Расчет местной прочности скальных оснований

5.1. Расчет местной прочности скальных оснований гидротехнических сооружений следует производить для установления необходимости разработки мероприятий, предотвращающих возможное нарушение противофильтрационных устройств, для учета при разработке мероприятий по повышению прочности и устойчивости сооружений и для учета достижения предела местной прочности при расчетах напряженно–деформированного состояния сооружения и основания.

Расчет местной прочности следует производить по предельным состояниям второй группы только для оснований сооружений I класса при основном сочетании нагрузок.

5.2. Проверку местной прочности скальных оснований следует производить по расчетным площадкам:

а) совпадающим с плоскостями, пpиуpoченными к трещинам в массиве;

б) совпадающим с плоскостью, приуроченной к контакту сооружение–основание и к контактам скальной породы с укрепительными конструкциями в основании (шпонками, зубьями, решетками и т.п.);

в) не совпадающим с плоскостями, приуроченными к трещинам и к контакту сооружение – основание.

(Измененная редакция, Изм. № 1)

5.3. Критериями обеспечения местной прочности по площадкам, указанным в подпунктах „а" и „б" п. 5.2, являются условия:

> ; (24)

> 1, (25)

где – отношение предельных касательных напряжений на расчетной площадке к эксплуатационным;

– соответственно нормальное и касательное напряжения на расчетной площадке, приуроченной к плоскости трещины (контакта), от нормативных нагрузок в расчетном сочетании (сжимающим напряжениям соответствует знак „плюс");

– соответственно максимальное и минимальное главные напряжения от тех же нагрузок;

– острый угол между расчетной площадкой, приуроченной к трещине (контакту), и направлением главного напряжения ;

– расчетные характеристики для расчетных площадок, приуроченных к трещинам (контакту), определяемые в соответствии с требованиями п. 2.16;

– расчетное значение предела прочности массива скального грунта на одноосное растяжение, определяемое в соответствии с требованиями п. 2.14.

5.4. Критериями обеспечения местной прочности по площадкам, указанным в п. 5.2в, являются условия:

> (26)

> 1, (27)

где – расчетные характеристики для расчетных площадок, не приуроченных к трещинам и контакту сооружение – основание, определяемые в соответствии с требованиями п. 2.16.

В случаях, если связь между касательными и нормальными напряжениями на расчетных площадках, не приуроченных к трещинам и контакту, при определении и и описывается единой линейной зависимостью с большой погрешностью, необходимо учитывать возможную нелинейность этой связи путем кусочно-линейной аппроксимации или использованием нелинейных зависимостей, например, в виде квадратичной параболы . При использовании квадратичной параболы вместо условия (27) должно выполняться условие

> 1. (28)

При этом параметры и должны определяться путем обработки экспериментальных данных методом наименьших среднеквадратичных отклонений.

Допускается определять параметры и по формулам:

(28, а)

(28, б).

(Измененная редакция, Изм. № 1)

5.5. Условия (24) и (26) следует выполнять во всех указанныхв п. 5.1 случаях, а условия (25) и (27) (или (28)) – в этих же случаях, но только при < 0. Если > 0, то условия (25) и (27) (или (28)) следует выполнять лишь при оценках прочности основания, производимых при расчетах напряженно–деформированного состояния основания, и при разработке мероприятий по повышению прочности и устойчивости сооружения.

При оценке надежности противофильтрационных устройств (если < 0) проверка выполнения условия (25) для площадок, совпадающих с плоскостью завес, не производится.

При невыполнении условий местной прочности необходимо определить очертания зон разуплотнения и пластических деформаций. Зона разуплотнения не должна пересекать цементационную завесу и дренаж. В противном случае должны быть выполнены фильтрационные расчеты (см. раздел 4) в нелинейной постановке с учетом измененного фильтрационного режима. Зона пластических деформаций не должна охватывать более 1/3 подошвы сооружения или потенциально опасной расчетной поверхности сдвига.

(Измененная редакция, Изм. № 1)

5.6. При определении напряжений , , и в условиях (24) – (28) следует применять вычислительные и экспериментальные методы механики сплошной среды и геомеханики.

Допускается рассматривать основание совместно с сооружением как систему линейно–деформируемых тел, на контакте между которыми выполняются условия равновесия и равенства перемещений.

При обосновании допускается схематизация системы сооружение – основание, позволяющая решать плоскую задачу теории упругости применительно к одному или к нескольким плоским сечениям. При этом поверхность основания может быть принята плоской, а тело основания – однородным либо состоящим из некоторого числа однородных областей, либо имеющим непрерывно изменяющиеся характеристики. При необходимости следует учитывать естественный рельеф поверхности основания, пространственный характер работы системы сооружение – основание, а также детализировать распределение механических характеристик основания.

Если при определении напряжений (при указанных предпосылках) в некоторых областях основания одно (или несколько) из условий (24) – (28) не выполняется, то следует, как правило, производить уточнение решения задачи. Такое уточнение следует выполнять с использованием нелинейной зависимости между напряжениями и деформациями или путем изменения геометрии сечения за счет исключения из рассмотрения указанных областей.