Лаборатория геологии техногенных процессов
Воронкевич С.Д., Емельянов С.Н., Максимович Н.Г., Морозов С.В. Опыт применения математического моделирования для оценки техногенного воздействия на растворимые основания плотин // Методика изучения карста: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. совещ.-Пермь,1985.-С.143-144. /0,1/
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЮ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА РАСТВОРИМЫЕ ОСНОВАНИЯ ПЛОТИН
С. Д. Воронкевич, С. Н. Емельянов, Н. Г. Максимович, С. В. Морозов
Развитие гидротехнического строительства на скальных грунтах в сложных инженерно-геологических условиях, которые характеризуются наличием в основании плотин легко растворимых пород, обусловливает необходимость повышения плотности создаваемых в них противофильтрационных завес. В последнее время для решения этой задачи наряду с цементными используются и химические инъекционные растворы. Качество создаваемых завес в значительной степени определяется возникающими в подобных техногенно-геохимических системах физико-химическими постинъекционными процессами.
Для исследования этих процессов выбраны Камская ГЭС (г. Пермь) и Рогунская ГЭС (Таджикистан), как типичные объекты. Выполненные лабораторные исследования постинъекционных процессов на примере создания плотной противофильтрационной завесы в основании Камской ГЭС показали, что в ряде случаев они могут приводить к дополнительному снижению коэффициентов фильтрации пород. Для получения величин изменения коэффициентов фильтрации во времени и количественной оценки влияния постинъекционных процессов на качество завесы использовано математическое модели рование на ЭВМ методом конечных элементов. Применен комплекс обратных расчетов, каждый из которых давал возможность получить распределение коэффициентов фильтрации под плотиной путем подбора их так, чтобы значения расчетных напоров в соответствующих точках совпали с данными натурных наблюдений в пьезометрах. Установлено, что доуплотнение цементационной завесы щавелевоалюмосиликатным раствором обусловило снижение коэффициентов фильтрации в 70—100 раз. Постинъекционные процессы приводят к снижению еще в 2 раза коэффициента фильтрации завесы и в 10 раз коэффициента фильтрации пород в зоне толщиной около 5 м за завесой. Возросли устойчивость плотины на сдвиг.
Наличие пласта соли в основании Рогунской ГЭС обусловило необходимость создания плотного противофильтрационного экрана. В этом случае возрастает роль осмотических процессов переноса воды в силу значительного снижения фильтрации под действием гравитационных сил. Выполненные лабораторные исследования осмотического переноса воды в скальных грунтах основания ГЭС и гелях тампонажных составов вызвали необходимость приблизительной оценки его роли при фильтрации через противофильтрационную завесу. Для этой цели также был использован метод конечных элементов, позволяющий легко учитывать сложное геологическое строение основания плотины и взаимодействие фильтрационного и осмотического потоков, на базе которого создана программа для ЭВМ. Задача является прямой и в пей использованы данные по коэффициентам фильтрации и осмоса, полученные в полевых и лабораторных экспериментах. Расчеты для различных элементов завесы показывают, что влияние осмоса возрастает по мере повышения плотности защитного экрана и приводит к увеличению до 30% рас ходов потоков через защитный экран пласта соли в основании Рогунской ГЭС. На основании расчетов предложено заменить П-образную форму экрана на ¬ -образную, отбросив часть завесы со стороны верхнего бьефа, т. к. в диапазоне возможных изменений коэффициентов фильтрации экрана расход через нее в 10—100 раз меньше, чем через другие элементы завесы.
Выполненные исследования показывают перспективность математического моделирования для оценки эффективности защиты растворимых пород в основаниях плотин.
|
|
|
