CCF20101115015

7. SPRAWDZANIE STATECZNOŚCI

7.1. Założenia analizy stateczności 7.1.1, Zasadnicze sposoby sprawdzenia stateczności

Przekrój poprzeczny korpusu zapory ziemnej przyjmowany jest zwykle na podstawie ogólnych zasad wynikających z doświadczeń przy budowie i eksploatacji zapór oraz teoretycznych założeń. Nie wyklucza to jednak konieczności przeprowadzenia sprawdzających obliczeń stateczności korpusu zapory, podłoża i niektórych elementów konstrukcyjnych. Jedynie przy niewielkiej wysokości, wytrzymałym podłożu i korpusie zbudowanym z materiału ziemnego charakteryzującego się korzystnymi właściwościami mechanicznymi obliczenie stateczności zapory można pominąć, jeśli jej wymiary nie odbiegają od ■'wymiarów podobnych i sprawdzonych obiektów.

Analiza stateczności przeprowadzana jest łącznie dla korpusu i podłoża, gdyż zarówno rozkład naprężeń, jak i odkształceń obu elementów są ściśle ze sobą związane. Wyjątek stanowią zapory posadowione bezpośrednio na podłożu skalistym, gdyż wówczas tylko w szczególnych przypadkach w podłożu skalnym może nastąpić niebezpieczeństwo utraty stateczności.

Zasadnicze metody sprawdzania stateczności nasypów ziemnych, a więc i zapór, można podzielić na trzy grupy:

1. Metody polegające na anaJLizię równowagi na poślizg pewnego wycinka przekroju poprzecznego zapory o szerokości jednostkowej (1 m), obejmującego ty lico korpus zapory lub też korpus łącznie z podłożem. Kształt powierzchni oddzielającej rozpatrywany wycinek przyjmowany jest dowolnie na podstawie empirycznych założeń lub też przyjmowana jest powierzchnia uprzywilejowanego poślizgu, przechodząca przez miejsca, gdzie występują grunty c gorszych właściwościach wytrzymałościowych. Sprawdzenie stateczności dla różnych kształtów wycinka, którego równowaga mogłaby ulec naruszeniu, pozwala na ustalenie najniekorzystniejszej powierzchni poślizgu, dla której wartość współczynnika stateczności jest najmniejsza.

2.    Metody polegające na porównaniu naprężeń występujących w korpusie i podłożu zapory z granicznymi wytrzymałościami gruntu na ścinanie.

3.    Metody stosowane w specjalnych przypadkach, np. w • przypadku zapór wykonywanych sposobami hydraulicznymi, w przypadku podwyższania zapory itp.

Metody pierwszej grupy są powszechnie stosowane przy obliczaniu stateczności zapór ziemnych._; 8ą one przejrzyste i proste w. zastosowaniu, a otrzymane wyniki dają dostateczny* pogląd na zagadnienia stateczności budowli ziemnych. Wieloletni okres,,stosowania pozwolił na ustalenie odpowiednich kryteriów oceny bezpieczeństwa, mimo że wartości współczynników pewności mogą się różnić w^v poszczególnych metodach,

Praktyczne wykorzystanie metod grupy drugiej dó chwili obecnej napotyka trudności wynikające z braku sposobów określenia w prosty sposób i z dostateczną dokładnością rozkładu naprężeń w zaporach i podłożu oraz z niemożliwości ustalenia na tej podstawie jednoznacznej oceny zagrożenia stateczności, wynikającego z przekroczenia wytrzymałości gruntu w pewnej części podłoża. Szczególnie dotyczy to podłoża niejednorodnego, gdy zastosowanie metod teorii sprężystości do wyznaczenia naprężeń może budzić duże zastrzeżenia.

Metody zaliczone do ostatniej grupy są często bardzo uproszczone. Stosowane są one przede wszystkim w specjalnych przypadkach, gdy właściwości gruntu w pewnych strefach korpusu lub podłoża znacznie odbiegają od powszechnie występujących w budownictwie zapór.

7.1.2. Obciążenia

Zapory ziemne są budowlami piętrzącymi, których stateczność zachowana jest dzięki wytrzymałości gruntu na ścinanie, zależnej w znacznym stopniu od obciążenia działającego na powierzchnię, wzdłuż której może nastąpić przekroczenie naprężeń granicznych.

Przy sprawdzaniu stateczności uwzględniane są następujące obciążenia:

1.    Ciężar gruntu zapory.

2.    Ciężar gruntu w podłożu zapory.

3.    Obciążenie naziomu — uwzględniane tylko w tych przypadkach, gdy wartość obciążenia jest odpowiednio duża w stosunku do ciężaru własnego gruntu, np. w zaporach niskich. Dodatkowe obciążenia wynikające z zastosowania ubezpieczeń lub elementów uszczelniających są zwykle pomijane.

4.    Obciążenie wywołane filtrującą, wodą przez korpus zapory i podłoża. Obciążenie to wyznacza się na podstawie siatki hydrodynamicznej. Siłą działającą na pewną objętość zapory jest suma wektorowa sił

16* 243