Строительство гидротехническихсооружений в сложных инженерно-геологических условиях повысило требованияпроектирования к качеству изысканий и исследований оснований. Для обоснованияпроектов противофильтрационных и дренажных устройств необходимо знатьраспределение характеристик водопроницаемости (коэффициента фильтрации иудельного водопоглощения) в основании плотины, т.е. создать модельводопроницаемости1.

1 Ряд авторов именуют ее «фильтрационной моделью», а также «модельюфильтрационных свойств». По-видимому, «фильтрационная модель» должна быть болееинформативной, т.е. помимо параметров водопроницаемости включать распределениев массиве значений критической скорости движения воды в трещинах, критическогоградиента напора, упругой и гравитационной водоотдачи и др.

Необходимость в методике еесоставления определяется еще до сих пор бытующим, недостаточно системнымподходом к интерпретации данных о водопроницаемости оснований плотин без учетаструктурной неоднородности и анизотропии скальных массивов. При этомфильтрационные разрезы, независимо от структуры основания, представляютсяслоистыми (с границами приблизительно параллельными дневной поверхности), т.е.учитывают лишь разную степень экзогенного изменения пород. Такое упрощениереальной картины нередко приводит к нежелательным последствиям — изменениям впроектах, ошибкам в определении объемов цементационных работ или осложнениям вэксплуатации гидроузлов.

Во ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева,начиная с 1967 г., под руководством А.М. Гуреева разрабатывалась методикаобобщения материалов гидрогеологических исследований на геоструктурной основе.Методика апробирована при исследованиях оснований Саяно-Шушенской,Красноярской, Колымской, Могилев-Подольской, Ингурской, Чарвакской ГЭС,Константиновского, Стрыйского гидроузлов и др., в том числе при Монтаж отоплениярованииметодом ЭГДА на плоских разнородно-проницаемых электрических моделях.

Сходный методический подходпо данному разделу инженерно-геологического Монтаж отоплениярования развивался вГидропроекте В.В. Каякиным и А.И. Каякиной (Токтогульский, Курпсайский,Чарвакский гидроузлы, плотина Папанского водохранилища) [29].

Различным вопросамфильтрационного Монтаж отоплениярования скальных оснований посвящены работы Г.М. Ломизе,М.В. Раца, С.Н. Чернышева, Л.А. Ароновой, В.Н. Жиленкова, Л.Н. Павловской, А.В.Андрианова, В.З. Чечота, А.К. Мастицкого и др. Однако до настоящего времениотсутствовало методическое пособие по построению моделей водопроницаемости.

В настоящей работе с позициидискретного (зонально-блочного) строения скальных массивов изложена методикасоставления моделей водопроницаемости скальных оснований плотин. Показаныспособы выявления зон сосредоточенной фильтрации и суффозионного выносафильтрационным потоком заполнителя трещин и карстовых полостей. Изложены общиепредпосылки возникновения и развития суффозии в скальных массивах. Показанавозможность использования гидравлических данных, полученных при строительствепротивофильтрационных завес, для уточнения Монтаж отопления водопроницаемости.

Методика составлена в лабораторииинженерной геологии и геокриологии ВНИИГа А.М. Гуреевым, М.С. Кравец, О.К.Воронковым.

В подготовке работы кизданию принимал участие И.С. Брюн. В анализе материалов на конкретных объектахучаствовали Л.И. Антонова (Саяно-Шушенский, Константиновский, Ингурскийгидроузлы), М.П. Леонов, Т.В. Моисеенко, С.М. Румянцева (Чарвакский гидроузел).

Научное редактированиевыполнено зав. лабораторией инженерной геологии и геокриологии канд. геол.-мин.наук Н.Ф. Кривоноговой и зав. лабораторией фильтрационных исследований докторомтехн. наук В.Н. Жиленковым.

При составлении Методикибыли учтены замечания и предложения ряда организаций: Гидропроекта им. С.Я.Жука, ЛГТУ, Ленгидропроекта, а также специалистов ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева.

При подготовке данной редакции использованы советы и замечания В.Н.Жиленкова, Г.В. Катульского, Н.Н. Кондратьева, Н.Ф. Кривоноговой, В.М.Лебедева, Л.Н. Павловской, И.А. Пирогова, Л.Ф. Фурсова, Н.И. Шевченко.

Министерство энергетики иэлектрификации СССР

Методика составлениямоделей водопроницаемости скальных массивов в основаниях гидротехническихсооружений

П 54-90
ВНИИГ

Внесена Всесоюзным орденаТрудового Красного Знамени научно-исследовательским институтом гидротехникиим. Б.Е. Веденеева

Утверждена
ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева решением № 20
от 6 ноября 1990 г.

Срок введения
I кв. 1992 г.

1.ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Область применения

1.1. Настоящей Методикойцелесообразно руководствоваться при:

— инженерно-геологическихизысканиях, гидрогеологических исследованиях;

— анализе и обобщении данныхопытно-фильтрационных работ;

— разработке моделейводопроницаемости, необходимых для проектирования подземного контуравысоконапорных плотин, расчетов фильтрационных расходов, расчетов местнойфильтрационной прочности, обоснования параметров противофильтрационных идренажных устройств, конструкций, проектирования цементационных завес иопределения ожидаемого поглощения цемента.

Методика можетиспользоваться также для построения физических моделей с целью фильтрационныхисследований (методом электрогидродинамических аналогий — ЭГДА и др.) приопределении основных параметров фильтрационного потока: градиентов напора втеле цементационной завесы, градиентов напора на выходе фильтрационного потокав дренаже и в нижний бьеф, противодавления на подошву плотины, фильтрационныхрасходов, формы и параметров фильтрационного потока в береговых примыканиях идр.

Примечания: 1. Настоящая Методика может быть использована также при:

изысканиях и исследованияхскальных и полускальных оснований сооружений тепловых и атомных электростанций,транспортных сооружений;

изучении массивов в связис проведением горных работ;

изучении подземных горныхвыработок;

проектировании иразработке карьеров и других подобных объектов.

2. При использованиинастоящей Методики следует также соблюдать требования СНиП на проектированиеоснований гидротехнических сооружений (2.02.02.85), на инженерные изыскания длястроительства (1.02.07-87), ГОСТ25100-82 и другие общесоюзные и ведомственные документы, относящиеся квопросам инженерно-геологических изысканий и исследований.

3. Настоящая Методика нерассматривает вопросы фильтрационных расчетов оснований и экспериментальногоМонтаж отоплениярования методом ЭГДА (см. СНиП 2.02.02-85 и Пособие кСНиП II-16-76) [49].

4.Настоящая Методика не рассматривает вопросы фильтрационного Монтаж отоплениярованиямноголетнемерзлых скальных оснований, но применима к таликовым зонам областимноголетней мерзлоты.

1.2. Важнейшими характеристикамиводопроницаемости, рассматриваемыми в Методике, являются:

удельное водопоглощениепороды q (л/мин×м×м) — расход (в литрах за 1минуту) нагнетаемой в скважину воды, отнесенный к интервалу длиной 1 м и кнапору, равному 1 м столба воды; общепринята упрощенная запись размерности q -л/мин;

коэффициент фильтрации Кф(м/с или, м/сут) — скорость фильтрации через единицу поперечного сечения грунтапри гидравлическом градиенте (H/L),равном единице (Н — разность напоров; L — длина пути фильтрации).

Между величинами q иКф существуют тесные корреляционные связи (r ³ 0,95). В практикеинженерно-геологических изысканий скальных оснований допустимо приниматьпримерное равенство численных значений q (л/мин×м2) и Кф(м/сут). По данным В.М. Насберга, в различных массивах пород основной диапазонизменения отношения q/Кф = 0,64¸1,44.

1.3. Массивы скальных породхарактеризуются широким диапазоном изменения водопроницаемости: 10-3¸103 л/мин. Различиевеличин q до 5 — 6 порядковвстречается в пределах одного массива. Например, монопородный (гранитный)массив участка Колымского гидроузла характеризуется значениями q =0,001¸1270 л/мин. Большой разбросвеличин q в одном и том же массивеобъясняется наличием редких, но широко раскрытых трещин. При этом длина опытныхинтервалов (обычно 5 — 10 м) сопоставима с расстояниями между крупнымитрещинами. Точность единичного определения Монтаж водопроницаемостиоценивается предельными ошибками порядка 40 % (метрологические — 20¸30 %, методические — 10¸12 %) [23].Классификация скальных оснований по водопроницаемости приведена в табл. 1 (СНиП 2.02.02-85).

1.4. В Методике используетсяследующая терминология.

Водопроводимость — фильтрующая способностьотдельных элементов скальных массивов: пластов, зон,отдельных трещин и т.д., выраженная через произведение коэффициента фильтрацииэтого элемента на его мощность. Для пакетов или пачек пластов, состоящих изпород с различными коэффициентами фильтрации, водопроводимостьпакетов или пачек будет равна сумме произведений коэффициентов фильтрации намощность каждого из пластов, образующих пакет или пачку пород.

Таблица 1

Степеньводопроницаемости

Коэффициент фильтрации Кф, м/сут

Удельное водопоглощение q, л/мин

Практическиводонепроницаемые

Менее0,005

Менее0,01

Слабоводопроницамые

0,005 -0,3

0,01 -0,1

Водопроницаемые

0,3 — 3

0,1 — 1

Сильноводопроницаемые

3 — 30

1 — 10

Оченьсильноводопроницаемые

Свыше30

Свыше10

Водопроницаемость — свойство грунта, заключающееся в способности среды пропускать сквозьсебя воду (основное фильтрационное свойство горных пород в массиве или вобразце).

Водоупор — практическиводонепроницаемый слой грунта, подстилающий водопроницаемое основание плотины.

Дарси — проницаемость, при которойна длине пути фильтрации 1 см по направлению струи через породу с поперечнымсечением 1 см2 и перепаде давления 0,1 МПа в течение 1 с проходит 1см3 жидкости вязкостью в 1 сантипауз.

Действительная скоростьфильтрации — средняяскорость движения жидкости в открытых порах и трещинах (пустотах) среды, т.е.расход фильтрационного потока, отнесенный к действительной площади толькофильтрующего сечения (площади всех пустот).

Ламинарная фильтрация — движение фильтрующейжидкости со скоростью, линейно зависящей от градиента напора.

Механическая суффозия — размыв грунтафильтрационным потоком, проявляющийся в виде отрыва и перемещения отдельных егочастиц и агрегатов грунта внутри полостей, пор, каверн и трещин.

Модель — абстрактное (понятийное)или вещественное отображение объектов или процессов, адекватное исследуемымобъектам (процессам) в отношении некоторых заданных критериев.

Модель гидрогеологическаяскального массива — пространственное распределение гидрогеологических характеристикмассива (коэффициентов фильтрации, удельных водопоглощений, скоростейфильтрации, дебитов, напоров, минерализации, химического состава, температурыподземных вод и т.п.), представленное в виде системы вертикальных игоризонтальных сечений скального массива, а также вспомогательных схем,диаграмм и др.

Модель водопроницаемостискального массива — составная часть гидрогеологической Монтаж отопления, характеризующаяраспределение значений коэффициента фильтрации или удельного водопоглощения.

Модельинженерно-геологическая — комплекс моделей, включающий группы: а — основной Монтаж отопления(геоструктурной — строения и состояния массива); б — вспомогательных моделей(литолого-петрологической, структурно-тектонической, экзогенного измененияпород, геофизической, напряженного состояния массива); в — прикладных илиспециализированных моделей: свойств, природных процессов, взаимодействиямассива с сооружением.

Подземный контур бетонногонапорного сооружения — условная линия, ограничивающая снизу водонепроницаемые частисооружения и противофильтрационные конструкции, и отделяющая эти части отводопроницаемого грунта, служащего его основанием.

Пористость общая скальной породы в образце ив массиве — совокупность всех пор и трещин (исключая трещины с минеральнымзаполнителем типа кварца, кальцита и др.), численно равная объему всех пор итрещин в единице объема породы.

Путь сосредоточеннойфильтрации- участок горных пород, проводящий через себя значительный объемфильтрационного расхода воды данного (рассматриваемого) скального массива.

Скорость фильтрации — воображаемая (условная)скорость движения фильтрующейся в грунте жидкости, равная отношению ее расходав данном живом сечении к полной площади этого сечения.

Сплошная среда — модель, в которойпредполагается условно, что жидкость движется не только в порах или трещинах,но и через твердую фазу пористого трещиноватого тела.

Среда анизотропная (изотропная) в отношенииводопроницаемости — среда, в любой точке которой коэффициент фильтрации(удельное водопоглощение) зависит (не зависит) от направления фильтрации.

Среда неоднородная (однородная) — среда, вкоторой коэффициент фильтрации (удельное водопоглощение) зависит (не зависит)от координат области фильтрации.

Среда кусочно-однородная — среда, состоящая изоднородных по водопроницаемости участков, на границах которых коэффициентфильтрации изменяется дискретно.

