constructionСтроительство и реконструкцияBuilding and Reconstruction2073-7416Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева10.33979/2073-7416-2024-115-5-44-60construction-807Research ArticleТЕОРИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ. СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИTHEORY OF ENGINEERING STRUCTURES. BUILDING UNITSФильтрационная устойчивость грунтовых перемычек плотин как временных гидротехнических сооруженийFiltration stability of soil bridges of dams as temporary hydraulic structuresФёдоровВ. С.FyodorovV. S.

Фёдоров Виктор Сергеевич, Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Строительные конструкции, здания и сооружения»

г. Москва

Fyodorov Viktor S., Doctor of Engineering Sciences, Professor, Head of the Department of "Building Structures, Buildings and Facilities"

Moscow

fvs_skzs@mail.ruКупчиковаН. В.KupchikovaN. V.

Купчикова Наталья Викторовна, старший научный сотрудник ГБУ НИИ «МосТрансПроект»

г Москва

Kupchikova Natalya V., Senior Researcher of the State Budgetary Institution Research Institute "MosTransProekt"

Moscow

kupchikova79@mail.ruРекуновС. С.RekunovS. S.

Рекунов Сергей Сергеевич, к.т.н., доцент кафедры «Строительная механика» 

г. Волгоград

Rekunov Sergey S., PhD, Associate Professor of the Department of "Structural Mechanics"

Volgograd

rekunoff@mail.ruФедосюкИ. В.FedosyukI. V.

Федосюк Игорь Викторович, главный инженер проекта

 г. Волгоград

Fedosyuk Igor V., Chief Project Engineer 

Volgograd

iviktorovich34@mail.ruФГАОУ ВО «Российский университет транспорта»Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education "Russian University of Transport"ФГАОУ ВО «Российский университет транспорта»; ГБУ НИИ «МосТрансПроект»Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education "Russian University of Transport"; «Scientific Research and Design Institute of Urban Transport of the city of Moscow»Волгоградский государственный технический университетVolgograd State Technical UniversityООО «МКЛ Плюс»OOO "MKL Plus"202424112024054460Copyright © Фёдоров В.С., Купчикова Н.В., Рекунов С.С., Федосюк И.В., 20242024Фёдоров В.С., Купчикова Н.В., Рекунов С.С., Федосюк И.В.Fyodorov V.S., Kupchikova N.V., Rekunov S.S., Fedosyuk I.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://construction.elpub.ru/jour/article/view/807

Изучение влияния конструктивно-технологических решений устройства перемычек судоходных гидротехнических сооружений на фильтрационные процессы и устойчивость насыпи ядра плотины при эксплуатационных воздействиях. Метод исследования представляет собой численное моделирование процессов и аналитические методы исследования позволили получить результаты поставленной цели. В результате изучения влияния конструктивно-технологических решений устройства перемычек, как временных судоходных гидротехнических сооружений на фильтрационные процессы и устойчивость насыпи ядра плотины при эксплуатационных воздействиях выполнен анализ конструктивно-технологических решений устройства перемычек судоходных гидротехнических сооружений, анализ способов перекрытия русла реки, как процессов постепенного обжатия потока до появления скоростей течения, размывающих русло реки и материал отсыпки. Выявлены критерии, обеспечивающие фильтрационную прочность грунта для отсыпки ядра грунтовой плотины. Проведено исследование потенциального разрушения перемычки при расчете на основное сочетание нагрузок с помощью численного моделирования. Выполнен анализ фильтрационной устойчивости перемычки методом конечных элементов при динамических воздействиях. Разработаны предложения для исключения скопления профильтровавшейся воды через тело перемычки. Фильтрационная устойчивость грунтовой перемычки, как временного гидротехнического сооружения обеспечивается, по действующему градиенту напора на контакте двух грунтов значительно меньше допустимого градиента, т.е. размыв отсутствует. Полученные результаты численного моделирования позволяют наблюдать более точный механизм разрушения перемычек плотин. Производить работы по замене ремонтных ворот шлюза под защитой грунтовой перемычки возможно только с соблюдением требований нормативно технической документации и проведением необходимых расчетов.

Study of the influence of design and technological solutions for the construction of bulkheads of shipping hydraulic structures on filtration processes and the stability of the embankment of the dam core under operational impacts. The research method is a numerical modeling of the processes and analytical research methods made it possible to obtain the results of the set goal.

As a result of studying the influence of design and technological solutions for the construction of bulkheads, as temporary shipping hydraulic structures, on filtration processes and the stability of the embankment of the dam core under operational impacts, the following were completed: analysis of design and technological solutions for the construction of bulkheads of shipping hydraulic structures; analysis of the methods of blocking the river bed, as processes of gradual compression of the flow until the appearance of flow velocities that wash away the river bed and the backfill material. Criteria were identified that ensure the filtration strength of the soil for backfilling the core of the earth dam. A study was conducted of the potential destruction of the bulkhead when calculating for the main combination of loads using numerical modeling. Analysis of the filtration stability of the bulkhead using the finite element method under dynamic impacts has been carried out. Proposals have been developed to prevent the accumulation of filtered water through the bulkhead body. The filtration stability of the soil bulkhead as a temporary hydraulic structure is ensured by the current pressure gradient at the contact of two soils, which is significantly less than the permissible gradient, i.e., there is no erosion. The obtained results of numerical modeling allow us to observe a more accurate mechanism for the destruction of dam bulkheads. It is possible to carry out work on replacing the repair gates of the sluice under the protection of the soil bulkhead only in compliance with the requirements of regulatory and technical documentation and performing the necessary calculations.

