Термонапряженное состояние бетонного забоя каменной дамбы на водохранилище

Автор: Саинов Михаил Петрович, Котов Филипп Викторович, Сорока Владислав Борисович

Журнал: Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy

Статья в выпуске: 8 (93), 2020 года.

Бесплатный доступ

В России и Китае рассматривались планы строительства бетонных забойных каменно-засыпных дамб (БЗЗ) в регионах, климат которых характеризуется значительными перепадами температур. Поэтому актуальным становится вопрос о роли тепловых эффектов в формировании напряженно-деформированного состояния (НДС) бетонного забоя каменной плотины. Изучали влияние НДС на бетонный забой без охлаждающего воздействия воды при заполнении водохранилища. Материалы и методы. Изучалась плотина высотой 100 м с толщиной стены 0,5 м. Численное моделирование поведения плотины проводилось с помощью метода конечных элементов. Вначале исследовался нестационарный температурный режим плотины на водохранилище. Предполагалось, что скорость подъема уровня воды составляет 1 метр в сутки, а температура воды на 20С ниже температуры плотины. Затем распределение температуры в забое использовалось для расчета тепловых сил в нем. Анализы НДС проводились для двух случаев: с учетом тепловых сил и без них. Полученные результаты. Анализы показали, что к моменту завершения заполнения пласта температурный режим забоя на глубине более 5 ÷ 10м близок к установившемуся. Он характеризуется почти равномерным охлаждением грани, что приводит к появлению дополнительной растягивающей продольной силы примерно 1 МПа в этой части грани. В зоне уреза воды термонапряженное состояние забоя гораздо более неблагоприятное. Температурный режим этой зоны характеризуется неравномерным распределением температур по толщине и высоте грани; он интенсивно изменяется в течение нескольких дней после завершения заполнения водохранилища. Наиболее опасным является начальный временной интервал, когда зона концентрации высоких растягивающих напряжений (более 3 МПа) возникает в зоне уреза воды в забойной верхней части. Выводы. Охлаждение забоя на водохранилище опасно для прочности забоя. При строительстве УПСД в суровых климатических условиях целесообразно выполнить теплоизоляцию лицевой входной части.

Еще

Каменно-бетонная плотина, температурный режим, напряженно-деформированное состояние, термонапряженное состояние, водохранилище, прочность

Короткий адрес: https://readera.org/143172561

IDR: 143172561   |   DOI: 10.18720/CUBS.93.6

Список литературы Термонапряженное состояние бетонного забоя каменной дамбы на водохранилище

