Гидроэнергетика СССР - Арочные плотины

Для современного плотиностроения характерен постепенный отказ от высоких массивных бетонных гравитационных плотин и переход к строительству арочных, многоарочных и массивно-контрфорсных. Арочные и арочно-гравитационные плотины — наиболее распространенный тип бетонных плотин. В общем количестве строящихся бетонных плотин высотой более 150 м арочные составляют около 2/3. Согласно СНиП II-54-77 к арочным относятся плотины при B/H<0,35 и к арочногравитационным — при В/Н75=0,3, где В — ширина плотины по основанию, Н — ее высота. В табл. 9.4 приведены характеристики строящихся и запроектированных в СССР арочных плотин.

Таблица 9.4. Арочные плотины СССР

В настоящее время высокие арочные плотины сооружаются и на нарушенных, сильнотрещиноватых, неоднородных скальных основаниях, подверженных воздействию тектонических и физико-геологических процессов. Поэтому при выборе створов плотин большое внимание уделяется оценке устойчивости примыканий, изучению залегания горных пород, выявлению их трещиноватости и других нарушений. Размеры и объем арочных плотин определяются умением проектировщика и исследователя добиться такого сочетания конструктивных форм и размеров сооружений, при котором распределение масс бетона по высоте отвечало бы оптимальному напряженному состоянию и требуемым условиям устойчивости. Это достигается подбором формы сооружения, положения центров, размером радиусов и центральных углов, изменением толщин по высоте и длине сооружения, при которых наиболее полно используются прочностные свойства бетона и основания.
При разработке проектов гидроузлов с высокими арочными плотинами (Ингурского, Чиркейского, Саяно-Шушенского и других) выполнены крупномасштабные инженерно-геологические съемки, различные буровые и горные работы, комплекс геофизических исследований; проведены опытные работы в горных выработках для определения деформативных и сдвиговых характеристик скальных оснований и по определению водопроницаемости скальных массивов, суффозионной устойчивости рыхлых заполнителей трещин, по изучению влияния цементации и многие другие работы. 

В настоящее время высокие арочные плотины сооружаются и на нарушенных, сильнотрещиноватых, неоднородных скальных основаниях. Следует отметить, однако, что изучение скальных оснований арочных плотин выполняется еще без должного учета геологических свойств пород, без надлежащего определения параметров сдвига по естественным трещинам или системам трещин в массиве, почти без исследований естественного напряженного состояния скальных массивов в основании, в примыканиях плотины и в бортах водохранилищ и выявления изменений этих свойств во времени, а также без должного анализа работы плотины совместно с основанием.
Исследования сейсмичности района строительства и микросейсмическое районирование позволяют выявить сейсмическую активность, силу сейсмических толчков и прогнозировать возможные деформации при сейсме. Однако выполненные исследования еще не дают достаточного материала, чтобы судить о возможном направлении сейсмических толчков, их силе, повторяемости и о характере сейсмических движений, поскольку недостаточно записей перемещений и ускорений в различных точках основания плотин при землетрясениях различной интенсивности.
В узких створах в статической работе арочной плотины преимущественно участвуют горизонтальные элементы (арки) и поэтому принимаются зачастую арочные плотины с круговым очертанием арок в плане и слабо искривленной формой плотины в вертикальной плоскости. Так, Чиркейская плотина (рис. 9.14) с круговыми арками имеет двоякую кривизну и симметричное плановое очертание с утолщениями арок к пятам; центральные углы изменяются от 96 до 115°, наружные радиусы — от 114,5 до 181,5 м.

Рис. 9.15. Ингурская арочная плотина.

1 — дренаж основания; 2 — цементационная завеса; 3 — водосбросные отверстия строительного периода; 4 — постоянный глубинный водоспуск; 5 — рабочий затвор.

