Расчет устойчивости бетонной водосливной плотины гравитационного типа при плоском сдвиге
Существуют две схемы возможной потери устойчивости сооружения:
— по схеме плоского сдвига;
— по схеме глубинного сдвига.
Для плотин на скальном основании дополнительно рассматривают схему потери устойчивости при опрокидывании.
Выбор той или иной схемы определяется соотношением контактных нормальных напряжений по подошве фундамента и некоторого критического значения.
Если 
, то имеет место плоский сдвиг;
В противном случае — глубинный.
Критическое значение напряжения можно определить по зависимости:
,
где 
— эмпирический коэффициент, =2,5;
— удельный вес взвешенного в воде грунта;
— угол внутреннего трения грунта основания;
— длина флютбета плотины;
— удельное сцепление;
Проверка устойчивости при плоском сдвиге
Наиболее распространенным вариантом потери устойчивости плотины по схеме плоского сдвига является смещение сооружения по подошве флютбета. В некоторых случаях при наличии прослоек слабых грунтов в основании сооружения выполняю проверку устойчивости плотины на сдвиг по поверхности слабых грунтов.
Проверка устойчивости бетонной плотины выполняется для первой группы предельных состояний по формуле:
,
где 
— коэффициент сочетания нагрузок и воздействий (в период нормальной эксплуатации, равный 1,00);
F — сдвигающая сила — гидростатическое давление воды со стороны верхнего бьефа E1 (рис. 7.1);
γc — коэффициент условий работы, принимаемый при нескальных и полускальных грунтах равным 1,00; при скальных грунтах — 0,95;
— коэффициент надежности по ответственности сооружений, принимаемый в зависимости от класса сооружения равным: для I кл. — 1,25; для II кл. — 1,20; для III кл. — 1,15; для IV кл. — 1,10;
R — удерживающая сила, определяемая следующим образом:
,
где 
— вес секции тела плотины;
— вес разделительных бычков, входящих в состав секции плотины;
— вес воды над телом плотины и понуром (вес воды над понуром учитывается только для анкерного понура);
— вес понура (учитывается только для анкерного понура);
— вес затвора, 
, F=bпр·Н0, м2; 
— количество затворов в секции;
— взвешивающее давлением воды на флютбет и понур плотины (давление на понур учитывается только для анкерного понура);
— фильтрационное противодавление на флютбет и понур (давление на понур учитывается только для анкерного понура);
— коэффициент трения; =tgφ, φ — угол внутреннего трения; для плотин на скальном основании при предварительных расчетах рекомендуется принимать =0,75—0,8;
— гидростатическое давление воды со стороны нижнего бьефа;
— сила сцепления, =сFc; с — удельное сцепление; Fc — площадь флютбета и понура в пределах рассматриваемой секции (площадь понура учитывается при анкерном понуре).
Рис. 7.1. К расчету устойчивости на плоский сдвиг бетонной плотины
и определению контактных напряжений в основании