ТРЕБОВАНИЯ К РАБОЧИМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ

5.2 Требования по обеспечению надежности и устойчивости оснований

5.2.1 Требования для грунтов оснований

5.2.1.1 Устанавливают номенклатуру грунтов оснований гидротехнических сооружений и их физико–механические характеристики. Значения физико–механических характеристик грунтов, рассматривают как классификационные.

5.2.1.2 Для проектирования оснований гидротехнических сооружений определяют следующие физико–механические характеристики грунтов: коэффициент фильтрации; удельное водопоглощение; показатели фильтрационной прочности грунтов (местный и осредненный критические градиенты напора и критические скорости фильтрации; коэффициент уплотнения; содержание водорастворимых солей; параметры ползучести и; параметры трещин (модуль трещиноватости, углы падения и простирания, длину, ширину раскрытия); параметры заполнителя трещин (степень заполнения, состав, характеристики свойств); скорости распространения продольных и поперечных волн в массиве; коэффициент морозного пучения; удельную нормальную и касательную силы пучения и предел прочности отдельности (элементарного породного блока) скального грунта на одноосное сжатие; предел прочности отдельности скального грунта на одноосное растяжение; предел прочности массива скального грунта на смятие, на одноосное сжатие, на одноосное растяжение; коэффициент упругой водоотдачи грунта; коэффициент гравитационной водоотдачи грунта.

5.2.1.3 При классификации грунтов применяются нормативные значения характеристик, при решении задач проектирования – их расчетные значения. Нормативные значения характеристик грунтов устанавливаются на основе результатов полевых и лабораторных исследований, проводимых в условиях, максимально приближенных к условиям работы грунта в рассматриваемой системе сооружение – основание. За нормативные значения всех характеристик принимают их средние статистические значения. Расчетные значения характеристик грунтов определяют делением нормативных значений характеристик на коэффициент надежности по грунту.

5.2.1.4 Метод трехосного сжатия применяется для грунтов всех типов оснований речных гидротехнических сооружений I класса и пылевато–глинистых грунтов с пластичными и мягкопластичными консистенциями, в том числе для получения характеристик в нестабилизированном состоянии. При обосновании для определения характеристик в нестабилизированном состоянии применяют метод быстрого среза (сдвига). Для грунтов всех типов оснований сооружений I–III классов дополнительно к испытаниям указанными лабораторными методами проводят испытания в полевых условиях методом сдвига штампов (для бетонных и железобетонных сооружений), методом сдвига грунтовых целиков (для грунтовых сооружений), а также проводят испытания методами зондирования и вращательного среза (для всех видов сооружений).

5.2.1.5 Расчетные значения местного критического градиента напора определяют, используя расчетные методы оценки суффозионной устойчивости грунтов путем испытаний грунтов на суффозионную устойчивость в лабораторных или натурных условиях.

5.2.1.6 Нормативные значения коэффициентов упругой и гравитационной водоотдачи определяют в натурных условиях по результатам наблюдений за изменением напоров и уровней воды в инженерно–геологическом элементе основания при изменении напора в определенной точке (например, в опытной скважине).

5.2.1.7 Расчетные значения модуля деформации, коэффициентов поперечной деформации и уплотнений, фильтрации, упругой и гравитационной водоотдачи, параметров ползучести принимают равными нормативным значениям.

5.2.1.8 Нормативные значения предела прочности скального грунта на одноосное сжатие и одноосное растяжение, а также предела прочности массива скального грунта на смятие определяют, как средние арифметические частных значений этих характеристик, полученных в отдельных испытаниях. Испытания для определения предела прочности скального грунта на одноосное сжатие рекомендуется проводить методом одноосного сжатия скальных целиков, а на одноосное растяжение – методом отрыва бетонных штампов или скальных целиков по контакту, а также предела прочности массива скального грунта на смятие, одноосное растяжение и одноосное сжатие определяют с учетом коэффициента надежности по грунту или определяются в соответствии с требованиями при односторонней доверительной вероятности.