Суффозионный грунт — грунт, внутри которогоили на его внешней границе под воздействием фильтрации могут возникать (приопределенных критических скоростях фильтрации) опасные фильтрационныедеформации, т.е. перемещение частиц грунта, ведущее к опасным деформациямскелета грунта и недопустимому снижению его несущей способности.

Суффозионная устойчивость — сохранение частицамигрунта своего первоначального положения при воздействии на них фильтрационногопотока.

Турбулентная фильтрация — движение фильтрующейжидкости со скоростью, пропорциональной градиенту напора в степени меньшеединицы.

Фильтрационный поток — поток фильтрующейся вгрунте жидкости.

Фильтрация — движение жидкости впористо-трещиноватой среде скальных грунтов или пористой среде нескальныхгрунтов.

Принятые обозначения

Условные обозначения, единицы измерения

В работе используютсяследующие обозначения физических величин:

Н — напор, Па;

Р — давление, Па;

r -радиус выработки и цилиндрического канала, м;

d — раскрытие трещины, м;

S -понижение или повышение уровня при откачкеили нагнетании,м;

М — мощность водоносногогоризонта, м;

R -радиус влияния, м;

h — глубина середины интервала опытного нагнетания (откачки) отповерхности скальных пород, м;

l -длина интервала опробования и расстояние между трещинами, м;

Q -расход воды, м3/с; л/мин; 1 л/мин = 16,67´10-6 м3/с;

q -удельное водопоглощение, л/мин×м2;

Кф — коэффициентфильтрации, м/с; 1 м/сут = 1,16´10-5 м/с;

Кп — коэффициентпроницаемости, м2; 1 дарси = 1,02´10-12 м2;

Т = КфМ -водопроводимость пласта, зоны и т.д., м2/с;

— коэффициентпересчета, безразмерный;

Ka = q²/q¢ — коэффициент анизотропии,безразмерный;

Кд — коэффициентдействительной скорости фильтрации, м/с;

u — скорость фильтрации, м/с;

uкр — критическая скоростьфильтрации, м/с;

J -градиент напора, безразмерный;

Jкр — критический градиентнапора, безразмерный;

Reк — критическое значениечисла Рейнольдса, безразмерное;

А, В — гидравлические параметрышероховатости стенок трещины, м;

S* -коэффициент извилистости трещин, безразмерный;

m — динамическая вязкость воды, пуаз, Па×с; 1 пуаз = 0,1 Па×с;

v -кинематическая вязкость воды, м2/с; 1 стокс = = 1´10-4, м2/с.

1.5. Под моделью водопроницаемости понимают схематизированноепространственное распределение величин Кф или q, значения которыхопределяются гидрогеологическими или геофизическими методами. Такая модельдолжна характеризовать неоднородность и анизотропию массива по характеристикамводопроницаемости путем интерпретации значений Кф или q (полученныхэкспериментально, а также по корреляционным связям и расчетам) нагеоструктурной основе, т.е. с учетом: нарушении сплошности различных порядков вмассиве; литолого-петрологических особенностей; подзон экзогенного изменения(выветривания и разгрузки естественных напряжений) пород. На практике модельводопроницаемости представляют в виде серии масштабных разрезов, срезов наразличных отметках, а также специализированных карт (например, рельефаповерхности относительного водоупора с q < 0,01 л/мин), схем, таблиц и диаграмм. Рассматриваемая модельотносится к разряду масштабно-понятийных.

1.6. При построении моделей водопроницаемости можно использовать два разныхподхода:

— зональный способрайонирования на квазиоднородные (по Кф или q)элементы; при этом приближенно, на основе геоструктурной Монтаж отопления, выделяют контурыэлементов, которые затем характеризуются средними (арифметическими илигеометрическими) значениями водопроницаемости и их среднеквадратическимиотклонениями (либо диапазоном изменений q или Кф призаданной обеспеченности); этот способ рекомендуется использовать при маломобъеме опытно-фильтрационных работ, в условиях малых выборок;

— способ изолиний значений Кфили q рекомендуется при большом числе опытов поопределению характеристик водопроницаемости; его преимущество состоит ввозможности уточнения по конфигурации изолиний контуров квазиоднородныхинженерно-геологических элементов и путей сосредоточенной фильтрации.

При выборе способапостроения Монтаж отопления необходимо учитывать не только объем исходных данныхопределения водопроницаемости, но и весь комплекс геологической и геофизической информации о характере изучаемого разреза, что позволило бы судить оналичии в массиве резких границ раздела по показателям свойств, либо опостепенном их изменении с глубиной.

Учитывая реальнуюнеравномерность распределения точек опытно-фильтрационных данных в массивеоснования, возможно сочетание обоих способов. В этом случае интерпретацию, гдеэто возможно, выполняют по способу изолиний, а окончательный вид Монтаж отопленияводопроницаемости — «зональный». Последний Монтаж отоплениярует кусочно-однородную среду- объект фильтрационных расчетов и исследований методом ЭГДА [58].

1.7. Монтаж отопления водопроницаемостискальных оснований должны составляться на каждом этапе и стадии проектированияс нарастающей подробностью и обоснованностью в соответствии с рекомендуемыммасштабом чертежей:

а) исходная (масштаб 1:25000- 1:5000); предпроектная документация: схема использования реки;

б) предварительная (1:5000 -1:1000); предпроектная документация: ТЭО;

в) основная (1:1000);проект;

г) уточненная (1:1000 -1:500 и крупнее); рабочая документация.

В качестве основы каждой изперечисленных выше моделей водопроницаемости следует принимать соответствующуюгеоструктурную модель основания, исходя из обусловленности характеристикфильтрационных свойств скальных массивов основными особенностями геологическогостроения и историей их развития. Таким образом, составленная на каждой стадииизысканий модель водопроницаемости должна учитывать соответствующую этой стадииинформацию о структуре массива, результаты обобщения материалов дляоснований-аналогов, данные опытно-фильтрационных и геофизических работ,возможных расчетов водопроницаемости по параметрам трещиноватости, режимныхнаблюдений за фильтрацией в период разработки подземных выработок и котлована.

Строгое нормирование объемовгидрогеологических работ, необходимых для построения моделей водопроницаемостина всех стадиях проектирования, невозможно в силу индивидуальных особенностейсостава, строения и состояния каждого массива. В качестве основного принципапри установлении необходимого объема работ должно быть условие обеспечениярепрезентативности выборки характеристик водопроницаемости в пределахквазиоднородного элемента Монтаж отопления.

Исходную модельрекомендуется составлять, используя аналоги и результаты геофизических работ.Рекомендуемые ориентировочные объемы опытно-фильтрационных работ по стадиямпроектирования показаны в табл. 2-2(Приложение 2).

1.8. При составлении моделейводопроницаемости скальных массивов необходимо учитывать их особенности каксреды зонально-блочного строения:

а) все естественные скальныемассивы представляют собой дискретную1, расчлененнуютрещинами среду зонально-блочного строения, преимущественнотрансверсально-изотропного типа с осесимметричной анизотропией (слоистые,сланцеватые и расслоенно-трещиноватые породы), либо ортотропного типа(интрузивные и глубокометаморфизованные нерасслоенные породы с четковыраженными ортогональными системами трещин);

1 Дискретная среда — неоднородная, с резкимиизменениями характеристик свойств в соседних структурных элементах, вчастности, сложенная из отдельностей, не связанных между собой значительнымисилами сцепления. Сцепление отдельностей на один — два порядка меньше сцеплениятой же породы в монолитном образце, а водопроницаемость такой среды — на два иболее порядка выше, чем в образце.

Дискретностьсреды по одной из характеристик свойств не всегда сопровождается дискретностьюсреды по другим характеристикам.

б) в каждом скальном массивеприсутствует пространственная сеть тектонических разрывных нарушений и трещинразных размеров, обычно характеризующихся линейно-плоскостной формой развития.Располагающиеся в ячеях этой сети блоки пород имеют различные размеры,форму и ориентацию. Такое повсеместно проявляющееся в массивах любого генезисасочетание сети зон ослабления с расположенными в ее ячеях блоками позволяетсчитать зонально-блочное строение (рис. 1) характерной особенностьюскального массива;

Рис. 1. Генетические объемные элементы геоструктурной Монтаж отопления скального массива (а) и схема зонально-блочного строения (б)

в) мощность зонместного ослабления пород в массиве зависит от генезиса, размеров и кинематикиобразования трещин и тектонических разрывных смещений, развивающихсяунаследованно по фазам тектогенеза. Первичные литогенетические трещины породпри тектонических деформациях трансформируются по-разному. При изучении иструктурном анализе трещиноватости необходимо учитывать доминирующее влияниеименно тектонических воздействий, определяющих их порядок (табл. 2);

Таблица 2

Классификация по характеру нарушения сплошности массива (СНиП 2.02.02-85с дополнениями)

Характернарушения сплошности массива

Мощность зоны дробления разлома или ширина трещин

Протяженность нарушения

РазломыIпорядка — глубинные, сейсмогенные

Сотни итысячи метров

Сотни итысячи километров

РазломыIIпорядка — глубинные, частично сейсмогенные

Десяткии сотни метров

Десяткии сотни километров

РазломыIIIпорядка

Метры идесятки метров

Километрыи десятки километров

РазломыIVпорядка

Десяткии сотни сантиметров

Сотни итысячи метров

Крупныетрещины Vпорядка

Свыше20 мм

Свыше10 м

Средниетрещины VIпорядка

10 — 20мм

1 — 10м

Мелкиетрещины VIIпорядка

2 — 10мм

Менее 1м

Тонкиетрещины VIIIпорядка

1 — 2мм

Менее 1м

Локальныетрещины IXпорядка — внутри пластов, слоев, породных блоков

Менее 1мм

Менее 1м

Примечания: 1. Мощность зонывлияния нарушения оценивается на порядок больше мощности зоны дробления илиширины трещины; амплитуда смещения разломов — на порядок меньше протяженностинарушения.

2.Классификация носит приближенный (оценочный) характер; конкретный массив можетхарактеризоваться местной системой разрывов, соотношение зоны дробления ипротяженности нарушения которого может отличаться от классификационнойМонтаж .

г) генетические объемные элементымассива (рис. 2),квазиоднородные по генезису, литолого-петрологическому составу, структуре,текстуре и блочности, именуются структурно-петрологическими элементами (СПБ -структурно-петрологическими блоками, СПЗ — структурно-петрологическими зонами);

д) части СПБ и СПЗ,квазиоднородные и по состоянию, именуются соответственноинженерно-геологическими блоками (ИГБ) и зонами (ИГЗ). Выделение контуров ИГБ иИГЗ проводится по границам их градаций (А, Б, В и Г) по степени влиянияпроцессов разгрузки и выветривания: подзона А — очень сильного (до элювия), Б -сильного, В — среднего, Г — слабого (практическисохранные породы). Поэтому при составлении Монтаж отопления водопроницаемости массивовсистематизация, анализ и интерпретация данных опытно-фильтрационных работдолжны производиться с обязательным учетом контуров СПЗ, СПБ, ИГЗ и ИГБ наоснове геоструктурной Монтаж отопления [18, 48].

Рис. 2. Схемазонально-блочного строения скальных массивов в основаниях сооружений

А, Б, В,Г — подзоны влияния процессовразгрузки естественных напряжений и выветривания: А — очень сильного(элювий); Б — сильного; В — среднего; Г — слабого (сохранныепороды).

Все СПБ,СПЗ, ИГБ и ИГЗ скальных массивов состоят из элементарных породныхблоков (ЭПБ), формы, размеры и укладка которых определяются пространственнойсетью блокообразующих трещин — элементарных зон ослабления пород (ЭПЗ).

1.9. Движение подземных вод втрещинно-пористой (а также трещиной, либо трещинно-трещинной) среде, какойявляется любой скальный массив, имеет следующие закономерности, подлежащиеучету при составлении Монтаж отопления водопроницаемости:

а) неоднородность ианизотропия скальных массивов как естественно-исторических образованийобусловливают, в частности, неоднородность и анизотропию по характеристикамводопроницаемости; фильтрационная неоднородность скальных массивов проявляетсяв контрастности, в резком повышении водопроницаемости в зонах тектоническихразрывных нарушений, ориентация которых может благоприятствовать развитиюсосредоточенных путей фильтрации с турбулентным режимом, а не с ламинарным -характерным для остальных частей массива с мелкой и общей трещиноватостью.Выявление и характеристика водопроницаемости таких зон в основаниях плотинявляется первостепенной задачей изысканий. Необходимо также иметь в видуредкие, но возможные случаи, когда тектонические нарушения являются барражамидля подземных вод;

б) направление, скорость ирежим фильтрации зависят от элементов залегания пород, ориентациипространственной сети трещин, геометрических параметров трещин, степенивыветрелости пород, состава заполнителя трещин и др. в сочетании с положениемосновной дрены (реки) в рельефе участка гидроузла. При заполнении водохранилищанаправление, скорость и режим движения подземных вод в зоне фильтрационногоконтура изменяются;

в) в трещинно-пористой (атакже трещинной, либо трещинно-трещинной) среде скальных массивов фильтрацияпроисходит в основном по трещинам, так как сами породы в куске или элементарномпородном блоке (ЭПБ) обладают, как правило, низкой межгранулярной пористостью ималой водопроницаемостью. В скальном массиве встречаются разновидности породразной прочности, разной степени деформированности и трещиноватости,существенно различающиеся и по водопроницаемости.

