СП РК 3.04-103-2014 ОСНОВАНИЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ (ҚР ЕЖ 3.04-103-2014)

ҚР ЕЖ 3.04-103-2014

Кесте Ж.1 -



мәндері



егер



0,5

1,18

1,22

1,28

1,34

1,38

1,40

1,42

0,1

1,17

1,21

1,27

1,32

1,36

1,38

1,40

0,2

1,16

1,20

1,25

1,29

1,33

1,35

1,36

0,3

1,14

1,17

1,20

1,24

1,27

1,29

1,30

0,4

1,11

1,14

1,15

1,18

1,20

1,22

1,23

0,5

1,08

1,09

1,10

1,11

1,12

0,6

1,03

1,02

1,01

1,00

0,99

0,98

0,7

0,98

0,95

0,91

0,87

0,85

0,83

0,82

0,8

0,92

0,87

0,80

0,74

0,70

0,67

0,65

0,9

0,82

0,74

0,68

0,59

0,50

0,46

0,43

1,0

Кесте Ж.2 -

еселігінің мәндері

үлгілену саны



0,5

еселігі

1,221

1,296

1,345

1,402

1,464

1,501

1,628

ҚР ЕЖ 3.04-103-2014

И Қосымшасы

(міндетті)

Негіздің шөгуін қабаттап жинақтау әдісімен анықтау

И.1 Негіздің шөгуі 4.8.1.1 сәйкес қабаттап жинақтау әдісімен анықталынады.

-ші

топырақ қабатының ортасындағы қосымша тік кернеулер, жоғарғы



және төменгі

қабат шекараларында көрсетілген кернеулердің қосындыларының жартысына тең етіліп
қабылданады.

И.2

тереңдігіндегі

жүктемесі мен қатарлас жүктерге

сәйкес пайда болатын

қосымша тік кернеу мәні келесі формуламен анықталынады:









мұндағы

- іргетастың табаны бойынша топыраққа түсетін орташа нақты тік қысым;



- топырақтағы қосымша қысымның тереңдік бойынша өзгеруін ескеретін еселік, ол

Кесте И.1 бойынша, тікбұрышты пішіндегі табандар үшін, салыстырмалы тереңдігіне



және

, ал дөңгелек үшін -



өлшемдер қатынасына сәйкес қабылданады;



- тікбұрышты жүктемелер үшін Сурет И.1a, ал үшбұрышты жүктемелер үшін

Сурет И.1б бойынша анықталынатын еселік.

Кесте И.1 -



еселігінің мәндері













Дөңгелек

іргетастар

Тікбұрышты іргетастар, өлшемдерінің қатынасы

, тең болса

1,4

1,8

2,4

3,2

0,0

1,000

0,4

0,949

0,960

0,972

0,975

0,976

0,977

0,8

0,756

0,800

0,848

0,866

0,875

0,879

0,881

1,2

0,547

0,606

0,682

0,717

0,740

0,749

0,754

0,775

1,6

0,390

0,449

0,532

0,578

0,612

0,630

0,639

0,642

2,0

0,285

0,336

0,414

0,463

0,505

0,529

0,545

0,550

2,4

0,214

0,257

0,325

0,374

0,419

0,449

0,470

0,477

2,8

0,165

0,201

0,260

0,304

0,350

0,383

0,410

0,420

3,2

0,130

0,160

0,210

0,251

0,294

0,329

0,360

0,374

3,6

0,106

0,130

0,173

0,209

0,250

0,285

0,320

0,337

4,0

0,087

0,108

0,145

0,176

0,214

0,248

0,285

0,306

4,4

0,073

0,091

0,122

0,150

0,185

0,218

0,256

0,280

4,8

0,062

0,077

0,105

0,130

0,161

0,192

0,230

0,258

5,2

0,052

0,066

0,091

0,112

0,141

0,170

0,208

0,239

5,6

0,046

0,058

0,079

0,099

0,124

0,152

0,189

0,223

6,0

0,040

0,051

0,070

0,087

0,110

0,136

0,172

0,208

Ескерту - Тікбұрышты іргетастың бұрыш нүктесі арқылы өтетін, тік бағыт бойынша ғимараттың

