Необратимые угловые и радиальные перемещения плотины
Арочно-гравитационная плотина СШГЭС не имеет аналогов в мировой практике плотиностроения. Наши знания об этой сложной системе «плотина—основание—водохранилище» являются ограниченными, поэтому в условиях сложившейся противоречивой информационной обстановки непросто отыскать правильные управленческие решения. Например, в актах обследования гидросооружений СШГЭС фигурирует запись: «плотина не вышла на квазистационарный режим работы». При этом одни авторитетные гидротехники говорят, что плотина еще «молодая и не адаптировалась к внешним условиям», другие же говорят, что происходит «деструкция стареющего бетона».
Из радиальных перемещений плотины наибольший интерес представляют минимальные перемещения при УВБ 500 м. При этом значении УВБ фиксируются необратимые перемещения секций в сторону НБ на всех отметках.
Характерной особенностью траекторий движения точек является то, что они имеют гистерезис и не замыкаются. Площадь фигуры заключенной внутри петли гистерезиса, определяет собой механическую работу совокупности сил по упругой деформации того или иного участка плотины, которая, в конечном счете, переходит в тепло. Расчет показывает, что для верхнего арочного пояса (отм. 500—540 м) эта работа в течение годового цикла равна примерно 200 кВт · ч.
Две траектории радиальных перемещений гребня секции 33 плотины СШГЭС в период 1990—2006 гг
1 — направление смещения траекторий
В 2009 г. необратимые перемещения плотины при УВБ 500 м также увеличились, несмотря на то, что в 2007 и 2008 гг. УВБ был ниже НПУ. В мае 2010 г. необратимые перемещения гребня секции 33 увеличились до 67 мм. По величине остаточных радиальных перемещений секция 18 опережает секцию 45 только на отметке гребня. На остальных более низких отметках остаточные перемещения секции 45 имеют большие значения, чем остаточные перемещения секции 18
Максимальные радиальные перемещения секций 18, 33, 45 в 2008 г. на отм. 542 м составили 98,9: 132,6; 89,2 мм соответственно; на отм. 344 м— 10,5; 19,3; 11,3 мм соответственно. До 2009 г. наиболее тревожным был 2006 г., в котором максимальные радиальные перемещения гребня секций 18,33 и 45 достигли значений 106,7,141,5 и 97,6 мм, соответственно. Критериальные значения предупреждающего диагностического показателя по перемещениям гребня на тот период были следующими: 108,3, 145,5 и 99,3 мм. Общая картина обратимых и необратимых радиальных перемещений гребня всех секций плотины представлена на рисунке ниже.
Эпюры необратимых (1) и общих (2) радиальных перемещений гребня секций плотины СШГЭС; 3 — обратимые перемещения
Минимальные (остаточные при УМО) перемещения (мм) трех секций плотины СШГЭС.
|
Отметка УВБ, м |
Год |
Секция 18 |
Секция 33 |
Секция 45 |
|
542 |
2007 |
43,0 |
62,5 |
40,9 |
|
542 |
2009 |
45,5 |
64,1 |
42,0 |
|
494 |
2007 |
31,4 |
50,1 |
33,9 |
|
494 |
2009 |
33,7 |
52,1 |
35,1 |
|
440 |
2007 |
21,6 |
36,2 |
23,4 |
|
440 |
2009 |
22,6 |
37,5 |
24,3 |
|
386 |
2007 |
11,5 |
20,3 |
12,3 |
|
386 |
2009 |
11,9 |
21.1 |
12,6 |
|
344 |
2007 |
4,7 |
10,1 |
6,2 |
|
344 |
2009 |
5,3 |
10,5 |
6,4 |
Заметные радиальные перемещения секций плотины происходят также вблизи контакта бетона со скалой. Например, марка 4 поперечного гидронивелира секции 18 на отм. 310 м, за годы эксплуатации переместилась в направлении машинного зала на 16 мм. Средний размах сезонных горизонтальных перемещений этой марки до аварии составлял 2 мм. Обращает на себя внимание, что перед аварией в мае 2008 г. эта марка на 1 мм не возвратилась в свое обычное положение. При наполнении водохранилища непосредственно перед аварией второго агрегата ГА-2, находящегося в створе секции 18, марка 4 зафиксировала повышенное на 1 мм смещение нижней отметки секции 18 в направлении машинного зала. Также нестандартно вело себя перед аварией и в момент аварии основание этой секции.
Особенности радиальных перемещений подошвы секции 18 плотины СШГЭС на отметке 310 м и скального основания до аварии 17 августа 2009 г. и в день аварии
На рисунке ниже приводятся увеличивающиеся год от года минимальные углы поворота первых столбов секций 25—49 плотины на отметке 332 м за два года до аварии в августе 2009 г. Факты еще более значительного роста углов поворота секций отмечаются на отметке 308 м. В 2008 г. минимальные углы поворота горизонтального сечения секций 25—45 на отм. 308 м при напоре 500,3 м превысили значения углов поворота в 2007 г. на 0,7—1,8 угловых секунды. В 2009 г. минимальные углы поворота поперечных сечений плотины в основном превысили значения 2008 г. Наибольшая разница в пределах 1—3 угловых секунды отмечается в секциях 17— 19. В 2009 г. при минимальных значениях УВБ плотина по всей высоте имела больший наклон в сторону НБ, чем в 2008 г.
Рост минимальных углов поворота первых столбов секций 25—49 плотины СШГЭС