 Наиболее часто встречаются ущелья треугольной и приближающейся к ней формы и трапецеидальные. Выбор центральных углов и их радиусов производится исходя из рассматриваемых в совокупности условий напряженного состояния и устойчивости плотины. Стремясь сохранить достаточно высокие центральные углы на значительной высоте плотины и создать благоприятные статические условия для всех арок, арочные плотины обычно проектируют с переменным радиусом (так, чтобы центры арок на разных отметках не лежали на одной вертикали). Рациональными являются большие центральные углы (120— 130° и более), так как при этом плотина более полно работает в наиболее благоприятном арочном направлении и уменьшается толщина консолей. С точки зрения устойчивости береговых примыканий, наоборот, благоприятно примыкание арок к склону под углами, возможно более близкими к прямым, чтобы направить результирующую опорных усилий вглубь берега. Поэтому центральные углы верхних арок обычно не превышают 120°, а в некоторых случаях уменьшаются до 90—100°: центральный угол для верхних арок Чиркейской плотины 115°, СаяноШушенской 102°.
Совокупность требований получения возможно больших углов по всей высоте плотин и обеспечения устойчивости примыканий обусловливает выбор для широких и относительно широких створов ( L/H > 2,2 ) плотин с двоякой кривизной по высоте, с изменением кривизны и по длине плотины и с нависанием боковых консолей. Рекомендуется переход в ряде случаев на трехцентровое и параболическое очертание плотин в плане. Так, Ингурская плотина, имеющая отношение L/H — 2,36, принята двоякой кривизны с трехцентровым очертанием (рис. 9.15). Отказ от симметричного очертания плотины в плане и переход к несимметричному обычно незначительно сказывается на изменении напряженного состояния сооружения, но часто позволяет уменьшить объемы бетонных и скальных работ. Умеренная асимметрия (до 14—25°) принята в ряде проектов арочных плотин и почти не влияет на напряжения и их распределение. Наибольшее влияние на напряженное состояние плотины оказывает форма каньона и ширина ущелья по подошве плотины, в связи с чем формы разверток арочной плотины в расчетном отношении характеризуются отношением длины арки на верхней отметке к высоте плотины L/H и отношением длин верхней и нижних арок Lа.гр/Lа.осн. Значения L/H приведены в табл. 9.4; отношения Lа.гр/Lа.осн составляют для Чиркейской плотины 1,6, для Ингурской 4,1, Саяно-Шушенской 2,2.
В треугольных и приближающихся к треугольным створах для увеличения центральных углов арочные плотины принимаются с нависанием верхней части в сторону нижнего бьефа и наклоном плотины в нижней трети в сторону верхнего бьефа с некоторым подгибом у основания верховой грани к нижнему бьефу. В широких трапецеидальных или приближающихся к прямоугольному створах нередко применяют плотины с относительно мало изменяющейся толщиной, с массивной верхней частью плотины и с кривизной в вертикальной плоскости по всей высоте, определяемой условиями устойчивости береговых примыканий. Например, для Саяно-Шушенской плотины по ряду условий оптимальным явился вариант, в котором радиус кривизны незначительно изменяется от ключа к пяткам (рис. 9.16). В последнее время осуществляются арочные плотины в резко несимметричных створах.

Рис. 9.16. Саяно-Шушенская плотина.
1 — цементационная завеса; 2 — дренаж основания; 3 — водобойная плита; 4 — строительные водосбросы; 5 — эксплуатационный водосброс.

Таблица 9.5. Характеристики "смелости" некоторых арочных плотин

На VII Международном конгрессе по высоким плотинам указывалось, что при большой ширине долины и значительных консольных нагрузках целесообразно применение арок с кривизной, уменьшающейся к склонам, для улучшения сопряжения с берегами. Верхняя часть СаяноШушенской плотины (80 м) представляет одноцентровые круговые арки с постоянным радиусом по верховой грани, равным 600 м. Нижняя часть плотины выполнена концентрическими трехцентровыми арками с углом охвата 37° с исходным радиусом 600 м, а береговые участки с меньшими радиусами и с арками постоянной толщины. Осуществленная в Австрии плотина Колнбрейн имеет горизонтальные арки с утолщениями от ключа к пятам.
Форма верхних арок меняется от гиперболической в ключевом сечении до параболической в нижних арках, от кругового очертания на гребне до эллиптического в пятах. Предельная кривизна верховых граней арок определяется из условия минимальной глубины береговых скальных врезок. Например, Ингурская арочная плотина принята трехцентровой с круговой центральной частью и правобережной и левобережной арками с большими радиусами, описываемыми из центров, лежащих на вертикалях, не совпадающих с прямой центров центральной арки, и углами меньшими, нежели в центральной арке. Плотина имеет несимметричное очертание с утолщениями к пятам и плавным изменением кривизны.
На IX Международном конгрессе по высоким плотинам рекомендовалось «смелость» арочных плотин (табл. 9.5) расценивать отношением общего гидростатического давления на плотину W к объему бетона плотины Vб. В табл. 9.5 приведены коэффициенты «смелости» некоторых плотин.

