ASSESSMENT OF THE STRENGTH OF EARTH DAMS UNDER MULTICOMPONENT KINEMATIC EXCITATIONS

Mirsaidov M.M.; Toshmatov E.S.; Ishmatov A.N.; Yarashov J.A.; Urinov B.X.

Том 12 № 2 (2026): Апрель - Июнь

13-24

2026-06-30

Открытый доступ

Получена: 2026-07-24

Опубликована: 2026-06-30

Аннотация

В статье представлен подробный анализ современного состояния проблемы оценки напряженно-деформированного состояния и динамического поведения плотин (в условиях плоской деформации) с учетом неоднородности конструктивных особенностей и вязкоупругих свойств грунта.

Разработана математическая модель для оценки динамического поведения грунтовых плотин на основе принципа возможных перемещений в сочетании с принципом Даламбера, в котором учитывается вязкоупругое поведение грунта с использованием наследственной теории Больцмана–Вольтерра. Решение задач реализовано с использованием метода конечных элементов на основе комплексной арифметики.

В качестве объекта исследования рассмотрены установившиеся вынужденные колебания Пскемской грунтовой плотины (высотой 195 м) при различных резонансных режимах колебаний. Установлено, что максимальные амплитуды напряжений в теле плотины возникают не только на первой резонансной частоте, но и в области плотного спектра высоких частот. С использованием теории прочности Кулона–Мора проведена оценка прочности сооружения: рассчитаны коэффициенты запаса прочности для различных участков тела плотины и выявлены наиболее опасные участки сооружения при частотах внешних воздействий, близких к резонансным.