Системный характертрещиноватости скальных массивов обусловливает следующие три основные схемыфильтрации по трещинам.

Первая схема рассматривает фильтрацию попротяженным трещинам напластования слоистых и расслоенных толщ пород, каждыйпласт которых рассечен двумя ортогональными системами трещин отрыва. Частотатрещин отрыва примерно обратно пропорциональна мощности пласта. Эта схемахарактерна для массивов осадочных и метаморфических парапород, а также длякрупных по размерам массивов интрузивных и метаморфических ортопород, в которыхобычно развиты пологие протяженные трещины пластовой отдельности. Такие массивыобычно анизотропны по характеристикам водопроницаемости.

Вторая схема рассматривает фильтрацию попрерывистым кулисообразным пологим трещинам пластовой отдельности, расчлененнымпо нормали к ней тремя системами первичных контракционных трещин отрыва,образующих в плане шестиугольник базальтической отдельности. Такая схемахарактерна для молодых и современных эффузивов, не подвергавшихсяпостгенетическим тектоническим деформациям. Водопроницаемость таких массивовможет быть сильной и очень сильной (в соответствии с классификацией табл. 1).

Третья схема представляет собой сочетаниепервой или второй схемы с дополнительными трещинами отрыва и скалывания,образующими примерно симметричную зону приразрывного кливажа вдоль плоскостейсместителя тектонических разрывных нарушений. Тектонические зоны включают: 1)подзону сместителя с глинкой трения, зачастую слабоводопроницаемую; 2) подзоныразлинзования, водопроницаемые; 3) подзоны оперения, обычносильноводопроницаемые. Мощность этих подзон пропорциональна амплитудетектонических разрывных смещений в соответствии с их порядками (табл. 2).

Необходимо учитывать, что врезультате избирательного влияния процессов выветривания и разгрузкиестественных напряжений каждая из указанных трех схем может усложниться за счетдополнительного раскрытия ранее существовавших трещин, а также образованияновых в подзонах А, Б, В на глубину в несколько десятков метров, реже — 100 м иболее (Приложение 1).

Рассмотренные упрощенные трисхемы для конкретных условий могут подразделяться на подварианты, учитывающиеразличные граничные условия, морфологию и размеры трещин, состав и степеньзаполнения трещин, наличие водоупорных прослойков и контактов и др.

1.10. Для изученияводопроницаемости скальных массивов в основаниях гидротехнических напорныхсооружений следует использовать полевые методы гидрогеологических исследований:

а) опытные откачки инагнетания воды, нагнетания воздуха в одиночные буровые скважины в интервалыстандартной длины равной 5 или 10 метрам; выполнение этих работрегламентируется ГОСТ 23278-78, атакже указаниями и инструкциями, разработанными в Гидропроекте им. С.Я. Жука [25, 43, 52, 57];

б) наблюдения за режимомподземных вод, позволяющие с большой достоверностью судить об эффективнойводопроницаемости массива и его отдельных частей, о наличии в массиве зонповышенной проницаемости; гидрогеологические наблюдения в процессе проходкискважин и штолен, дающие полезную качественную информацию об относительнойводопроницаемости различных частей массива, о наличии в нем путей возможнойсосредоточенной фильтрации;

в) геофизическиеисследования в скважинах, между скважинами и на дневной поверхности (Приложение2).

1.11. Возможность суффозиинескальных грунтов, заполняющих полости трещин и карстовые полости, оцениваетсяпо результатам лабораторных исследований физико-механических свойств материалазаполнителей и его фильтрационной прочности в соответствии с Руководством,подготовленным во ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева [56].

На стадии рабочегопроектирования при составлении уточненных моделей водопроницаемости основаниярекомендуется использовать результаты гидравлического опробования буровыхскважин первой очереди, выполняемых Гидроспецстроем или другими организациямипри устройстве противофильтрационных завес.

2.СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ДАННЫХ ПОЛЕВЫХ ОПЫТНО-ФИЛЬТРАЦИОННЫХ РАБОТ И ИХ АНАЛИЗ

2.1.Достоверность значений q и Кф исоответствие методики проведения опытов требованиям нормативно-методическихдокументов [25, 43, 52, 57] следует оценивать по материалам первичной документацииопытно-фильтрационных работ. Не соответствующие этим требованиям дефектныеданные опытов необходимо исключить из дальнейшего рассмотрения. Результатыправильно проведенных опытов, сильно отличающиеся от фоновых значенийводопроницаемости (на несколько порядков), должны учитываться, даже если онивыходят за интервал «Трех сигм» (трех среднеквадратичных отклонений). Такиеэкстремальные величины характеристик Кф или q обычно находят своеобъяснение в структурных особенностях изучаемого массива и отображаются вконтурах элементов Монтаж отопления водопроницаемости.

Рис. 3.К оценке коэффициента перехода от удельного водопоглощения q ккоэффициенту фильтрации Кф (по данным Л.Н. Ткаченко, А.М. Гуреева, В.В. Каякина, И.А. Пирогова)

1 — диабазы, граниты; 2 — песчано-глинистые отложения; 3 — известняки,доломиты; 4 — граниты (Красноярская ГЭС); 5 — кристаллическиесланцы (Саяно-Шушенская ГЭС); 6 — долериты (Братская, Усть-ИлимскаяГЭС); 7 — известняки (Чарвакская ГЭС); 8 — известняки(Токтогульская ГЭС); 9 — флиш (Курпсайская, Нурекская ГЭС).

2.2. Основной объем определенийводопроницаемости (q) в массиве выполняетсяметодом нагнетаний (наливов) воды в скважины, а одиночные(контрольные) поинтервальные откачки позволяют находить значения Кф.Для каждого объекта исследований рекомендуется устанавливать методом парнойкорреляции связь lgКф = f(lgq). Для приближенныхоценок можно использовать данные рис. 3, либо принимать примерноеравенство численных значений q (л/мин) и Кф(м/сут). Согласно СНиП 2.02.02-85 величинаотношения Кф/q = 0,5¸3,0. Обобщающие графики(рис. 3,кривые 1 — 3), составленные по данным больших выборок(сотни значений), дают отношение Кф/q = 1,0¸4,5 в диапазоне q =0,001¸10 л/мин.

Рис. 4. Схема определенияглубины зон опытных нагнетаний в буровые скважины от поверхности скальныхгорных пород в зависимости от положения стволов скважин относительно рельефа

Б. С. (60°) — ствол буровой скважины снаклоном 60°; вертикальные пунктиры — глубины границ интервалов опытных зон откровли скальных пород.

Модель водопроницаемостиследует составлять на основе значений Кф либо q.Если модельстроится по значениям Кф, то имеющиеся величины q необходимопересчитать в Кф. И наоборот, Кф следует пересчитать в q,если модель строится по величинам q.

2.3. Необходимым вспомогательнымматериалом для построения Монтаж отопления водопроницаемости служат графики q(h) иq(hабс), либо Кф(h) и Кф(hабс), где h -глубина от поверхности скальных пород по вертикали до середины интервалаопробования; hабс — абсолютная отметка середины интервалаопробования. Указанные графики недостаточно строить «в целом по массиву»;необходима серия графиков раздельно для различных геоморфологических элементов(левый берег, дно долины, правый берег), различных структурно-петрологических элементов(СПЗ, СПБ) и гидродинамической зональности (п. 2.4).

Рис. 5. Принципиальная схемарасчленения структурно-петрологических элементов скального основания на ихинженерно-геологические части (объемные элементы-блоки) в зависимости отгеоморфологических и гидрогеологических условий

I — дренированные борта каньона и их части; II — зона сезонных колебаний зеркала подземных вод в бортах; III — обводненная зона бортов и ее части; IV — обводненная подрусловая зона и ее части:П — правая; Ц — центральная; Л — левая.

График q(h)позволяет выявить влияние выветривания и разгрузки естественных напряжений наводопроницаемость. Значение h вертикальных скважинопределяется по разности абсолютных отметок поверхности скальных пород исередины интервала опробования. Для скважин, пробуренных наклонно, в том числепройденных из штолен, значения h по вертикали следуетопределять в соответствии с рис. 4.

График q(hабс) позволяет выявитьприуроченность зон повышенной водопроводимости (в частности, путейсосредоточенной фильтрации) к определенным абсолютным отметкам, что характернодля закарстованных оснований, районов молодого и современного вулканизма и др.

Примечание. В условиях каньонообразных или глубоко врезанных речных долин с крутымибортами следует строить также графики q(h^) или q(L), где h^ — глубина по перпендикуляру от поверхностискальных пород; L — заглубление вмассив по горизонтали. В указанных условиях такие графики дадут полезнуюинформацию о влиянии выветривания и разгрузки естественных напряжений наводопроницаемость.

2.4. Водопроницаемость и режим фильтрации в различных частях скальногомассива зависят также от их приуроченности к одной из гидродинамических зон: а)зоне аэрации; б) зоне сезонного колебания уровня подземных вод; в)зоне полного водонасыщения; г) зоне глубинной циркуляции. При большойширине русла реки и асимметрии долины возможна более дробная систематизацияфактического материала, при условии достаточного для статистической обработкичисла опытов в каждой зоне (рис. 5). Рекомендуемоеобязательное разделение дренированной и водонасыщенной зон в бортах долинысвязано и с методическими различиями в проведении опытов в этих зонах (наливы и нагнетания).

В закарстованных массивахцелесообразно разделять гидродинамические зоны по схеме Г.А. Максимовича (рис. 6), таккак каждая из этих зон характеризуется своим водным режимом, наличием илиотсутствием напора, положением относительно эрозионного вреза, преобладающимнаправлением движения, скоростью фильтрации, т.е. присущим этой зоненаправлением гидрогеологического процесса.

Рис. 6. Схемагидродинамических зон карстового массива, прорезанного рекой (Г.А. Максимович, 1958 г.)

I — зонаповерхностной циркуляции; II- зона вертикальной нисходящей циркуляции; IIа — подзона подвешенных вод на местныхводоупорах; III — зона колебанияуровня карстовых вод или переходная; IV- зона горизонтальной циркуляции; V- зона сифонной циркуляции напорных вод; VI — зона поддолинной или подрусловойциркуляции; VII — зона глубиннойциркуляции.

Карстовыеисточники зон циркуляции: А — вертикальной нисходящей; Б — подвешенныхвод; В, Д — сифонной; Г — переходной; Е — разгрузкавод зоны горизонтальной циркуляции в речные отложения.

2.5. Фактические данные опытно-фильтрационных работ целесообразно сводить втабличную форму (табл. 3), в которой помимо общепринятых сведений отмечается отнесениеинтервала к соответствующему структурно-петрологическому элементу (СПБ, СПЗ), атакже категория представительности материала опробования массива в зависимостиот принадлежности интервала опробования к одному, двум или трем различнымэлементам строения массива:

Iкатегория — вся длина интервала опробования находится в пределах одного СПБ илиСПЗ;

IIкатегория — длина интервала захватывает два генетических элемента, например,СПБ и СПЗ;

IIIкатегория — интервал опробования захватывает три и более генетических элемента,например, СПБ основной породы, СПЗ — тело маломощной жилы и СПЗ — ее контакт свмещающей породой.

Схема оценки категорийпредставительности значений q показана на рис. 7.

Таблица 3

Объект Скважина№ …………………….

Разрез Абс. отм. устья скважины

Геоморфологический элемент Угол наклона ……………………

(правый, левый берег, русло) Азимутнаклона …………………

Абс. отм. уровня подз. вод

Интервал опытногонагнетания от устья, м

Длина интервала, м

Водопоглощение q, л/мин

Границы генетическихструктурно-петрологических элементов в пределах опытного интервала скважины,м

Длина СПЭ в интервале

Индекс СПЗ или СПБ

Категорияпредставительности

Примечание (возможныепоправки величины q)

от

до

14,90

19,65

4,75

0,7

Жила диабаза 13,75 — 16,40

1,50

СПЗ 4а

Парасланцы (контакт) 16,40 — 17,40

1,00

СПЗ 5б

I — II

Парасланцы (вне контакта) 17,40 — 19,65

2,25

СПБ 1

III

37,85

44,20

6,35

0,03

Тело жилы диабаза 36,55 — 45,55

6,35

100

СПБ 4а

25,25

30,55

5,30

0,05

Переходная зона орто-парасланцев 100 %

5,30

100

СПБ 3

45,15

52,55

7,40

0,02

Ортосланцы 100 %

7,40

100

СПБ 2

Рис. 7. Схема оценки категорий (I — III) представительности данныхопытно-фильтрационных работ.

