4.11. Расчет конструкций на воздействия от подработки должен производиться из условия совместной работы основания и сооружения с учетом следующих деформаций основания:
а) деформации от подработки, проявляющиеся в виде вертикальных и горизонтальных перемещений основания;
б) деформация грунтов от нагрузок, передаваемых на основание сооружения.
4.12. Оценку предельных состояний первой группы в гидротехнических сооружениях, их конструкциях и основаниях при воздействии деформаций подрабатываемого основания следует производить, исходя из условия
,(4)
где Nр ?? расчетное значение суммарного внутреннего усилия;
Р ?? расчетные значения несущей способности сооружения или его конструкции и основания, определяемые с учетом коэффициента надежности по материалам Км;
mк ?? коэффициент условий работы;
Кн ?? коэффициент надежности по капитальности.
Значения коэффициентов Км и Кн определяются согласно требованиям главы СНиП по основным положениям проектирования речных гидротехнических сооружений.
4.13. При расчете конструкций гидротехнических сооружений, предназначенных для строительства на подрабатываемых территориях, на воздействие вертикальных перемещений основания, характеризуемого радиусом кривизны R, расчетное значение суммарного внутреннего усилия должно определяться с учетом взаимодействия конструкций с искривленным основанием. При этом следует рассматривать два варианта воздействий от подработки в виде кривизны выпуклости и вогнутости.
4.14. При вертикальных воздействиях, характеризуемых уступами на земной поверхности, расчетное значение обобщенного внутреннего усилия должно определяться с учетом взаимодействия конструкции со ступенчатым основанием.
Расчетное местоположение уступов в плане сооружения принимается таким, при котором возникающие в конструкциях усилия будут максимальными.
4.15. При определении суммарных внутренних усилий в конструкциях влияние горизонтальных перемещений основания допускается учитывать в качестве дополнительных нагрузок на фундаменты и подземные части сооружений, определяемых в зависимости от конструктивной схемы сооружений, в виде:
а) сдвигающих сил по подошве фундаментов;
б) сдвигающих сил по боковым поверхностям фундаментов и подземной части сооружений;
в) нормального давления сдвигающегося грунта на лобовые поверхности фундаментов и подземной части сооружений.
Величины сдвигающих сил по подошве фундаментов и подземной части сооружений следует определять в зависимости от вертикальных нагрузок, угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта, а также от величины перемещения грунта относительно сооружения.
4.16. При расчете конструкций гидротехнических сооружений на воздействие вертикальных и горизонтальных перемещений грунтового массива основание допускается принимать линейно- или нелинейно-деформируемым, характеризуемым постоянным или переменными коэффициентами жесткости.
В зависимости от характера воздействий, обусловленных влиянием горных выработок, деформационные свойства основания на контакте с фундаментами и подземными частями сооружений характеризуются коэффициентами жесткости при сжатии (Ку или Кудл) и сдвиге (Кх или Кхдл), определяемыми в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию зданий и сооружений на подрабатываемых территориях и настоящей Инструкции.
4.17. Дополнительные нагрузки на гидротехнические сооружения от воздействия неравномерных вертикальных и горизонтальных деформаций допускается определять с учетом реологических свойств грунтов оснований согласно прил. 1.
4.18. В качестве исходных данных для проектирования гидротехнических сооружений на подрабатываемых территориях необходимо задавать максимальные величины ожидаемых (нормативных) деформаций земной поверхности на участке строительства в направлениях вкрест и по простиранию пластов.
Проекты гидротехнических сооружений большой протяженности (каналов, тоннелей, систем хозяйственно-питьевого водоснабжения, мелиоративных систем) должны разрабатываться для каждого расчетного участка в отдельности. Разбивка на расчетные участки должна производиться в зависимости от конкретных горногеологических условий подработки.
4.19. Расчет конструкций гидротехнических сооружений должен выполняться для случаев попадания сооружения как в растянутую, так и сжатую зону мульды сдвижения.
4.20. При проектировании грунтовых плотин и дамб, возводимых на подрабатываемой территории, следует выполнять расчеты устойчивости откосов, экрана и защитного слоя, вертикальных и горизонтальных перемещений тела сооружения и отдельных элементов с учетом деформаций от подработки, а также расчет расхода воды через плотину и ее основание с учетом дополнительного раскрытия швов и возможных трещин от воздействия подработок.