5.2.1.9 Нормативные значения характеристик деформируемости массивов скальных грунтов (модуля деформации, коэффициента поперечной деформации, скоростей распространения продольных и поперечных волн) определяют, как средние арифметические частных значений этих характеристик, полученных для данного инженерно–геологического элемента в отдельных испытаниях. При этом испытания для получения частных значений модуля деформации и коэффициента поперечной деформации проводится методами статического нагружения массива скального грунта, а для получения частных значений скоростей распространения продольных и поперечных волн – динамическими (сейсмоакустическими или ультразвуковыми) методами.

5.2.1.10 Нормативные значения критической скорости движения воды в трещинах (прослойках, тектонических зонах дробления) определяют по результатам суффозионных испытаний заполнителя трещин (прослоек, зон дробления). Расчетные значения критической скорости движения воды принимают равными нормативным.

5.2.1.11 Нормативные и расчетные значения коэффициентов упругой и гравитационной водоотдачи определяют по результатам испытаний в натурных условиях.

5.2.1.12 По деформируемости и прочности в различных направлениях массивы скальных грунтов учитывают изотропные и анизотропные свойства. Под коэффициентом анизотропии понимается отношение большего значения характеристики к меньшему в двух заданных направлениях.

5.2.2 Расчет устойчивости на нескальных и скальных основаниях

5.2.2.1 Критерием обеспечения устойчивости сооружения, системы сооружение – основание и склонов (массивов) является условие, когда расчетные значения обобщенных сдвигающих сил с учетом коэффициент сочетания нагрузок меньше или равны силе предельного сопротивления или моментов сил, стремящихся повернуть (опрокинуть) и удержать сооружение с учетом коэффициентов условий работы и надежности по степени ответственности сооружения.

5.2.2.2 Расчеты устойчивости сооружений и грунтовых массивов производят методами, удовлетворяющими всем условиям равновесия в предельном состоянии. Допускается применять и другие методы расчета, результаты которых проверены опытом проектирования, строительства и эксплуатации сооружений. В расчетах устойчивости следует рассматривать все физически и кинематически возможные схемы потери устойчивости сооружений, систем сооружение – основание и склонов (массивов).

5.2.2.3 В расчетах устойчивости гравитационных сооружений на нескальных основаниях рассматривают возможность потери устойчивости по схемам плоского, смешанного и глубинного сдвигов. Выбор схемы сдвига осуществляется в зависимости от вида сооружения, классификационной характеристики основания, схемы загружения. Перечисленные схемы сдвига бывают как при поступательной форме сдвига, так и при сдвиге с поворотом в плане. Для сооружений, основанием которых являются естественные или искусственные откосы, или их гребни, необходимо также рассматривать схему общего обрушения откоса вместе с расположенным на нем сооружением.

5.2.2.4 Расчет устойчивости гравитационных сооружений (кроме портовых), основания которых сложены песчаными, крупнообло­мочными, твердыми и полутвердыми пылевато–глинистыми, туго– и мягкопластичными пылевато–глинистыми грунтами производят только по схеме плоского сдвига. При этом учитывают расчетную толщину консолидируемого слоя, которая принимается для сооружения с шириной подошвы на части которой расположен дренаж, в зависимости от наличия водоупора и залегания в основании дренирующего слоя.

5.2.2.5 При расчете устойчивости сооружения по схеме плоского сдвига за расчетную поверхность сдвига принимают:

- при плоской подошве сооружения – плоскость опирания сооружения на основание с обязательной проверкой устойчивости по горизонтальной плоскости сдвига, проходящей через верховой край подошвы;

- при наличии в подошве сооружения верхового и низового зубьев: при глубине заложения верхового зуба, равной или большей низового, – плоскость, проходящую через подошву зубьев, а также горизонтальную плоскость, проходящую по подошве верхового зуба; при глубине заложения низового зуба более глубины заложения верхового зуба – горизонтальную плоскость, проходящую по подошве верхового зуба (при этом все силы следует относить к указанной плоскости, за исключением пассивного давления грунта со стороны нижнего бьефа, которое надлежит определять по всей глубине низового зуба);

- при наличии в основании сооружения каменной постели – плоскости, проходящие по контакту сооружения с постелью и постели с грунтом;

- при наличии у каменной постели заглубления в грунт следует рассматривать также наклонные плоскости или ломаные поверхности, проходящие через постель.

