Михаил Петрович Саинов — доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой энергетических и гидротехнических сооружений
111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, стр. 1
Scopus: 6506150284
Mikhail P. Sainov — Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Head of the Department of Energy Structures and Hydro-Technical Installations
build. 1, 14 Krasnokazarmennaya st., Moscow, 111250
Scopus: 6506150284
Александр Анатольевич Болдин — аспирант
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26
Aleksandr A. Boldin — postgraduate student
26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337
Введение. В глинистом грунте противофильтрационного ядра высокой каменно-земляной плотины всегда возникает избыточное поровое давление воды. Оно может достигать высоких значений и представлять угрозу для безопасности плотины. Со временем поровое давление уменьшается, но консолидация грунта может быть длительной, продолжительность процесса консолидации можно определить аналитическими и численными методами. Предыдущие исследования авторов показали, что только численное моделирование напряженно-деформированного состояния (НДС) и нестационарного фильтрационного режима сооружения может адекватно воспроизвести процесс формирования и рассеивания порового давления. В этой связи интерес представляет применение численного моделирования также и для оценки длительности процесса консолидации грунта в ядре каменно-земляной плотины.
Материалы и методы. Исследование продолжительности рассеивания избыточного порового давления выполнено путем численного моделирования НДС и фильтрационного режима на примере сверхвысокой каменно-земляной плотины с центральным ядром. Расчет проводился для нескольких вариантов коэффициента фильтрации глинистого грунта ядра.
Результаты. Результаты численного моделирования показали, что поровое давление в ядре оказывает существенное влияние на НДС всей плотины, на ее перемещения и напряжения. Установлено, что при коэффициенте фильтрации более 1 · 10–7 см/с консолидация грунта завершается еще в период строительства, а при коэффициенте фильтрации менее 1 · 10–8 см/с консолидация продолжается десятки лет. По сравнению с простым аналитическим методом теории фильтрационной консолидации длительность процесса консолидации оказалась примерно в 2 раза короче. Это связано с тем, что численное моделирование учитывает, что движение фильтрационного потока осуществляется не только в дренаж, но и в зоны с меньшим поровым давлением.
Выводы. По результатам численного моделирования консолидация грунта ядра завершается примерно в 2 раза быстрее, чем по результатам расчета простым аналитическим методом.
Introduction. Surplus water pore pressure always appears in a clayey soil of the seepage control core of a high earth core rockfill dam. It may reach high values and present threat the dam safety. With time the pore pressure decreases but the soil consolidation may be durable; duration of consolidation process can be determined by the analytical and numerical methods. Our previous studies showed that only numerical modeling of the structure stress-strain state (SSS) and unsteady regime may adequately simulate the process of pore pressure formation and dissipation. Therefore, of interest is the use of numerical modeling also for estimation of soil consolidation process duration in the core of a rockfill dam.
Materials and methods. Study of duration of surplus core pressure dissipation was conducted with the aid of numerical modeling of SSS and seepage regime on the example of an ultra-high rockfill dam with a central core. Analysis was carried out for several options of core clayey soil permeability.
Results. The results of numerical modeling showed that pore pressure in the core considerably affects the SSS of the whole dam, its displacements and stresses. It was established that at permeability exceeding 1 · 10–7 сm/s the soil consolidation completes even during construction period, and at permeability less than 1 · 10–8 сm/s the consolidation continues for dozens of years. As compared to a simple analytical method of the seepage consolidation theory the duration of consolidation process turned to be approximately two times as less. This is related to the fact that numerical modeling takes into account that movement of the seepage flow is realized not only into a drainage facility but also penetrates in the zones with less pore pressure.
Conclusions. By the results of numerical modeling the core soil consolidation is completed two times as fast as compared with the analysis results obtained by a simple analytical method.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.