Stress-strain state of the Yumaguzinsky hydroelectric dam

Abstract

Introduction. The stone-and-earth dam of the Yumaguzinskiy hydroelectric complex on the Belaya river is constructed in complicated geological conditions on heterogeneous foundation. The results of computational research of stress-strain state (SSS) of the dam, carried out for the variant of an earth dam with the central core are presented. When calculating the deflected mode of dams, the real structure of ground characterized by its relation of elastic and plastic bonds should be taken into account. The change of this structure takes place along with the change in stresses and is reflected in the values of coefficient of relative strength and coefficients of reliability. The values of the safety coefficients can be used to judge the strength state of the dam.Materials and methods. The stress-strain state of the dam was determined on the basis of the energy model of the developed by L.N. Rasskazov. The area of the selected fragment of the dam has been divided into single-type elements; a triangular grid of the finite element method has been adopted, by means of which the structure of the soil dam and the foundation have been described.Results. Numerical calculations have shown that when water level in the reservoir rises to the level of the forced retaining level the character of stress distribution σxx changes. At the base of uppermost buttress prism at the boundary with the core there appears an area with small positive values, the largest of which is obtained in the transition zone. The entire hydrostatic load is transferred to the pressure face of the core and, consequently, the entire work of external forces is transferred to the internal deformation energy of this element, causing a stress concentration in it. The transition zone material is forced to follow the deformations of the core, resulting in the development of tensile stresses in the core. Therefore, increasing the stiffness of the core results in less deformation of the core and correspondingly less tensile stress in the transition zone. The nature of stress distribution σyy is symmetrical.Conclusions. Increasing the rigidity of the core entails elimination of the arch effect, which is particularly noticeable at lower reservoir levels. For this reason the use of skeleton material in the core of the dam is desirable.

About the authors

Pavel M. Burenkov

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)

Email: burenkovpm@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-3452-8909

References

  1. Юлаев К.Г. Юмагузинская ГЭС // Башкирская энциклопедия. Т. 7. Уфа : ГАУН «Башкирская
  2. энциклопедия», 2019. 663 с.
  3. Баранов А.Е. Из опыта проектирования и строительства Юмагузинского гидроузла на р. Белой // Вестник МГСУ. 2006. № 2. С. 112–122.
  4. Потапова Л.Б., Ярцев В.П. Механика материалов при сложном напряженном состоянии. Как прогнозируют предельные напряжения? М. : Машиностроение-1, 2005. 244 с.
  5. Гольдин А.Л., Рассказов Л.Н. Проектирование грунтовых плотин. 2-е изд., перераб. и доп. М. : Изд-во АСВ, 2001. 375 с.
  6. Анискин Н.А., То Ван Тхань. Прогноз фильтрационного режима грунтовой плотины Юмагузинского гидроузла и ее основания // Гидротехническое строительство. 2005. № 6. С. 19–25.
  7. Саинов М.П. Пространственная работа противофильтрационной стены // Инженерно-строительный журнал. 2015. № 5 (57). С. 20–33. doi: 10.5862/MCE.57.2
  8. Рассказов Л.Н., Джха Дж. Деформируемость и прочность грунта при расчете высоких грунтовых плотин // Гидротехническое строительство. 1997. № 7. С. 31–36.
  9. Самуль В.И. Основы теории упругости и пластичности : учебное пособие. М. : Высшая школа, 1982. 264 с.
  10. Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике. М. : Недра, 1987. 221 с.
  11. Бате К., Вильсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов. М. : Стройиздат, 1982. 447 с.
  12. Clough R., Penzien J. Dynamics of Structures. Second ed. McGrawHill, Inc., 1993.
  13. Wilson E.L. Three-dimensional static and dynamic analysis of structures a physical approach with emphasis on earthquake engineering. Third ed. Computers and Structures, Inc., Berkeley, California, USA, 2002. 423 p.
  14. Wolf J.P. Dynamic soil-structure interaction. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N.J., 1985. 466 p.
  15. Шейнин И.С. Колебания конструкций гидросооружений в жидкости. Л. : Энергия, 1967.
  16. Кобелова Н.Н. Методологические особенности построения прогнозных математических моделей для изучения деформаций высоких плотин // Вестник СГУГиТ. 2017. Т. 22. № 2. С. 55–66.
  17. Мирсаидов М.М. Теория и методы расчета грунтовых сооружений на прочность и сейсмостойкость. Ташкент : Фан, 2010. 312 с.
  18. Беллендир Е.Н., Липовецкая Т.Ф., Радченко В.Г., Сапегин Д.Д. Рекомендации российских нормативных документов по обеспечению надежности грунтовых плотин // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 2000. Т. 238. С. 5–14.
  19. Саинов М.П., Чечеткин И.П. Оценка трещиностойкости ядра каменно-земляной плотины с учетом порового давления // Вестник Евразийской науки. 2020. Т. 12. № 4. URL: https://esj.today/PDF/09SAVN420.pdf
  20. Sharma R.P., Kumar A. Case histories of earthen dam failures // 7th Conference of the International Conference on Case Histories in Geotechnical Engineering. 2013. URL: https://scholarsmine.mst.edu/icchge/7icchge/session03/8
  21. Ji E., Chen S., Fu Z. Research on criterions of hydraulic fracturing in earth core rockfill dams // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019. Vol. 304. Issue 2. P. 022032. doi: 10.1088/1755-1315/304/2/022032

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

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».