замечания, сделанные при просмотре рукописи.