5.2.2.6 При расчете устойчивости сооружений по схеме плоского сдвига (без поворота) при горизонтальной плоскости сдвига определяют расчетное значение предельного сопротивления и расчетное значение сдвигающей силы.

5.2.2.7 В случае, если расчетная сдвигающая сила приложена с эксцентриситетом в плоскости подошвы, расчет устойчивости сооружений производят по схеме плоского сдвига с поворотом в плане сооружения.

5.2.2.8 Расчет устойчивости сооружений по схеме смешанного сдвига производят для сооружений на однородных основаниях во всех случаях. При этом сопротивление основания сдвигу принимают равным сумме сопротивлений на участках плоского сдвига и сдвига с выпором. Сила предельного сопротивления при расчете устойчивости сооружений по схеме смешанного сдвига при поступательной форме сдвига определяется с учетом закона Мора - Кулона. Для портовых сооружений расчеты устойчивости по схеме смешанного сдвига допускается не производить.

5.2.2.9 Расчет устойчивости сооружений по схеме глубинного сдвига производят: для всех типов сооружений, несущих только вертикальную нагрузку, для портовых сооружений – независимо от характера нагрузки, а также для сооружений, несущих вертикальную и горизонтальную нагрузки и расположенных на неоднородных основаниях.

5.2.2.10 Расчет устойчивости портовых сооружений, производят двумя методами, исходя из поступательного перемещения сдвигаемого массива грунта вместе с сооружением по ломаным плоскостям сдвига и из вращательного их перемещения по круглоцилиндрической поверхности сдвига. При использовании обоих методов определяющими являются результаты расчета устойчивости по тому методу, по которому условие показывает меньшую надежность сооружения.

5.2.2.11 При расчете устойчивости сооружений на основаниях, сложенных водонасыщенными пылевато–глинистыми грунтами принимают характеристики грунта (угол внутреннего трения и сцепление), соответствующие его степени консолидации, или в расчет вводится поровое давление (определяемое экспериментальным или расчетным путем) при характеристиках грунта, соответствующих его стабилизированному состоянию.

5.2.2.12 Расчеты устойчивости сооружений на скальных основаниях, скальных откосов и склонов выполняют по схеме сдвига по плоским или ломаным расчетным поверхностям. Для бетонных и железобетонных сооружений на скальных основаниях рассматривают схему предельного поворота (опрокидывания) с разрушением основания под низовой гранью сооружения. При этом определяющими являются результаты расчета по той схеме, которая по условию показывает меньшую надежность сооружения (откоса, склона). При плоской расчетной поверхности сдвига учитывают две возможные схемы нарушения устойчивости: поступательный сдвиг и сдвиг с поворотом в плане. При ломаной расчетной поверхности сдвига учитывают три возможные расчетные схемы: сдвиг вдоль ребер ломаной поверхности (продольный); сдвиг поперек ребер ломаной поверхности (поперечный) и сдвиг под углом к ребрам ломаной поверхности сдвига (косой). Выбор схемы нарушения устойчивости сооружения или откоса (склона) и определение расчетных поверхностей сдвига производят, используя данные анализа инженерно–геологических структурных моделей, отражающих основные элементы трещиноватости скального массива (ориентировку, протяженность, мощность, шероховатость трещин, их частоту и т.д.) и наличие ослабленных прослоек и областей.

5.2.2.13 При расчете устойчивости сооружений и скальных откосов (склонов) по схеме поступательного и продольного сдвигов, определяется расчетное значение предельного сопротивления и расчетное значение сдвигающей силы, которые сравниваются со значением активной сдвигающей силы (проекция равнодействующей расчетной нагрузки на направление сдвига).

5.2.2.14 Определяют расчетное значение силы сопротивления упорного массива или обратных засыпок с учетом расчетного значения силы пассивного сопротивления. Для упорного массива, содержащего поверхности ослабления, по которым данный массив может быть сдвинут, значение силы пассивного сопротивления определяют без учета характеристик угла внутреннего трения и сцепления.

5.2.2.15 При расчете устойчивости сооружений и скальных откосов (склонов) по схеме сдвига с поворотом в плане учитывают возможное уменьшение сопротивления сдвигу против значений сил, устанавливаемых в предположении поступательного движения.

