Диссертация (Повышение водообеспеченности сельскохозяйственных объектов на основе превентивных мероприятий, обеспечивающих устойчивость низконапорных грунтовых плотин центральной Якутии), страница 10

Слой промерзания 8 см.Супесь легкая, пылеватая, темно-серая, оторфованная. Слой талый.Выход керна 10 %73Продолжение таблицы 3.833,5-4,044,0-8,058,0-9,0Пустота. Во время бурения на этом интервале наблюдался провалбурового снаряд.Песок пылеватый, влажный. С глубины 5 м – переувлажненный. Наглубине 7,5 м предположительно залегает уровень грунтовых вод.Песок светло-серый, разнозернистый с прослоями светло-серогоалеврита (1,5-3,0 см). Слой талый, водонасыщенный, текучий.Песок светло-серый, разнозернистый, твердомерзлый.

Криогенная59,0-11,6текстура массивная. На интервале 9,50-10,05 прослеживаются тонкие(1-3 мм) прослои торфа.Примечание: Выход керна в талых грунтах 15 %, в мерзлых 90 %.Таблица 3.9 – Криолитологическое описание грунтов скважины С-2М№Глубина, м10,0-0,520,5-6,0Описание грунтовГрунт отсыпки (супесь легкая, оторфованная).

Выход керная 10 % ввиде несвязанного шлама.Песок светло-серый, мелкозернистый, рыхлый. Выход керна 10 % ввиде рассыпавшегося песка.Песок светло-серый, мелкозернистый. Слой талый, водонасыщенный,36,0-9,5текучий. При бурении с продувкой наблюдается выплескиваниежидкого шлама из устья скважины.

Выход керна 0 %.49,5-10,7Керн в виде шлама из кусочков разуплотненного алеврита серогоцвета, толщиной 1,5-3,0 см. Слой талый. Выход керна 10 %.Температурные наблюдения в скважинах показали, что правая частьплотины талая (С-т1М и С-т2М), а левая часть сложена мерзлыми грунтами (рис.3.14).74-421.10.201602-2460°С2Глубина, м4681012С-т2МС-т3МС-т4МРисунок 3.14 – Температура горных пород в скважинах С-т2М, С-т3М и С-т4МДля уточнения возможного месторасположения подруслового таликапроведены геофизические работы методом геоэлектрической томографии.

ВпределахплощадкигидроузлаМаттазаложено3профиля,общейпротяженностью 507 м (рис. 3.15).В результате проведенных работ получены геоэлектрические разрезы по 3-мпрофилям. Мерзлотно-геофизические разрезы с интерпретацией представлены нарис. 3.16-3.18.75Рисунок 3.15 – Схема расположения геотермических скважин и геофизическихпрофилей на нижнем бьефе плотины Матта76Рисунок 3.16 – Геофизический (верхний) и геокриологические (нижний) профили в нижнем бьефе плотины77Рисунок 3.17 – Геофизический (верхний) и геокриологические (нижний) профилицентральной части нижнего бьефа плотины78Рисунок 3.18 – Геофизический профиль через новое русло р. Матта79Таким образом, геофизическое сканирование показало, что отложения,слагающие нижний бьеф плотины гидроузла Матта представлены в основномпородами с удельным сопротивлением менее 500 Ом·м (зеленый цвет намерзлотных разрезах), что указывает на то, что они находятся талом состоянии[89].

Часть пород имеет удельное сопротивление менее 100 Ом·м, что указываетна их водонасышенное состояние (красный цвет на мерзлотных разрезах). Вразрезах присутствуют так же мерзлые породы, но они занимают незначительную часть (синий цвет на мерзлотных разрезах).По результатампроведенных геофизических исследований методомэлектротомографии рассчитана площадь мерзлых пород (табл. 3.10).Таблица 3.10 – Площадь мерзлоты по геофизическим профилям№Номер геофизического профиляПлощадь мерзлоты, %1В-В1122Б-Б1413А-А16Анализируя полученные данные, приходим к выводу, что миграция воды изводохранилища происходит по двум участкам. Первый – старое русло р.

Матта(ПК65-ПК105 на ПР1), второй – участок в районе пересечения профилей 1-2.Полученные результаты показали, что значительная часть правого крыла плотинынаходится в талом состоянии (рис. 3.17). Основной поток фильтрации идет постарому руслу р. Матта, т.е. по линии расположения скважин С-т1М и С-т2М.Здесьпроисходитповышениетемператургрунтовплотины,увеличениемощности сезонно-талого слоя, термоэрозионное разрушение мест сооружениясифонных водовыпусков, а также зоны примыкания плотины со склоном долины.Для определения характера геокриологических изменений сопоставленыпоказатели глубины сезонного оттаивания и температуры грунтов на глубине 10 мв 1994 и 2016 годах в районе скважин С-т4М (табл.

