Фильтрация дамбы верхнего бассейна гидроаккумулирующей станции

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Грунтовые плотины и дамбы из мелкозернистых грунтов являются распространенными сооружениями. Их широкое использование в гидротехническом строительстве объясняется экономичностью вследствие применения местных материалов. Часто в таких конструкциях используются глинистые грунты как для укладки в призмы плотины, так и для устройства противофильтрационных элементов. Однако укладка глинистого грунта сопряжена с некоторыми ограничениями, связанными с климатическими условиями строительства. Это сказывается на времени строительства и в конечном итоге — на стоимости сооружения. Рассмотрена возможность замены части глинистого грунта дамбы на песчаный грунт, укладка которого не зависит в такой степени от погодных условий. Такая замена требует дополнительной проверки сооружения с точки зрения ее фильтрационной работоспособности. Проведено исследование фильтрационного режима дамбы бассейна гидроаккумулирующей станции (ГАЭС), возведенной с использованием всепогодной технологии укладки грунта. Рассматривались ограждающая дамба бассейна ГАЭС из смешанных грунтов на нескальном основании высотой 32,0 м, заложением верхового откоса 1:6,0, низового откоса — 1:3,5; 9 вариантов конструкции с различными конструктивными элементами.Материалы и методы. Расчеты фильтрации грунтовой плотины для установившегося и неустановившегося режимов плотины проведены численным методом конечных элементов в локально-вариационной постановке с помощью программного комплекса FILTR.Результаты. Для рассмотренных вариантов конструкции земляной дабы получены параметры фильтрационного потока: положение депрессионной кривой, величины фильтрационного расхода и градиента. Сделаны рекомендации по выбору конструкции.Выводы. Исследования показали, что возможно использовать смешанный грунт, укладываемый по всепогодной технологии, в призмах грунтовой дамбы вместо части глинистого грунта при их послойной укладке. Фильтрационный режим сооружения совместно с основанием при этом не вызывает опасения.

Об авторах

Н. А. Анискин

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)

Email: aniskin@mgsu.ru

А. В. Ступивцев

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)