Для высоконапорных гидроузлов с арочными плотинами характерно оптимальное использование бетонной плотины для размещения различных водосбросных и водоприемных отверстий и других устройств. Несмотря на то, что при сбросе воды через арочные плотины вследствие криволинейности их очертания происходит некоторая концентрация струй в центре, современные арочные плотины максимально используются для сброса значительных паводковых расходов. Необходимость создания существенных регулирующих объемов в водохранилищах, желание избежать эрозии водосливной грани, улучшить условия гашения энергии определяют применение водосливных отверстий, работающих под большим напором (до 100—150 м). Например, глубинные отверстия в Ингурской плотине, оборудованные со стороны нижнего бьефа рабочими и аварийными плоскими затворами, а со стороны верхнего бьефа ремонтными затворами, запроектированы на напор 100 м. В арочной плотине Кабора-Басса (Мозамбик) водосбросные отверстия заглублены на 80 м и галереи облицованы сталью. В плотине Саяно-Шушенской ГЭС заглубленные на 61 м под НПУ отверстия пропускают 13 600 мз/с. От устройства поверхностных отверстий в этой плотине отказались по условиям регулирования паводкового стока и водного режима нижнего бьефа. Для пропуска строительных расходов в теле плотины предусмотрены двухъярусные донные отверстия. Нижние два яруса водосбросных отверстий в Саяно-Шушенской плотине — временные и предназначены для пропуска строительных расходов при перекрытии русла и для пропуска воды на промежуточных отметках наполнения водохранилища, после чего они заделываются бетоном. Постоянные эксплуатационные водосбросные отверстия, работающие при разном наполнении водохранилища и его сработке до НПУ, в верхней своей части имеют наклонные напорные участки, облицованные металлом, которые на верховой грани плотины переходят в открытые лотки шириной 7,18 м, разделенные бычками переменной толщины.
В большинстве водосливных бетонных плотин на скальных основаниях принят трамплинный сброс потока, позволяющий отбросить его на значительное расстояние от плотины. На некоторых арочных и многоарочных плотинах высокогорных гидроузлов для раздробления потока и повышения его аэрирования использовано соударение потоков, сбрасываемых при пропуске паводка одновременно через гребни плотин и глубинные водоспуски. В некоторых случаях при расположении здания ГЭС у подошвы плотин и пропуске значительных строительных расходов через отверстия в незаконченной плотине протяженность створа в нижнем бьефе (при обеспечении удовлетворительной работы агрегатов ГЭС) оказывается недостаточной — в проекте Саяно-Шушенской ГЭС для гашения энергии сбросного расхода водосливная плотина выполнена с водобойным колодцем и водобойной стенкой. Выбор этого типа гашения связан с условиями пропуска строительных расходов, опасностью разрушения скалы при трамплинном сбросе потока и образования бара из продуктов размыва во время эксплуатации, а также с недопустимостью возникновения обратных течений у отсасывающих труб здания ГЭС и завала последних. Водосливные лотки в нижней части заканчиваются носками-трамплинами со скоростью течения на носке 55 м/с. Защита дна и стенок лотка от кавитационной эрозии осуществляется применением кавитационностойких бетонов, повышением требований к поверхностям, аэрацией придонных и пристенных слоев потока. Дно и стенки колодца не заглубляются ниже подошвы плотины, и колодец длиной 144 м создается искусственным подъемом уровня нижнего бьефа с помощью водобойной стенки. Левобережной боковой стенкой колодца является раздельный устой, который в строительный  период служит частью продольной перемычки котлована II очереди; правобережная стенка одновременно является подпорной стенкой крепления берега. Дно колодца закреплено бетонными плитами размером 12X15 м, толщиной 2,5 м, заармированными сверху сетками, связанными со скалой основания анкерами. В швах между плитами устроены штрабы и уплотнения из латунных листов.
На предварительных стадиях проектирования расчеты напряженного состояния арочных плотин выполняются приближенными методами— методом арки — центральная консоль и методом арки-консоли по многоконсольной схеме, но с учетом лишь радиальных деформаций. На стадии проекта и стадии рабочей документации расчеты выбранного варианта плотины выполняются полным методом арок-консолей по многоконсольной схеме с учетом радиальных и тангенциальных деформаций и деформаций кручения. В расчетах широко используются электронно-вычислительные машины. По специально составленным программам для основного сочетания нагрузок, а также при учете температурных воздействий эксплуатационного периода и сейсмических воздействий на ЭВМ определяются геометрические параметры расчетной схемы и данные, необходимые для определения перемещений и усилий в арках и консолях. Уравнивание перемещений арок и консолей и определение нагрузок взаимодействия между ними производятся автоматически с использованием ЭВМ, либо способом последовательных приближений, либо непосредственным решением системы линейных уравнений. В расчетах напряженного состояния арочной плотины учитываются податливость основания, его разномодульность, форма плотины в плане и несимметричность очертания. Напряженное состояние арочных плотин устанавливается на основании расчетов и экспериментальных исследований, исходя из предположения о сплошности сооружения и основания как в упругой стадии работы, так и в состоянии, близком к разрушению.
Принятие метода арок-консолей в качестве основного для расчета арочных плотин не исключает использования других расчетных методик. Имеются методы, в которых внутренние силы взаимодействия между арками и консолями плотины рассматриваются как сосредоточенные силы. Ленинградским отделением института «Гидропроект» предложена методика расчета арочных плотин методом арок-консолей, основанная на теории оболочек, и разработаны программы расчета на ЭВМ симметричных и несимметричных плотин различного очертания и переменных по толщине арок и консолей. В НИС «Гидропроекта» разработана методика расчета арочных плотин (использующая ЭВМ), в которой дифференциальные уравнения, характеризующие напряженное состояние плотины, решаются методом конечных разностей. По этой методике плотина рассматривается как тонкая оболочка. Недостаточно изучено влияние на напряженное состояние монолитного сооружения швов бетонирования и деформационных швов, а также условий заделки плотины в основание.