табанынан

тереңдігінде қосымша тік кернеулерді анықтау барысында, Кесте И.1 бойынша анықталынған

ҚР ЕЖ 3.04-103-2014

К Қосымшасы

(ақпараттық)

Негіздің шөгуін топырақтың есептік кедергісінен асатын ғимарат табанының

астындағы орташа қысым кезінде анықтау

Топырақтың есептік кедергісінен

асатын, ғимарат табанының астындағы орташа

қысым

кезіндегі, негіздің шөгуі келесі формула бойынша анықталынады:



(К.1)

мұндағы

- топырақтың сығылу қалыңдығы

шектерінде біртекті топырақтар үшін,

ғимараттың ені



м және



болғанда Сурет К.1 бойынша, ал басқа

жағдайларда – арнайы зерттеулер нәтижелері бойынша анықталынатын, иленгіш
деформациялар аймақтары ескерілген кездегі шөгуді ұлғайту еселігі;

- 4.8.1.1 және И Қосымшасының сілтемелері бойынша анықталынатын шөгу.

Сурет К.1 -

еселігін анықтауға арналған график

СП РК 3.04-103-2014

III

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................................. IV

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ....................................................................................................... 1

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ..................................................................................................... 1

3 ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ................................................................................................ 2

4 ПРИЕМЛЕМЫЕ РЕШЕНИЯ ..................................................................................................... 3

4.1 Основные положения ....................................................................................................... 3

4.2 Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов ...................................... 7

4.3 Инженерно-геологическая и расчетная схематизация оснований ............................ 15

4.4 Расчеты устойчивости (несущей способности) оснований........................................ 16

4.4.1 Основные положения ............................................................................................. 16

4.4.2 Расчет устойчивости сооружений на нескальных основаниях .......................... 17

4.4.3 Расчет устойчивости сооружений на скальных основаниях .............................. 22

4.5 Фильтрационные расчеты основания ........................................................................... 26

4.6 Расчет местной прочности скальных оснований ........................................................ 29

4.7 Определение контактных напряжений ........................................................................ 31

4.8 Расчет оснований по деформациям .............................................................................. 34

4.8.1 Общие положения .................................................................................................. 34

4.8.2 Определение осадок сооружений ......................................................................... 35

4.8.3 Расчет крена сооружений на нескальных основаниях ........................................ 37
4.8.4 Особенности проектирования оснований сооружений, возводимых в
сейсмических районах ................................................................................................... 40

5 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ
РЕСУРСОВ .................................................................................................................................. 42

5.1 Правила сокращения энергопотребления .................................................................... 42

5.2 Рациональное использование природных ресурсов ................................................... 43

5.3 Охрана окружающей среды .......................................................................................... 43

Приложение А

(обязательное)

Нормативные значения прочностных и

деформационных характеристик грунтов ................................................................................. 46

Приложение Б

(обязательное)

Определение модулей деформации оснований для расчета

перемещений сооружений .......................................................................................................... 58

Приложение В

(обязательное)

Расчет устойчивости сооружений на сдвиг по

поверхности неоднородного основания .................................................................................... 61

Приложение Г

(информационное)

Расчет устойчивости сооружений при сдвиге с

поворотом в плане ....................................................................................................................... 64

Приложение Д

(информационное)

Расчет устойчивости сооружений на нескальных

основаниях по схемам глубинного и смешанного сдвигов ..................................................... 68

Приложение Е

(информационное)

Определение контактных напряжений методом

внецентренного сжатия............................................................................................................... 77

Приложение Ж

(информационное)

Определение контактных напряжений для

сооружений на однородных песчаных основаниях методом экспериментальных эпюр ..... 78

Приложение И

(обязательное)

Определение осадки основания методом послойного

суммирования .............................................................................................................................. 80

Приложение К

(информационное)