Email: StupivtsevAV@gmail.com

Список литературы

  1. Adamo N., Al-Ansari N., Sissakian V., Laue J., Knutsson S. Dam safety problems related to seepage // Journal of Earth Sciences and Geotechnical Engineering. 2020. Vol. 10. Issue 6. Pp. 191–239.
  2. Fattah M.Y., Omran H.A., Hassan M.A. Behavior of an earth dam during rapid drawdown of water in reservoir — case study // International Journal of Advanced Research. 2015. Vol. 3. Issue 10. Pp. 110–122.
  3. López-Acosta N.P., Sánchez M.A., Pereira J. Soil solution, G. Auvinet J.-M. Pereira. Assessment of exit hydraulic gradients at the toe of levees in water drawdown conditions // Scour and Erosion. 2014. Pp. 171–181. doi: 10.1201/b17703-21
  4. Stark T.D., Jafari N.H., Zhindon J.S.L., Baghdady A. Unsaturated and transient seepage analysis of San Luis dam // Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 2017. Vol. 143. Issue 2. doi: 10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0001602
  5. Vandenberge D.R. Total stress rapid drawdown analysis of the pilarcitos dam failure using the finite element method // Frontiers of Structural and Civil Engineering. 2014. Vol. 8. Issue 2. Pp. 115–123. doi: 10.1007/s11709-014-0249-7
  6. Беллендир Е.Н., Ивашинцов Д.А., Стефанишин Д.В. и др. Вероятностные методы оценки надежности грунтовых гидротехнических сооружений. Т. 1. СПб. : ОАО ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, 2003.
  7. Aniskin N.A., Sergeev S.A. The effect of draw-off on filtration regime of earth-fill dam // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2022. Vol. 18. Issue 1. Pp. 40–50. doi: 10.22337/2587-9618-2022-18-1-40-50
  8. Banichuk N.V., Makeev E.V. Variational method for non-classical problems of mechanics with constraints based on finite elements approximations and local variations // PNRPU Mechanics Bulletin. 2017. doi: 10.15593/perm.mech/2017.3.03
  9. Черноусько Ф.Л. Метод локальных вариаций для численного решения вариационных задач // Журнал вычислительной математики и математической физики. 1965. T. 5. № 4. C. 749–754. EDN VRTIIV.
  10. Развитие исследований по теории фильтрации в СССР. М. : Наука, 1969. 545 с.
  11. Шестаков В.М. Определение гидродинамических сил в земляных сооружениях и откосах при падении уровней в бьефах // Вопросы фильтрационных расчетов гидротехнических сооружений : сб. ВОДГЕО. 1956. № 2.
  12. Muskat M. The flow of homogeneous fluids through porous media. New York : McGraw-Hill Book Company, 1937. 763 p.
  13. Анахаев К.Н. О фильтрационном расчете перемычки // Математическое моделирование. 2011. Т. 23. № 2. С. 148–158. EDN RXPMLV.
  14. Петриченко М.Р., Заборова Д.Д., Котов Е.В., Мусорина Т.А. Слабые решения предельных задач Крокко // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Физико-математические науки. 2018. Т. 11. № 3. С. 27–38. doi: 10.18721/JPM.11303. EDN VBMEZB.
  15. Chapman T.G., Dressler R.F. Unsteady shallow groundwater flow over a curved impermeable boundary // Water Resources Research. 1984. Vol. 20. Issue 10. Pp. 1427–1434. doi: 10.1029/WR020i010p01427
  16. Okeke A.C.U., Wang F. Critical hydraulic gradients for seepage-induced failure of landslide dams // Geoenvironmental Disasters. 2016. Vol. 3. Issue 1. doi: 10.1186/s40677-016-0043-z
  17. Vandenberge D.R. Total stress rapid drawdown analysis of the pilarcitos dam failure using the finite element method // Frontiers of Structural and Civil Engineering. 2014. Vol. 8. Issue 2. Pp. 115–123. doi: 10.1007/s11709-014-0249-7
  18. Billstein M. Development of a numerical model of flow through embankment dams. Department of Environmental Engineering. Lulea University of Technology, Lulea, Sweden, 1998. P. 59.
  19. Yuan S., Zhong H. Three dimensional analysis of unconfined seepage in earth dams by the weak form quadrature element method // Journal of Hydrology. 2016. Vol. 533. Pp. 403–411. doi: 10.1016/j.jhydrol.2015.12.034
  20. Yang J., Yin Z.Y., Laouafa F., Hicher P.Y. Modeling coupled erosion and filtration of fine particles in granular media // Acta Geotechnica. 2019. Vol. 14. Issue 6. Pp. 1615–1627. doi: 10.1007/s11440-019-00808-8
  21. Al-Labban S. Seepage and stability analysis of the earth dams under drawdown conditions by using the finite element method // Electronic Theses and Dissertations. 2018. P. 6157. URL: https://stars.library.ucf.edu/etd/6157
  22. Hu S., Zhou X., Luo Y., Zhang G. Numerical simulation three-dimensional nonlinear seepage in a pumped-storage power station: case study // Energies. 2019. Vol. 12. Issue 1. P. 180. doi: 10.3390/en12010180
  23. Mualem Y. A new model for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated porous media // Water Resources Research. 1976. Vol. 12. Issue 3. Pp. 513–522. doi: 10.1029/WR012i003p00513
  24. Van Genuchten M.T. A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils // Soil Science Society of America Journal. 1980. Vol. 44. Issue 5. Pp. 892–898. doi: 10.2136/sssaj1980.03615995004400050002x
  25. Kosugi K. General model for unsaturated hydraulic conductivity for soils with lognormal pore-size distribution // Soil Science Society of America Journal. 1999. Vol. 63. Issue 2. Pp. 270–277. doi: 10.2136/sssaj1999.03615995006300020003x

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».