фильтрационная устойчивостьконструктивно-технологические решенияперемычкивременные гидротехнические сооружениясопряжения с грунтовым основаниемfiltration stabilitystructural and technological solutionsbridgestemporary hydraulic structuresinterfaces with the soil baseReferencesURL:https://morflot.gov.ru/deyatelnost/napravleniya_deyatelnosti/rechnoy_flot/vvt/sudohodnyie_gidr_otehnicheskie_soorujeniya/?ysclid=lqiehilt5a647160453 (дата посещения 22.12.2023 г.).URL:https://morflot.gov.ru/deyatelnost/napravleniya_deyatelnosti/rechnoy_flot/vvt/sudohodnyie_gidrotehnic_heskie_soorujeniya/?ysclid=lqiehilt5a647160453 (date of visit 12/22/2023).Федеральный закон от 27.07.1997 г. № 117-ФЗ «О безопасности гидротехнических сооружений» // Собрание законодательства РФ. – 28.07.1197. - № 30. – Ст. 3589.Federal Law of 07/27/1997 No. 117-FZ "On the Safety of Hydraulic Structures" // Collected Legislation of the Russian Federation. - 07/28/1197. - No. 30. - Art. 3589.Колосов М. А. Диагностика состояния камеры шлюза по степени гашения напора на верхней голове // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. – 2014. - № 2 (83). – С. 83-86.Kolosov, M. A. Diagnostics of the lock chamber condition by the degree of pressure damping on the upper head. Bulletin of the Admiral. – 2014. - No. 2 (83). – Pp. 83-86.Соколова Ю. А. Причины атмосферной коррозии металлоконструкций и методы защиты инновации и инвестиции. – 2017. № 8. – С. 157-160.Sokolova, Yu. A. Causes of atmospheric corrosion of metal structures and methods of protection.Innovations and investments. – 2017. No. 8. – Pp. 157-160.МУ 050-025-2001. Методические указания. Определения технического состояния металлоконструкций ворот и затворов СГТС. – М.: ФГУП ЦБНТИМТ РФ, 2002. – 86 с.MU 050-025-2001. Methodical instructions. Definitions of the technical condition of metal structures of gates and valves of the SGTS. – M.: FSUE TsBNTIMT RF, 2002. – 86 p.Кульмицкий М.Л. Расчетные исследования влияния коррозионного износа на прочность металлоконструкций ворот и затворов шлюзов // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. – 2016. - № 1 (35). – С. 60-66.Kulmitsky, M.L. Calculation studies of the effect of corrosive wear on the strength of metal structures of gates and valves of locks. Bulletin of the Admiral. – 2016. - No. 1 (35). – Pp. 60-66.Федеральный закон от 30.12.2009 № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» // Собрание законодательства РФ. – 04.01.2010. - № 1. – Ст. 5.Federal Law of 30.12.2009 No. 384-FZ "Technical Regulations on the Safety of Buildings and Structures". Collection of Legislation of the Russian Federation. – 04.01.2010. - No. 1. – Art. 5.Лапин Г. Г. Организация гидротехнического строительства: практическое пособие для проектировщиков, строителей и студентов вуза // . – Москва, 2021. – 189 с. – ISBN 978-56044903-1-0.Lapin, G. G. Organization of hydraulic engineering construction: a practical guide for designers, builders and university students . – Moscow, 2021. – 189 p. – ISBN 978-56044903-1-0.Телешев В. И. Организация, планирование и управление гидротехническим строительством // В. И. Телешев. – Москва : Стройиздат, 1989. – 416 с.Teleshev, V. I. Organization, planning and management of hydraulic engineering construction. – Moscow: Stroyizdat, 1989. – 416 p.РассказовЛ. Н. Гидротехнические сооружения. Часть 1 / Л. Н. Рассказов, В. Г. Орехов, Н. А. Анискин. – 2-е изд. – Москва : Изд-во Ассоциации строительных вузов: под редакцией Л. Н. Рассказова, 2011. – 575 с.Rasskazov, L. N. Hydraulic engineering structures. Part 1 - 2nd ed. - Moscow: Publishing house of the Association of construction universities: edited by L. N. Rasskazov, 2011. - 575 p.П-885-91. Пособие по технологии возведения плотин из грунтовых материалов к СНиП 2.06.05 84 и СНиП 3.07.01-85" (утв. Всесоюзным ордена Ленина проектно-изыскательским научно-исследовательским объединением "Гидропроект" им. С.Я. Жука 22.02.1991). Введ. 1991-02-22. – М., 1991 – 162 с.P-885-91. Manual on the technology of construction of dams from earth materials to SNiP 2.06.05-84 and SNiP 3.07.01-85" (approved. All-Union Order of Lenin Design and Survey Research Association "Gidroproekt" named after S. Ya. Zhuk on 22.02.1991). Introduced. 