116

ШушенскойГЭСприполномзаполненииотметкауровняводывверхнем бьефе 539м, а при сработке – около 500м; таким образом, колебания уровняпочти40м. Также, дляискусственныхводохранилищхарактерно отложениенадне, особеннонепосредственнопередплотиной, такназываемоготвердогостока– частицгорныхпород, которыерекапереносила до строительства плотины. Теперь, скорость течения резко упала, и частицы оседают на дно, создавая угрозу заиления.

Периодическиесмачиванияиобсыханиябереговводохранилищав полосе колебания уровня также приводят к разрушению горных пород, слагающих берега.

Таким образом, на искусственных водохранилищах можно выделить следующие явления:

-заиление чаши водохранилища;

-возникновение, приостановка, возобновление оползневых процессов на берегах водохранилища;

-формирование нового профиля берегов водохранилища (сопровождающееся обвалами пород, образованием и разрушением террас и др.);

-подпор грунтовых вод по берегам водохранилища и связанное с ним подтопление территории.

Пристроительствегидротехническихсооруженийособоезначение имеетпрогнозпереработкибереговвовремени. Нерекомендуетсяно-

воестроительствовбереговойполосе, которая, попрогнозу, будетвовлечена в процесс переработки. Существующие сооружения защищаются уже описанными методами: сооружениемдамб, подпорных стенок, волноломов, устройствомискусственныхпляжей. Главнаятрудностьзаключаетсявтом, чтопоканетабсолютнонадежныхметодовпрогнозаскоростиразвитияпроцессовпереработкиберегов. Поэтомуширокоиспользуется метод аналогий, основанный на непосредственных наблюдениях.

Глава 4. Суффозия механическая и химическая. Плывуны. Методы борьбы с суффозией и плывунами

§ 1. Суффозия механическая и химическая

Суффозия(отлатинского«подкапываю») – процессвыносачастиц горныхпороддвижущимися(фильтрующимисячерезпороду) подземными водами. Различают механическую и химическую суффозию.

Подмеханическойсуффозиейпонимаютразрыхлениеивыносчастиц пород, даже не содержащих растворимых в воде минералов, током фильтрующейся воды.

117

Под химической суффозией понимают выщелачивание и вынос в растворенном виде водорастворимых минералов и горных пород.

Механическая суффозия в природных условиях происходит довольно редко и отмечается в бортах оврагов и речных берегах.

Прирезкомсбросепаводковыхводуровеньподпертоговодоносногогоризонта(УГВ) снижаетсязначительномедленнее, образуетсякрутая депрессионная кривая ГВ и создается гидродинамическое давление, направленноевсторонусклона. Наповерхностиможетобразоватьсясуффозионная воронка вследствие выноса частиц и оседания вышележащего грунта (см. рис. 7.7).

Необходимоподчеркнуть, чтовследствиевыносачастицвгорной породеобразуютсяпустоты, возрастаетскоростьпотока, начинаютвыноситьсяболеекрупныечастицыит.д. Такимобразом, возникшийвмассиве горных пород или в теле плотины процесс механической суффозии, если не принимать меры по его устранению, будет прогрессировать со временем.

Рис. 7.7. Образование суффозионных воронок.

Химическая суффозия наблюдается в тех случаях, когда на пути фильтрующейся воды есть растворимые в ней вещества. Как правило, процессымеханическойихимическойсуффозиипротекаютодновременно.

Особенно ярко процессы суффозии проявляются в основании (а иногдаивтеле) гидротехническогосооружения, придостаточновысоких уровняхводывводохранилище. Приэтомфильтрующаясяводаразлагает и выносит минеральный заполнитель трещин и материал, из которого

118

сложены стенки трещин (вмещающую породу) в основании плотины. Кроме того, при наличии трещин в теле плотины, фильтрующаяся вода может выносить материал, из которого сложена плотина (например, цемент из бетонных плотин).