5.2.2.16 Расчеты устойчивости сооружений и скальных откосов (склонов) по схеме поперечного сдвига производят, расчленяя призму обрушения (сдвига) на взаимодействующие элементы. Расчленение призмы обрушения (сдвига) на элементы производится в соответствии с характером поверхности сдвига, структурой скального массива призмы и распределением действующих на нее сил. В пределах каждого элемента по поверхности сдвига характеристики прочности скального грунта принимаются постоянными. Выбор направлений расчленения призмы обрушения на элементы и расчетного метода производят с учетом геологического строения массива. При наличии пересекающих призму обрушения (сдвига) поверхностей ослабления, по которым возможно достижение предельного равновесия призмы, плоскости раздела между элементами располагают по этим поверхностям ослабления.

5.2.2.17 Расчеты устойчивости по схеме косого сдвига выполняют в тех случаях, когда направление смещения массива не совпадает с направлением ребра (ребер) пересечения плоскостей сдвига, например, при расчетах устойчивости береговых упоров арочных плотин и подобных массивов.

5.2.2.18 При расчетах устойчивости бетонных сооружений по схеме предельного поворота (опрокидывания) проверяют возможность потери бетонным сооружением устойчивости вследствии нарушения прочности основания на смятие под низовой гранью сооружения при его повороте или наклоне, вызванном действием опрокидывающих сил.

5.2.3 Фильтрационные расчеты оснований

5.2.3.1 При проектировании основания гидротехнического сооружения обеспечивают фильтрационную прочность грунтов основания, устанавливают допустимые по технико–экономическим показателям фильтрационные расходы и противодавление фильтрующейся воды на подошву сооружения. При этом определяют:

- форму свободной поверхности фильтрационного потока (депрессионной поверхности) и местоположение участков его высачивания;

- распределение напора фильтрационного потока главным образом вдоль подземного контура сооружения, на участках его разгрузки и в местах сопряжения грунтов, отличающихся фильтрационными свойствами и структурой порового пространства;

- фильтрационный расход на характерных участках основания;

- силовое воздействие фильтрационного потока на массив грунта основания;

- общую и местную фильтрационную прочность грунтов в основании, причем общую фильтрационную прочность следует оценивать лишь для нескальных грунтов основания, а местную – для всех классов грунтов.

5.2.3.2 Характеристики фильтрационного потока определяют путем его моделирования на физических или математических фильтрационных моделях основания с использованием, как правило, моделей (схем) основания, отражающих геологическую структуру грунтового массива с выделением наиболее характерных по водопроницаемости и суффозионной устойчивости грунтов областей, которые попадают в активную область фильтрационного потока. Границы этих областей определяют предварительными расчетами, исходя из намеченных размеров и конфигурации подземного контура сооружения.

5.2.3.3 Критерием обеспечения общей фильтрационной прочности нескального основания является условие, что местная фильтрационная прочность в рассматриваемой области основания меньше или равна расчетному значению осредненного критическому градиенту напора – с учетом коэффициента надежности. Значение местной фильтрационной прочности для оснований сооружений I и II классов определяют по методу удлиненной контурной линии. В отдельных случаях значения местной фильтрационной прочности определяют и другими приближенными методами.

5.2.3.4 Критерием обеспечения местной фильтрационной прочности нескального основания является условие, что местный градиент напора в рассматриваемой области основания меньше или равен местному критическому градиенту напора с учетом коэффициента безопасности. Местную фильтрационную прочность нескального основания определяют в следующих областях основания: в области выхода (разгрузки) фильтрационного потока из толщи основания в нижний бьеф, дренажное устройство и т. п., в прослойках суффозионно–неустойчивых грунтов; местах с большим падением напора фильтрационного потока, например, при обтекании подземных преград; на участках контакта грунтов с существенно разными фильтрационными свойствами и структурой.

5.2.3.5 Критериями обеспечения местной фильтрационной прочности скальных оснований является условие, что средняя скорость движения воды в трещинах массива основания меньше или равна критической скорости движения воды в трещинах с учетом коэффициента безопасности.