  • Sainov, M., Yurieva, E. Structures of concrete faced rockfill dams in historical retrospective. Construction of Unique Buildings and Structures. 2018. 9(72). Pp.46-60. DOI: 10.18720/CUBS.72.3
  • Radchenko V.G., Glagovskiy V.B., Kassirova N.A., Kurneva Ye.V., Druzhinin M.A. Sovremennoye nauchnoye obosnovaniye stroitelstva kamennonabrosnykh plotin s zhelezobetonnymi ekranami [Modern scientific study of the construction of concrete face rockfill dams]. Gidrotekhnicheskoye stroitelstvo [Hydraulic Engineering]. 2004. 3. Pp.2-8
  • Radchenko V.G., Kurneva Ye.V., Rotchenko Yu.G. Sovremennyye tekhnologii stroitelstva kamennonabrosnykh plotin s zhelezobetonnymi ekranami [Modern technologies for the construction of concrete faced rockfill dams]. Gidrotekhnicheskoye stroitelstvo [Hydraulic Engineering]. 2007. 10. Pp.25-32
  • Song W, Sun Y, Li L, Wang Y. Reason analysis and treatment for the 1st phase slab cracking of Shuibuya CFRD. Journal of Hydroelectric Engineering. 2008. 3(27). Pp.33-37
  • Ma, H., Chi, F. Technical progress on researches for the safety of high concrete-faced rockfill dams. Engineering. 2016. 2. Pp.332-339. DOI: 10.1016/J.ENG.2016.03.010
  • Ma, H.Q., Cao K.M. Key technical problems of extra-high concrete faced rock-fill dam. Science in China. Series E: Technological Sciences. 2007. 50(1). pp.20-33.
  • DOI: 10.1007/s11431-007-6007-5
  • Wang, L.-B., Yan, Q. Analyze on development prospects of 300 m level ultra-high CFRD from Shuibuya high CFRD. Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference, APPEEC. 2010. 5448667
  • Zairova, V.A., Filippova, Ye.A., Orishchuk, R.N., Sozinov, A.D., Radchenko, S.V. Vybor protivofiltratsionnogo ustroystva v variantakh plotin Kankunskogo gidrouzla [The choice of the anti-filtration device in the variants of the dams of the Cancun hydropower center]. Gidrotekhnicheskoye stroitelstvo [Hydraulic Engineering]. 2010. 2. Pp. 8-13.
  • Lashchenov, S.Ya., Saakyan, V.A., Salimov, Yu.T. Programma dostroyki gidroyelektrostantsiy. Osnovnyye polozheniya prognoza razvitiya gidroyenergetiki do 2015 g. [Completion program for hydroelectric power plants. The main provisions of the forecast for the development of hydropower until 2015]. Gidrotekhnicheskoye stroitelstvo [Hydraulic Engineering]. 2001. 11. Pp.13-21.
  • He, X., Wang, Z., He, Q. Cause analysis of face cracking of a CFRD during construction period in cold regions. Advances in Science and Technology of Water Resources. 2019. 39(3). Pp.68-74.
  • DOI: 10.3880/j.issn.10067647.2019.03.012
  • Mai, J., Sun, L., Research on causes of fractures of concrete plates faced on Xibeikou rock-fill dam. Journal Water Resource and Hydropower Engineering. 1999. 5. Pp.32-34
  • Qin X., Gu, C., Shao, C., Chen Y., Vallejo, L., Zhao, E. Safety evaluation with observational data and numerical analysis of Langyashan reinforced concrete face rockfill dam. Bulletin of Engineering Geology and the Environment. 2020.
  • DOI: 10.1007/s10064-020-01790-2
  • Wang, Z., Liu, S., Vallejo, L., Wang, L. Numerical analysis of the causes of face slab cracks in Gongboxia rockfill dam. Engineering Geology. 2014. 181. Pp.224-232.
  • DOI: 10.1016/j.enggeo.2014.07.019
  • Zheng, D., Cheng, L., Xu, Y. Evaluate the impact of cold wave on face slab cracking using fuzzy finite element method. Mathematical Problems in Engineering. 2013, 820267
  • Yanlong, L., Shouyi, L., Yang, Y., Xing, T. Temperature stress and surface insulation measures of concrete face slabs during cold wave period // International Journal of Civil Engineering. Transaction A: Civil Engineering. 2015. 13(4A). Pp.501-507.
  • Zheng, X., Zhao, E., Shao, C. Cause and Stability Analysis of Cracks in Concrete Slab of Rockfill Dam under High Temperature Difference Condition. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2019. 304. 052075.
  • DOI: 10.1088/1755-1315/304/5/052075
  • Freitas, M.S.Jr. Concepts on CFRDs Leakage Control - Cases and Current Experiences. ISSMGE Bulletin. 2009. 3(4). pp.11-18
  • Wang, R., Wang, R., Chen, Y. Research on thermal stress of concrete slabs of rockfill dam under condition of cold wave attack. Journal of Hydroelectric Engineering. 2004. 23(6). Pp.45-49.
  • DOI: 10.1016/j.enggeo.2014.07.019
  • Wang, Z., Liu, S., Vallejo, L., Wang, L. Numerical analysis of the causes of face slab cracks in Gongboxia rockfill dam. Engineering Geology. 2014. 181.
  • DOI: 10.1016/j.enggeo.2014.07.019
  • Yu, M., Wang, R., Temperature stress research on the face plate of the Gongboxia concrete-faced rock-fill dam // Water Resource and Hydropower Engineering. 2004. 35. Pp.54-58.
  • Sainov, M.P. Vliyanie izmeneniya temperatury na napryazhyonno-deformirovannoe sostoyanie zhelezobetonnogo ekrana kamenno-nabrosnoj plotiny [Impact of temperature change on the stress-strain state of the reinforced concrete face of a rockfill dam]. Privolzhskij nauchnyj zhurnal [Volga River scientific journal]. 2016. 4(40). Pp.79-85.
  • Sainov, M.P., Kotov, F.V., Volkov, D.V. Napryazhenno-deformirovannoe sostoyanie massivnogo negruntovogo dvuhslojnogo ekrana kamenno-nabrosnoj plotiny pri temperaturnom vozdejstvii [Stress-strain state of a massive non-soil two-layer screen of a rock fill dam under temperature exposure]. Privolzhskij nauchnyj zhurnal [Volga River scientific journal]. 2018. 2(46). Pp.84-90.
  • Sainov, M.P. Temperaturnyj rezhim betonnogo ekrana kamenno-nabrosnoj plotiny [Temperature regime of the concrete screen of the rock fill dam]. Vysshaya shkola: nauchnye issledovaniya sbornik nauchnyh statej po itogam raboty Mezhvuzovskogo nauchnogo kongressa [Higher school: scientific research collection of scientific articles on the results of th e work of the Interuniversity scientific congress Temperature regime of the concrete face of the rockfill dam]. Moscow. 2020. Pp.140-145.
  • Sainov, M.; Nguyen, T.C. Temperature Regime of Rockfill Dam Concrete Face During the Filling of the Reservoir. Construction of Unique Buildings and Structures. 2020. 91. Article No 9106.
  • DOI: 10.18720/CUBS.91.6
  • Sainov, M.P. Authorial computer program for study of stress-strain state of embankment dams. The Eurasian Scientific Journal, [online]. 2020. 3(12). Available at: https://esj.today/PDF/77SAVN320.pdf
Еще
Статья научная