Рассмотрим действие процессов суффозии на примере СаяноШушенскойГЭС. Передначаломстроительствабыласнятазонаповерхностнойтрещиноватости(зонавыветривания). Крометого, быливыполненынесколькорядовцементации, тоестьвоснованииибереговыхпримыканияхплотиныбылиотбуренысотнискважин, вкоторыезакачивался цементныйраствор. Темнеменее, снаполнениемводохранилища, создалисьоченьвысокиегидростатическоеигидродинамическоедавления. По существующимтектоническимтрещинам, существующимивновьобразованным трещинам разгрузки в основании и примыканиях плотины, за пределами областей цементации и непосредственно перед ними, под весьмавысокимдавлениемосуществляласьфильтрацияводы. Современем, во многих цементационных скважинах цемент был вынесен путем механическойихимическойсуффозии. Относительнорастворимыеминералы в трещинах и прожилках в горных породах основания (кальцит, эпидот, гранат), также разлагались и выносились. Помимо нарушения цементной завесы и размыва, разработки трещин в породах основания, происходитивыносчастиццементаибетонаизтрещинвтелеплотины.

В связи с появлением и нарастанием вышеуказанных процессов суффозии, былоприняторешениеопроизводствеработпоуменьшению (и, в идеале, ликвидации) фильтрации по трещинам в теле плотины и по уменьшению фильтрации по трещинам в ее основании. Для этих работ былзаключендоговорсизвестнойпостроительствутоннеляподпроливом Ла-Манш фирмой «Солетанш».

Методзаключалсявбурениинаучасткахфильтрациигруппскважин, в которые под определенным давлением закачивался специальный материал, которыйпостволускважиныпроникалвтрещиныинанекотороерасстояние по трещинам. Затем этот материал затвердевал, надежно скрепляястенкитрещин. ВпроцессеработспециалистыСШГЭСизучили метод. В дальнейшем (по настоящее время), данные работ выполнялись собственными силами. Причем, материал для инъекционных работ, так называемыеполимерныесмолыилимногокомпонентныеполимеры,

сейчас также изготавливают и поставляют на СШГЭС отечественные предприятия. Данный метод работ нами запатентован.

Явлениеплывунностирассмотренонамивразделе«Подземныеводы». Здесь оно упоминается, поскольку также относится к инженерногеологическим процессам.

119

§ 2. Методы борьбы с суффозией и плывунами

Для борьбы с суффозией применяют меры по прекращению движения воды через размываемый массив:

-регулированиеповерхностногостокаилиперехватподземныхвод дренажнымиустройствамидляпредотвращенияпоступленияифильтрации воды;

-устройствозащитныхпокрытийдлязащитыгорныхпородотповерхностного выветривания;

-устройство обратных фильтров (в основании плотины в ее нижнем бьефе) или поверхностных дренажей для вывода подземных вод и предотвращения вымывания частиц пород;

-конструктивныеособенностисооруженийдляуменьшенияскорости движения и увеличения пути фильтрации подземных вод;

-искусственное улучшение свойств пород путем силикатизации, цементацииипр. длясниженияфильтрации. Нагнетаниезатвердевающих (схватывающихся) материалов в породы (поры, каналы, трещины).

Для борьбы с плывунами применяются следующие методы:

-искусственноеосушениеводонасыщенныхпород. Осуществляется с помощью откачек из специально пробуренных скважин (временная мера на период строительных работ) или с помощью забивных и опускных фильтров и иглофильтров. Этот метод применяется для борьбы с ложнымиплывунами(псевдоплывунами). Осушениеистинныхплывунов практически невозможно, так как в них отсутствует напорная фильтрация;

-креплениеплывуновспомощьюшпунтовыхограждений, забивной крепи и т.п. Метод широко применяется, но ограничен по глубине;

-замораживание плывунов. Пригоден для всех видов плывунов, однако, тоже носит временный характер;

-химическоезакреплениеплывунногогрунтанагнетаниемжидкого стекла, хлористого кальция или силикатных материалов. Возможно

только для фильтрационных плывунов, где коэффициент фильтрации достаточновысок. УистинныхплывуновКф< 2х10-3м/секихимическое закрепление для них малоприменимо.