5.2.3.6 Проектирование подземного контура напорных сооружений выполняются в соответствии с требованиями действующих нормативно-технических документов. При выборе системы дренажа и противофильтрационных устройств в основании проектируемого сооружения учитывают условия его эксплуатации, инженерно–геологические условия и требования по охране окружающей среды в части подтопления, заболачивания прилегающей территории, активизации карстово–суффозионных процессов и т. п.

5.2.3.7 При проектировании противофильтрационной завесы в нескальном основании учитывают критические градиенты напора: в инъекционной завесе в гравийных и галечниковых грунтах, в песках мелких, крупных и средней крупности раздельно. В завесе, сооружаемой способом «стена в грунте» в грунтах с учетом коэффициентами фильтрации.

5.2.3.8 При проектировании противофильтрационной (цементационной) завесы в скальном основании принимают критический градиент напора в завесе в зависимости от удельного водопоглощения в пределах завесы. В случае, когда завеса (одна или в сочетании с другими противофильтрационными устройствами) защищает от выщелачивания содержащиеся в основании растворимые грунты, допустимое удельное водопоглощение обосновывают расчетами и экспериментальными исследованиями.

5.2.3.9 Для предотвращения выпора грунта на участках, где фильтрационный поток с градиентами напора, близкими к единице, выходит на поверхность основания, в проекте предусматривают проницаемую пригрузку или разгрузочный дренаж. Материал пригрузки подбирается по принципу обратного фильтра для защиты грунта основания от контактной суффозии. Для изотропно–проницаемого и однородного основания определяется необходимая толщина пригрузки.

5.2.4 Расчет местной прочности скальных оснований

5.2.4.1 Расчет местной прочности скальных оснований гидротехнических сооружений производят: для установления 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 производят по предельным состояниям второй группы для оснований сооружений I класса при основном сочетании нагрузок.

5.2.4.2 Проверку местной прочности скальных оснований производят по расчетным площадкам: совпадающим с плоскостями, пpиуpoченными к трещинам в массиве; совпадающим с плоскостью, приуроченной к контакту сооружение – основание; и не совпадающим с плоскостями, приуроченными к трещинам и к контакту сооружение – основание.

5.2.4.3 Критериями обеспечения местной прочности по площадкам, является условие, непревышения эксплуатационных напряжений предельных касательных напряжений на расчетной площадке. В случаях, если связь между касательными и нормальными напряжениями на расчетных площадках, не приуроченных к трещинам и контакту, при определении угла внутреннего трения и сцепления и описывается единой линейной зависимостью с большой погрешностью, учитывают возможную нелинейность этой связи путем кусочно–линейной аппроксимации или использованием нелинейных зависимостей, в виде квадратичной параболы. При невыполнении условий местной прочности в пределах цементационной завесы выполняются фильтрационные расчеты с учетом изменений фильтрационного режима.

5.2.4.4 При определении напряжений применяют 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 принимают плоской, а тело основания – однородным либо состоящим из некоторого числа однородных областей, либо имеющим непрерывно изменяющиеся характеристики. Учитывают естественный рельеф поверхности основания, пространственный характер работы системы сооружение – основание, а также детализируют распределение механических характеристик основания. Если при определении напряжений в некоторых областях основания одно (или несколько) из условий не выполняется, то производят уточнение решения задачи. Уточнение выполняют с использованием нелинейной зависимости между напряжениями и деформациями или путем изменения геометрии сечения за счет исключения из рассмотрения указанных областей.

5.2.5 Определение контактных напряжений для сооружений на нескальных основаниях

5.2.5.1 Контактные напряжения (нормальные и касательные напряжения по контакту сооружение – основание) определяют для использования их в расчетах прочности конструкций и сооружений, а также в расчетах оснований по несущей способности и деформациям. При определении контактных напряжений учитывают конструктивные особенности сооружения, последовательность возведения и вид основания. В целях уменьшения расчетных усилий в конструкциях или в элементах сооружения при проектировании рассматривают возможность создания оптимального распределения контактных напряжений, предусматривая устройство выступов на контактных поверхностях сооружений, уплотнение отдельных зон основания и соответствующую последовательность возведения сооружения.

5.2.5.2 Для сооружений на скальных основаниях контактные напряжения определяют методом внецентренного сжатия, а в необходимых случаях для сооружений I и II классов – по результатам расчетов напряженного состояния системы сооружение – основание с использованием методов механики сплошных сред.

