Лаборатория геологии техногенных процессов
Максимович Н.Г. Плотины на гипсоносных породах - объекты повышенной опасности // Тематический семинар по экологическим катастрофам и учету их экономических, социальных и медицинских последствий: Тез.докл.-Уфа,1993.-С. 94-96.
ПЛОТИНЫ НА ГИПСОНОСНЫХ ПОРОДАХ - ОБЪЕКТЫ ПОВЫШЕННОЙ ОПАСНОСТИ
Н. Г. Максимович
Одним из неблагоприятных условий строительства гидротехнических сооружений, нередко приводящим к авариям и даже катастрофам, является наличие в их основании гипса. Возведение водоподпорных сооружений приводит к изменению гидродинамического режима, появлению в массиве вод, недосыщенных сульфатом кальция. Это создает условия для растворения гипса. Активизация карста может быть также связана с увеличением трещиноватости вследствие фильтрационных деформаций, выветривания пород в процессе строительства. Определенную роль оказывает увеличение растворимости пород под действием нагрузки от сооружения. Растворение гипса, содержащегося в дисперсных породах, может повлечь за собой суффозионные явления.
При наличии в основании плотины гипса в ряде случаев отказывались от ее сооружения. Например, в Провансе (Франция) в процессе строительства котлован вскрыл гипсоносные мергели, в результате стройка была остановлена. Остановлено строительство небольшой ГЭС на р. Ирень в Пермской области. В Ираке одной из причин отказа от выгодного в топографическом отношении створа Фатха послужило наличие в породах до 60% гипса и ангидрида.
В ряде случаев строительство плотин на гипсоносных породах приводило к катастрофам и авариям. Например, одной из причин разрушения плотины Сент-Френсис (Калифорния, США) высотой 63 м, повлекшее за собой человеческие жертвы, явилось растворение гипса, содержащегося в глинистых конгломератах основания. В окрестностях Бааеля на р. Бирс растворение пластов гипса в основании плотины привело к ее растрескиванию и оседанию. Известны случаи 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. Проблема защиты гипса от растворения возникала при создании Ереванской ГЭС на р. Раздан, плотины Брентли (Нью-Мексико, США), на ряде плотин Ирака. Вопрос о надежных противофильтрационных мероприятиях для защиты гипса в основании стоял при проектировании Ирганайской, Нижне-Кафирниганской, Рогунской плотин.
Приведенные примеры показывают, что при строительстве плотин на гипсоносных породах необходимо проводить тщательные инженерно-геологические изыскания, включающие математическое моделирование для обоснования противофильтрационных мероприятий для защиты гипса. Примером проведения таких мероприятий может служить Камская ГЭС. Гидроэлектростанция построена в 1954 г. ниже впадения в р. Каму р. Чусовой и в настоящее время находится в черте г. Перми.
В зону влияния сооружения входят трещиноватые гипсоносные породы шешминского и Соликамского горизонта уфимского яруса верхней Перми.
Данные режимных гидрохимических и гидродинамических наблюдений показали, что в основании ГЭС после ее строительства начали развиваться процессы опреснения подземных вод, которые обычно активизируют процессы растворения гипсоносных пород. Предусмотренные проектом противофильтрационные мероприятия — цемзавеса и дренаж оказались недостаточно эффективными В создавшихся условиях встал вопрос об уплотнении цемзавесы, для чего был предложен разработанный в Проблемной лаборатории геологического факультета Московского университета гелеобрааующий щавелево-алюмосиликатный раствор. Использование силикатного раствора для тампонирования трещиноватых грунтов в основании плотины осуществлено впервые в отечественной практике.
Тампонажный эффект данного раствора достигается за счет образования геля из коллоидного раствора (золя) после его внедрения в массив путем инъекции, а высокая проникающая способность обеспечивается его низкой вязкостью. После доуплотнения завесы ее коэффициент фильтрации снизился в несколько раз. Постинъекционные процессы, возникающие при силикатизации водонасышенных трещиноватых гипсоносных пород, обеспечивают сохранность гипса и эффективность завесы, возрастающую во времени, что повышает устойчивость плотины. Это подтверждено данными математического моделирования и натуральными наблюдениями. Опыт инъекционного закрепления для предотвращения катастрофической ситуации может быть использован на других гидротехнических сооружениях.
|
|
|
