Инженерно-геологические условия створа

Саяно-Шушенская ГЭС расположена в районе Джойского тектоничес­кого блока, который представляет собой антиклинорий, созданный интрузией гранитов, прорвавшейся на поверхность через толшу прочных метаморфизованных сланцев на расстоянии около 500 м от плотины в верхнем бьефе. Контакт гранитов со сланцами круто па­дает в поперечном сечении под правый берег, а в продольном — в сто­рону нижнего бьефа.

Особенности контакта гранитов со сланцами обусловливают боль­шую разницу мощностей сланцев в береговых примыканиях плоти­ны. В левом примыкании она едва достигает 250 м, а в правом увели­чивается до 450 м.

По дизъюнктивным нарушениям в земной коре тектонические блоки сместились в юго-восточном направлении на сотни метров. Одна из границ этих блоков между парасланцами и ортосланцами, представляющая собой разломную зону, пересекает наискосок пло­тину ближе к левому берегу. При сохранении наследственности палеогеодинамических движений в разломной зоне возникает сдвиг: блок левого примыкания движется в сторону нижнего бьефа. Это трендовое движение способно формировать нештатное напряженно- деформированное состояние в теле плотины и в железобетонных кон­струкциях турбинных блоков.

В створе плотины каньонообразная долина реки асимметрична: правый борт крутизной 35—40° террасирован; левый борт более кру­той — в нижней части крутизна составляет 60—90°, в верхней части 25—45°. Ширина долины на уровне поймы составляет 360 м, на от- ^етке гребня плотины — 950 м. Отметки в пределах бассейна колеб­лются от 500 до 2500 м над уровнем моря.

Геострутурная схема створа плотины Саяно-Шушенской ГЭС

1 — ортосланцы; 2 — парасланцы: 3 — гранитная интрузия; 4 — зона контактного метаморфизма; 5 — тектонические разломы

Основание плотины сложено прочными кристаллическими сланцами с пределами прочности до 146 МПа в сухом состоянии и до 135 МПа в водонасыщенном состоянии. Правобережная часть ос­нования выполнена парасланцами плотностью 2,83 г/см³, пористостью 1.05%; левый берег и основание под станционной час­тью— ортосланцами плотностью 2,97 г/см³, пористостью 1,03%. Ос­нование плотины рассечено восемью системами круто- и пологонак­лонных трещин, заполненных минеральными кварц-карбонатными породами и плотным глинистым и дресвяным заполнителем. Дефор­мируемость ортосланцев левобережного примыкания выше, чем па­расланцев правобережного примыкания. Модуль деформации сохран­ного массива составляет 10—18 ГПа, а в зонах влияния тектоничесних нарушений — от 5 до 9 ГПа. В контактной зоне основания, где наиболее развиты пологие трещины, удельное водопоглощение со­ставляет в среднем от 0,2 до 0,5 л/мин. Расчетные сопротивления сдвигу скальных пород приняты: для среднего массива tg φ = 1,0, с= 0,5 МПа, а для тектонических зон tg φ= 0,7, с= 0,05 МПа.

Контактная зона сланцевой толщи с гранитами, субпараллельные ей дизъюнктивные нарушения, поперечные руслу Енисея, а также тектонические контакты толщ парасланцев с ортосланцами создают систему структурных блоков. Одна из границ этих блоков между па­расланцами и ортосланцами, представляющая собой разломную зону, пересекает ось станционной части плотины.

В районе СШГЭС современные геодинамические движения пред­ставлены трендовыми и цикличными полигармоническими движе­ниями, концентрирующимися в зонах тектонических нарушений. В разломной зоне, пересекающей плотину, под действием трендовых геодинамических движений возникает сдвиг. Блок левого примыка­ния движется в сторону нижнего бьефа, а блок правого — наоборот, в сторону верхнего бьефа. Натурные наблюдения, проведенные в ство­ре плотины СШГЭС, обнаружили существенный вклад геодинамической компоненты в напряженно-деформированное состояние горных пород. Горизонтальные напряжения, ориентированные вдоль створа плотины, оказались достаточно высокими: по левому берегу 24—36 МПа; по правому берегу 10,2—21,7 МПа.

В основании плотины СШГЭС залегают кристаллические сланцы северо-восточного простирания и юго-восточного падения (70—85°), разбитые пятью системами крутонаклонных трещин. В правобереж­ном примыкании, в основании водосливной плотины и водобойного колодца залегают парасланцы — продукт метаморфизма осадочных пород. Основание наиболее «подвижной» станционной части плоти­ны сложено ортосланцами, разбитыми сетью крутопадающих и по­логих многоярусных тектонических зон. В основании секций 15—21 крутопадающие зоны имеют мощность до 0,4 м, в основании секций 22—24 крутопадающие трещины и тектонические зоны характери­зуются шириной до 1,2 м. В основании секции 25 крупное крутопа­дающее разрывное нарушение состоит из узких тектонических швов с редким дресвяно-глинистым заполнителем и следами подвижек.

В секциях 15—20 имеется редкая сеть маломощных (до 0,4 м) кру­топадающих тектонических зон. На эту сеть накладываются пологие тектонические зоны и крупные трещины, расположенные ярусами до 5—6 штук в интервале 5 м от контакта. В основаниях секций 21—24 преобладают крутопадающие тектонические зоны мощностью до 1 м и сопряженные с ними пологие трещины. Ярусность пологих трещин достигает 7—10 штук в интервале до 10 м от контакта.

В основании секции 25 выделено крупное крутопадающее разрыв­ное нарушение, состоящее из узких тектонических швов с многочислен­ными следами подвижек. Данный разрыв пересекается нескольким круп­ными пологими трещинами со следами интенсивного выщелачивания.

Наиболее крупными являются четыре тектонические зоны VIII системы. Самая крупная вскрыта при разработке котлована в осно­вании секций 36—41 водосливной части плотины. Зона представле­на двумя швами мощностью до 0,5 м, наклоненными под уг­лом 35—60°. В основании первых столбов секций 36—37 порода меж­ду этими швами интенсивно раздроблена. С зоной VIII-1 связано развитие пологих трещин оперения, которые разбивают породу на плитки толщиной от нескольких сантиметров до 0,5 м. Раскрытие пологих трещин увеличивается по направлению к дневной поверх­ности, достигая нескольких сантиметров. Наиболее крупные трещи­ны заполнены обломочным дресвяно-глинистым заполнителем, мел­кие трещины полые.

Зона разгрузки и выветривания скального массива в русловой части плотины прослеживается на глубину до 60 м. По материалам документации котлована составлена карта блочности горных пород основания с указанием размеров элементарных породных блоков. В пределах тектонических зон средний объем породных блоков состав­ляет 0,2—0,5 м³, вне тектонических зон 0,7 м3 (ортосланцы) и 1,0 м3 (парасланцы). В основании различных секций плотины густота трещиноватости составляет от 4—10 штук на 1 м (секция 25) до 8—14 штук на 1 м (секция 16).