Арочные плотины являются сейсмостойкими конструкциями — выдержали сейсмичность в 8 баллов плотины Валь-Галлина, Пьеве-ди-Кодоре, Люмией в Италии, плотины Соледад высотой 140 м в Мексике, Дез в Ираке и др. Ранее сейсмостойкость плотин определялась по статической теории, т. е. условно принималось, что сейсмические силы, возникающие в сооружении, определяются его весом и сейсмическим коэффициентом, который зависит от балльности землетрясения и нормирован почти во всех странах. В настоящее время разработан расчет арочных плотин на основе динамической теории сейсмостойкости, использующей спектральные кривые коэффициентов динамичности и учитывающей упругие колебательные движения плотины и основания. Имеются программы расчета на сейсм на основе решения волновых уравнений теории оболочек.
Прочность плотины оценивается исходя из допускаемых напряжений в бетоне при статическом нагружении. В современной практике в арочных плотинах допускаются высокие напряжения, и поэтому к бетону арочных плотин предъявляются требования значительной прочности на сжатие и растяжение (табл. 9.6), высокой однородности, с коэффициентами вариации 10—15%, и высокой трещиностойкости с предельной растяжимостью порядка 1*10-4. Обычно для арочных плотин применяются бетоны с пределом прочности на сжатие 25—35 МПа и на растяжение 2—3,5 МПа. Современный уровень производства бетонных работ и доказанная эксплуатацией высокая надежность арочных плотин обусловили повышение сжимающих напряжений в бетоне плотин до 9— 10 МПа. Арочные плотины в основном работают на сжатие, и возникающие в некоторых зонах растягивающие напряжения, как правило, охватывают относительно небольшую часть сечения и благодаря многократной статистической неопределимости плотин не играют решающей роли в их работе. В современной практике в арочных плотинах в неармированном бетоне допускаются высокие растягивающие напряжения (до 2 МПа). Растягивающие напряжения в арочных плотинах во Франции не лимитируются, так как считаются неопасными; в Италии растягивающие напряжения по контуру арочных плотин нормами ограничивают 0,8—1,2 МПа; в США в отдельных точках на контуре арочных плотин допускают растягивающие напряжения до 1,8—2 МПа.