3.11, рис. 3.19) и С-т1М (рис.3.20).80Таблица 3.11 – Показатели плотины Матта в районе скв. С-т4М в 1994-м и 2016-м годахПоказатели1994 г.2016 г.Глубина сезонного оттаивания, м3,04,5-3,3-2,5Температура грунтов на глубине 10 м, ˚С21Глубина, мТемпература, ˚С00246810-11994 г2016 г-2-3-4-5Рисунок 3.19 – Температура грунтов плотины по скв. С-т4М65Температура, ˚С431994 г2016 г21Глубина, м00246810-1Рисунок 3.20 – Температура грунтов плотины по скв. С-т1М81Наблюдается увеличение рассматриваемых показателей.

В этот же периодпо данным Росгидромета фиксировалось повышение среднегодовой температурывоздуха на 1,5 ˚С и увеличение суммы атмосферных осадков на 20 мм.Проведенныеисследованияподтверждаютзакономерностьснижениянесущей способности и устойчивости основания грунтовых плотин из-запотепления климата, выявленного на плотине Куогалы. В частности, увеличениесреднегодовой температуры воздуха за последние 23 года на 1,5˚С пометеостанцииБердигестяхповлеклоувеличениесреднегодовойсуммыатмосферных осадков на 20 мм, глубины сезонного оттаивания на 1,5 м,температуры грунтов на глубине 10 м на 0,8 ˚С по скв.

С-т4М и на 5,5 ˚С по скв.С-т1М.Такимобразом,выполненныегеокриологическиеисследованияподтверждают значительное сезонное оттаивание грунтов вследствие потепленияклимата, что снижает устойчивость основания грунтовых плотин.Для обеспечения фильтрационной прочности тела плотины необходимо всоставе эксплуатационных мероприятий предусмотреть следующее:– установка дополнительных замораживающих установок в верхнем бьефе;– ремонтно-восстановительные работы проводить при пониженных уровнях,вплотьдополноговодопотребленияопорожненияпрактиковатьводохранилища.предзимнееСучетомобъемовпонижениеуровняводывтемпературногоиводохранилище;–своевременновыявлятьвозможныеизмененияфильтрационного режима грунтовой плотины.

Наиболее эффективными являютсягеофизические методы, позволяющие проводить неразрушающий контроль;– контроль состояния тела и основания плотины с заложением сетигеотермических и пьезометрических скважин.823.3.1.Выводы по главеУстановлены закономерности снижения устойчивости основанияплотин в зависимости от увеличения мощности сезонно-талого слоя, связанного сповышением температуры воздуха, роста летних осадков и водности малых рек.2.Установлено, что причиной ежегодной просадки дна уровневогоавтоводосброса гидроузла Куогалы является процесс термокарста вследствиеоттаивания повторно-жильных льдов, подстилающих коренное ложе плотины.Результаты геокриологических исследований грунтов основанияплотиныподтверждают, что за последние 10 лет глубина сезонного оттаиванияувеличилась на 0,3 м, при этом, температура грунтов на глубине 10 м увеличиласьна 2,4 ˚С, что вызвано потеплением климата за последние 30 лет на 2,5 ˚С пометеостанции Чурапча.3.чтоИсследование геокриологических условий гидроузла Матта показало,значительнаячастьотложений,слагающихнижнийбьефплотиныпредставлена талыми грунтами, что подтверждает закономерность снижениянесущей способности и устойчивости основания грунтовых плотин от потепленияклимата.

В частности, увеличение среднегодовой температуры воздуха запоследние 23 года на 1,5˚С по метеостанции Бердигестях повлекло увеличениесреднегодовой суммы атмосферных осадков на 20 мм, глубины сезонногооттаивания на 1,5 м, температуры грунтов на глубине 10 м – от 0,8 до 5,5 ˚С.4.гидроузловВусловиях потеплениявозможногеокриологическогопьезометрическихтолькопримониторингаитермическихклиматанадежноефункционированиепроведениинадежногогидроузловсскважин,аналаживаниязаложениемтакжесетииспользованиемгеофизических методов, позволяющих проводить неразрушающий контроль.83ГЛАВА 4.

ПОВЫШЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ НИЗКОНАПОРНЫХГРУНТОВЫХ ПЛОТИН ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЯКУТИИРезультаты проведенных исследований, а также вышеприведенные фактыаварийных ситуаций на ГТС наглядно показывают, что на сегодняшний день врезультатеизмененияприродно-климатическихусловий,антропогенного,зоогенного воздействий и других факторов, происходит износ и разрушениенизконапорных грунтовых плотин, создается угроза возникновения чрезвычайныхситуаций при прохождении половодий и паводков. Исходя из этого, вопросыобеспечения безопасности низконапорных ГТС в Центральной Якутии в периодпрохождения половодий и паводков, являются одной из первоочередных задачуправлениябезопаснойэксплуатациейсооружений.Вопросыповышенияустойчивости гидротехнических сооружений, внедрения новых проектныхрешений по превентивной защите, геокриологического мониторинга гидроузлов,неоднократно рассматривались на заседаниях Координационного Совета приГлаве Республики Саха (Якутия) по вопросам водохозяйственного комплекса [64]и рабочих совещаниях Министерства сельского хозяйства и продовольственнойполитики Республики Саха (Якутия) [67].Наиболее распространенными превентивными мерами являются удалениеснега с гребня, низового откоса и флютбета водослива плотин для лучшегопромораживания тела мерзлой плотины, а также тампонирование смесью песка ссуглинком до наступления паводка и суглинистым грунтом морозобойныхтрещин, указанные в Рекомендациях [45].

Достоинствами данных мер являютсяупрощенная технология проведения работ, достаточно высокая эффективность.Недостатками являются трудозатратность проведения мероприятий по удалениюснега и недостаточность промораживания в зимнее время за счет с тепловоговоздействия водохранилища на тело и основание грунтовой плотины, а такжеустранение обнаруженных существующих дефектов.В качестве защитных мер от землеройных животных рекомендуется способустранения дефектов в дамбах из однородного грунта [55], при котором ремонт84защитных и регулирующих дамб с высотой до 10 м из однородногослабоводопроницаемогогрунтапроводитсяпосредствомзаделкитрещин,фильтрационных ходов и нор грунтоматериалами.

Способ включает отрывкутраншей с превышением глубины над высотой трещины или фильтрационногохода, заполнение траншей грунтосмесью из грунтоцемента с добавкой, послойноеуплотнение, устройство защитного покрытия по верховому откосу и гребню столщиной не меньше глубины промерзания. Достоинствами данных мер являетсядостаточно высокая эффективность гидроизоляции, защита тела дамб в наиболееопасных зонах от вредного воздействия землеройных животных, и лучшийтеплоизолирующий эффект при меньшей толщине защитного покрытия.Недостатком является устранение обнаруженных существующих дефектов.Такимобразом,гидротехническихмероприятий,длясооруженийвключающийпревентивнойнеобходимновыезащитынизконапорныхусовершенствованныйспособыиметоды,комплексобеспечивающийповышение устойчивости сооружений с учетом изменения климатических,гидрологических, геологических условий и других особенностей ЦентральнойЯкутии.Одним из путей решения данного вопроса является разработка комплексапревентивных мероприятий для низконапорных гидротехнических сооруженийЦентральнойЯкутии,учитывающеготерриториальныеособенности,антропогенные и зоогенные воздействия, отвечающего изменившимся природноклиматическим условиям, состоящего из способа превентивной защиты ГТСпутем предзимнего понижения уровня воды в водохранилище, устройствапревентивной защиты откосов верхнего бьефа низконапорных насыпныхгрунтовых плотин от землеройных животных и Регламента превентивныхмероприятий по повышению надежности и безопасности низконапорных ГТС.854.1.

Совершенствование методов повышения устойчивости низконапорныхгрунтовых плотин путем предзимнего понижения уровня воды вводохранилище(на примере водохранилища Чурапча Республики Саха (Якутия))Одним из основных условий для повышения устойчивости грунтовойплотины, построенной на мерзлом основании, является увеличение глубиныпромерзания тела и основания плотины. В связи с этим на примереводохранилища Чурапча Чурапчинского района Республики Саха (Якутия),расположенной в Лено-Амгинском междуречье, изучена возможность включенияв состав эксплуатационных мероприятий предзимнего понижения уровня воды вводохранилище с учетом объемов водопотребления населенного пункта дляинтенсификации промерзания сооружений.Исследованиявыполнялисьсфевраляподекабрь2017годанагидротехнических сооружениях Харылах (далее – ГТС Харылах) и Липпэлэх(далее – ГТС Липпэлэх), предназначенных для поддержания необходимогоуровня воды в водохранилище Чурапча, площадью 250 га, объемом воды 6 млнм3, построенных в 1986 году.