title-icon
Яндекс.Метрика
» » Мероприятия по преодолению опасных тектонических воздействий

Мероприятия по преодолению опасных тектонических воздействий

Присутствие разрывного нарушения или другого строительного дефекта само по себе не всегда является достаточным основанием для отказа от использования створа плотины. Часто бывает экономически выгоднее укрепить скальный массив основания, изменить тип или размеры сооружения, внести конструктивные изменения.
Выявление тех или иных тектонических структур определяет разнообразные инженерные решения. Так, разрывные зоны, с мощностью подзон сместителя 6-10 м, выявленные, в докембрийских породах основания арочной плотины Камбамба в Анголе пришлось расчистить и заполнить бетоном на глубину, равную их двойной ширине. Была проведена также укрепительная цементация с предварительной промывкой трещин. Все эти мероприятия задержали строительство и привели к значительному перерасходу цемента. Заделка разрывной зоны бетоном применялась в примыкании плотины Хао-Лаем в Таиланде.
Укрепительные мероприятия разнообразны и проектируются сообразно с характером разрывного нарушения. Так, гравитационная плотина Пиан-Паулу в Италии высотой 52 м и длиной по гребню 216 м сложена из бетонных монолитов 4x4 м, с металлическим экраном на верхней грани. Правое крыло плотины опирается на раздробленные милонитизированные слюдяные сланцы, по-видимому, надвинутые на речной аллювий мощностью 25 м. Здесь с помощью шахт построена бетонная противофильтрационная стенка (зуб длиной по фронту плотины 120 м, глубиной 67-115 м и толщиной 3 м), которая пересекла водопроницаемые толщи сланцев и иловатого аллювия. В Австралии у основании левобережного склона гравитационной плотины Варрагамба высотой 137 м зафиксирован надвиг, простирающийся вдоль русла и наклоненный под этот склон. Его сместитель с подзоной передробленных и перетертых пород мощностью 2,5-6 м был зачищен на глубину 15 м и заполнен бетоном. Работы велись подземным способом до вскрытия котлована. В Японии липаритовое основание арочной плотины Кавамата (высотой 120 м) нарушено многочисленными сбросами и трещинами продольными и поперечными к оси ущелья. Тектониты самого крупного поперечного сброса имеют мощность 5-7 м. Для укрепления несущего блока применены анкерные натяжные штанги и бетонная “передающая стенка”. В Испании гранитное основание арочной плотины Альдеадавила (высотой 140 м) нарушено раскрытыми тектоническими трещинами в бортах и тремя трещинами скалывания под левой пятой плотины. Опасность раскрытия трещин преодолена анкеровкой левобережного скального упора стальными штангами (169 анкеров диаметром 3 см), заглубленными на 5 м за трещину, а трещины скалывания зацементированы (415 т цемента). Гранитное основание Беломорской плотины на р. Выг в Карелии (рис. 1.13) нарушено сбросами, жилами амфиболита, двумя раскрытыми субгоризонтальными трещинами (шириной 10-20 см), которые заполнены вмытым с поверхности пластичным илистым материалом. Для обеспечения устойчивости сооружения заложен бетонный зуб (ширина 2,5 м, глубина 3 м), который пересек обе трещины; зуб сопряжен анкерами с фундаментальной плитой щитовой стенки и продолжен вниз цементационной завесой на глубину 6-10 м. Скальное основание плотины омоноличено цементацией на глубину 3-4 м. Промытые от илистого заполнителя трещины заполнены цементным раствором (18,8 т цемента) на площади 25x25 м2.

