Техника - молодёжи 1983-05, страница 8

разрушительные процессы на ней будут происходить в 10 тыс. раз быстрее. Вот откуда и это сопоставление — месяцы или годы жизни сооружения в натуре и часы, а может, и минуты на модели. Так что центробежное моделирование позволяет быстро и точно решать многие сложные задачи, связанные с проектированием и строительством гидротехнических сооружений из различных грунтов.

Какие же конкретные исследования проводятся на центробежной установке. На этот вопрос нам ответил руководитель лаборатории центробежного моделирования, кандидат технических наук В. И. Щербина:

— Возьмем хотя бы такую проблему, как расчет устойчивости откосов земляных сооружений и естественных грунтовых склонов, — одну из классических задач механики грунтов. Ранее ее экспериментальным путем решить практически не удавалось. Метод центробежного моделирования, при котором напряжения в модели сохраняются такими же, как и в реальном сооружении, позволил подойти к решению этой задачи с принципиально новых позиций.

Эффективны, например, исследования устойчивости откосов из глинистых грунтов. В опытах все откосы доводились до разрушения. Таким образом устанавливалась их максимальная критическая высота.

Сейчас началось строительство маневренных гидроаккумулирую-щих электростанций, которые позволяют выдавать энергию в часы «пик». Режим работы Г АЭС таков, что он предусматривает частые колебания уровня воды (вечером вода верхнего бассейна срабатывается, приводя в действие агрегаты, а ночью перекачивается обратно). Благодаря исследованиям, проведенным на центрифуге, было установлено,

1

Так исследовалась возможность образования опасных трещин в ядре Ну-рекской плотины. На снимке: каретка центрифуги с установленной в ней моделью ядра и датчиками для измерения деформации.

Здесь показано, как изменяется характер деформации внутри грунтового откоса на различных этапах испытаний (а, в, с).

Жирными линиями соединены точки внутри откоса, имеющие одинаковые горизонтальные смещения (например, 0,0165 Н, где Н — высота откоса). Увеличение центробежного ускорения на каждом этапе соответствует увеличению высоты откоса. Так, при ускорении 40 g высота моделируемого откоса соответствует 12 м, при 120 g — 36 м, при 250 g — 75 м. Пунктирной линией обозначена поверхность модели после опыта.

как поведут себя откосы дамб верхнего бассейна при быстром его опорожнении, какова должна быть их допустимая крутизна.

Получены интересные данные по исследованию Широковской камен-нонабросной плотины на Урале, плотин Чарвакского гидроузла в Средней Азии, Худонигэс в Грузии и других. Не так давно были исследованы устойчивость откоса Крапивинского гидроузла на реке Томи и характер уплотнения грунта в теле плотины, возведенной намывным способом.

С помощью центробежного моделирования стало возможным предсказывать поведение сооружения при воздействии внешних факторов — сейсмических нагрузок, давления воды со стороны водохранилища и других. Проведены исследования с целью выяснить, какова надежность ядра плотины Рогун-ской ГЭС, строящейся в Таджикистане.

Вот какой ответственной работой занимаются специалисты научно-исследовательского сектора Гидропроекта, вооруженные новой методикой научных исследований. Многие из них награждены медалями ВДНХ СССР, а сама центробежная установка, действующая модель которой демонстрируется в павильоне «Электрификация СССР», получила диплом I степени.

Уникальной центрифуге предстоит решить еще немало задач, с математической точностью определить для каждого из проектируемых сооружений наиболее рациональное сочетание надежности и экономичности. А это в конечном счете главное.

Результаты испытания вертикального откоса из связного грунта, которое позволило определить динамику разрушения откоса, а также критическую высоту, при которой он еще устойчив. На рисунке 1 показан откос, уже разрушившийся. На рисунке 2 — расчетная схема разрушения, построенная на основании опытов.

Какую огромную силу несет в себе поток падающей воды, знает каждый. Вода приводит в движение громадные лопасти турбин гидроэлектростанций. И чем выше ее уровень, тем больше электроэнергии вырабатывает ГЭС. Однако сила воды может оказаться не только созидательной, но и разрушительной. Накопившись в избытке в водохранилище, например во время паводка, она угрожает разрушить сооружения, размыть берега, затопить земли. Чтобы этого не случилось, от излишка воды надо вовремя избавляться, то есть сбрасывать ее с верхнего бьефа в нижний. Поток обычно направляют через специальные толстостенные водосбросы или гидротехнические туннели.

На невысоких плотинах это никаких осложнений не вызывает. Но на высоконапорных гидроузлах,

2

ЗАКРУЧЕННЫЙ ПОТОК