5.2.5.3 При определении контактных напряжений для сооружений на нескальных основаниях учитывают показатель гибкости сооружения.

5.2.5.4 Для жестких сооружений I и II классов, рассчитываемых по схеме плоской деформации, нормальные контактные напряжения, определяют методами механики сплошной среды (линейной или нелинейной теории упругости, теории пластичности). Для сооружений III и IV классов нормальные контактные напряжения определяют методом внецентренного сжатия или методом коэффициента постели, а для песчаных оснований с относительной плотностью грунта методом экспериментальных эпюр.

5.2.5.5 В расчетах прочности гидротехнических сооружений эпюры контактных напряжений определяют по методам механики сплошной среды, следует рассматреть также дополнительно и вторую эпюру контактных напряжений, вычисленную одним из рекомендуемых упрощенных методов. Если полученные при этом изгибающие моменты имеют разные знаки, то при расчетах прочности рекомендуется использовать оба значения, уменьшенные на 10 % разности этих величин, а если одинаковые – то лишь больший изгибающий момент, также уменьшенный на указанную величину.

5.2.5.6 При определении контактных напряжений с учетом гибкости сооружений применяют метод коэффициента постели, а также решения упругих и упругопластических задач. При этом сооружение в зависимости от ее схемы рассматривается как плоская или пространственная конструкция (балка, плита, рама). Гибкость элементов конструкции следует определять с учетом возможности образования трещин. При применении методов коэффициента постели и внецентренного сжатия касательные напряжения принимаются равномерно распределенными. Касательные напряжения, обусловленные действием вертикальных сил, при расчетах прочности сооружений не учитываются.

5.2.5.7 Нормальные контактные напряжения, действующие по подошве сооружений на неоднородных основаниях, определяются теми же методами, что и для однородных оснований. При использовании методов теории упругости и теории пластичности неоднородность грунтов учитывается назначением соответствующих расчетных характеристик деформируемости и прочности для различных областей основания. При определении контактных напряжений методом внецентренного сжатия учитывают неоднородность основания или используют метод коэффициента постели или экспериментальных эпюр.

5.2.5.8 При неоднородных основаниях с вертикальными и крутопадающими слоями в расчетах контактных напряжений используются: методы механики сплошной среды, в том числе численные методы решения задач или приближенные методы, в которых контактные напряжения следует принимать пропорциональными модулям деформации грунта каждого слоя в зависимости от их размеров и эксцентриситета приложения нагрузки. В пределах каждого слоя распределение контактных напряжений принимается линейным.

5.2.5.9 При наличии в основании слоев переменной толщины или при наклонном залегании слоев в расчетах контактных напряжений используют: методы механики сплошной среды, в том числе численные методы или приближенные методы, основанные на приведении расчетной схемы основания со слоями переменной толщины или при наклонном залегании слоев к схеме условного основания с вертикально расположенными слоями. При горизонтальном расположении слоев грунта постоянной толщины неоднородность основания может не учитываться.

5.2.5.10 При определении нормальных контактных напряжений методами экспериментальных эпюр и коэффициента постели учет неоднородности основания производят путем сложения ординат эпюр, определенных в предположении однородных оснований, с ординатами дополнительной эпюры. Ординаты дополнительной эпюры принимают равными разности ординат эпюр, построенных по методу внецентренного сжатия для случаев неоднородного и однородного оснований.

5.2.6 Расчет по деформациям оснований сооружений и плотин из грунтовых материалов

5.2.6.1 Расчет оснований сооружений и плотин из грунтовых материалов по деформациям производят с целью выбора конструкций систем сооружение–основание, перемещения которых (осадки, горизонтальные перемещения, крены, повороты вокруг горизонтальной оси и пр.) ограничены пределами, гарантирующими нормальные условия эксплуатации сооружения в целом или его отдельных частей и обеспечивающими требуемую долговечность. При этом прочность и трещиностойкость конструкции подтверждаются расчетом, учитывающим усилия, которые возникают при взаимодействии сооружения с основанием. Расчет по деформациям производятся на основные сочетания нагрузок с учетом характера их действия в процессе строительства и эксплуатации сооружения (последовательности и скорости возведения сооружения, графика наполнения водохранилища и т.д.). Перемещения оснований сооружений, происходящие в процессе строительства, допускается не учитывать, если они не влияют на эксплуатационную пригодность сооружения.