Таблица 9.6. Напряжения в арочных плотинах

 Для арочных плотин СССР максимальные растягивающие напряжения приняты примерно того же порядка, что и для железобетона при осевом растяжении. При проектировании арочных и арочно-гравитационных плотин, рассчитываемых с учетом раскрытия строительных швов и трещин, оценка прочности производится также с учетом отношения значений краевых напряжений, т. е. обеспечения прочности сжатой зоны при выключении из работы растянутой зоны. Растягивающие напряжения по контакту плотина—основание обычно не должны превышать 0,25—0,1 напряжений сжатия на противоположной стороне при основном сочетании нагрузок.
С учетом напряженного состояния плотин выполняется их армирование. Так, расчетное армирование арочной плотины Саяно-Шушенской ГЭС принято в зонах, где главные растягивающие напряжения (с учетом объемного напряженного состояния) превышают 1 МПа. На Ингурской арочной плотине по расчету поставлена кольцевая антисейсмическая арматура. Конструктивное армирование выполнено на Чиркейской ГЭС по граням, оголовку плотины, зоне вокруг отверстий и галерей, а также в зоне водоприемника. На Саяно-Шушенской ГЭС конструктивная арматура установлена по верховой грани в зоне переменного горизонта воды, по обеим граням в зонах значительных растяжений, вокруг шахт, водопропускных отверстий и галерей. На Ингурской плотине сверх этого заармированы поверхности швов, отдельные зоны в седле и пробке плотины.
Следует отметить, что неясным является вопрос о необходимости армирования верхней зоны плотин на сейсмические воздействия, учитывая кратковременность и знакопеременность воспринимаемых нагрузок и чрезвычайную сложность пропуска арматуры через радиальные швы с последующим их замоноличиванием.
Расчеты арочных и арочно-гравитационных плотин на прочность и устойчивость следует выполнять на силовые, температурные и влажностные воздействия по предельным состояниям; при этом по первой группе проводятся расчеты плотин на общую прочность ее элементов и по второй группе — расчеты оснований на местную прочность сооружений по образованию трещин и деформациям, а также расчеты раскрытия швов в плотинах. Расчеты прочности и устойчивости пускового профиля плотин выполняются на все нагрузки и воздействия, установленные для периода постоянной эксплуатации. Расчетные сопротивления бетона, испытывающего напряжения, объемного сжатия, определяются в соответствии со СНиП II-56-77 по проектированию бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений. Расчеты напряженно- деформированного состояния желательно выполнять с учетом последовательности возведения плотины, ее омоноличивания и наполнения водохранилища.
В результате теоретических и экспериментальных исследований прочность бетона определяется в зависимости от условий объемного напряженного состояния сооружения и установленной долговременной прочности бетона, что позволяет снизить в некоторых зонах плотин расход цемента. Во многих плотинах в бетон добавляют золу-унос и другие добавки (до 30—35% количества цемента).

Исследования напряженного состояния арочных плотин выполняются на упругих моделях из гипса и пластмасс (оптическим методом) и на крупномасштабных прочностных моделях из хрупкого материала, по свойствам приближающегося к бетону. Во многих исследованиях учитывается последовательность возведения и замоноличивания сооружения. При проведении этих модельных исследований арочных плотин инженерно-геологические свойства основания обычно учитываются модулями деформации и лишь в отдельных случаях воспроизводятся крупные трещины в основании. В последние годы были выполнены подробные исследования Ингурской и Саяно-Шушенской плотин на гео- механических моделях, воспроизводящих также реальную геологическую обстановку основания. На модели, например, Саяно-Шушенской плотины в масштабе 1:120 воспроизводились натурные параметры сопротивления скалы сдвигу, основные трещины и тектонические зоны и прочность основания; модель доводилась до разрушения.
В широких створах значительная часть гидростатической нагрузки (более 50%) передается на русловую часть основания. В этих случаях дополнительно проверяется устойчивость русловой части плотины. В техническом проекте Саяно-Шушенской плотины выполнен расчет общей устойчивости по силе, предполагающей возможность поворота части плотины вокруг вертикальной оси и проходящей через точку приложения равнодействующей эпюры арочных напряжений. Минимальный коэффициент запаса определен равным 1,102. От раздельной проверки прочности и устойчивости плотины и основания постепенно переходят к анализу напряженного состояния плотины совместно с основанием в предельном состоянии. Сейсмостойкость сооружения исследуется на вибрационных платформах, воспроизводящих в моделях сейсмические инерционные силы от собственного веса плотины и от давления воды.
Для предотвращения возникновения в скальном основании опасных предельных состояний нагрузки на скалу обычно ограничивают допускаемыми напряжениями. Учитывая разнообразные структурные особенности отдельных кернов, характеризующих породы основания, коэффициенты запаса принимаются примерно равными 8—10 к пределу прочности скалы на сжатие (коэффициент запаса для Ингурской, Чиркейской и других плотин равен 12). Иногда допускаемые напряжения на скальные основания арочных плотин оцениваются в виде определенной доли от модуля деформации скального массива в целом или его отдельных зон. Фирма «Электроконсульт» (Италия) рекомендует принимать допускаемые напряжения на скалу равными 1:1500, 1:2000 от расчетного модуля деформации. Допускаемое напряжение на скальное основание Ингурской плотины принималось в среднем для всего массива 8 МПа, за исключением верхней зоны, для которой эта величина составляла 2 МПа. Допускаемые напряжения в основании Чиркейской плотины 7,5 МПа. По данным VII Международного конгресса по большим плотинам допускаемые напряжения для оснований 13 арочных плотин, сооруженных во Франции, колеблются от 6 до 12 МПа в зависимости от состояния скального массива.