2.6. Сгруппированные по СПЗ и СПБс учетом геоморфологических, гидрогеологических условий и категориипредставительности значения q (или соответствующие Кф)анализируются путем:

— построения графиков q(h)или Кф(h) в полулогарифмическоммасштабе (рис. 8);

Рис. 8. Изменение значенийудельного водопоглощения q с глубиной h отповерхности скального массива в структурно-петрологическом блоке парасланцевоснования Саяно-Шушенской ГЭС

1 — I категория представительности; 2 — II категория представительности; ломанымилиниями соединены среднеинтервальные значения q; плавными кривыми — «скользящее» осреднениесреднеинтервальных значений q.

— построения графиков q(haбс) или Кф(haбс) в таком же масштабе;

— проверки законараспределения водопроницаемости для выделенных элементов массива и в целом помассиву; в общем случае эти распределения могут соответствовать различнымзаконам, из которых, руководствуясь практическим опытом, целесообразнорассматривать два: нормальный и логнормальный. Используя вероятностную бумагу [35],с достаточной для практических целей точностью легко определить близость ксоответствующему типу распределения: а) если распределение q аппроксимируетсяна вероятностной бумаге прямой, то оно близко к нормальному; б) еслираспределение q не аппроксимируется прямой,а распределение lgq аппроксимируется прямой, тооно близко к логнормальному (рис. 9);

Рис. 9. Нормальное (а) и логнормальное (б) распределения иих представление соответственно на вероятностной (в) илогарифмически-вероятностной (г) бумаге.

— подсчетасреднеинтервальных (в диапазоне глубин Dh » 10 м, причем с возможнымперекрытием, например, в диапазоне 10 — 20 м, 15 — 25 м, 20 — 30 м и т.д.) значенийводопроницаемости:

для случаев нормальногораспределения ;

для случаев логнормальногораспределения ;

для случаев, когда труднооднозначно судить о характере распределения (в частности, для малых выборок),целесообразно определить как среднее арифметическое qa,так исреднее геометрическое qг. Аналогичные рассуждениясправедливы и применительно к Кф;

— последовательногосоединения среднеинтервальных значений ломаной линией и ее последующимсглаживанием методом скользящего осреднения(«сглаживание тройками» [40]). Анализ конфигурации ломаной линии поряду графиков q(h) или q(haбс) может, оказаться полезным для уточнения геоструктурных построений иустановления сосредоточенных путей фильтрации при построении Монтаж отопленияводопроницаемости. Скользящее осреднение соседних трех точек с последовательнымсмещением на один шаг необходимо для суждения о «тренде» (систематическойкомпоненте) изменения водопроницаемости в зависимости от h (рис.10)или haбс.

Рис. 10. Изменение величин q карбонатныхпород в массиве основания Ингури ГЭС в зависимости от геоморфологии долины,заглубления h в массив и типов его генетических объемных элементов

а — опытное опробование массива на высокихотметках (Н = 415¸470 м); б — то же на средних отметках (Н= 350¸415 м); в — то же на низких отметках (Н= 280¸350 м); г — массив в целом и с учетомего генетических элементов;

1 — экспериментальные значения q; 2 — среднеарифметические значения в интервалах h; 3 — скользящее осреднениесреднеарифметических значений ; 4 — среднегеометрические значения в интервалах h; 5 — кривая среднеарифметическихзначений в сохранных породахСПБ; 6 — то же в подзонах смесителей; 7 — то же в подзонахоперения тектонических смещений.

2.7. Графики q(haбс) или Кф(haбс)позволяют анализировать влияние на современные Монтаж водопроницаемостиэтапов врезания реки в ее ложе, выражающихся в высотном положении речныхтеррас, с чем связано, в частности, развитие карста в карбонатных породах. Например,показанные на рис. 11 пики резкого увеличения, водопроницаемости визвестняках района Чарвакской ГЭС соответствовали отметкам развития речныхтеррас в долине р. Чирчик. Полезны такого вида графики в районах, сложенныхвулканическими породами, для которых характерна сравнительно высокаяводопроницаемость, особенно в краевых зонах, и ее крайне неравномерноераспределение в разрезе. В массивах, сложенных другими разновидностями пород,графики q(haбс) способствуют выявлениюсубгоризонтальных и пологонаклонных зон высокой водопроницаемости. Необходимоиметь в виду, что графики q(h) и q(haбс) незаменяют один другого, а являются необходимым дополнением друг друга.

Рис. 11. Изменение величинудельного водопоглощения в зависимости от абсолютных отметок средних глубинопытных интервалов в известняках первой пачки нижнего карбона (C1) на участке основанияЧарвакской ГЭС

1 — интервалы с карстовыми полостями; 2 — интервалы стектоническими нарушениями; 3 — интервалы без карстовых полостей и тектоническихнарушений; 4 — осредняющая для интервалов без карста и тектоническихнарушений; 5 — осредняющая для массива в целом; 6 — осредняющаядля интервалов с карстом и тектоническими нарушениями.

2.8. Характер кривых q(h) позволяет ориентировочно разбить изучаемый разрез на диапазоны глубинh, где среднее значение q может быть принятоприблизительно постоянны (не зависящим от h), и, следовательно, вкаждом из таких диапазонов h могут быть определены средние значения водопроницаемости исреднеквадратические отклонения на основе достаточно большого статистическогоматериала. Применительно к рис. 8 такими диапазонами глубин h могут быть:

— в породах Iкатегории представительности: 0 — 15 м; 15 — 50 м; 50 — 100 м; ввидусравнительно небольшого отличия значений q во втором и третьемдиапазоне, они могут быть объединены при дальнейшей статистической обработке;

— в породах IIкатегории представительности: 0 — 10 м; 10 — 75 м; 75 — 100 м.

2.9. Для обоснования проектных решенийпо водоотливу и строительному водопонижению котлованов рекомендуется построениеплановых схем водопроницаемости (см. также п. 4.1; рис. 3 — 11).Систематизацию данных опытно-фильтрационных работ в этом случае выполняют нагеоструктурной основе (плановых схемах-срезах) с использованием основныхпринципов, изложенных в пп. 2.1 — 2.5.

3.ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ВОДОПРОНИЦАЕМОСТИ В СКАЛЬНЫХ МАССИВАХ

3.1. В пределах глубины разведки скважинами скальных оснований плотин,обычно ограниченной величиной ~ (1¸1,5)Н (где Н — проектируемый напор), необходимо учитыватьследующие закономерности:

1) осредняющие кривые q(h)для любых массивов (кроме закарстованных) характеризуются закономернымуменьшением водопроницаемости с глубиной (рис. 12) и, как правило, имеют дветочки перегиба: первую, в интервале глубин 5¸50 м (для разных массивов),вторую, в интервале 70 — 150 м. Первую следует отождествлять с границей подзонвыветривания и разгрузки «Б — В», вторую — «В — Г». Промежуточная часть графика,где средние значения q = const, либо слабо уменьшается сглубиной, отождествляясь с подзоной «В», служащей, как правило, основаниемплотины. Таким образом, в самом упрощенном варианте Монтаж отоплениярования подзона «В»может рассматриваться либо как однородный, либо как слабоградиентный поводопроницаемости слой. В подзоне «Г» водопроницаемость зачастую близка квеличине 0,01 л/мин, которая обычно рассматривается как условный водоупор. Изопыта рудничной гидрогеологии известно, что в более глубоких горизонтах водопроницаемостьможет вновь увеличиться, что обусловлено структурными особенностями массива;

Рис. 12. Осредненные связи q= f(h) в скальных массивах -основаниях плотин

а — граниты; б — гранито-гнейсы, диориты,граниты; в — кристаллические сланцы; г — известняки; д -песчаники и аргиллиты

1 — граниты мелкозернистые, массив; 2 -граниты среднезернистые, массив; 3 — Работаем в Москве и Московской области жил; 4 — участок III; 5 — главная тектоническая зона; 6- участок II; 7 — участок IV; 8 — участок I (основание Красноярской ГЭС); 9 — гранито-гнейсыкрупноблочные; 10 — гранито-гнейсы среднеблочные; 11 -гранито-гнейсы мелкоблочные; 12 — тектонические зоны VI порядка; 13 — тектонические зоны V порядка (основание Могилев-Подольской ГЭС); 14- диориты, массив; 15 — граниты; массив (основание Константиновскогогидроузла); 16 — ортосланцы, массив; 17 — парасланцы, массив; 18- тектонические зоны; 19 — зоны сильной трещиноватости; 20 -дайки мощностью менее 5 м; 21 — дайки мощностью более 5 м (основаниеСаяно-Шушенской ГЭС); 22 — известняки, массив; 23 — подзонысместителя тектонических нарушений; 24 — подзоны оперения тектоническихнарушений (основание Ингури ГЭС); 25 — известняки, массив, пачка 5; 26- тектонические зоны (основание Чарвакской ГЭС); 27 — известняки,массив; 28 — тектонические зоны (основание Чиркейской ГЭС); 29 — песчаникии аргиллиты, массив; 30 — тектонические зоны (основание Стрыйскойплотины).

2) резкое повышениеводопроницаемости в зонах тектонических нарушений и в несколько меньшей степени- в зонах жильных тел интрузивных пород по сравнению с частями массива,находящимися вне их влияния. Повышенные значения водопроницаемости на участкахжил получаются в том случае, если массив после внедрения жил вновь подвергалсяразрывным тектоническим нарушениям, причем возникающие (обновляющиеся) трещиныпроходили по контактам жильных тел, что наблюдается нередко. В зависимости отразмеров тектонических нарушений, водопроницаемость их зон на 1 — 5 порядковбольше, чем в слаботрещиноватых породах, причем максимальные величины q связаныс подзоной трещин оперения и в меньшей степени с подзоной разлинзования.Подзона сместителя зачастую маловодопроницаема в связи с наличием в ней глинкитрения. Наибольшее различие водопроницаемости тектонических нарушений инезатронутых ими частей массива наблюдается в подзонах «Б» и «В», а в пределахподзоны «Г» величины q сближаются; для некоторыхмассивов сближение величин q отмечается и в подзоне «Б»;

3) возможное существенноеразличие (приблизительно на один порядок) величин q, слагающих подрусловую частьдолины, по сравнению с ее бортами. Эта закономерность связана с кольматажемтрещин в бортах и декольматажем тех же пород под руслом реки дренируемым еюпотоком грунтовых вод. Поскольку отмеченное различие наблюдается при сравнениивеличин q ниже уровня подземных вод (вберегах и в русле), т.е. выполненных по единой методике, то его нельзяобъяснить особенностями гидравлического опробования. В ряде случаев присравнении водопроницаемости пород в зоне аэрации (берег) и водонасыщенных(русло) указанные различия могут быть связаны с неполной сопоставимостью данныхналивов и нагнетаний. Указанная выше третья закономерность не являетсяустойчивой: справедливая для оснований Красноярской ГЭС (граниты),Саяно-Шушенской ГЭС (парасланцы), она не была выявлена на Курпсайской ГЭС(флишевые отложения) и Папанском водохранилище (известняки) [29].

3.2. В массивах, сложенныхмассивными интрузивными и метаморфическими породами, могут наблюдатьсяследующие закономерности, которые необходимо учитывать при анализе данныхопытно-фильтрационных работ:

1) при поинтервальномосреднении графиков q(h) или q(hабс) ломаными линиями среднихзначений (рис. 13)«пики» с максимальными в толщекрутопадающих слоев парасланцев соответствуют пологозалегающим трещинам отрыва,секущим эти слои; применительно к рис. 13 такие трещины былиустановлены на глубинах около 35, 55 и 75 м;

Рис. 13. Сопоставлениеграфиков q = f(h) основных типовструктурно-петрологических элементов скального основания Саяно-Шушенской ГЭС:

а — первая категория представительности; б- вторая категория представительности

1 — парасланцы; 2 — ортосланцы; 3 -жилы мощностью более 5 м; 4 — жилы мощностью менее 5 м; 5 -Работаем в Москве и Московской области жил с вмещающими породами; 6 — зоны сильной трещиноватости; 7- зоны крутопадающих тектоническихнарушений.

2) существенное повышениевеличин q в гранитах и гранито-гнейсахсвязано с системой пологозалегающих трещин пластовой отдельности, которыеприоткрываются в результате разгрузки естественных напряжений в донной частидолины (трещины «донного отпора»), причем особенно это заметно в зонах влияниякрутопадающих тектонических нарушений. Иллюстрацией сказанного могут служитьхарактерные изгибы кривых водопроницаемости гранитов основания Красноярской.ГЭС, гранито-гнейсов участка Константиновской плотины и Могилев-Подольской ГЭС(рис. 12);

3) сравнительно малаямощность сильноводопроницаемых пород подзоны «Б» в целом для массива,составляющая 5 — 20 м; увеличение мощностиэтой подзоны до 35 — 70 м на участках зон тектонических нарушений.