Определение осадки основания при среднем

давлении под подошвой сооружения, превышающем расчетное сопротивление грунта .... 82

ҚР ЕЖ 3.04-103-2014

СП РК 3.04-103-2014

ҚАЗАҚСТАН

РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ ЕРЕЖЕЛЕР ЖИНАҒЫ

СВОД ПРАВИЛ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

ОСНОВАНИЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

FOUNDATION OF HYDRAULIC STRUCTURES

Дата введения -

2015–07–01

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1 Настоящий свод правил содержит основные положения и приемлемые

технические решения для проектирования основания гидротехнических сооружений всех
классов, в том числе гравитационных, арочных и контрфорсных плотин, подпорных
стенок, шлюзов, шельфовых и портовых сооружений, естественных склонов и
искусственных откосов на участках расположения гидротехнических сооружений.

1.2 Настоящий свод правил включает классификацию грунтов и их физико-

механические  характеристики,  инженерно-геологическую  и  расчетную  схематизацию
оснований,  методы  расчетов  устойчивости  оснований,  напряженно-деформированного
состояния,  суффозионной  прочности,  а  также  устанавливает  методы  контроля  качества
подготовки  оснований,  методику  наблюдений  за  поведением  оснований  в  процессе
эксплуатации и инженерные мероприятия по повышению надежности оснований.

1.3 Основные положения и приемлемые технические решения настоящего свода

правил не распространяются на проектирование подземных гидротехнических
сооружений и водохозяйственных сооружений на мелиоративных каналах с расходами
воды менее 5 м

/с, а также при глубинах воды менее 1 м.

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем своде правил использованы ссылки на следующие нормативно-

технические документы:

СН

РК

3.04-03

«Оснований гидротехнических сооружений».

СП 58.13330.2011 Гидротехнические сооружения. Основные положения.
СП 50–101–2004 Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и

сооружений.

Примечание - При пользовании настоящим государственным нормативом целесообразно проверить

действие  ссылочных  документов  по  информационным  «Перечню  нормативных  правовых  и  нормативно-
технических актов в сфере архитектуры, градостроительства и строительства, действующих на территории
Республики Казахстан»,  «Указателю нормативных документов по стандартизации Республики Казахстан и
«Указателю  межгосударственных  нормативных  документов»,  составляемых  ежегодно  по  состоянию  на
текущий  год.  Если  ссылочный  документ  заменен  (изменен),  то  при  пользовании  настоящим  нормативам
следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без
замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

_________________________________________________________________________

Издание официальное

СП РК 3.04-103-2014

3 ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В настоящем своде правил применяются термины и определения СН РК 3.04-03:
3.1

Сооружение

: Объемная, плоскостная или линейная наземная, надземная или

подземная  строительная  система,  состоящая  из  несущих,  а  в  отдельных  случаях  и
ограждающих  конструкций  и  предназначенная  для  выполнения  производственных
процессов различного вида, хранения материалов, изделий, оборудования, для временного
пребывания людей, перемещения людей и грузов и т.д.

3.2

Грунтовое основание

: Грунт, скала или насыпь на площадке до начала

строительных работ.

3.3

Надежность

: Способность несущей конструкции или элемента конструкции

соответствовать  установленным  требованиям  в  течение  проектного  срока  эксплуатации.
Надежность  выражается,  как  правило,  вероятностными  величинами.  Надежность
распространяется  на  запас  несущей  способности,  эксплуатационную  пригодность  и
долговечность несущей конструкции.

3.4

Грунт:

Породы, почвы, техногенные образования, представляющие собой

многокомпонентную и многофазную геологическую среду и являющиеся объектом
инженерно-хозяйственной деятельности человека.

3.5

Давление грунта активное:

Силовое воздействие грунта на ограждающие

конструкции в состоянии предельного равновесия, соответствующее стадии образования
поверхности обрушения, при котором конструкция смещается по направлению от грунта.