5.2.6.2 Расчет по деформациям производится исходя из условия, что совместная деформация основания и сооружения (осадки, горизонтальные перемещения, крены, повороты вокруг вертикальной оси и др.) меньше или равны предельным значениям совместной деформации основания и сооружения.

5.2.6.3 Предельные значения совместной деформации основания и сооружения устанавливаются соответствующими нормами проектирования сооружений.

5.2.6.4 Расчеты совместных деформаций производят для условий пространственной задачи. Для сооружений, длина которых превышает ширину более чем в три раза, расчеты допускается производить для условий плоской деформации. В случае, когда ширина сооружения превышает толщину сжимаемой толщи в два раза и более, допускается расчет осадок производить для условий одномерной (компрессионной) задачи.

5.2.6.5 При расчете по деформациям определяют для грунтов всех категорий конечные (стабилизированные) перемещения, соответствующие завершенному процессу деформирования грунтов основания, а для глинистых грунтов, – кроме того, значения нестабилизированных перемещении, соответствующих незавершенному процессу деформирования и перемещений, обусловленных ползучестью грунтов основания.

5.2.6.6 При расчете деформаций основания с использованием расчетных схем, не учитывающих образование и развитие пластических деформаций, среднее давление под подошвой сооружения не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания.

5.2.6.7 Конечную осадку сооружений, расположенных на нескальных основаниях, при среднем давлении под подошвой сооружений, меньшем расчетного сопротивления грунта основания, определяют по методу послойного суммирования в пределах сжимаемого слоя.

5.2.6.8 При среднем давлении под подошвой сооружения, большем расчетного сопротивления грунта основания, осадку определяют численными методами, учитывающими упругопластический характер деформирования грунтов, пространственное напряженное состояние, последовательность возведения сооружения

5.2.6.9 Нестабилизированная осадка к моменту времени определяется с учетом степеньи первичной и вторичной консолидации грунта и параметров ползучести грунта. Параметры ползучести грунта определяются по результатам компрессионных испытаний грунта по дренированной схеме. Степень первичной консолидации определяется по решениям одномерной, плоской или пространственной задач консолидации. Степень вторичной консолидации определяется по решениям одномерной, плоской или пространственной задач с учетом свойств ползучести грунта.

5.2.6.10 Крен (наклон) сооружений определяют от внецентренно приложенной нагрузки в пределах ширины сооружения, от пригрузки основания вне подошвы сооружения и от обжатия грунта засыпки в теле сооружения (для ячеистых конструкций без днища) при внецентренном приложении нагрузки.

5.2.6.11 Крен сооружений с прямоугольной подошвой, вызванный внецентренным приложением вертикальной нагрузки в пределах ширины сооружения, в случае однородного и горизонтально–слоистого основания без учета фильтрационных сил определяют в направлении большей и меньшей стороны подошвы сооружения.

5.2.6.12 Крен сооружения определяется от пригрузки основания вне подошвы сооружения. Пригрузку аппроксимируют прямоугольной, треугольной или трапецеидальной эпюрой в зависимости от формы засыпаемого котлована.

5.2.6.13 Горизонтальные перемещения сооружений и их элементов, воспринимающих горизонтальную нагрузку (подпорные стены, анкерные устройства), определяют методами, учитывающими развитие областей пластических деформаций (применяя теорию пластического течения). Допускается не производить проверку горизонтальных перемещении основания гравитационных и за анкеренных шпунтовых подпорных стен портовых гидротехнических сооружений.

5.2.6.14 Для анкерных устройств и других элементов сооружения, от перемещения которых зависят его прочность и устойчивость, расчеты горизонтальных перемещений выполняются при характеристиках грунта и нагрузках, соответствующих предельным состояниям первой группы.

5.2.6.15 Нестабилизированные горизонтальные перемещения сооружений определяются для момента времени. Горизонтальное перемещение сооружения соответствует достижению предельного равновесия системы сооружение–основание по плоскому сдвигу. В расчетах используются решения нелинейной теории упругости, теории консолидации или теории вязкопластичности. При этом учитывают зависимость проницаемости связных грунтов ядер плотин от уплотнения в процессе консолидации, водонасыщенности и других факторов.