1991-02-22. - M., 1991 - 162 p.Праведный Г. Х. Подготовка скальных оснований плотин из грунтовых материалов / Г. Х. Праведный, В. Г. Радченко – Ленинград : Изд-во Энергия, 1973. – 82 с.Pravedny, G. Kh. Preparation of rocky foundations of dams from earth materials - Leningrad: Energia Publishing House, 1973. - 82 p.Буренкова В. В. Отечественный опыт оценки фильтрационной прочности несвязных грунтов тела плотины и основания // Природообустройство. – 2020. – № 4. – С. 84-91.Burenkova, V. V. Domestic experience in assessing the filtration strength of non-cohesive soils of the dam body and foundation. Nature management. - 2020. – No. 4. – P. 84-91.СП 39.13330.2012. Плотины из грунтовых материалов. Актуализированная редакция СНиП 2.06.05-84. Введ. 2013-01-01. – М., 2013 – 58 с.SP 39.13330.2012. Dams made of earth materials. Updated version of SNiP 2.06.05-84. Introduced 2013-01-01. – M., 2013 – 58 p.URL: http://geowizard.org/index.html (дата посещения 22.12.2023 г.).URL: http://geowizard.org/index.html (date of visit 12/22/2023).URL: https://www.plaxis.ru (дата посещения 22.12.2023 г.).URL: https://www.plaxis.ru (date of visit 12/22/2023).Baotang Shen, JingyuShi, Nick Barton, An approximate nonlinear modifi ed Mohr-Coulomb she-ar strength criterion with critical state for intact rocks // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Enginee-ring. 2018. Vol. 10.Iss. 4. Рр. 645-652.Baotang Shen, JingyuShi, Nick Barton, An approximate nonlinear modifi ed Mohr-Coulomb she-ar strength criterion with critical state for intact rocks. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2018. Vol. 10.Iss. 4. pp. 645-652.Hassani, Rahim &Basirat, Rouhollah&Mahmoodian, Navid. Classical Method and Numerical Modeling for De-signing of Sheet Pile Wall (Case Study: Tuti-Bahri Bridge, Sudan). 2016. 10.13140/RG.2.2.10294.91208.Hassani, Rahim &Basirat, Rouhollah&Mahmoodian, Navid. Classical Method and Numerical Modeling for De-signing of Sheet Pile Wall (Case Study: Tuti-Bahri Bridge, Sudan). 2016. 10.13140/RG.2.2.10294.91208.П 56-90/ВНИИГ. Рекомендации по проектированию обратных фильтров гидротехнических сооружений. С.-Перетрубр, 1992 – 110 с.P 56-90/VNIIG. Recommendations for the design of reverse filters of hydraulic structures. S.-Peretrubr, 1992 – 110 p.ВСН 04-71. Указания по расчету устойчивости земляных откосов. «Энергия», 1971 – 105 с.VSN 04-71. Guidelines for calculating the stability of earth slopes. "Energy", 1971 – 105 p.Чугаев Р.Р. Гидравлика. Л.: Энергоиздат. Ленинградское отделение, 1982. - 672 с.Chugaev R.R. Hydraulics. L.: Energoizdat. Leningrad Branch, 1982. - 672 p.Чугаев Р.Р. Гидротехнические сооружения. Часть 1. Глухие плотины. Агропромиздат, 1985. - 318 с.Chugaev R.R. Hydraulic structures. Part 1. Blind dams. Agropromizdat, 1985. - 318 p.Чугаев Р.Р. Гидротехнические сооружения. Часть 2. Водосливные плотины. Агропромиздат, 1985. - 302 с.Chugaev R.R. Hydraulic structures. Part 2. Spillway dams. Agropromizdat, 1985. - 302 p.Расчёт водохранилища: водохозяйственное обоснование и определение параметров. Часть II. Расчёт параметров грунтовой плотины: методические указания к выполнению практических работ по курсам «Проектирование водохозяйственных систем», «Водохозяйственные сооружения» и «Инженерные сооружения» для студентов V курса, обучающихся по специальностям 280302 «Комплексное использование и охрана водных ресурсов» и 130302 «Поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания» / О.Г. Савичев, В.В. Крамаренко. –Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. – 40с.Reservoir calculation: water management justification and determination of parameters. Part II. Calculation of parameters of an earth dam: guidelines for practical work on the courses "Design of water management systems", "Water management structures" and "Engineering structures" for fifth-year students studying in the specialties 280302 "Complex use and protection of water resources" and 130302 "Prospecting and exploration of groundwater and engineering-geological surveys". - Tomsk: Publishing house of Tomsk Polytechnic University, 2009. - 40 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.