3.6

Давление грунта пассивное:

Силовое воздействие грунта на ограждающую

конструкцию в состоянии предельного равновесия, соответствующее стадии образования
поверхности выпора, когда конструкция смещается по направлению к грунту.

3.7

Дренаж:

Устройство для частичного или полного перехвата фильтрационного

потока в основании, а также на прилегающей к сооружению территории, сбора и отвода
профильтровавшихся вод.

3.8

Инженерно-геологическая

модель:

Схематизированное

отображение

размещения в области влияния сооружения инженерно-геологических элементов,
наделенных постоянными нормативными и расчетными значениями характеристик.

3.9

Инженерно-геологический элемент (ИГЭ):

Объем грунта одного возраста,

происхождения и вида, характеристики свойств которого в пределах выделенного
элемента являются статистически однородными и изменяются случайно (незакономерно)
либо если наблюдающейся закономерностью можно пренебречь.

3.10

Местная прочность:

Свойство грунта, не разрушаясь, воспринимать нагрузки и

воздействия в локальных областях системы "сооружение-основание".

3.11

Напряженно-деформированное состояние (НДС) сооружения и/или

основания:

Пространственное распределение напряжений и деформаций в системе

"сооружение-основание", развивающихся в процессе их взаимодействия.

3.12

Несущая способность основания:

Способность грунта основания выдерживать

максимальную нагрузку, передаваемую на него сооружением, без развития поверхностей
скольжения, приводящих к разрушению оснований и полной непригодности сооружений к
эксплуатации.

3.13

Основание гидротехнического сооружения:

Естественная или искусственно

СП РК 3.04-103-2014

сформированная (техногенная) грунтовая толща, находящаяся под подошвой сооружения
или вмещающая его фундамент, водоупорные элементы и дренажные устройства.

3.14

Ползучесть грунта:

Процесс длительного деформирования грунта во времени

под действием постоянной нагрузки.

3.15

Предельное равновесие системы "сооружение-основание":

Состояние

системы,  при  котором  незначительное  увеличение  внешней  нагрузки  приводит  к
нарушению  установившегося  равновесия  и  вызывает  потерю  устойчивости  грунта,
сопровождающуюся  выпором  грунта  из-под  подошвы  сооружения  со  значительным
нарастанием осадки.

3.16

Предельное состояние (прочность) грунта:

Состояние грунта в точке, при

котором касательные и нормальные напряжения в элементе грунта связаны критерием
прочности (Кулона, Кулона-Мора, Мизеса-Шлейхера и т.д.), а деформации сдвига могут
развиваться неограниченно.

3.17

Прочность грунта длительная:

Прочность грунта при длительном действии

нагрузки.

3.18

Расчетный грунтовый элемент (РГЭ):

Объем грунта, в пределах которого

нормативные и (или) расчетные значения характеристик грунта принимаются
постоянными или закономерно изменяющимися по направлению.

3.19

Расчетная геомеханическая модель объекта:

Совокупность расчетных

грунтовых элементов в рассматриваемой области основания.

3.20

Сопротивление недренированному сдвигу:

Максимальное сопротивление

грунта сдвигающей нагрузке в условиях отсутствия дренирования.

3.21

Фильтрационная прочность:

Способность основания сопротивляться

деструктивному воздействию фильтрационного потока, проявляющемуся в виде
механической или химической суффозии.

3.22

Фильтрация:

Движение воды в грунтах и пористых средах под действием

гравитационных сил.

4 ПРИЕМЛЕМЫЕ РЕШЕНИЯ

4.1 Основные положения

4.1.1 Проектирование оснований гидротехнических сооружений выполняется на

основе:

- результатов инженерно-геологических, геокриологических и гидрогеологических

изысканий  и  исследований,  содержащих  данные  о  структуре,  составе,  физико-
механических  и  теплофизических  характеристиках  элементов  массива  грунта,  напорах,
уровнях  и  химическом  составе  подземных  вод,  областях  их  питания  и  дренирования,
наличии мерзлоты и т.д.;

