Диссертация (Повышение водообеспеченности сельскохозяйственных объектов на основе превентивных мероприятий, обеспечивающих устойчивость низконапорных грунтовых плотин центральной Якутии), страница 8

Всвязиэтим,возникаетнеобходимостьвпроведенииспециальных53геокриологических исследований для типичных грунтовых плотин, построенныхна вечномерзлых грунтах.5.В связи с изменением природно-климатических условий конца XX-го- начала XXI-го веков, повлекших изменение гидрологических условий малыхрек, возникает необходимость в пересмотре нормативных характеристик ГТС,какие были приняты при их первоначальном проектировании и строительстве.Приэтом,учитываяклиматические,гидрологические,геологические,гидрогеологические условия, антропогенные факторы и другие особенностиЦентральной Якутии,требуетсясовершенствованиеповышения устойчивости сооружений.методов и способов54ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙГРУНТОВ ОСНОВАНИЙ НИЗКОНАПОРНЫХ ПЛОТИН3.1.

Исследование геокриологических условий гидроузла КуогалыЧурапчинского районаГидроузел Куогалы предназначен для поддержания необходимого уровняводы в водохранилище Куогалы, объемом 1,4 млн м 3, построен в 1998 году дляобеспечения питьевой и технической водой западной части села Чурапча –микрорайона Куогалы и создания благоприятного микроклимата окружающейсреды. Водоисточником водохранилища является речка Куохара. Гидроузелсостоит из грунтовой насыпной подпорной плотины, длиной 230 м, высотой 3 м,шириной по гребню – 4,5 м, заложением откосов 1:2 и 1:3; уровневогоавтоводосброса из матрацев Рено и габионов; трубчатого сифонного водосброса,диаметром 300 мм, ледозащитного устройства и охлаждающих установок (рис.3.1, 3.2).Расчетная водопропускная способность автоводосброса 18 м 3/сек.Отметка гребня плотины – 173,5 м, нормальный подпорный уровень – 171,8 м,форсированный подпорный уровень – 172,65 м, уровень мертвого объема – 170,0м. Площадь водохранилища – 51 га.

Полезный объем 0,9 млн м3. ГидроузелКуогалы III класса, является государственной собственностью Республики Саха(Якутия), находится в оперативном управлении ГБУ «Управление по мелиорацииземель и сельскохозяйственному водоснабжению» Министерства сельскогохозяйства Республики Саха (Якутия).В целом, мониторинг ГТС в условиях глобального потепления приобретаетисключительноезначение.Какпоказалапрактика,нередкосооружения,запроектированные и построенные по принципу, в которых статическая ифильтрационная устойчивость обеспечивалась мѐрзлыми грунтами, по разнымпричинам переходят в талое состояние, когда их устойчивость обеспечиваетсяуже талыми грунтами.55Рисунок 3.1 – Гидроузел Куогалы со стороны водохранилища.Бурение скважины. Август 2016 г.Рисунок 3.2 – Гидроузел Куогалы со стороны нижнего бьефа.

Июль 2016 г.Основной проблемой гидроузла Куогалы является ежегодное разрушение ипросадка дна автоводосброса и ее противофильтрационной стенки в периоды56половодий и паводков. Для выявления причины данного процесса был изучентермовлажностный режим сооружения. С этой целью пробурено три скважины.Скважина С-1К. Устье скважины заложено на левом крыле плотины,примерно в 40 метрах от зоны ее примыкания к коренному берегу и 14 м южнееот крайнего термосифонного охладителя. На данном месте плотина имеет высоту1,5-2,0 и ширину по гребню – 7,0-8,0 м (рис.

3.3).Рисунок 3.3 – Место заложения скважины С-1КИзучение керна скважины показало, что здесь плотина и ее основание восновномсложены твердомерзлыми темно-серыми супесчано-суглинистымматериалом и желтовато-серыми пылеватыми песками (табл. 3.1). Льдистость повсей глубине скважины неравномерная и меняется от 20 до 30 % (макс. 40 %).Грунты имеют шлировую линзовидную криогенную текстуру. По генезисуданные отложения можно отнести к ледовому комплексу, на что указывают такиепризнаки как, преобладание тонкодисперсной фракции, наличие оторфованных57суглинков с синеватым оттенком, а также наличие горизонтов с резкимсероводородным запахом (глубина 5,9-6,7 м).Таблица 3.1 – Криолитологическое описание грунтов в скважины С-1К№Глубина, мОписание грунтов10,0-0,6Супесь серая с примесью гальки, гравия и дресвы20,6-2,1Суглинок пластичный легкий серого цвета, содержит органическиеостатки в перемежку с темно-серым суглинком.

Мощность СТС 175см, с глубины 1,7 м взята проба на влажность в бюкс 256/25632,1-2,4Почвенный горизонт в интервале 140-185 потеря керна.42,4-2,9Светло-серый суглинок легкий с желтоватым оттенком, ожелезненный52,9-4,3Песок светло-серый с желтоватым оттенком в виде косой слоистостимерзлый с массивной криогенной текстурой64,3-5,9Суглинок тяжелый темно-серый с горизонтальной текстурой ссиневатым оттенком. Твердомерзлый с синеватым оттенком.Литологические слои чередуются через 1-2 см. Текстуры:- до 460 см массивная- 460 – 520 косая- 580 – 590 тостошлировая- 610 – 630 сетчатая75,9 – 6,7Примерно такой же темно-серый суглинок оторфованный с запахомсероводорода.

Имеются отдельные тонкие горизонты толщиной до 3см (глубина 650 см) криогенная текстура массивная. Отобрана проба сглубины 650 см. Криогенная текстура массивная.86,7-9,4Супесь темно-серая с редкой горизонтальношлировой текстурой. Вразломе комковатая структура99,4-10,5Песок м/з хорошо промытый местами кварцевый. Криогенная текстурамассивная. Содержит включения линз торфа мощностью 1,5-2,5 см.1010,5-1,2Переходной слой – супесь темно-серый в интервале 10,67-10,78 мтолстошлировая криогенная текстура.58Гранулометрический анализ и влажность грунтов скважин определялись влабораторных условиях. Всего по разрезу этой скважины было взято 9 проб (табл.3.2).Таблица 3.2 – Результаты определения влажности грунтов в скважине С-1КВлажность, %Плотность, г/см3Супесь лѐгкая пылеватая252,32,6Песок пылеватый302,133,5Песок пылеватый262,244,8Песок пылеватый401,956,5Супесь лѐгкая пылеватая292,268,1Песок пылеватый222,379,8Песок пылеватый232,4810,40Песок пылеватый192,1911,20Песок пылеватый332,1№Глубина, м11,82ГрунтыСтвол буровой скважины С-1К был оборудован полипропиленовымитрубами диаметром 50 мм для температурных измерений.

Соединения муфт инижней пробки сварные (полимерная сварка). Высота выступающего над дневнойповерхностью патрубка 45 см. Для сохранности скважина до глубины 3,0 моборудована стальным кондуктором диаметром 108 мм. Высота патрубка наддневной поверхностью 60 см. Устье закрыто стальным колпаком с резьбовымзамком.Скважина С-2К пробурена на поверхности уровневого автоводосброса (рис.3.4), в центральной части плотины.Бурение показало, что в данном месте разрез плотины представленпримерно такими же грунтами (табл. 3.3), что и в скважине С-1К. По всемуразрезу в основном преобладает супесь темно-серого цвета, которая имеет косуюслоистость за счет наличия вкраплений органики желтого цвета. Практически повсему горизонту встречаются нитевидные корешки растительных остатков.Льдистость небольшая. Влажность грунтов меняется от 21 до 28 % (табл.

3.4).Криогенная текстура в основном массивная.59При бурении в интервале 3,5-4,7 м наблюдался провал бурового снаряда, ипопытка определения по характеру керна скважины ничего не дала, т.к. процентвыхода керна был минимальным.Рисунок 3.4 – Установка бурового станка на поверхностиуровневого автоводосбросаТаблица 3.3 – Криолитологическое описание грунтов в скважины С-2К№Глубина, мОписание грунтов10,0-1,4На глубине 1,42-1,46 м горизонт черного цвета. Возможно поверхность,представляющая бывшую дневную поверхность21,4-3,5Суглиноктемно-серый,почтичерный,талыйпереувлажненный,пластичный. С глубины 340 начинается вялая мерзлота. На глубине 3,5 м.появляется мерзлота.

Выше вода.33,5-4,7Предположительно пустота – керн не вышел.44,7-8,0Супесь темно-серого цвета, кососоистый за счет органики желтого цвета снитевиднымикорешкамиместамикорникустарников,массивнаякриогенная текстура.58,0-12,0Примерно то же супесь местами ожелезненнаяс вертикальными жилами.Фото криогенная текстура массивная.60Таблица 3.4 – Результаты определения влажности грунтов в скважины С-2К№Глубина, мГрунтыВлажность, %Плотность, г/см314,7Песок пылеватый212,425,3Песок пылеватый222,336,2Песок пылеватый282,247,3Песок пылеватый242,3Скважина С-3К расположена в зоне примыкания плотины к правому склонудолины речки Куохара. Высота плотины на данном участке 3,0 м.

Ширина погребню 7,5-8,0 м. Склон долины крутой, залесен березово-лиственничным лесом.Скважина заложена примерно 3-4 м от края леса (рис. 3.5). Разрез скважиныпредставлен супесью и пылеватыми песками (табл. 3.5). Общий характер разрезапримерно такой же, как и у скважин С-1К и С-2К. Главным отличием являетсявскрытие скважиной подземного льда, верхняя поверхность которого залегает наглубине 4,3 м.

Контакт льда с грунтом резкий ровный. Лед прозрачный темносерый, местами неплотный пузырчатый (рис. 3.6).Рисунок 3.5 – Место заложения скважины С-3К61Рисунок 3.6 – Скважина С-3К на глубине 4,27 м вскрыла верхнюю границуповторно-жильного льда (ПЖЛ)Таблица 3.5 – Криолитологическое описание грунтов скважины С-3К№Глубина, м10,0-2,2Описание грунтовСуглинок светло-серого цвета легкий с примесью гальки, гравия идресвы, видимо, привозной грунт. Слой относительно однородный.

Винтервале 1,3 – 2,2 выхода керна нет. С глубины 2,2 м суглинок,обогащенный обугленными остатками органического вещества.22,2-3,1Идет тот же привозной грунт.33,1-4,3Супесь светло-серый ожелезненный. Имеет растительные остатки ввиде вкраплений. Местами имеется прослойки торфа. За счет наличияорганики имеет косую слоистость.3,7-3,9 – тонкошлировая косослоистая линзовидная, повторяемостьшлиров через 1,5-2,0 см.44,3-6,1Лед темно-серый пузырчатый, с вертикальными прожилками за счетилистых частиц. В интервале 5,7 -6,1 плотность льда уменьшается, лед вкерне выходит в виде снега.56,1-7,2На верхней части горизонта суглинок светло-серый с массивнойкриогенной текстурой.

В интервале 6,3-6,5 льдистость увеличивается.Криогенная текстура мелкошлировая линзовидная.62Продолжение таблицы 3.567,2-8,8Суглинок темно-серого цвета. Льдистый, представляющий ледогрунт. Восновном линзовидная шлировая криогенная текстура.78,8-10,1Примерно такой же темно-серый суглинок оторфованный с запахомсероводорода. Имеются отдельные тонкие горизонты толщиной до 3 см(глубина 650 см) криогенная текстура массивная.

Отообрана проба сглубины 650 см. Криогенная текстура массивная.810,1-10,8Супесь косослоистая оторфованная910,8-11,5Такая же супесь контактирует с телом льда.Вскрытое ледяное тело с некоторыми перерывами встречается почти повсей глубине скважины (рис. 3.7, 3.8, 3.19 и 3.10).Рисунок 3.7 – Косая слоистость за счет органики супесчаных пород,залегающих на глубине 3,82 – 4,07 м в скважине С-3К63Рисунок 3.8 – Вертикальная слоистость за счет илистой мути,показывающая повторно-жильное происхождение ледяного тела.Образец поднят с интервала 4,3-5,9 м скважины С-3КРисунок 3.9 – Повторно-жильный лед, вскрытый в скважине С-3К(глубина 4,50-5,34 м)64Рисунок 3.10 – Контакт повторно-жильного льда ивмещающих отложений в скважине С-3К на глубине 11,10 мВмещающие отложения представлены сильнольдистыми супесями ипылеватыми песками.