4) в дайках интрузивныхпород отмечается сравнительно низкая водопроницаемость маломощных даек иповышенная водопроницаемость контактов даек мощностью более 5 м,характеризующихся «подорванностью» контактов.

3.3. В массивах, сложенныхслоистыми толщами осадочных пород, могут наблюдаться следующие закономерности,которые необходимо учитывать при анализе данных опытно-фильтрационных работ:

1) сильно выраженное влияниепроцесса формирования долины на процессы разгрузки, выветривания, кольматажатрещин и т.д.; вследствие этого, построенные для различных геоморфологическихэлементов долины, графики q(h) могут сильно различаться.Так, график (рис. 10, в), построенный по даннымопытно-фильтрационных работ в скважинах, устья которых находятся в пределах пойменнойтеррасы и низких отметок склона, существенно отличается от графика (рис. 10, а),относящегося к массиву на высоких отметках. Пилообразные графики q(h)отражают изменчивость значений q в зависимости от мощностипластов, характера контактов между пакетами пластов малой и большой мощности.Такое явление характерно не только для карбонатных, но и для толщ обломочныхпород;

2) в ритмических толщахобломочных пород отмечается повышенная водопроницаемость пакетов пластовпесчаников, алевролитов и аргиллитов примерно равной, но небольшой мощности посравнению с водопроницаемостью сравнительно однородных и более мощных пакетовпесчаников. Это обусловлено тем, что в первом случае пакеты сложены болеенеоднородными по прочности породами, поэтому при деформациях это приводит кпластическому течению более слабых пород и растяжению и скалыванию болеепрочных пластов. Чем больше различие в прочности и мощности отдельных пластовили их пакетов, тем резче проявляется в них указанный характертрещинообразования. Сходная картина наблюдается и в толщах ритмически слоистыхизвестняков;

3) массивным рифовымизвестнякам свойственны открытые крупные формы карстовых полостей, а вкарбонатных слоистых породах наблюдается процесс расширения трещин за счетвыщелачивания известняков или доломитов, или за счет доломитизации ираздоломичивания, что приводит к трещинному карсту. Следствием этого являетсянеоднородность массива по водопроницаемости и наличие участков с повышеннымизначениями q даже на глубине свыше 100 -200 м.

Например, повышенноеводопоглощение в слоистой толще известняков основания Ингури ГЭС наблюдается доглубины 150 м, а мощность подзоны «Б» — до 50 м в массиве вне области влияниятектонических нарушений.

В еще более тектоническидеформированных известняках основания Чарвакской ГЭС мощность подзоны «Б»достигает 100 м, средние значения q = 0,01¸1,2 л/мин. Вследствиеподъема по тектоническим нарушениям глубинных термальных вод, обогащенныхкремнеземом и реагирующих с известняками (реакция замещения), образуютсякремнеземистые рыхлые или слабосцементированные образования («каранкулиты»),частично замещающие известняки и кольматирующие полости трещин. Установленные вбортовых частях долины карстовые полости и каверны, обусловливающие высокуюводопроницаемость, приурочены к определенным уровням террас р. Чирчик (рис. 14, 15).

Влияние Монтажники ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖальныхпроцессов, связанных с кремнистыми глубинными водами, на состояние известняковоснования Чиркейской ГЭС оказалось иным: здесь они уплотнили породы и залечилимногие трещины. Мощность подзоны «Б» для этого основания варьирует oт 0 до60 м, где значение q = 0,5¸13 л/мин.

Рис. 14. График распределенияповышенных значений q (q > 0,4 л/мин) по абсолютным отметкам опытных интервалов (основание Чарвакской ГЭС)

Рис. 15. Сопоставительныеграфики закарстованности и водопроницаемости известняков в правом борту долины р. Чирчик на участке Чарвакской ГЭС

п — количество карстовых полостей на 10 мскважины; q -удельное водопоглощение, л/мин.

3.4. В скальных массивах любого генезиса зоны повышенной водопроницаемостинередко ассоциируются или перемежаются с приоткрытыми в разной степениполостями трещин или карстовыми полостями, заполненными минеральным материалом,способным к химической или механической суффозии при соответствующихгидравлических условиях. Такие зоны следует рассматривать как путисосредоточенной фильтрации и возможной суффозии заполнителя. Выявление такихзон — первостепенная задача изысканий и исследований, которую необходимоставить на самых ранних стадиях проектирования. При ее решении следуетучитывать характерные признаки и приуроченность этих зон в ряде случаев к темили иным структурным элементам массива.

Геоструктурныепризнаки:

— стыки и пересечения зонтектонических нарушений разных порядков;

— зоны тектоническихнарушений разных порядков, ориентированные как согласно с залеганием пород, таки секущие под различными углами;

— основание сложеномассивными, жесткими породами;

— основание сложенослоистыми или расслоенными породами с чередованием пластов или пакетов пластовразличной прочности;

— основание сложенозакарстованными породами;

— мелкие складки волочения изоны будинажа;

— жильные тела различноймощности и их Работаем в Москве и Московской области;

— Монтажники ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖальные игидратогенные жилы, обычно сложенные кальцитом; в процессе разгрузки ивыветривания такие жилы нередко выщелачиваются;

— протяженные трещиныбортового отпора, отседания и тыловых швов оползней.

Гидрогеологическиепризнаки:

— повышенные и максимальныевеличины q и Кф, полученныепри опытных нагнетаниях воды и воздуха, а также при откачках;

— максимальные значениясреднеинтервальных значений q на графиках q(hабс);

— выходы источников изначительный их дебит;

— аномалии в поведенииуровней грунтовых или подземных вод в пьезометрах наблюдательной сети;

— аномалии в температуре ихимическом составе подземных и грунтовых вод с открытым зеркалом.

Перечисленные выше, а такженекоторые особые признаки (например, провалы бурового снаряда, аномальныйрасход промывочной жидкости при бурении) должны быть учтены при анализематериалов гидрогеологических и геофизических работ, в том числе специальнопредназначенных для исследования сосредоточенных путей фильтрации (индикаторныеметоды, метод естественного электрического поля, геофизические исследованиямежду скважинами и др.). Необходимо учитывать, что суффозионная устойчивость заполнителя трещин в основном определяетсяпараметрами фильтрационного потока. Решение вопроса о суффозии заполнителятрещин и тектонических зон возможно лишь на основе специальных полевых илабораторных исследований (о некоторых из них говорится в Приложениях 1 и 2).Для предварительного суждения о зонах возможной суффозии можно использоватьследующие геологические Монтаж :

1) Мощность тектоническихзон и полостей трещин, содержащих суффозионно-неустойчивый заполнитель: а)мощность зоны измеряется метрами — очень опасно; б) то же — дециметрами- опасно; в) то же — сантиметрами — слабо опасно; г) то же -миллиметрами — практически не опасно. При этом следует учитывать ориентировкузон по отношению к фильтрационному потоку и сооружению, а также число и частотуразвития нарушений сплошности.

2) Содержаниесуффозионно-неустойчивого материала заполнителя полостей тектоническихнарушений и трещин: а) большое количество суффозионно-способногоматериала: вынос частиц может привести к развитию турбулентного режимафильтрации; б) среднее количество; вынос заполнителя увеличиваетводопроницаемость на 1 — 2 порядка величины q; в) малоеколичество; вынос материала может повысить водопроницаемость в несколько раз.Классификация заполнителя по этому признаку производится по гранулометрическомусоставу образцов пород, взятых в горных выработках или скважинах.

Признакомзакольматированности трещин в зонах выветривания и разгрузки скальных породмогут служить низкие значения q » 0,01¸0,1 л/мин на фоне величин q >1 л/мин. Геологическими наблюдениями рекомендуется также оцениватьстепень заполнения полости трещин рыхлым материалом и его плотность.

Полевые методы приближеннойоценки проявления суффозии [22, 27, 42] сводятся к специальнойсхеме опытных нагнетаний по нарастающей величине напора, а затем по той жесистеме убывающего напора. По характеру гистерезисных кривых q(H)судят о наличии суффозии, признаком которой является повышениеводопроницаемости на кривой убывающего напора. Такие исследования наКонстантиновском гидроузле дали следующие результаты: 23 % опытов обнаружилипризнаки небольшой суффозии. При этом после максимальных напоров до 0,9 МПазначения водопроницаемости увеличились в 2 — 4 раза. Суффозионно-неустойчивыекаолины изучаемого основания характеризовались быстрой размокаемостью, большойнеоднородностью по гранулометрическому составу (Кн = 15¸300), числом пластичности от0,05 до 0,17. Необходимо отметить также, что в пределах одного тектоническогонарушения наиболее вероятно начало процесса суффозии в подзоне разлинзования нарушения,являющейся переходным элементом между подзонами сместителя и оперяющих разломтрещин.

Лабораторные и специальныеметоды исследования суффозии заполнителя трещин подробно освещены в литературе[20,22,26,32,33,42,56].

Более подробно вопрос опутях сосредоточенной фильтрации и их особенностях в массивах различноголитолого-петрологического состава и при разных структурно-тектоническихусловиях изложен в Приложении 3.

4.МЕТОДИКА СОСТАВЛЕНИЯ МОДЕЛЕЙ ВОДОПРОНИЦАЕМОСТИ СКАЛЬНЫХ МАССИВОВ

4.1. В соответствии с п. 1.5 исходным материалом длясоставления Монтаж отопления водопроницаемости должна служить геоструктурная модель ввиде серии вертикальных разрезов, погоризонтных срезов, а такжеспециализированных карт и схем. Карта фактического материала позволяет оценитьраспределение по площади скважин, в которых выполнены опытно-фильтрационныеработы. Руководствуясь ею, для построения Монтаж отопления водопроницаемости следуетвыбрать те геоструктурные разрезы, которые максимально обеспечены фактическимиданными фильтрационного опробования. Скважины, расположенные по обе стороны отлинии соответствующего разреза, могут быть использованы на этом сечении (путемсноса) лишь при необходимом геоструктурном обосновании идентичности разрезаскважины и ее проекции на рассматриваемое сечение.

На выбранные сечения следуетнанести уровень подземных вод и стволы скважин с интервальными значениями q,а такжеМонтаж водопроницаемости, определенные геофизическими и другимиметодами. На разрезе желательно отразить также: аномальную изменчивостьминерализации и температуры вод; возможные данные о закольматированности трещин(например, по результатам фото-телевизионного каротажа); степенизакарстованности карбонатных пород и другую вспомогательную информацию,косвенно связанную с гидрогеологическими особенностями массива.

4.2. Отбор, систематизацию истатистическую обработку данных опытно-фильтрационных работ, а также построениеграфиков q(h), q(hабс) следует выполнять,руководствуясь пп. 2.1 — 2.8 настоящей Методики. При этомисходным материалом должны служить таблицы опытно-фильтрационных работ, вкоторых каждый интервал опробования отнесен к соответствующему СПБ или СПЗ иуказана категория представительности (п. 2.4); эта «привязка» каждогоинтервала опробования к тому или иному структурно-петрологическому элементу (СПЭ) осуществляется на основе всестороннего анализа материаловинженерно-геологических изысканий.

На основе такой обработкиделают заключение о:

1) характере и законераспределения (нормальном или логнормальном) значений водопроницаемости длямассива в целом и для отдельных его инженерно-геологических элементов (рис. 1),квазиоднородных по литолого-петрологическому составу, строению и состоянию;величинах средних значений (, ) и среднеквадратичных отклонений (, );

2) характере графиков q(h) иq(hабс), построенных раздельно для основных геоморфологическихэлементов долины (например, для левого берега, дна долины и правого берега) и сучетом:

а) различныхструктурно-петрологических элементов (СПБ и СПЗ, значения q вкоторых наносят на график разными значками и обрабатывают раздельно);

б) различныхгидродинамических зон в массиве (п. 2.4), для чего на шкале hабс графиков q(hабс) можно показать диапазонотметок уровня подземных вод, зоны сезонного колебания этого уровня и т.д.;

3) характере изменениясредних значений на графиках q(h)или q(hабс); шаг осреднения чащевсего выбирается 5 м или 10 м (если при шаге осреднения 5 м есть интервалы счислом точек менее 5¸7, то лучше использовать шаг10 м пятиметровым перекрытием: 5 — 15 м, 10 — 20 м, 15 — 25 м и т.д.).