Ключевые слова

Список литературы

Глаговский В.Б., Финагенов О.М. Оценка безопасности грунтовых гидротехнических сооружений при землетрясении // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. – 2000. – Т. 238. – С. 28–33.
Красников Н.Д. Сейсмостойкость гидротехнических сооружений из грунтовых материалов. М.: Энергоиздат, – 1981. – 240 с.
Ахмедов М.А. Землетрясение, последствия и защита. Ташкент: ТашГТУ, – 2016. – 387 с.
Ахмедов М.А., Салямова К.Дж. Анализ и оценка повреждений гидротехнических сооружений. Ташкент: Фан ва технология, – 2016. – 160 с.
Зарецкий Ю.К., Ломбардо В.Н. Статика и динамика грунтовых плотин. М.: Энергоиздат, – 1983. – 256 с.
Константинов И.А. Динамика гидротехнических сооружений. Часть 2. Л.: Издательство ЛПИ, – 1976. – 196 с.
Ломбардо В.Н. Статический расчет грунтовых плотин. М.: Энергия, – 1983. – 200 с.
Ляхтер В.М., Ивашенко И.Н. Сейсмостойкость грунтовых плотин. М.: Наука, – 1986.– 233 с.
Мирсаидов М.М. Теория и методы расчета грунтовых сооружений на прочность и сейсмостойкость. Ташкент: Фан, – 2010. – 312 с.
Напетваридзе Ш.Г. Сейсмостойкость гидротехнических сооружений. М.: Госстройиздат, – 1959. – 218 с.
Окамото Ш. Сейсмостойкость инженерных сооружений. М.: Стройиздат, 1980. – 324 с.
Рассказов Л.Н., Бестужева А.С. Сейсмостойкость грунтовых плотин // Гидротехническое строительство. – 1997. – № 3. – С. 13–19.
Мирсаидов М.М., Султанов Т.З. Оценка динамической прочности грунтовых плотин с учетом нелинейного деформирования. Ташкент: Адабиет учкунлари, – 2018. – 258 с.
Gordan B., Adnan A. Excellent performance of earth dams under resonance motion using isolator damping layer // Shock and Vibration. – 2014. doi: http://dx.doi.org/10.1155/2014/432760
Arbain A. et al. Vibration analysis of Kenyir dam power station structure using a real scale 3D model // Civil and Environmental Engineering Reports. – 2019. – Vol. 29. – No. 3. –P. 48–59. doi: http://dx.doi.org/10.2478/ceer-2019-0023
Jafari M.K., Davoodi M. Dynamic characteristics evaluation of Masjed-Soleiman embankment dam using forced vibration test // 13th World Conference on Earthquake Engineering. Vancouver, – 2004. – Paper No. 2218.
Inaudi J.A. et al. Foundation flexibility effects on the seismic response of concrete gravitydams. – 2000. – P. 1–16.
Cantieni R. Assessing a dam’s structural properties using forced vibration testing // Proceedings. – 2001. – P. 1001–1006.
Lo E., Pelecanos A., Pepper A. Comparison of shear-beam and dynamic finite-element modal analysis of earth dams // ICE Publishing. – 2018. doi: http://dx.doi.org/10.1680/sdar.64119.103
Ike C.C.O. Classical analysis of the shear vibration characteristics of an embankment dam// Nigerian Journal of Technology. – 2008. – Vol. 27. – No. 1.
Tarinejad R., Ahmadi M.T., Harichandran R.S. Full-scale experimental modal analysis of an arch dam // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. – 2014. – Vol. 61–62. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.soildyn.2014.01.020 Sevim B., Altuni¸sik A.C. Determination of natural frequencies of arch dams based on reservoir levels using ambient and forced vibration tests // Civil Engineering Research Journal. – 2018. – Vol. 3. – No. 5. doi: http://dx.doi.org/10.19080/CERJ.2018.03.555623
Silveira I.V., Pedroso L.J. Analysis of natural frequencies and modes of vibration involving dam-reservoir-foundation interaction // Third International Dam World Conference. – 2018.
Zimmaro P., Ausilio E. Numerical evaluation of natural periods and mode shapes of earth dams for probabilistic seismic hazard analysis // Geosciences. – 2020. – Vol. 10. – P. 1–11. doi: http://dx.doi.org/10.3390/geosciences10120499
Ebrahimian B., Noorzad A. Numerical earthquake response analysis of earth dams // Proceedings. – 2017. – P. 805–817. doi: http://dx.doi.org/10.3217/978-3-85125-564-5-109
Hasani N., Ghanbari A., Hosseini S.A.A. Analytical estimation of natural frequency in earth dams considering foundation effects // Numerical Methods in Civil Engineering. –2016. – Vol. 1. – No. 1. – P. 7–13. doi: http://dx.doi.org/10.29252/nmce.1.1.7
Hazwan M. et al. Prediction of the flow-induced vibration response of the Chenderoh dam // MATEC Web of Conferences. – 2018. – Vol. 217. – 01001. doi: http://dx.doi.org/10.1051/matecconf/201821701001
Xia D., Liu Y., Liu J. Dynamic characteristics of soil-rockfill dam interaction system based on soil nonlinearity. – 2015. doi: http://dx.doi.org/10.11817/j.issn.1672-7207.2015.09.043
Ariyan M., Habibagahi G., Nikooee E. Seismic response of earth dams considering dynamic properties of unsaturated zone // E3S Web of Conferences. – 2016. – Vol. 9. – 08002. doi: http://dx.doi.org/10.1051/e3sconf/20160908002
Li Q. et al. Dynamic characteristics of tailings dam with geotextile tubes under seismic load // Reviews on Advanced Materials Science. – 2021. doi: http://dx.doi.org/10.1515/rams-2021-0046
Raja M., Maheshwari B. Behaviour of earth dam under seismic load considering soil nonlinearity // Open Journal of Civil Engineering. – 2016. – Vol. 6. – No. 2. – P. 75–83. doi: http://dx.doi.org/10.4236/ojce.2016.62007
Lo E., Pelecanos L. Building dams on rock or soft soil – frequency-domain analysis of dam-foundation interaction // Proceedings of the 20th BDS Conference. – 2018. doi: http://dx.doi.org/10.1680/sdar.64119.113
Mirsaidov M.M., Toshmatov E.S. Spatial stress state and dynamic characteristics of earth dams // Magazine of Civil Engineering. – 2019. – Vol. 89. – No. 5. – P. 3–15. doi: http://dx.doi.org/10.18720/MCE.89.1
Khusanov B., Khaydarova O. Stress-strain state of earth dam under harmonic effect // E3S Web of Conferences. – 2019. – Vol. 97. – 05043. doi: http://dx.doi.org/10.1051/e3sconf/20199705043
Sultanov T.Z. et al. Strength assessment of earth dams // MATEC Web of Conferences. – 2019. – Vol. 265. – 04015. doi: http://dx.doi.org/10.1051/matecconf/201926504015
Mirsaidov M.M., Sultanov T.Z., Yarashov J.A. Strength of earth dams considering elasticplastic soil properties // Magazine of Civil Engineering. – 2021. – Vol. 108. – No. 8. doi: http://dx.doi.org/10.34910/MCE.108.13
Sultanov T.Z., Khodzhaev D.A., Mirsaidov M.M. Assessment of dynamic behavior of heterogeneous systems considering nonlinear viscoelastic soil properties // Magazine of Civil Engineering. – 2014. – Vol. 45. – No. 1. – P. 80–89.
Чугаев Р.Р. Гидравлика. – Л.: Энергоиздат, – 1982. – 203 с.
Колтунов М.А., Кравчук А.С., Майборода В.П. Прикладная механика деформируемого твердого тела. М.: Высшая школа, – 1983. – 349 с.
Ильюшин А.А., Победря Б.Е. Основы математической теории термовязкоупругости. М.: Наука, – 1970. – 280 с.
Бате К., Вилсон Е. Численные методы анализа и МКЭ. М.: Стройиздат, – 1982. – 448 с.
Rzhanitsyn A.R. Creep Theory. M.: Stroyizdat, – 1968. – 416 p.
Mirsaidov M.M., Sultanov T.Z. Use of linear heredity theory of viscoelasticity for dynamic analysis of earthen structures // Soil Mechanics and Foundation Engineering. – 2013. – Vol. 49. – No. 6. – P. 250–256. doi: http://dx.doi.org/10.1007/s11204-013-9198-8
Цытович Н.А., Тер-Мартиросян З.Г. Основы прикладной геомеханики в строительстве. М.: Высшая школа, – 1981. – 317 с.