Изменение фильтрационных расходов и напоров в основании

Подземный контур плотины включает в себя: железо­бетонный понур в русловой части плотины длиной 15 м и толщиной 3 м; цементационную завесу глубиной до 100 м, доведенную до пород с удельным водопоглощением 0,01 —0,05л/мин; сопрягающую цемен­тацию под первым столбом на глубину до 35 м: укрепительную цемен­тацию на глубину до 30 м; скважинный дренаж глубиной до 50 м в русле и до 80 м в берегах. Дренаж в русловой части основа­ния устроен из галереи на отметках 307—316м скважинами с шагом 3 м, наклоненными в сторону НБ.

В проекте подземного контура плотины принято, что граница от­носительного водоупора располагается на глубине около 100 м. Та­ким образом, в проекте предполагалось, что в более глубоких гори­зонтах горных пород не происходит важных для сооружения геодинамических процессов. Для высоких плотин это предположение, как мы убедились из предшествующего изложения, является неверным.

Схема расположения верховых и низовых пьезометров и дренажных скважин в основании плотины СШГЭС

1-4 - верховые пьезометры; 5-14 - низовые пьезометры; 15 - дренажная скважина.

Гидродинамическая сетка течения фильтрационного потока в осно­вании СШГЭС, полученная методом электродинамических аналогий. При контроле состояния основания плотины наиболее массовым является фильтрационный контроль, а в его соста­ве — контроль расходов дренажной сети. Дренаж только станционной части плотины СШГЭС контролирует до 10 млн м³ горных пород.

Гидродинамическая сетка фильтрационного потока на кусочно-однородной модели скального основания СШГЭС

1—5 — номера лент тока.

На рисунке ниже приводятся типичные расходные кривые дренажа основания плотины СШГЭС, построенные в координатах «УВБ—рас­ход». На стадии подъема УВБ всем кривым свойственна нелинейная зависимость расхода от УВБ: расход дренажа увеличивается быст­рее, чем увеличивается напор. Причина этого явления кроется в уве­личении проницаемости области скального основания под первым столбом, которое обусловлено действием многих факторов.

Изменение суммарных расходов дренажа основания русловых секций в зависимости от колебаний УВБ в 1985 г

а — станционная плотина СШГЭС; б— дренажная скважина 5 секции 30 плотины

Многолетнее снижение дренажного расходов основании плотины СШГЭС

Характерным участком расходной кривой является также ее паде­ние при постоянном значении УВБ. В 2006 г. при быстром наполне­нии водохранилища до отметки УВБ 536,5 м суммарный расход дре­нажа всего основания составил 108 л/с, а в период сработки водохра­нилища расход дренажа при этой же отметке УВБ составил 84 л/с, то есть на 23 % меньше. Эта особенность еще более ярко проявляется в берегах: суммарный фильтрационный расход в этот период по левому берегу при наполнении водохранилища составил 29,4 л/с, при сработ­ке — 22,4 л/с; по правому берегу, соответственно, 22,6 и 10,5 л/с. На­личие петли гистерезиса на расходной кривой может иметь только одно объяснение: непрерывное изменение проницаемости основания.

Рост пьезомет­рического напора в неко­торых пьезометрических скважинах в основании плотины СШГЭС

На протяжении всех лет эксплуатации наблюдается снижение суммарного расхода дренажа в основании плотины и рост пьезометрических напоров. При сработке УВБ показания пьезометров уменьшаются быстрее, чем уменьшается уровень ВБ. На стадии подъема УВБ данные пьезометров, контролирующих верхний участок цементационной завесы, не согласуются с интенсивностью подъема уровня ВБ, существенно опережая его подъем. Разуплотне­ние основания в области напорной грани изменяет проницаемость и режим фильтрации под первым столбом плотины. Это явление наблю­дается на плотине СШГЭС и фиксируется показаниями верховых пье­зометров и дренажа.