4.3. Анализ данныхстатистической обработки значений водопроницаемости на геоструктурной основе сцелью выявить существенно различные по водопроницаемостиструктурно-петрологические элементы, а также объединить (укрупнить) те элементыразреза, где различие значений q и sq в соседних элементах разрезанезначительное. Для таких укрупненных элементов средние значенияводопроницаемости и среднеквадратичные отклонения следует определять на общемматериале объединяемых выборок, что снижает ошибку среднего значения и абсолютнуювеличину среднеквадратичного отклонения. Возможны различные способыМонтаж отоплениярования по водопроницаемости, в частности, зональный и с использованиемизолиний значений q или Кф.Укрупненные СПБ и СПЗ, наделенные значениями qа,г и sq а,г, являются элементамизонального районирования (п. 1.6). Примеры фрагментов таких моделей составленыВ.В. Каякиным и А.И. Каякиной [29] на ряде объектов гидростроительства вСредней Азии (рис. 16). Зональный способ районирования являетсядостаточно простым для исполнения. Другое его преимущество — в практическомудобстве непосредственного использования при расчетах и физическом Монтаж отопленияровании.Наряду с этим необходимо отметить, что достоверность Монтаж отопления водопроницаемости иконтуров выделенных элементов во многомопределяется достоверностью геоструктурной Монтаж отопления. Следовательно, если в силунедоразведанности основания, либо неоднозначности в интерпретации, нагеоструктурной Монтаж отопления будут пропущены структурные элементы, обусловливающиевысокие значения q и Кф, то и модельводопроницаемости будет искажена, либо вместо пути сосредоточенной фильтрациина Монтаж отопления будет укрупненный элемент, характеризующийся малозаметным повышением q и sq.

Другой недостаток зональногоспособа состоит в замене градиентного характера разреза водопроницаемости(например, в зоне поверхностного выветривания и разгрузки) на квазиоднородныйили слоисто-однородный.

Отмеченные недостатки можнов ряде случаев избежать, если помимо зонального способа, в дополнение к нему,использовать способ изолиний. При большом числе фильтрационных опытов в массиве(порядка 500 — 1000 и более), обеспечивающих характеристику водопроницаемости основанияв разрезе и в плане для основных генетических элементов, способ изолиний можнорекомендовать как альтернативу зональному.

Рис. 16. Фрагменты моделейводопроницаемости

а — известняков основания Токтогульской ГЭС; б- флишевых отложений основания Курпсайской ГЭС (по В.В. Каякину, А.И.Каякиной [29])

1 — тектонические разрывы; 2 — крупныетрещины разгрузки; 3 — уровень подземных вод; 4 — границыквазиоднородных по водопроницаемости участков: средние значения q (л/мин) и Кф (м/сут); 5 — ; Кф = 0,003; 6 — 0,01; 0,01; 7- 0,04; 0,04; 8 — 0,15; 0,1; 9 — 0,3; 0,2; 10 — 0,02;0,01; 11 — 0,1; 0,05; 12 — 0,2; 0,15; 13 — 0,6; 0,5; 14- контур двухрядной цементационной завесы; 15 — контур одноряднойцементационной завесы.

4.4. В способе изолиний модельводопроницаемости представляется в виде поля линий равных значений q илиКф. Для проведения изолиний используются все данныеопытно-фильтрационных работ, значения водопроницаемости по результатамгеофизических исследований, а в промежутках между скважинами можно привлекатьсредние и модальные величины q, во-первых, снятые с трафиковq(h) и q(hабс) для соответствующегоструктурного элемента, а во-вторых, полученные на основе корреляционных связейили рассчитанные по параметрам трещиноватости. В способеизолиний можно реализовать следующую последовательность операций (в разделе 6 онаиллюстрируется примером основания Ингури ГЭС):

а) проведение изолинийзначений q путем формальнойинтерполяции данных опытно-фильтрационных работ на упрощенной структурнойоснове (слоистой Монтаж отопления) с границами подзон А, Б, В, Г без учета другихособенностей геологического строения основания («формализованный вариант I» — см.рис. 25);

б) проведение изолинийзначений q с учетом лишь повышеннойводопроницаемости тектонических нарушений («формализованный вариант II» -см. рис. 26),используя в соответствии с геоструктурной моделью контуры этих нарушений;

в) интерпретация,объединяющая «формализованные варианты I и II», и по возможности, сполным учетом особенностей геоструктурной Монтаж отопления (в том числе мелких зонучащенной трещиноватости в контактах ритмов разной мощности и прочности и др.)- вариант III — см. рис. 27; необходимо отметить, чтовариант III должен учесть также все имеющиеся геофизическиеданные о водопроницаемости массива, а основные контуры Монтаж отопления водопроницаемостине должны противоречить контурам геофизической (сейсмогеологической,геоэлектрической) Монтаж отопления скального основания;

г) схематизация игенерализация контуров Монтаж отопления III варианта с целью упрощенияи получения Монтаж отопления водопроницаемости для фильтрационных расчетов и физическогоМонтаж отоплениярования (вариант IV — см. рис. 28).

При составлении Монтаж отопленияводопроницаемости необязательно последовательное и раздельное выполнениеперечисленных операций по составлению вариантов I — III. Инженер-геолог илигидрогеолог, имеющий опыт составления Монтаж отопления водопроницаемости, может, минуяварианты I — II, в ходе построения IIIварианта в комплексе учесть особенности конфигурации изолиний q,связанные с подзонами выветривания и разгрузки, а также с основными имелкими тектоническими нарушениями.

4.5. На всех методических этапахпостроения Монтаж отопления водопроницаемости необходимо учитывать закономерностиизменения характеристик q и Кф, изложенныев п.п. 3.1- 3.4.настоящей Методики. Особое внимание следует уделять выявлению и отражению вМонтаж отопления водопроницаемости путей сосредоточенной фильтрации и возможной суффозиизаполнителя. Рекомендуется яркой раскраской (красный, синий цвета) показыватьна разрезах и срезах пути сосредоточенной фильтрации и содержаниесуффозионно-неустойчивого материала в трещинах (см. Приложение 3).

4.6. На начальных стадиях изысканий и исследовании до проведенияопытно-фильтрационных работ (или в условиях единичного числа такого опробования) и гидрогеологических исследованийметодами геофизики для Монтаж ожидаемой водопроницаемости основныхэлементов исходной и предварительной моделей рекомендуется использовать(в комплексе или раздельно);

а) данные «косвенных»геофизических, в частности, сейсмических методов разведки (см. Приложение 2);

б) опыт предшествующихисследований оснований-аналогов, геологическое подобие которого с изучаемымобъектом устанавливается по ряду факторов (типа породы и ее минеральногосостава; геологической истории района и структурно-тектонической обстановки;состояния пород; условий залегания пород, в частности ориентировка элементовструктуры относительно долины реки; характера современного рельефа игеоморфологических особенностей);

в) расчетный методопределения водопроницаемости по параметрам трещин, получивший развитие в работахЕ.С. Ромма, М.В. Раца, С.Н. Чернышева, Н.Б. Ивановой, К. Льюи, B. Витке и др. В настоящее время для целей инженерной геологии скальныхмассивов рекомендуется метод М.В. Раца, C.Н. Чернышева и Н.Б.Ивановой с реализацией расчетов на ЭВМ. В связи с тем, что этому методупосвящено специальное руководство [59], в настоящей Методике онне рассматривается. Несмотря на ряд ограничений, проанализированных А.А. Варгой[7],и приближенность расчетных методов, их несомненное достоинство заключается ввозможности оценки Кф в любом направлении.

4.7. Дальнейшеесовершенствование методики составления инженерно-геологической Монтаж отопленияводопроницаемости связано с развитием следующих направлений:

1) геоструктурного игеофизического Монтаж отоплениярования;

2) методов и методикгидрогеологических и геофизических исследований;

3) аналитических методовоценки водопроницаемости по параметрам трещиноватости;

4) решения обратных задачфильтрации методами математического и физического Монтаж отоплениярования с более широкимиспользованием описанных в Методике моделей водопроницаемости;

5) сопоставительного анализарезультатов расчетов и физического Монтаж отоплениярования и натурных наблюдений заоснованиями сооружений в период строительства и эксплуатации.

5.ОЦЕНКА НЕОДНОРОДНОСТИ И АНИЗОТРОПИИ МАССИВА ПО ХАРАКТЕРИСТИКАМВОДОПРОНИЦАЕМОСТИ

(Фильтрационной неоднородности и анизотропии)

5.1. Неоднородной называетсясреда, свойства которой в различных точках различны; в частности, длянеоднородной по водопроницаемости средызначения q и Кф являютсяфункциями координат. Фильтрационная неоднородность скальных оснований плотинобусловлена неоднородностью и трещиноватостью слагающих их горных пород. Базаопытно-фильтрационного опробования (5 — 10 м) соизмерима с конструктивными илитехнологическими элементами сооружений (секций, блоков бетонирования и т.д.),т.е. значения q и Кф могут бытьиспользованы непосредственно для Монтаж фильтрационной неоднородностимассива как основания плотины в пределах одного масштабного уровня.Фильтрационная неоднородность выражается в широком разбросе значений q иКф (3 — 5 порядков) даже в выборках, характеризующихводопроницаемость объемных частей массива однородных по сумме геологическихпризнаков пород, т.е. отвечающих понятию «инженерно-геологический элемент» [12].Существующие классификации фильтрационной неоднородности пород [32, 41 идр.], использующие в качестве критерия неоднородности среднеквадратичноеотклонение логарифма водопроводимости s1g Т,либо коэффициент изменчивости (вариации) VТ, , оказались малопригодными при оценке неоднородностискальных оснований плотин, поскольку не только большинство оснований, но и ихквазиоднородные по строению и состоянию элементы в соответствии с этимиклассификациями можно отнести лишь к одному классу — крайне неоднородных. Этообъясняется тем, что указанные классификации в качестве объекта исследованийрассматривали в основном пористые среды (зернистые, связные исцементированные), где весь классификационный диапазон составил: s1g Т= 0,1¸0,75; VТ = 40¸150 %; = 25¸200 %.

Таблица 4

Водопроницаемость и Монтаж неоднородности основных типовгенетических объемных элементов скальных массивов

Типыгенетических элементов массивов

Нормальное распределение значений q, л/мин

Логнормальное распределение значений q, л/мин

, л/мин

, %

, л/мин

Инженерно-геологическиеблоки (ИГБ)

0,01 -0,5

0,1 -1,0

30 -200

0,01 -0,1

0,01 -0,5

Структурно-петрологическиеблоки (СПБ)

0,1 -15,0

0,1 -50

50 -300

0,01 -1,0

0,1 -10

Структурно-петрологическиезоны (СПЗ)

1,0 -100

10 -100

100 -500

0,1 -50

1 — 200

Крупныечасти массивов, состоящие из нескольких элементов

1 — 50

5 — 200

150 -600

0,1 -1,0

0,5 -10

5.2. Длясравнительной оценки неоднородности по водопроницаемости основания и егоэлементов рекомендуется использовать величины среднеквадратичных отклоненийраспределения q, т.е. ,,а также коэффициент вариации (при нормальномраспределении величин q). Характерный диапазон этихвеличин приведен в табл. 4. В качестве классификационного критериянеоднородности рекомендуется отношение /(табл. 5).Это отношение функционально связано с дисперсией логнормального распределения [62]:

/= ехр (2,651 lgsг2). (3)

К сожалению, использование коэффициента вариации вкачестве классификационного критерия невозможно, так как при логнормальномраспределении коэффициент вариации теряет свой смысл,поскольку при q®1 ®¥.

Таблица 5

Классификация фильтрационной неоднородности скальных массивов, их частейи элементов

Характеристиканеоднородности водопроницаемости

Критерий неоднородности, /

Рекомендуемый уровень вероятности Р (%) для выбора расчетногозначения

Крайненеоднородная

Более40

50 %

Сильнонеоднородная

20 — 40

50 — 55

Неоднородная

10 — 20

55 — 65

Квазиоднородная

5 — 10

65 — 75

Однородная

Менее 5

75 -90*

* Конкретное значение Р выбирается,исходя из решаемой задачи и стадии проектирования гидроузла.

5.3. Величины, необходимые дляоценки неоднородности основания и его частей, наиболее просто получить спомощью вероятностной бумаги [35]. Этапы этой обработки следующие:

1) выборку в упорядоченной(ранжированной) форме нарастающего ряда величин q наносят на вероятностнуюбумагу (рис. 17),ордината у которой всегда в логарифмическом масштабе, а абсцисса может быть внормальном масштабе (для аппроксимации прямой в этом масштабе кумулятивнойкривой нормального распределения), либо — в логарифмическом масштабе (дляаппроксимации прямой в этом масштабе кумулятивной кривой логнормальногораспределения); таким образом, с достаточной для практики точностью определяюттип распределения (нормальный или логнормальный);

2) в случаях нормального илилогнормального распределения q соответствующие средниезначения считываются со шкалы абсцисс от точки пересечения аппроксимирующей прямой с ординатой Р= 50 %; а среднеквадратичные отклонения s определяются соответственно:

= 0,5(q84- q16), (4)

= 0>5[(lgq)84- (lgq)16], (5)

где q84 и q16 — соответственно 84 %-ые и 16%-ые квантили нормального распределения qa,снимаемые свероятностной бумаги, абсцисса которой имеет нормальный масштаб; (lgq)84и (lgq)16 — соответственно квантилилогнормального распределения qг, снимаемые с вероятностнойбумаги, абсцисса которой имеет логарифмический масштаб. Величины параметров,снимаемых с вероятностной бумаги, получаются в потенциированном виде.

Рис. 17. Примерыраспределения значений q на вероятностной (а) илогарифмически-вероятностной (б) бумаге:

а — известняки основания Ингурской ГЭС (зонытектонических нарушений), выборка № 21; б — парасланцы вне зонтектонических нарушений — основание Саяно-Шушенской ГЭС, выборка № 1

1 — интервал глубин H = 0¸15 м; 2 — Н = 15¸35 м; 3 — Н = 35¸75 м; 4 — Н = 75¸100 м; 5 — Н = 0¸100 м (в целом); [17].

5.4. Фильтрационнуюнеоднородность инженерно-геологических элементов рекомендуется учитывать путемдифференцированного подхода при определении расчетных характеристикводопроницаемости. Как показывает опыт, для большинства скальных массивов и ихэлементов характерно логнормальное распределение значений q иКф. Определяемое для такой выборки среднее значение , отвечающее Р = 50 % доверительнойвероятности, как правило, значительно ниже величины для той жевыборки. Вместе с тем СНиПы II-16-76 и 2.02.02-85рекомендуют в качестве расчетных значений водопроницаемости принимать . Встречающиеся в практике гидростроительства случаиповышенных против прогнозируемых потерь на фильтрацию скальных оснований такжесвидетельствуют о целесообразности повысить требования к уровню доверительнойвероятности расчетных значений водопроницаемости при логнормальномраспределении величины q. Повышение уровня Р втаких случаях целесообразно в пределах 50 — 90 %, т.е. в рамках реальноопределяемых среднеарифметических значений тех же выборок. Рекомендуемыйуровень вероятности расчетного значения приведен в третьейграфе табл. 5.

Практика показывает, чтополученные таким образом для квазиоднородных элементов (Р = 65- 75 %) оказываются близкими к qа, выбор которых в качестверасчетных рекомендует СНиП 2.02.02-85.

Необходимо иметь в виду, чток классу «однородных» (табл. 5), удовлетворяющих требованию / 30 л/мин).

Таблица 6

Классификация скальных массивов по Ка(uр) и соответствующим ему примерные коэффициентыанизотропии водопроницаемости

Характеристикаанизотропии uр, км/с

Ка(uр)

Ка (q,л/мин) при

q» = 0,01

q» = 0,1

q» = 1,0

q» =10,0

q» =100,0

Водонасыщенноесостояние массива (ниже уровня воды)

Изотропный

1,0 -1,05

1 — 2

1 — 1,7

1 — 1,5

1 — 1,3

1 — 1,2

Слабоанизотропный

1,05 -1,1

2 — 3,3

1,7 -3,0

1,5 -2,3

1,3 -1,9

1,2 -1,5

Анизотропный

1,1 -1,3

3,3 -50,0

3,0 -25,0

2,3 -13,0

1,9 -7,0

1,5 -3,2

Сильноанизотропный

1,3 -1,5

50 -1000

25 -220

13 — 70

7,0 -20,0

3,2 -7,0

Крайнеанизотропный

Более1,5

Более1000

Более220

Более70

Более20

Более7,0

Дренированноесостояние массива (выше уровня воды)

Изотропный

1 — 1,1

1 — 2

1 — 1,7

1 — 1,3

1 -1,05

Слабоанизотропный

1,1 -1,2

2 — 4

1,7 -2,8

1,3 -1,7

1,05 -1,1

Анизотропный

1,2 -1,5

4 — 40

2,8 -1,3

1,7 -4,0

1,1 -1,3

Сильноанизотропный

1,5 — 1,8

40 -350

13 — 60

4 — 8

1,3 -1,5

Крайнеанизотропный

Более 1,8

Более350

Более 60

Более 8

Более1,5

5.5.Анизотропной называется среда, свойства которой неодинаковы для различныхнаправлений. Для большинства скальных массивов характерна осесимметричнаяанизотропия. Геологической причиной анизотропии массива является упорядоченная(ориентированная) неоднородность его элементов, связанная с преобладающимнаправлением трещиноватости, со слоистостью и сланцеватостью пород. Анизотропиюмассива или его частей обычно оценивают величиной коэффициента анизотропии Ка(Х)= Хмакс/Хмин, где Хмакс, Хмин- большая и малая полуось эллипса анизотропии соответствующей Монтажсвойств1.

1 Как показали исследования Э.Г. Газиева с соавторами [9], вслучае блочной среды (с постоянным для каждой системы трещин раскрытием) ееанизотропия по водопроницаемости в общем случае имеет вид овалов Кассини(«двухлепестковый цветок»). Однако для практических целей допустимо упрощатьэту фигуру до эллипса.

Значения Ка(Х)одного и того же элемента массива, вычисленные по разным характеристикамсвойств, могут различаться. Кроме того, Ка(Х) зависит отразмеров области опробования массива.

В настоящее время отсутствуетобщепринятая методика оценки анизотропии массива по водопроницаемости, хотяимеется ряд предложений по ее реализации как прямыми, так и косвенными методами. Необходимо отметить, что все эти способы являютсяприближенными и позволяют получить лишь оценочные величины. Достоверность такихоценок можно повысить независимым определением Ка(Кф) илиKa(q) двумя и более способами.Ниже, в пп. 5.6- 5.9коротко рассмотрены эти способы.

5.6. Методы прямого гидравлического опробования при изучении анизотропиипород по водопроницаемости включают:

а) использование результатовопытно-фильтрационных работ в разноориентированных скважинах с последующейстатистической обработкой полученных результатов [44];

б) кустовые гидравлическиеоткачки; частные решения этой задачи, полученные Н.А. Огильви, В.Д. Бабушкиным,В.М. Шестаковым [41, 61, 63], применимы в основном кизучению нескальных грунтов, либо слоистых нетрещиноватых пород осадочногопроисхождения. Для изучения плановой фильтрационной анизотропии трещиноватыхпород по данным кустовых откачек при неустановившемся режиме фильтрацииподземных вод можно рекомендовать методику И.К. Гавич [8]. В основе этой методикилежит зависимость Тейса, в которой коэффициент фильтрациизаменен на . Максимальные и минимальные значения Кфопределяются по данным измерения уровня воды в наблюдательных скважинах,расположенных не менее чем на трех лучах опытного куста в количестве минимум подве на двух лучах и одной на третьем [31]. Методы кустовогогидравлического опробования по сравнению с прочими способами дают наиболеедостоверные результаты. Однако в силу значительной трудоемкости (для изученияоснования необходимо опробовать ряд кустов скважин) методы кустовых откачекприменяются редко при изучении скальных оснований.

5.7. Косвенным способом оценкианизотропии массива по водопроницаемости является расчетный метод определения Ка(Кф)по параметрам трещин различных систем, выявленных в массиве. В соответствии сп. 4.6Методики, путем такого расчета возможна оценка величины Кф в любомнаправлении. Следовательно, возможна и оценка Ка(Кф) изучаемогомассива или его частей. Здесь следует отметить необходимость изучениятрещиноватости не только в приповерхностной части массива — в обнажениях, но ив горных выработках — во внутренних точках среды.

5.8. Другой косвенный способоценки Ка(q) = q»/q^ (где q» — водопроницаемость вдольпростирания слоистости, сланцеватости; q^ — то же вкрест простираниятех же элементов) основан на изучении анизотропии массива по скоростираспространения упругих волн [16].

Методы инженерной сейсмикипозволяют наиболее полно, быстро и при относительно небольших затратах оценитьанизотропию скального массива или его частей по скорости продольных упругихволн, т.е. определить Ka(up)= up макс/up минили для случая осадочных, метаморфических пород и массивов с ориентированнойтрещиноватостью Ka(up) = up»/up^.

Связь Ka(up)с q» и q^ следующая [16]:

lgq^ = Ka(up) lgq» — a[Ka(up) — 1], (6)

где а — коэффициент в уравнении lgq = a — bup,вообще говоря, индивидуальный для каждого массива. Его средние значенияследующие:

а) для магматическихводонасыщенных пород а = 3,7 л/мин; для дренированных пород берегов а= 1,1 л/мин;

Рис. 18. Связь коэффициентаанизотропии массивов скальных пород по водопроницаемости Ka(q) с коэффициентоманизотропии по скорости продольных упругих волн Ka(up)

а — обводненный массив; б — массив в зоне аэрации; параметр кривых- значение q»вдоль напластования (либовдоль преобладающей трещиноватости); Ка(q) = q»/q^; Ka(up) =up»/up^

б) для зоны аэрациитуфопесчаников а = 1,5 л/мин;

в) для зоны аэрациизакарстованных известняков а = 3,82 л/мин.

Задаваясь значениями Ka(up)и q», по формуле (6)определяют q^, а затем Ka(q) = q»/q^. В приведенных нижепримерах расчета (рис. 18, табл. 6) приняты значения а =3,7 и 1,1 л/мин. Как следует из рис. 18, значения Ka(q) и Ka(up)нелинейносвязаны между собой. Таким образом, определив по данным сейсморазведки Ka(up)и зная q»,легко найтиKa(q).

Замечание. В практике изученияскальных массивов очень часто имеется информация о среднем значении и Ka(up). Как оценить q»и q^? Примерную оценку можносделать на основе рис. 18 или табл. 6, откуда, полагая, что q»имеет тотже порядок, что и величина , находим Ka(q). Учитывая, что Ka(q) = q»/q^; = (q»+ q^)/2, получим

; q^. (7)

5.9. Грубую оценку величины Ka(q)э = qвд.р./qп.р. (где qвд.р. — средняя водопроницаемость основания вдоль русла реки; qп.р. — то же перпендикулярноруслу) можно выполнить «экспертным» способом, основанным на рассмотрениивариантов взаимной ориентации осей бетонных плотин с элементами залегания породв массиве и учете практического опыта изучения оснований — аналогов. Этотспособ предполагает, что крупные структурно-петрологические элементы массивовхарактеризуются основным диапазоном Ka(q) = 1¸10. Это находит подтверждение в имеющихся (пока еще малочисленных)опытных данных, а также следует из того, что при q» ³ 0,1 л/мин и для наиболее характерного для различных объемныхэлементов водонасыщенных массивов диапазона значений Ka(up) = 1,0¸1,25 величина Ka(q) варьирует от 1 до 10. Согласно данным И.А. Пирогова [44], верхняя (20-метровая)зона основания Саяно-Шушенской ГЭС характеризуется Ka(q) = 2,5; дляпесчаников основания Нурекской ГЭС Ka(q) = 2,8 по данным работы [53]1.

1 Речь идет о массиве в целом или о его крупныхструктурно-петрологических элементах. Для локальных частей массива (на базахпорядка единиц метров) частные значения Ка(Кф) могутиметь намного большие величины. На это, в частности, указывал С.Н. Чернышев,анализируя полученные расчетом по параметрам трещиноватости значения Кфв зоне влияния трещин бортового отпора в долеритах Богучанской ГЭС [64],где Ка(Кф) достигала величин порядка 100 и более.

Рис. 19. Схема основныхвариантов взаимной ориентации осей бетонных плотин с элементами залеганияскальных пород в их основаниях и соответствующие диапазоны Ka(q) на основе экспертной оценки

Рис. 20. Схемы некоторыхслучаев взаимоориентации осей плотин с залеганием генетических элементов (СПБ иСПЗ) в скальных основаниях

1 — схемы ориентации плотин в плане: Б — бетонных, З — земляных; бьефы: Н- нижний, В — верхний; 2 — ориентация пластов пород, тектонических зон итрещин в плане; падение: П — пологое, У — под углом, К — крутое; 3 — породытонкоплитчатые; 4 — породы среднеплитчатые; 5 — породытолстоплитчатые; 6 — породы массивные (граниты); 7 -тектонические зоны в плане и на разрезе: Г — глубинные разломы, С — средние, М- мелкие; 8 — протяженные трещины разного генезиса и ориентации; 9 -жилы (дайки) магматических пород.

Рис. 19 и 20показывают 10 вариантов (и 5 подвариантов) взаимной ориентации осей плотин сзалеганием генетических элементов массива и соответствующие экспертные значениякоэффициента анизотропии водопроницаемости Ka(q)э. Прототипамивариантов IV — X являются основанияследующих гидроузлов: Саяно-Шушенского (варианты VI, VII); Константиновского (VIII);Чарвакского (IX); Ингури (X).

5.10. В соответствии с «Пособиемк СНиП 11.16-76» массив анизотропен по водопроницаемости, если Ка(Кф)или Ka(q) более 1,5.