В большинстве случаев арочные плотины выполняются с непосредственной заделкой пят в скальное основание (упругая заделка) или с заделкой «пробкой-цоколем», заполняющим сужение ущелья в русловой части, и с упругой заделкой в остальной части основания. Пробка-цоколь является при этом как бы искусственным основанием для плотины. При разнящихся между собой геотехнических показателях, неоднородности и сильной трещиноватости скального массива, а также при топографических неровностях по периметру применяются плотины с контурным швом по периметру, отделяющим арочную часть плотины    от бетонного фундамента-седла, что позволяет выполнять арки более симметричными, уменьшить растягивающие напряжения в пятах плотины и за счет изменения размеров подушки более равномерно передать нагрузку на основание, а также забетонировать седло для начала возведения арочной части и производить через него цементацию основания. Однако при этом несколько усложняются расчеты напряженного состояния, приходится оставлять на начало эксплуатации цементационную сеть и содержать ее в готовности к проведению цементации.
Контурный шов образуется приданием фундаментной части вогнутой седлообразной поверхности, при этом бетон арочной плотины укладывается непосредственно на поверхность седла. В плотине Чиркейской ГЭС фундаментная бетонная подушка (пробка) располагается в пределах основания, нарушенного крупными горизонтальными трещинами. Устройство массивной фундаментной пробки в Ингурской плотине мотивируется необходимостью смягчения нагрузок на известняки, ослабленные трещинами и правобережным разломом. Радиальные швы в плотине Идикки в Индии (плотина двоякой кривизны высотой 171 м, шириной по низу 20 м и по верху 7,2 м) заполнены тонким цементным раствором при предварительном охлаждении бетонной смеси до 11,6— 15,6°С. Для расчета гравитационной (пробковой) части плиты доктором техн. наук А. А. Храпковым разработана методика пространственного расчета. При наличии на отметках, близких к гребню плотины, местных уширений створов или в береговых примыканиях на верхних отметках ослабленных зон в ряде плотин для повышения арочного эффекта (уменьшения радиусов верхних арок) сооружаются устои-открылки. Для улучшения работы устоя иногда последний изолируют от верхнего бьефа гравитационным открылком, воспринимающим гидростатическое и фильтрационное давление воды.
В арочных плотинах временные секционные швы имеют ширину 1—2 мм и образуются при бетонировании в распор каждой последующей секции. В большинстве плотин поперечные швы секут арку в каждом сечении радиально и их поверхности имеют винтовую (геликоидальную) форму. Для обеспечения совместной работы секций в швах устраиваются штрабы. В радиальных и в периметральных (контурах) швах используются противофильтрационные уплотнения с дренажными устройствами. В швах плотины предусматриваются также конструкции для проведения основной цементации швов, а при необходимости и повторной цементации.
В связи со строительством арочных плотин в створах с нарушенными скальными породами большое значение приобретают вопросы устойчивости береговых примыканий. В проектной практике получили распространение методы расчета устойчивости, основанные на закономерностях механики скальных пород. Проводятся экспериментальные исследования геомеханических моделей комплекса плотина — основание с доведением их до разрушения, а также выполняются расчеты устойчивости береговых упоров арочных плотин, в которых учитываются фактическое положение и нарушенность расчетных упорных блоков, которые могут сформироваться внутри скального массива в предельном напряженном состоянии.
Коэффициент запаса устойчивости принимается 1,6—1,8 для основного сочетания нагрузок и 1,35 для особых сочетаний воздействий. Максимальное значение коэффициента запаса устойчивости береговых упоров Ингурской плотины составляет 1,87—2,02. В плотинах, расположенных в широких створах, увеличивается роль русловой части в обеспечении устойчивости плотины и расчеты устойчивости основания арочной плотины в целом учитывают совместную работу русловой и береговой частей. Значительное внимание уделяется укреплению оснований плотин. Например, в основании Ингурской плотины имеется тектоническое нарушение (разлом) и 25 крупных трещин. Зона разлома на значительную глубину заполнена бетоном, а ниже помещена железобетонная решетка. Крупные трещины в основании разделаны и заполнены бетоном, а остальные трещины зацементированы. В надразломной части плотины для предотвращения подвижек по разлому увеличена высота седла.