Расчеты должны выполняться в соответствии с требованиями глав СНиП по проектированию плотин из грунтовых материалов и оснований гидротехнических сооружений и настоящей Инструкции.
4.21. Вертикальные перемещения тела грунтовой плотины определяются путем суммирования величин осадок:
возникающих следствие уплотнения материала тела плотины;
сжимаемого основания от веса плотины;
основания под влиянием подработки территории, определяемого в соответствии с разд. 3 настоящей Инструкции.
4.22. Расчет прочности грунтовой плотины от влияния деформаций основания, вызванных подработкой, следует производить с целью определения изменений напряженно-деформированного состояния плотины и выявления зон возможного трещинообразования.
4.23. Расчет, позволяющий наиболее достоверно установить вероятность появления зон предельного состояния прочности и устойчивости плотины, следует выполнять, применяя численный метод расчета ЭВМ; при этом в качестве граничных условий в основании сооружения следует задавать величины смещений, рассчитанных с учетом прогнозируемых деформаций земной поверхности от подработки территории.
4.24. Расчет бетонных конструкций гидросооружений сводится к расчету:
прочности тела сооружения при расчетных деформациях основания;
параметров раскрытия швов между отдельными блоками или секциями;
величин раскрытия щелей или трещин в местах примыкания к земляным сооружениям;
расхода воды через щели при их расчетном раскрытии и при наличии указанной выше контактной фильтрации;
и к оценке вероятности отрыва подошвы бетонного сооружения от основания.
4.25. Расчет секций бетонных и железобетонных плотин на общую прочность следует производить с учетом неравномерных деформаций основания и дополнительных нагрузок, обусловленных влиянием горизонтальных перемещений основания. При этом расчет допускается производить раздельно в продольном (поперек потока) и поперечном (вдоль потока) направлениях.
4.26. Конструкции подпорных стен гидросооружений, водосбросных и других бетонных сооружений, контактирующих с основанием и заглубленных в грунт, должны быть рассчитаны с учетом дополнительных воздействий, обусловленных вертикальными и горизонтальными деформациями земной поверхности.
Водосбросные и водоспускные сооружения башенного типа следует рассчитывать с учетом крена, вызванного наклоном основания при подработке.
4.27. Конструкции гидротехнических тоннелей следует рассчитывать на дополнительные нормальные нагрузки и сдвигающие силы, вызванные горизонтальными деформациями грунтового массива, соответственно в поперечном и продольном направлениях относительно оси сооружения.
4.28. При проведении фильтрационных расчетов гидротехнических сооружений следует учитывать степень изменения проницаемости грунтов основания или тела плотины из грунтовых материалов в период активной стадии сдвижения земной поверхности при подработке, которая должна оцениваться на основании данных изысканий и натурных наблюдений за состоянием грунтов основания и плотины.
4.29. При проектировании водохранилищ и каналов, возводимых на подрабатываемых территориях, следует производить оценку потерь воды из водоемов и определять объем водопритока в горные выработки за счет наличия искусственного водоема. Предварительную оценку потерь воды из водоемов следует производить в соответствии с прил. 2. В обоснованных случаях оценка должна производиться путем моделирования условий плоской или пространственной задачи фильтрации.
5. Снижение влияния деформации земной поверхности на конструкции гидротехнических сооружений
5.1. При выборе створа плотин следует учитывать направление простирания пластов. При этом следует отдавать предпочтение направлению, близкому к простиранию пластов или вкрест простирания. На площадках, где возможны ступенчатые деформации основания, предпочтение следует отдавать направлению по нормали к линии уступа.
Исходным материалом для проектирования гидротехнических сооружений должны служить совмещенный календарный план горных работ, содержащий указание о времени отработки шахтных полей, и предварительный расчет сдвижений и деформаций земной поверхности.
5.2. При проектировании неоднородных плотин с противофильтрационными элементами (ядрами, экранами) из связных грунтов для повышения их надежности с верховой и низовой стороны ядра (экрана) следует предусматривать устройство обратного фильтра, подбираемого с учетом залечивания вероятных трещин по всей их высоте.
