СН 522-79 сторінка 3 з 6

Инструкция по проектированию, строительству и эксплуатации гидротехнических сооружений на подрабатываемых горными работами территориях

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 ³ n_em_eeL₀ + QH, (5)

где L₀ – расстояние между центральными осями смежных секций;

Н – высота сооружения;

e – относительные деформации растяжения вследствие подработки;

Q – расчетный крен секций, определяемый по формулам:

или (6)

, (7)

где L – длина секции сооружения;

h_у – высота уступа;

R – радиус кривизны;

n_e, n_к, n_h – коэффициенты надежности по нагрузке;

m_e, m_к – 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 а_r между отдельными секциями следует назначать исходя из условия

, (8)

где e, R – параметры деформаций сдвижения;

D_ф – диаметр фланца галереи;

L_о – расстояние между центральными осями смежных секций:

i, n_к, m_i, m_к – 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 i_k следует назначать с учетом изменения рельефа за счет деформаций сдвижения при подработке по формуле

i_к = i_расч + n_im_ii_сдв, (9)

где i_расч – расчетный уклон, обеспечивающий нормальную работу без подработки;

i_cдв – ожидаемый наклон основания в результате подработки на рассматриваемом участке;

n_i, m_i – 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.

5.15. При наличии на площадке строительства водохранилища ранее пройденных или действующих горных выработок, а также при заполнении его хвостами или шламами, содержащими токсичные вещества, следует предусматривать устройство в ложе водохранилища экрана из малопроницаемых глинистых грунтов или полимерных материалов. Параметры экрана, его конструкция и толщина устанавливаются проектом с учетом результатов технико-экономических проработок.

Пригодность глин или суглинков для создания качественного экрана определяется на основе результатов лабораторных исследований, их физико-механических и фильтрационных свойств с учетом работы экрана в условиях сжатия и растяжения.

6. Особенности возведения и эксплуатации гидротехнических сооружений 6.1. Производство и приемку строительно-монтажных работ приемку в эксплуатацию законченных строительством гидротехнических сооружений, возводимых на подрабатываемых территориях, следует осуществлять в соответствии с требованиями III части глав СНиП, общесоюзных правил, норм и инструкций по строительному производству, утвержденных Госстроем СССР, а также требованиями настоящей Инструкции.

6.2. При подготовке оснований под гидротехнические сооружения особое внимание должно уделяться контролю качества строительных работ по тампонажу и заделке вертикальных выработок диаметром до 1 м, пройденных при проведении горных работ. Тампонаж осуществляется грунтом, аналогичным по проницаемости грунту тампонируемой выработки, с замачиванием ранее уложенного в нее грунта.

При залегании под днем водоема высокопроницаемого слоя грунта над выработкой устраивается противофильтрационный экран из глины.

6.3. При устройстве противофильтрационного экрана ложа водохранилища следует обеспечивать тщательный контроль за выполнением строительных работ по его возведению в соответствии с проектом производства работ, особенно на участках, подвергающихся деформациям.

6.4. При проектировании и возведении плотин из местных строительных материалов на подрабатываемых территориях следует руководствоваться требованиями глав СНиП по проектированию и строительству плотин из грунтовых материалов. При этом предпочтение следует отдавать однородным грунтовым плотинам.

6.5. Для проверки качества выполненных работ по ложу водохранилища с целью обеспечения надежной работы гидротехнического сооружения и безопасной разработки угля в шахтах перед заполнением водохранилища до проектной отметки следует проводить опытное частичное заполнение по программе, разработанной проектной организацией. В программе должны указываться:

отметка уровня и время частичного заполнения;

методика наблюдения за состоянием сооружения и уровнем воды;

методика обследования ложа водохранилища после опорожнения;

способы ликвидации выявленных очагов утечки воды из водохранилища.

6.6. В процессе эксплуатации гидротехнических сооружений должны проводиться систематические визуальные и инструментальные наблюдения за их состоянием с помощью контрольно-измерительной аппаратуры по измерению вертикальных и горизонтальных смещений сооружений, их элементов и оснований, а также параметров фильтрационного потока в теле и основании сооружения.

6.7. В период активизации сдвижений от подработки необходимо вести регулярные наблюдения за трещинообразованием в сооружении, состоянием деформационных швов, участками примыкания грунтовых и бетонных конструкций, положением фундаментов под оборудованием, изменением параметров фильтрационного потока.

Приложение 1 Учет реологических свойств грунтов при расчете гидросооружений на подрабатываемых территориях

1. Реологические свойства грунтов при расчете конструкций гидротехнических сооружений на воздействие искривления земной поверхности следует учитывать с помощью длительного коэффициента жесткости основания в зоне повышения давления на основание, который вычисляется по формуле

, (1)

где w_z – коэффициент формы фундамента, зависящий от отношения сторон, по табл. 1;

Е_дл – модуль длительной деформации грунта, МПа (кгс/см²), по табл. 2;

m₀ – коэффициент Пуассона грунта по табл. 3;

F – площадь подошвы фундамента (не более 10 м² для ленточных и 100 м² для плитных фундаментов).

Таблица 1

Отношения сторон

1:1

1:1,5

1:2

1:3

1:5

1:10

Значения w_z

1,06

1,07

1,09

1,13

1,22

1,41

Таблица 2

Пределы нормативных показателей консистенции по главе СНиП по проектированию оснований зданий и сооружений

Модули длительной деформации Е_дл, МПа (кгс/см²), четвертичных глинистых грунтов при коэффициенте пористости е, равном

0,55

0,65

0,75

0,85

0,95

МПа

кгс/см²

МПа

кгс/см²

МПа

кгс/см²

МПа

кгс/см²

МПа

кгс/см²

I_L < 0

300

19,5

195

130

8,5

0 £ I_L < 0,25

220

140

8,5

5,5

4,5

0,25 £ I_L < 0,5

–

8,5

3,5

Таблица 3

Вид грунта

Глины и суглинки твердые

Глины и суглинки полутвердые

Глины и суглинки тугопластичные

Глины и суглинки мягкопластичные

Значения m₀

0,15

0,25

0,35

0,4

Коэффициент жесткости основания в зоне разгрузки К_р допускается определять по формуле (1), в которую вместо модуля длительной деформации Е_дл подставляется значение модуля деформаций грунта, определенное согласно главе СНиП по проектированию оснований зданий и сооружений.

2. Реологические свойства грунтов при расчете конструкций на воздействие горизонтальных деформаций земной поверхности (сдвиг грунта по подошве фундамента) следует учитывать: