книги из ГПНТБ / Минервина, Е. Е. Переформирование берегов горных водохранилищ методы и примеры прогноза

при йапоЛйейии До катастрофического уровйй

1968,5-0,17 + 4,5-165 ι nrr ,i≡" 1041,7 —1,05;

при аварийном сбросе

Расчетами установлено, что фактор взвешивания при катастро­ фическом уровне снижает запас устойчивости на поп. 7 и 8 против природного соответственно на 16 и 40% (табл. 4-12), а фильтраци­ онное давление при аварийном сбросе на 30 и 45%. Величина коэф­ фициента устойчивости в ряде расчетных -случаев снижается сущест­ венно ниже единицы (табл. 4-12), что демонстрирует неизбежность возникновения оползней па высоких бортах водохранилища, особен­ но при быстром аварийном сбросе воды.

Таблица 4-12

Снижение коэффициента устойчивости склона k

в условиях водохранилища

Значение k и его снижение, %

Расчетные условия

Размеры зоны оползневой переработки определены графически путем нанесения на поперечники «опасных» поверхностей скольже­ ния, установленных расчетами. Предполагается, что смещение основ­ ных первичных оползней произойдет в первый период эксплуатации водохранилища (до 10 лет). Позднее на откосах, обнажившихся после оползней, будут происходить м,елкие оползневые подвижки,

Рис. 4-10. Профиль прогноза оползневой переработки берегов Галь­ ского водохранилища (поп. 7).

146

которые приведут к выполаживанию прибрежной полосы. В соот­ ветствии с этими представлениями построены примерные профили

зневого разрушения берегов по пяти поперечникам варьируют от 21

оползневого разрушения берегов по поперечникам на карте водо­ хранилища нанесены методом интерполяции положения линий берега, ожидаемые через 10 и 50 лет (см. рис. 4-7). При построении карты прогноза учитывались геоморфологические особенности и рельеф берегов, повышенная скорость размыва выступающих мысов и быст­ рая заносимость оврагов твердым стоком.

5. Интерпретация результатов прогноза.

Полоса на карте, заключенная между проектной линией затоп­ ления и вероятными линиями прогноза на 10 и 50 лет, рассматрива­ ется как зона отчуждения земель, в пределах которой новое строи­ тельство воспрещается; попадающие в эту зону строения и ценные культуры подлежат переносу в сроки, соразмерные с прогнозными данными.

Проектное положение совмещенной трассы шоссейной и водо­ проводной магистралей местами попадает в пределы зоны отчуж­ дения или находится в опасной близости от нее и не удовлетворяет требованиям гарантии устойчивости.

Изменения .параметров водохранилища в результате переработки берегов оценены путем подсчета объемов переработки планиметри­ рованием площадей разрушения па карте и определения средней глубины размыва по поперечникам с учетом литологии и коэффици­ ента аккумуляции грунтов, принятого для продуктов разрушения

берегов на емкость Гальского водохранилища выразится уменьше­ нием мертвого объема на 10—13% и увеличением полезного объема на 35—40%.

Теоретически возможная ширина зоны размыва у левого примы­ кания плотины, равная Lιo = 8 и Tso= 16 м, фактически не достигнет угрожающи^ размеров вследствие волнозащитного действия распола-

гаемых здесь водозахватных сооружений, поэтому специального

правое плечо плотины и ее основание могут попасть в опасную зону. Анализ инженерно-геологической обстановки в местах сужения русла и сравнение вероятных объемов (площадей) смещения по оползневым прогнозам с живыми сечениями водохранилища 1 показа­ ли, что опасения загромождения его оползневыми массами при пере­ работке с созданием дополнительного подпора лишены основания.

4-4. ПРОГНОЗ ОПОЛЗНЕВОЙ переработки берегов

HAMAXBAHCKOrO ВОДОХРАНИЛИЩА

Задача. Требуется проверить возможность загромождения узкого

с точки зрения создания ими дополнительного подпора, который недопустим для эксплуатации подземной ГЭС верхней ступени энер­

гетического каскада.

Исходные данные. Проектные данные и природные условия во­ дохранилища освещены в § 1-2. На рассматриваемом участке борта сложены суглинисто-обломочными грунтами древнеобвального про­ исхождения, а левобережье—раздробленными известняками и смещен­ ными пестроцветными глинами, составляющими фронтальную часть массива Гони. В массиве циркулируют карстовые воды, частично обводняющие обломочные покровы. Строение бортов освещено инже­ нерно-геологической картой, 43 геологическим разрезами (рис. 4-,ll), документированными выработками^ гидрогеологическими данными и данными физико-механических свойств грунтов, в том числе длитель­

ной прочности глин в зоне древнего скольжения Гонского массива. Решение. 1. Определение типа водохранилища'

Водохранилище относится к каньонному типу с оползневой перера­ боткой берегов. Переработке подвергнутся борта в суглинисто-обло­ мочных грунтах, включая подножие массива Гони, с возможным нарушением устойчивости его фронтальной части.

2. Прогноз переработки берегов в суглинисто­ обломочных грунтах. Суглинисто-обломочные грунты бортов хорошо водопроницаемы {Λ⅛= (3÷5) ∙ IO-4 см/сек], вследствие чего уровень профильтровавшейся в склон воды будет быстро устанавли­ ваться на уровне водохранилища и гидродинамических явлений при сработке не возникнет. Учитывая это, а также то, что переработка будет происходить путем постепенного выполаживания откоса до приобретения устойчивого профиля сообразно с изменившимися вследствие водонасыщения свойствами грунтов, для прогноза избран графический метод Е. Е. Минервиной «наиболее вероятного угла откоса».

Для графического построения профилей прогноза приняты сле­ дующие значения углов а, полученные на основе изучения свойств грунтов, углов устойчивых природных склонов и дорожных откосов (табл. 4-14). На основе этих данных построены профили прогноза на

* Пример аналогичного прогноза см. § 4-4,

148

одиннадцати поперечниках. Призма грунта между современным профилем склона и профилем прогноза (рис. 4-12) является неустой­ чивой и подвергнется постепенному сползанию.

По всем прогнозным ¡поперечникам подсчитаны (по клеткам мил­ лиметровки) ¡площади потенциально оползневых ¡призм грунта F с учетом коэффициента аккумуляции Ki,, принятого равным для об­ ломочных грунтов 1,0 и для глинистых 0,7, а также ¡площади живого

Рис. 4-11. Схема оползневого участка проектируемого Намахванского водохранилища.

1 — пролювиальные и обвально-осыпные образования, состоящие из обломков известняка с пылеватым заполнителем; 2, 3 и 4 — известняки мела (от апта до

149

Таблица 4-14

Значения устойчивых углов откоса в обломочных и выветрелых породах

сечения водохранилища ω. Оценка опасности загромождения русла оползневыми массами от переработки берегов произведена путем

Рис. 4-12. Профиль прогноза переработки берегов на поп. 4 (по мето­ ду наиболее вероятного угла откоса).

цветные породы.

сравнения площадей ω и F (табл. 4-15). По створам, ¡где отношение ω∕7r≤l, следует опасаться образования временной запруды.

3. Прогноз нарушения устойчивости фронталь­ ных оползневых «чешуй» Ронского массива. Прогноз с помощью расчетов методом «горизонтальных сил» [Л. 23] выполнен для трех состояний склона: 1) естественного; 2) затопления водо­ хранилищем; 3) сработки уровня на 60 м. В качестве расчетного избран поп. 10 (рис. 4-13). Расчеты1 .выполнены для двух вероятны^

' Расчеты произведены В. Г. Лотоевым

150

Таблица 4-15

Соотношение площадей живого сечения Намахванского водохранилища и потенциально неустойчивых призм грунта

кривых скольжения, определяемых геологическим строением склона: для кривой I—I, ограничивающей первую оползневую «чешую», и для кривой .11—-11, ограничивающей первую и вторую «чешую» вместе.

Рис. 4-13. Расчетный профиль к прогнозу устойчивости первой и вто­ рой оползневых «чешуй» Гонского склона (поп. 10).

1—19 — номера расчетных блоков (условные обозначения пород см. рис. 4-11).

Предполагаемые оползневые тела разбиты на 16 расчетных блоков для первой кривой и на 19 для второй. Расчетные характеристики пород приведены в табл. 4-16. Ход расчетов аналогичен изложенно­ му в § 4-5.

При расчете по первому состоянию (до затопления) получены коэффициенты устойчивости для первой и второй кривых скольже­ ния, соответственно равные 0,945 и 0,961 (табл. 4-17). Из данных инструментальных наблюдений над большими медленными оползня­ ми известно, что при таких величинах коэффициента устойчивости скорость смещения измеряется сантиметрами в год и меньше, а под­ вижки не сопровождаются видимыми деформациями поверхности.

151

J

* Из опытоз на длительный сдвиг.

Поскольку внешних признаков подвижности Ронского склона, так же как и фактических данных, могущих подтвердить или отвергнуть их, не имеется, следует принять, что массив Гони и его отдельные «чешуи» в природных условиях находятся в состоянии предельного равновесия, т. е. 6ecτ = l- При обратном пересчете ⅛ecτ = l обеспечи­ вается, если показатели прочности кимериджских глин имеют значе­ ния φ=I8°, с = 0,2 кгс[смг или c = 0,4 кгс/см1, φ=160.

Таблица 4-17

Изменение коэффициента устойчивости Гонского склона при устройстве водохранилища

Расчет по второму состоянию выполнен для кривой скольжения I—I, имеющей меньший запас устойчивости. Глубина воды при НПУ составляет здесь 60 м и в условия взвешивания попадают в основ­ ном передние, «удерживающие», блоки оползневого тела, в то время

152

как верхние, «давящие», блоки сохраняют -природный вес. Для взве­ шенных частей блоков, состоящих из трещиноватых и раздроблен­ ных пород, объемный вес принят равным уВЗл=Уест—1. Показатели сопротивления сдвигу кимериджских глин, испытавших ранее деформацию сдвига, φ=15o и c=0,I00 kzc cm2 взяты из опытов па длительный сдвиг. Коэффициент устойчивости первой «чешуи» при заполненном водохранилище получился сниженным до 0,893 (табл. 4-17).

В расчете по третьему состоянию гидродинамика при сработке уровня не учитывалась, так как оползневое тело сложено трещинова­ тыми раздробленными породами, пронизано карстовыми ходами, благодаря которым уровень подземных вод будет опускаться син­ хронно с уровнем воды в водохранилище. В расчет введен более ве­ роятный фактор —■ уничтожение передних блоков оползня за счет, во-первых, процесса выполаживания откоса при высоких уровнях и, во-вторых, эрозионного размыва пород, ослабленных предшест­ вующим намоканием ira участке водохранилища, полностью выходя­ щем из зоны подпора при сработке. Коэффициент устойчивости для

попадающем в зону переменного подпора, путем уположения склонов в суглинисто-обломочных грунтах не опасна в отношении загромож­ дения водохранилища оползневыми массами па поп. 6—8 и 13, где ω∕F=6÷17; в районе поп. 4, 5, 9 и 12 возможно уменьшение живого сечения водохранилища материалом переработки на 30—60%,

так здесь ω∕F=l,5÷3; в створах же поп. 2, 4 и 10, где ω∕∕r≤l,

можно ожидать перекрытия живого сечения при одновременном сползании масс с обоих берегов в полном прогнозируемом объеме. Хотя последнее мало вероятно, но па данных створах потребуются производство очистных работ и -неослабное внимание персонала

' службы эксплуатации.

Склоны древнеоползпевого массива Гони, обращенные к водо­ хранилищу, находясь в современном состоянии па пределе устойчи­ вости, могут испытать нарушение устойчивости за счет взвешивания пород при поднятии уровня до НПУ и в случае допущения эрозион­ ного размыва подошвы склона в периоды сработки. Однако сниже­ ние коэффициента устойчивости в этих случаях не превысит 10— 12% против природного.

4-5. ПРОГНОЗ УСТОЙЧИВОСТИ И МНОГОФАКТОРНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ УЧАСТКА ЛЕВОГО БОРТА ДЖВАРСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА ИНГУРСКОЙ ГЭС

Задача. Требуется дать прогноз изменения устойчивости и пере­ работки левобережного склона прпплотинной части водохранилища с целью обеспечения нормальной эксплуатации головного узла и дороги, а также оценки изменения энергетической емкости водохра­ нилища под влиянием переработки берегов.

Исходные данные. Основные морфометрические, инженерно-гео­ логические и гидрологические данные по водохранилищу приведены в § 1-2; соображения об ожидаемых процессах и факторах перефор­ мирования левобережного склона Худонского оврага, образующего глубокий залив в приплотинной части водохранилища, изложены в § 3-13.

Строение склона освещено на рис. 4-14, 4-15 и др. По геосъемоччым и разведочным данным тектонический контакт известняков и глин в Худонском овраге скрыт под 80-метровым малоустойчивым шлейфом осыпей, овражных выносов и погребенных смещенных глин. В условиях двухстадийного наполнения водохранилища наибольшие глубины в среднем створе участка составят при I очереди 130 м, при

Рис. 4-14. Схематический план оползневого и осыпного участков лево­ бережного склона Джварского водохранилища Ингурской ГЭС.

/—конус выноса и древнего оползня-обвала: 2 —осыпи; 3 — оползни; 4—реч­

II до 200 м, а минимальные при сработке '110—120 м. Малоустойчивый покров склона будет затоплен почти на 2/з высоты. По сейсмичности

район относится к 8-балльной зоне.

Арочная плотина будет отстоять от оползнево-осыпного участка на 0,8—1,0 км; по склону на высоте 40—50 м над НПУ проложена строительная дорога; в верховьях оврага вблизи линии уреза рас­

положен карьер разработок гипса.

Решение. 1. Определение типа водохранилища.

склонов. Благодаря расширению в Худонском заливе и наличию предпосылок к развитию, кроме оползневых и других процессов, переработка данного участка явится многофакторной. Основными факторами переработки здесь должны быть:

нарушение статических условий равновесия при глубоком за­ топлении склона, осложняемое двухстадийным наполнением водо­ хранилища;

154