- данных о сейсмической активности района возведения сооружения;
- опыта возведения аналогичных гидротехнических сооружений в сходных

инженерно-геологических и климатических условиях;

- данных, характеризующих возводимое гидротехническое сооружение (назначение,

СП РК 3.04-103-2014

класс, тип, конструкция, размеры, порядок возведения, действующие нагрузки,
воздействия, условия эксплуатации и т.д.);

- учета социально-экономических условий района строительства;
-

технико-экономического сравнения

вариантов

проектных

решений,

обеспечивающего  принятие  оптимального  варианта  с  рациональным  использованием
прочностных,  деформационных  или  других  свойств  грунтов  основания  и  материалов
возводимого  сооружения  при  наименьших  приведенных  затратах  и  выполнении
требований безопасности - технической, социальной и экологической.

4.1.2 Для обоснования надежности и безопасности гидротехнических сооружений

выполняются  расчеты  гидравлического,  фильтрационного  и  температурного  режимов,  а
также  напряженно-деформированного  состояния  системы  "сооружение-основание"  на
основе  применения  современных,  главным  образом  численных  методов  механики
сплошной  среды,  с  учетом  реальных  свойств  материалов  и  пород  оснований.
Обеспечение надежности системы "сооружение-основание" обосновывается результатами
расчетов по методу предельных состояний их прочности (в том числе фильтрационной),
устойчивости,  деформаций  и  смещений.  Основополагающим  условием  обеспечения
надежности является условие:





(1)

здесь

- расчетное значение обобщенного силового воздействия (сила, момент,

напряжение), деформации или другого параметра, по которому производится оценка
предельного состояния, определяемого с учетом коэффициента надежности по нагрузке



;

- расчетное значение обобщенной несущей способности, деформации или другого

параметра, устанавливаемого с учетом коэффициентов надежности по грунту



;



- коэффициент надежности по ответственности сооружения;



- коэффициенты сочетаний нагрузок;



- коэффициенты условий работы.

4.1.3 Нагрузки и воздействия на основание определяются расчетом исходя из

совместной работы сооружения и основания. Величина и направление сейсмических
воздействий определяются с учетом характера воздействия, положения очага и эпицентра
землетрясения.

4.1.4 Расчеты оснований гидротехнических сооружений производятся по двум

группам предельных состояний:

- по первой группе (потеря несущей способности и (или) полная непригодность

оснований и сооружений к эксплуатации) - расчеты общей прочности и устойчивости
системы "сооружение-основание", расчеты перемещений, от которых зависят прочность и
устойчивость;

- по второй группе (непригодность к нормальной эксплуатации) - расчеты местной, в

СП РК 3.04-103-2014

том числе, фильтрационной прочности оснований, перемещений и деформаций, не
относящихся к расчетам по первой группе. Деление расчетов на две группы предельных
состояний

учитывает

характер

возможных

последствий

при

достижении

соответствующего предельного состояния. Меньшая значимость возможных последствий
при достижении предельных состояний второй группы по сравнению с предельными
состояниями первой группы учитывается регламентацией соответственно и менее жестких
расчетных условий.

4.1.5 Расчеты по первой группе выполняются с целью недопущения следующих

предельных состояний, исключающих полную непригодность к эксплуатации:

- потери основанием несущей способности, а сооружением - устойчивости;
- нарушений общей фильтрационной прочности нескальных оснований, а также

местной  фильтрационной  прочности  скальных  и  нескальных  оснований  в  тех  случаях,
когда  они  могут  привести  к  появлению  сосредоточенных  водотоков,  локальным
разрушениям основания и другим последствиям, исключающим возможность дальнейшей
эксплуатации сооружения;

- нарушений противофильтрационных устройств в основании или их недостаточно

эффективной работы, вызывающих недопустимые потери воды из водохранилищ и
каналов или подтопление и заболачивание территорий, обводнение склонов;

- неравномерных перемещений различных участков основания, вызывающих

разрушения отдельных частей сооружений, недопустимых по условиям их дальнейшей
эксплуатации (нарушение ядер, экранов и других противофильтрационных элементов
земляных плотин и дамб, недопустимое раскрытие трещин бетонных сооружений, выход
из строя уплотнений швов и т.п.).

По предельным состояниям первой группы выполняют расчеты прочности и

устойчивости  отдельных  элементов  сооружений,  а  также  расчеты  перемещений
конструкций,  от  которых  зависит  прочность  или  устойчивость  сооружения  в  целом  или
его  основных  элементов  (например,  анкерных  опор  шпунтовых  подпорных  стен).  К
расчетам по первой группе предельных состояний относятся также расчеты перемещений
сооружений  или  их  конструктивных  элементов,  поведение  которых  может  приводить  к
невозможности эксплуатации технологических систем объекта. Откосы, расположенные в
непосредственной  близости  от  сооружений  и  в  местах  примыкания  последних,  должны
рассчитываться  на  устойчивость  по  первой  группе  предельных  состояний.  Если  потеря
устойчивости  таких  откосов  не  приводит  сооружение  в  состояние,  непригодное  к
эксплуатации, то расчеты откосов   ведется по второй группе предельных состояний.

4.1.6 Расчеты по второй группе выполняются с целью недопущения следующих

предельных состояний, обусловливающих непригодность сооружений и их оснований к
нормальной эксплуатации:

- нарушений местной прочности отдельных областей основания, приводящих к

повышению противодавления, увеличению фильтрационного расхода, перемещений и
наклона сооружений;

- проявлений ползучести и трещинообразования в грунтах;
- перемещений сооружений и грунтов в основании, приводящих к осложнениям в

эксплуатации объекта;

- потери устойчивости склонов и откосов, вызывающей частичный завал канала или

СП РК 3.04-103-2014

русла, входных отверстий водоприемников и другие последствия;

- если потеря устойчивости склонов приводит сооружение в состояние, непригодное

к эксплуатации, расчеты устойчивости таких склонов производят по предельным
состояниям первой группы.

В том случае, когда расчеты местной прочности основания свидетельствуют о

возможности  потери  несущей  способности  основания  в  целом,  предусматриваются
мероприятия по увеличению прочности основания или изменению конструкции системы
"сооружение-основание",  обеспечивающие  выполнение  условия  (1)  для  первой  группы
предельных состояний.

4.1.7 При проектировании оснований гидротехнических сооружений, подверженных

действию  динамических  нагрузок,  расчеты  оснований,  в  необходимых  случаях,
производят с учетом динамического характера взаимодействия сооружения с основанием
(используя,  как  правило,  нелинейные  модели  грунтов)  и  возможного  изменения  свойств
грунтов при динамических (циклических) воздействиях.

4.1.8 Наряду с детерминистическими методами расчета прочности оснований и

устойчивости гидротехнических сооружений используют вероятностные методы оценки
их надежности и отказов.

При оценке вероятности отказа системы "сооружение-основание" оценивают

вероятность выполнения условия:





(2)

При этом, обобщенная сила предельного сопротивления

и обобщенное силовое

воздействие

, соответствующие сочетанию нагрузок, рассматриваются как величины,

имеющие  случайный  характер.  Полученная  вероятность  отказа  сравнивается  с
нормативным  уровнем  отказа  (потерей  устойчивости  и  т.д.).  Значения нормативных
уровней  вероятности  отказа  (потери  устойчивости  сооружения,  нарушения  прочности
основания),  отнесенные  к  сроку  службы  сооружения

, принимают на основе

статистических данных по отказам (авариям) и повреждениям. При отсутствии таких
данных допускается пользоваться данными Таблицы 1.

Таблица 1 – Вероятность отказа сооружений

Класс гидротехнических

сооружений

Вероятность отказа, 1/год

5·10

-5

5·10

-4

III

2,5·10

-3

5·10

-3

СП РК 3.04-103-2014 ОСНОВАНИЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ (ҚР ЕЖ 3.04-103-2014) - 6