5.3. В отдельных случаях, при наличии технико-экономического обоснования, при проектировании плотин из грунтовых материалов для снижения неблагоприятных воздействий от подработки должны применяться конструктивные мероприятия (песчаные швы, диафрагмы в зонах предполагаемого трещинообразования, дренажи и др.).
5.4. При проектировании бетонных конструкций следует ширину шва а между отдельными секциями, необходимого для компенсации неравномерных горизонтальных смещений при подработке, определять по формуле
а ?? n?? m?? ??L0 + ??H,(5)
где L0 ?? расстояние между центральными осями смежных секций;
Н ?? высота сооружения;
?? ?? относительные деформации растяжения вследствие подработки;
?? ?? расчетный крен секций, определяемый по формулам:
или(6)
,(7)
где L ?? длина секции сооружения;
hу ?? высота уступа;
R ?? радиус кривизны;
n??, nк, nh ?? коэффициенты надежности по нагрузке;
m??, mк ?? коэффициенты условий работы, назначаемые в соответствии с приведенными в главе СНиП по проектированию зданий и сооружений на подрабатываемых территориях.
5.5. Уплотнение деформационных швов бетонных и железобетонных плотин следует выполнять в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных плотин. При этом ширина шва а определяется по формуле (5).
5.6. При проектировании трубчатых водосбросов, прокладываемых в бетонных или железобетонных галереях, ширину шва аr между отдельными секциями следует назначать исходя из условия
,(8)
где ??, R ?? параметры деформаций сдвижения;
Dф ?? диаметр фланца галереи;
Lо ?? расстояние между центральными осями смежных секций:
i, nк, mi, mк ?? соответственно коэффициенты надежности по нагрузке и условий работы, определяемые аналогично требованиям п. 5.4 настоящей Инструкции.
5.7. При проектировании водопроводящих каналов и самотечных линий водозаборов, проходящих на участках подрабатываемой территории, уклоны их ik следует назначать с учетом изменения рельефа за счет деформаций сдвижения при подработке по формуле
iк = iрасч + nimiiсдв, (9)
где iрасч ?? расчетный уклон, обеспечивающий нормальную работу без подработки;
icдв ?? ожидаемый наклон основания в результате подработки на рассматриваемом участке;
ni, mi ?? коэффициенты надежности по нагрузке и условий работы, определяемые, как и в п. 5.4 настоящей Инструкции.
5.8. На участках трассы водопроводящих каналов, а также акведуков, проходящих в зоне влияния горных выработок, в целях исключения переливов воды вместо увеличения уклона допускается предусматривать повышение отметок бровок канала (стенок акведука) на расчетную величину оседаний земной поверхности, определяемую в соответствии с разд. 3 настоящей Инструкции.
5.9. На участках канала, проходящего в зоне влияния горных выработок, следует предусматривать облицовку дна и откосов из материалов, способных воспринимать без разрушения неравномерные деформации основания, связанные с подработкой территории.
5.10. Дюкеры следует проектировать из стальных труб (с компенсаторами), укладываемых на подвижных опорах.
Отметки входного и выходного оголовков дюкеров должны быть заданы с учетом деформаций земной поверхности.
5.11. При проектировании водозаборных сооружений должны предусматриваться мероприятия по обеспечению неизменности категории надежности подачи воды потребителям согласно требованиям главы СНиП по проектированию водоснабжения, наружных сетей и сооружений в период интенсивного движения грунтового массива вследствие подработки.
5.12. Гидротехнические напорные и безнапорные тоннели следует проектировать сборными или монолитными железобетонными:
в продольном направлении ?? по податливым схемам с разрезкой на отдельные отсеки деформационными швами;
в поперечном направлении ?? по жестким схемам, при этом предпочтение следует отдавать цельнозамкнутым системам с минимальным периметром.
5.13. Предельная длина отсека гидротехнических тоннелей должна определяться в зависимости от величин воздействия со стороны подрабатываемого грунтового массива и компенсационной способности деформационных швов. При проектировании деформационных швов между отсеками тоннелей следует учитывать воздействия от деформаций сжатия ?? растяжения и искривления подрабатываемой территории.
5.14. Конструкции сооружений водоприемников, насосных станций, водозаборных и других сооружений, имеющихся в составе гидроузлов, располагаемых на подрабатываемых территориях, следует проектировать в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию зданий и сооружений на подрабатываемых территориях.