5.2.6.16 Осадку плотины определяют, как сумму осадок ее основания и тела. Осадки тела плотины и основания допускается определять методом послойного суммирования по расчетным вертикалям. Осадками и горизонтальными смещениями скального основания пренебрегают.

5.2.6.17 Расчетами должны быть определены:

- строительные осадки – вертикальные перемещения точек плотины к моменту завершения ее строительства;

- эксплуатационные осадки – дополнительные вертикальные перемещения точек плотины, происходящие с момента окончания строительства до момента завершения консолидации грунтов основания и тела плотины;

- суммарная осадка грунта тела плотины и основания.

5.2.6.18 Для расчета строительного подъема определяют эксплуатационную осадку гребня плотины. Для уточнения дополнительного объема грунта, укладываемого в плотину, определяют разность между суммарным сжатием грунта на момент завершения консолидации и эксплуатационной осадки точек контура плотины.

5.2.6.19 Расчет перемещений сооружений, возводимых на скальных основаниях производят только для сооружений I класса.

5.2.6.20 При расчете перемещений, если отношение ширины напорного фронта сооружения к напору на сооружение меньше пяти, рассматривают пространственную задачу, если больше – плоскую. При этом для расчета перемещений сооружений могут быть применены методы линейной и нелинейной теории упругости. Условная толщина cжимаемого слоя основания в расчетах принимается равной ширине подошвы сооружения. На стадии технико–экономического обоснования строительства скальное основание допускается рассматривать в виде линейно–деформируемой среды.

5.2.6.21 При определении перемещений сооружений учитывают давление грунта (наносов или засыпки) на ложе водохранилища, объемные фильтрационные силы в основании, нагрузки от сооружения, передаваемые на основание, и взвешивающее действие воды в берегах при наполнении водохранилища. При расчете перемещений склонов в узких каньонах учитывают взвешивающее действие воды и фильтрационные силы после наполнения водохранилища до проектной отметки.

5.2.7 Особенности проектирования оснований сооружений, возводимых в сейсмических районах

5.2.7.1 Основания сооружений, возводимых в районах с сейсмичностью 7, 8 и более 9 баллов, проектируются с учетом требований по проектированию зданий и сооружений в сейсмических районах. В районах с сейсмичностью менее 7 баллов основания проектируются без учета сейсмических воздействий.

5.2.7.2 Проектирование оснований с учетом сейсмических воздействий выполняются на основе расчета по несущей способности (устойчивости) на особое сочетание нагрузок, определяемых в соответствии с требованиями по нагрузкам и воздействиям.

5.2.7.3 Расчет оснований по несущей способности (устойчивости) выполняется на действие вертикальной составляющей расчетной внецентренной нагрузки в особом сочетании, передаваемой сооружением и ее сравнением с вертикальной составляющей силы предельного сопротивления основания при сейсмических воздействиях с учетом сейсмического коэффициента условий работы и коэффициента надежности по назначению сооружения. Горизонтальная составляющая нагрузки учитывается при расчете сооружения на сдвиг по подошве.

5.2.7.4 При действии моментных нагрузок в двух направлениях расчет основания по несущей способности (устойчивости) выполняется раздельно на действие сил и моментов в каждом направлении независимо друг от друга.

5.2.7.5 При расчете оснований на особое сочетание нагрузок с учетом сейсмических воздействий допускается частичный отрыв подошвы сооружения от грунта при выполнении следующих условий:

- эксцентриситет расчетной нагрузки не превышает одной трети ширины подошвы в плоскости момента;

- сила предельного сопротивления основания определяется для условного сооружения, размер подошвы которого в направлении действия момента равен размеру сжатой зоны;

- максимальное краевое давление под подошвой сооружения, вычисленное с учетом его неполного опирания на грунт, не превышает краевой ординаты эпюры предельного сопротивления основания.

5.2.7.6 При невозможности заглубления подошвы сооружения или отсека на одном уровне в нескальных грунтах, расчетное значение угла внутреннего трения грунта уменьшается в зависимости от расчетной сейсмичности.