Естественнонаучный институт | Лаборатория ГТП | Объекты

Лаборатория геологии техногенных процессов

Cотрудники

Список публикаций

Места работ

Сангтудинская ГЭС-1

Весной 2006 года Лаборатории Геологии техногенных процессов Естественнонаучного института было предложено участвовать в решении проблем связанных со строительством Сангтудинской ГЭС-1 (республика Таджикистан).

Среди прочих геологических процессов и явлений в районе Сангтудинской ГЭС-1 наиболее широко развит карбонатный карст в известняках, и известковых брекчиях, а так же сульфатный — в загипсованных отложениях. Карстовые явления и процессы могут существенным образом повлиять на параметры противофильтрационных элементов в основании и примыкании плотины. Параметры производства цементационных работ вокруг подземных выработок и другие проектные и технические решения. Кроме того, изменение гидрогеологических условий после наполнения водохранилища может спровоцировать как активизацию древних или интенсификацию существующих карстовых процессов, так или возникновение новых.

К настоящему времени накоплен опыт, обобщенный в работах Г. С. Золотарева, А. Г. Лыкошина, Л. А. Молокова, И. А. Парабучева и др. и успешно ведется строительство плотин с карстующимися карбонатными породами в основании. Плотин содержащих в основании гипс и каменную соль, значительно меньше. При наличии в основании гипса, имеющего большую растворимость по сравнению с карбонатами, в ряде случаев отказывались от сооружения плотин. Например, в Провансе (Франция) в процессе строительства плотины на окраине горного массива Сен-Бом были обнаружены гипсоносные мергели, и стройка была остановлена. Прекращены изыскания для плотины Риан около г. Бриньоля (Франция) и плотины Альбер-Штольберг около г. Гарца (Австрия), в основании которых обнаружены гипсы. Остановлено строительство небольшой ГЭС на р. Ирень в Пермском крае. В Ираке одной из причин отказа от выгодного створа Фатха послужило наличие в породах до 60% гипса и ангидрита.

В ряде случаев строительство плотин на гипсоносных породах приводило к катастрофам и авариям. Одной из причин разрушения плотины Сент-Френсис (Калифорния, США) высотой 63 м явилось растворение гипса, содержащегося в конгломератах основания. В результате катастрофы погибло 400 человек. Известны катастрофические случаи на плотинах Куаил Крик и Титон (США). В окрестностях Базеля на р. Бирс растворение пластов гипса в основании плотины привело к ее растрескиванию и оседанию. Потери воды из водохранилищ при небольших плотинах с гипсоносными породами в основании на р. Осе в бассейне р. Ангары, в США — штатах Оклахома и Нью-Мексико. Осадки наблюдались на плотинах Сан-Фернандо, Драй Каньон, Буэно Виста, Кастейк, Олив-Хилла, Рэтлснейк в Калифорнии (США), а так же Сентфордской плотине (Техас, США). В США полости, образовавшиеся вследствие растворения гипса, обнаружены в основании плотин Хондо, Макмиллан, Авалон (Нью-Мексико) и Редрок (Айова), а также на плотине Фонтанелле (Оклахома).

Аварийная ситуация возникла на Тбилисской бетонной плотине, отделяющей водохранилище от оврага. Основание плотины сложено песчаниками, аргиллитами, алевролитами, содержащими до 21% гипса. Противофильтрационные мероприятия на этой плотине предусмотрены не были. После года эксплуатации вследствие выщелачивания гипса прочность пород основания снизилась, в плотине появились трещины, произошло смещение блоков. После создания цементационной завесы указанные явления были ликвидированы.

Проблема защиты гипса от растворения возникла при создании Ереванской ГЭС на р. Раздан, Байпазинской ГЭС на р. Вахш, плотин Брентли, Мозес Сандерс Тауэ (США), Эль Изиро (Венесуэлла), Аллоз (Испания), Пебль де Пава (Гватемала), Хуошипо (Китай), Каза де Пиедра (Аргентина), Хесигхейм на р. Неккар (Германия), Монт Сенсис (Франция). Такие же проблемы возникли на существующих и проектируемых плотинах в Ираке: Докан, Дербенди-Хан, Рава, Хит, Мосул, Тартар, Хадита и др. Гипсы залегают в основании плотин Сен-Лоран в Каталонии, Жела на Сицилии, Поэкос в Перу. Необходимость проведения надежных противофильтрационных мероприятий для защиты гипса от растворения возникла на Ирганайской, Нижнее-Каферниганской, Рогунской платформах.

Сотрудники лаборатории Геологии техногенных процессов Естественнонаучного института в свое время принимали участие в разработке методов борьбы с растворением гипса в основании Камской ГЭС. Лаборатория так же имеет большой опыт работ в районах развития карбонатного, сульфатного и соляного карста. Эти знания и опыт были в полной мере использованы в ходе работ на Сангтудинской ГЭС-1.

Экспедиция «Сангтуда 2006»

В июне 2006 года была организована экспедиция лаборатории Геологии техногенных процессов на участок строительства «Сангтудинской ГЭС-1» республика Таджикистан, для проведения карстологической оценки ситуации и прогноза возможных изменений гидрогеологической обстановки в процессе строительства и эксплуатации сооружений ГЭС.

В состав экспедиции вошли: зав. каф. гидрогеологии и динамической геологии ПГУ профессор В. Н. Катаев, сотрудники лаборатории Геологии техногенных процессов в.н.с к.г.-м.н. С. В. Казакевич, вед. инженер А. В. Денисов, м.н.с. В. В. Никифоров, научный руководитель Н. Г. Максимович.

Отметим, что ранее карстологические исследования в этом районе республики Таджикистан практически не проводились.

Целью экспедиционных работ являлось: оценка карстологической ситуации и прогноз возможных изменений гидрогеологической обстановки в процессе строительства и эксплуатации сооружений ГЭС.

В полевой период проведено рекогносцировочное обследование территории примыкания к створу плотины со стороны верхнего и нижнего бьефов. По результатам обследования определены участки и маршруты карстологической съемки. Проведена карстологическая съемка карстующихся карбонатных и сульфатных толщ на участке примыкания к створу плотины в верхнем бьефе. В процессе съемки были обследованы верхнемеловые известняки и пласт гипсоангидритов по правому берегу р. Вахш, толща сингенетической известняковой брекчии по правому и левому берегу р. Вахш.

В процессе съемки проведено полевое описание 170 объектов поверхностных карстопроявлений и их соотношения с дизъюнктивными и пликативными нарушениями массива.

Отобраны образцы заполнителя карстовых форм и карстующихся пород с поверхности обнажений и из керна скважин. Пробы в лабораторных условиях исследованы с применением комплекса методов: визуального, оптического, рентгеновского фазового анализа и гомологических пар, анализа водных вытяжек, и д. р.

Результаты экспедиционных исследований переданы заказчику и учтены при принятии проектных решений.

В ходе экспедиции, прошло знакомство, с местными обычаями и достопримечательностями, в том числе с Нурекской ГЭС.

В настоящее время поступило предложение продолжить работы — разработать мероприятия по защите бетонных конструкций плотины от агрессивных сульфатных вод. Для этого начата серия лабораторных экспериментальных работ.

Тектонические трещины, фрагментарно заполненные обломками известняка, брекчированным известняком и известняковым конгломератом с карбонатным натечным цементом. В верхней части с вадозными каналами