Смена типа плотины из-за структурного дефекта основания обычно заключается в замене арочной на каменнонабросную (Инфьернилло и Вальсеквилло в Мексике, Сезанна и Корин в Австралии) и арочногравитационную (Салиме в Испании), или бетонной гравитационной на каменнонабросную (Тиме Форд в США, Миборо в Японии, Каинджи в Пакистане) или бетонную контрфорсную (Мидоубэнк в Австралии).
Недооценка тектонических структур при инженерных изысканиях приводит к необходимости изменения типа плотин уже в процессе строительства, что связано с его существенным удорожанием. Так, обнаружение пропущенного при изысканиях разрыва обусловило замену гравитационной плотины из каменной кладки на земляную плотину в гидроузле Лингана Макки в Индии. Выявление серии разрывных зон мощностью до 20 м привело к замене бетонного варианта плотины на земляной на Капчагайской ГЭС в Казахстане. Интенсивная трещиноватость гранитов в основании 186-метровой плотины Куробе-4 в Японии обусловила необходимость проектирования арки специальной формы (с “ныряющим” гребнем), при которой верхние ее 50 м работают без опоры на примыкание. Возведение дополнительных уступов, контрфорсов и применение анкеров в связи со структурными дефектами основания отмечается для плотин Бени-Бадельи, Гриб в Алжире, Санта Евлалия в Испании. Расширение цоколя плотины и пяты арки с учетом структурных факторов проводились на плотинах Эмоссон в Швейцарии, Одеаксер в Португалии и др., а устройство временных или постоянных швов — на плотинах Бор во Франции, Моррис в США, Одеаксер, Белезар в Португалии. Специальный шов особой конструкции был устроен в цоколе арочной плотины Ингури ГЭС в Грузии над правобережным тектоническим нарушением для защиты от возможных разрывных смещений. Увеличение глубины врезки бетонных сооружений в скальные основания бывает так же вызвано присутствием тектонических нарушений (плотины Красноярская, Гуматская, Усть-Каменогорская, Днепрогэс-II, Новосибирская, Княжегубская, а также Кассеб в Тунисе, Старая Асуанская в ОАР, Бартлетт в США и др.) и трещиноватостью (плотины Усть-Каменогорская, Днепрогэс, Княжегубская и др.). Наличие трещин бортового отпора увеличило глубину врезки Чиркейской арочной плотины в борта долины до 70 м.
Неустойчивость откосов в интенсивно трещиноватых скальных массивах требует применения специальных методов горных работ. Например, значительного уменьшения зарядов при взрывных работах на строительстве Ладжанурской арочной плотины и шлюза Днепрогэс-П, применение анкеров и сохранение защитного слоя на строительстве плотины Понголапоорт в Южной Африке, замену буровзрывных работ вырезанием блоков пород с помощью тросовой пилы под зуб плотины Петибой в США, анкерирование и битумное покрытие “свежих” откосов на строительстве плотины Оахе в США и т.п.
Для устойчивости гидротехнических сооружений на сдвиг неблагоприятна параллельность кливажа или интенсивной трещиноватости контакту плотины со скалой. Это обстоятельство стало одной из причин аварии гравитационной плотины Сент Френсис и плотины Охайо Ривер № 26 в США, а также применения специальных защитных мероприятий (анкеры с предварительным натяжением, увеличение скальной выемки и ширины основания арки) в примыканиях арочных плотин Эмоссон в Швейцарии и Санта Евлалия в Испании.
На участках с неблагоприятными структурными условиями применяются специальные методы проходки туннелей, например, проходка неполным сечением с предварительной цементацией (Малговер во Франции, Арпа-Севан в Армении), с использованием наклонных анкеров и с проходкой опережающих скважин или горных выработок (Арпа-Севан). Для повышения устойчивости тектонически ослабленных стенок туннелей и других подземных сооружений используется контурное взрывание, специальные проходческие комбайны, закрепление стенок торкрет-бетоном или анкерами сразу после расчистки забоя. Основным средством борьбы с фильтрацией по трещинам считается цементационная завеса, которая применяется на большинстве строящихся гидроузлов.
Кроме того, в основании уже построенных сооружений продолжаются наблюдения за тектоническими движениями. Например, измерения показали, что относительные смещения блоков по Ионахшкому разрыву в подземных сооружениях Рогунской ГЭС достигают 1,4 мм/год, а их наклон — 30 и 68 секунд в год по разным направлениям. На ряде объектов также используется современная следящая за режимом тектонических движений, аппаратура (наклономеры и др.), проводятся прямые прецезионные измерения геофизическими и др. приборами.
Наибольшую опасность современные движения по разрывам представляют, по мнению А.А. Варги, для крупных энергетических сооружений. Особенно возрастает опасность таких движений в условиях частого в настоящее время увеличения объема водохранилищ, когда плотины высотой 200 и более метров становятся рядовым сооружением. Подобные гидротехнические сооружения тяготеют к орогеническим областям, особенно к приразрывным частям воздымающихся тектонических блоков, где обычно формируются глубокие и узкие ущелья.
Широкий диапазон мероприятий по преодолению тектонической опасности связан с разнообразием сочетания геологических условий и конструктивной специфики сооружений. Тем не менее, очевидно, что еще не выработаны наборы стандартных решений для тех или иных типичных ситуаций. Это свидетельствует о недостатках и в методике выявления и оценки тектонической опасности.

title-icon Подобные новости