Анизотропию массива поводопроницаемости рекомендуется учитывать следующим образом:

а) путем создания физическихмоделей (в частности, для исследований методом ЭГДА), удовлетворяющих заданномузначению Ka(q), определенномуметодами инженерной геофизики или с помощью опытно-фильтрационных работ вразноориентированных скважинах и т.д.;

б) повышением расчетногозначения q (или Кф) с учетомвзаимной ориентации оси плотины с залеганием пород и структурно-тектоническимиособенностями массива (рис. 19, 20):

. (8)

6. ПРИМЕРЫСОСТАВЛЕНИЯ МОДЕЛЕЙ ВОДОПРОНИЦАЕМОСТИ

Фрагмент Монтаж отопленияводопроницаемости основания Ингури ГЭС

Геоструктурная схема массива

Особенности геологическогостроения скального основания плотины Ингури ГЭС, отраженные на егогеоструктурной схеме в плане и разрезе (рис. 21, 22), сводятся к следующему.

Рассматриваемый участокрасполагается на южном крыле антиклинальной складки, сложенной известняками идоломитами барремского яруса нижнего мела, залегающими моноклинально при общемпадении на юго-восток, вниз по течению реки под углом 55 — 65°. В осевойплоскости антиклинальной структуры отмечается небольшой перегиб ее продольнойундуляции, обусловивший различие в простирании пластов на правом и левомберегах долины на величину до 10 — 15°.

Толща карбонатных породимеет явно выраженное ритмично-слоистое строение, обусловленное закономерным,но несколько неравномерным чередованием пластов различной мощности от 0,1 до 2- 5 м. Толща пород участка делится на 6 пачек (I — VI), сменяющих друг друга внормальной стратиграфической последовательности. Каждая из них состоит изпластов разной мощности, сгруппированных в ритмы, характеризующиеся постепеннонарастающей мощностью чередующихся пластов от минимума до максимума. Мощностьритмов колеблется от 10 — 15 до 40 — 45 м. Границы пачек с мощностью,измеряемой от десятков до 100 м и более, совпадают с границами наиболеехарактерных ритмов (рис. 23).

Рис. 21. Геоструктурная схемаучастка плотины Ингури ГЭС

1 — геологический индекс; 2 — номерпачки; 3 — граница между пачками; 4 — номер ритма; 5 — тонкослоистыекарбонатные породы (0,1¸0,4 м); 6 — среднеслоистые карбонатныепороды (0,4¸1,0 м); 7 — толстослоистые карбонатныепороды (1,0¸2,0 м и 2,0 м); 8 — главныйправобережный разлом; 9 — зона дробления пород; 10 — зонатрещиноватости в пределах оконтуренного участка; 11 — тектоническаятрещина (номерная); 12 — номер трещины; 13 — диаграмма-роза; А -трещиноватости; Б — тектонических разрывных нарушений; а — угол инаправление падения; б — азимут простирания трещин или тектоническихразрывных нарушений.

Рис. 22. Геоструктурныйразрез по линии А — В — С (к схеме зонально-блочного строения основания Ингури ГЭС)

1 — геологический индекс; 2 — граница между пачками; 3 -граница между ритмами; 4 — граница между слоями разной мощности; 5 — номерпачки; 6 — номер ритма; 7 — главный правобережный разлом; 8 -номерная трещина; 9 — кулисообразное развитие трещин, установленное; 10- то же, предполагаемое; 11 — аллювиальные отложения.

Выделенные в сводном разрезекарбонатной толщи (мощность 500 м) 42 ритма подразделяются на 6 типов взависимости от сочетания пластов в разрезе ритмов:

1 тип — преобладают пласты Н< 0,4 м, реже Н = 0,4 — 1,0 м, средний объем блоков = 8 дм3;

2 тип — преобладают пласты Н= 0,4 — 1,0 м, реже h < 0,4 м, = 260 дм3;

3 тип — равное соотношениепластов h = 0,4 — 1,0 м и h = 1 — 2 м, = 740 дм3;

4 тип — преобладают пласты h= 1 — 2 м, = 2400 дм3;

5 тип — преобладают пласты h> 0,4 м и частично h = 2 — 3 м; = 7500 дм3;

6 тип — преобладают пласты h =2 — 3 м, причем пласты h < 0,4 м отсутствуют, = 10000 дм3.

Одним из главных структурныхэлементов на участке плотины является правобережный взбросо-сдвиг (разлом IIIпорядка), относящийся к оперению регионального Ингиришского разлома (IIпорядка), расположенного в 1 км западнее данного участка. Правобережныйвзбросо-сдвиг имеет субширотное простирание с падением на юг под углом 75 -80°, амплитуда смещения в плане 70 — 80 м и по вертикали порядка 70 — 100 м,длина его превышает 1 км, мощность зоны сместителя 2 — 9 м. Этот разлом делитмассив основания плотины на два структурно-тектонических блока: южный блок А(приподнятый) и северный блок Б (опущенный). Менее крупные тектоническиенарушения IV — VI порядков: межформационные имежпластовые срывы и сдвиги по напластованию (№№ 1 — 20), а такжепологонаклонные зоны учащенных трещин отрыва, развитые кулисообразно междуритмами пластов. На участке выделены 6 систем трещин:

1 — трещины скола, азимутпростирания АП = 25 — 50°, падение на ЮВ, угол падения УП = 55 — 65°;

2 — трещины отрыва, АП = 295- 35°, падение на СЗ — СВ, УП = 50 — 80°;

3 — трещины отрыва, АП = 290- 350°, падение на ЮЗ, УП = 20 — 60°;

4 — трещины отрыва, АП = 20- 90°, падение на С — СЗ, УП = 15 — 50°;

5 — трещины скола, АП = 345- 360°, падение на СВ, УП = 50 — 65°;

6 — трещины скола, АП = 60 -80°, падение на ЮВ, УП = 60 — 80°.

В зонах приразрывногокливажа тектонических нарушений трещины всех систем учащены, искажены по своемузалеганию и приоткрыты. В этих зонах отмечаются процессы доломитизации визвестняках и раздоломичивания в доломитах, следствием чего являетсяприсутствие в полостях трещин карбонатной и доломитовой муки, особенно сильноразвитой в зоне пластовых смещений и срывов №№ 17 — 20 в блоке А, вблизиправобережного разлома. Зона дробления последнего достигает мощности 17 м, азона оперения — до 100 м с каждой стороны. Зона дробления тектоническихнарушений IV — VI порядков имеет мощность 0,1- 2,0 м. Большинство межформационных и межпластовых смещений (62 %) отвечаетконтактам маломощных (менее 0,4 м) и мощных пакетов пластов соседних ритмов.

Рис. 23. Изменение мощности пластов известняков по размеру в основанииплотины Ингури ГЭС.

Все эти особенностигеологического строения предопределяют закономерности развития мелкихтектонических трещин, определяющих неоднородность и анизотропию массива поводопроницаемости.

Сечение массивамоноклинальной структуры на данном разрезе имеет дугообразную форму, поэтомуграницы пачек пластов на нем имеют падение в сторону бортов долины, вырисовываяложную антиклиналь несколько асимметричной формы в связи с продольнойундуляцией (перегибом пластов) южного крыла действительной антиклинали.

Последовательность учетаособенностей геологического строения массива при составлении Монтаж отопления водопроницаемости

При сравнительноограниченном числе определений интервальных значений водопроницаемости (300значений) статистическая обработка этих данных с учетом геоморфологических иобъемных генетических элементов массива (рис. 10) показала существенноеразличие водопроницаемости вблизи правобережного разлома, в зонах тектоническихнарушений IV — VI порядков и ритмов разныхтипов. Это различие достигает двух — трех порядков (рис. 24). Приэтом обращает на себя внимание заметное снижение водопроницаемости ритмов смощными пластами известняков по сравнению с ритмами, сложенными тонкимипластами тех же пород, отмечаемое для всех глубин опытных интерваловнагнетаний. Эта особенность указывает на развитие трещиноватости в зонахконтактов ритмов, вызванное смещениями по напластованию мощных пластов попакетам тонких пластов.

Последовательностьметодических этапов интерпретации можно проследить на четырех вариантах одногои того же разреза по дуге арочной плотины Ингури ГЭС. Эти варианты отражаютразличную степень детальности учета особенностей геологического строениямассива и влияния на породы процессов выветривания и разгрузки естественныхнапряжений.

Вариант I(рис. 25)учитывает при интерпретации только влияние процессов выветривания и разгрузкина водопроницаемость массива. Интерполяция фактических значений q иснятых с графиков q(h) (рис. 12,«массив в целом») способом изолиний с градацией величины q водин порядок выявила развитие пологонаклонных зон повышенной водопроницаемости,примерно согласных с рельефом дневной поверхности и частично совпадающих спологонаклонными зонами трещин отрыва IV системы. Полученный разрезхарактерен для зонально-слоистых упрощенных моделей водопроницаемости, наиболеечасто встречающихся в практике инженерно-геологического обоснования проектовплотин на скальных основаниях.

Рис. 24. Связь водопроницаемости(q) известняков основания Ингури ГЭС с характеристикамиих структуры

а — связь q с содержанием маломощных пластов известняка в ритмичной толще (в %); б- связь q со средней мощностью пластов ритма (0¸2,0 м); в — связь q с типами (I — VI)ритмов; г — распределение значений q в %

1 — тектонические нарушения; 2 — мелкиетрещины и тектонические нарушения; 3 — мелкие трещины в массиве, внетектонических зон.

Вариант II(рис. 26)учитывает при интерпретации только повышенную водопроницаемость тектоническихнарушений и лишь частично влияние процессов выветривания и разгрузки пород.Полученная при соблюдении правил интерполяции схема водопроницаемости явнопротиворечит варианту I. Ввиду преимущественногоразвития в данном массиве тектонических смещений по напластованию, связанная сними повышенная водопроницаемость обрисовала (в виде изолиний значений q)контурыэтих зон, а также пологонаклонных зон учащенной трещиноватости III — IVсистем.

Вариант III(рис. 27)обобщает варианты I и II, отражая более сложнуюкартину неоднородности водопроницаемости. Одновременно он свидетельствует олокальных усложнениях рисунка изолиний q вблизи скважин с даннымиопытно-фильтрационных работ. Между скважинами рисунок изолиний q упрощаетсяв связи с тем, что средние значения q, снятые с графиков q(h),естественно, не отражают локальные неоднородности ритмов известняков. В случаеучета границ 42 ритмов, выделенных при послойным изучении сводноголитолого-стратиграфического разреза, можно детализировать по водопроницаемостипространство между скважинами, опираясь на детальную геоструктурную схему.Однако, как правило, такая детализация оказывается излишней, а для практическихзадач Монтаж отоплениярования и расчетов может быть использован разрез водопроницаемостис укрупненными элементами неоднородности (вариант IV, рис. 28). Присоставлении этого варианта обязательно участие, наряду с инженерами-геологами,гидротехников и специалистов, проводящих экспериментальные фильтрационныеисследования методом Монтаж отоплениярования.

Рис. 25. Фрагмент Монтаж отопленияводопроницаемости скального массива. Вариант I — интерпретация с учетомвлияния процессов разгрузки и выветривания

1 — литолого-стратиграфические пачки игоризонты нижнего мела (К), известняки (IV-и) и доломиты (IV-д); 2 — границы пачек; 3 -границы горизонтов доломитов; 4 — контуры доломитизации; 5 -тектонические нарушения V — VII порядков; 6 — типы ритмов по мощностипластов пород; 7 — правобережный взбросо-сдвиг III порядка; 8 — тектонические нарушения V — VIIпорядков;

а — № 8 — межформационный срыв Vпорядка; б — 1, 2, 5, 6, 9, 10, 11, 12, 15, 16, 17, 18, 19, 20 — сдвигипо пластованию VI — VII порядков; в — 4, 7, 8а, 13, 14- пологонаклонные тектонические смещения по трещине отрыва VII порядка; 9 — интервалы опробованияугольных водопоглощений (л/мин); 10 — изолинии водопроницаемости (q — 0,01; 0,1; 1,0; 10; 100 л/мин).

Рис. 26. Фрагмент Монтаж отопленияводопроницаемости скального массива. Вариант II — интерпретация с учетомвыявленных изысканиями тектонических нарушений №№ 1 — 20.

Рис. 27. Фрагмент Монтаж отопленияводопроницаемости скального массива. Вариант III — интерпретация,объединяющая варианты I и II

Рис. 28. Фрагмент Монтаж отопленияводопроницаемости скального массива. Вариант IV — схематизация дляпроектирования и модельных исследований фильтрационного контура плотины

1 — q 100 л/мин.

Фрагмент Монтаж отопления водопроницаемостиоснования плотины Стрыйского гидроузла

Гидроузел проектируется нар. Стрый в зоне развития Карпатского терригенного флиша верхнемеловоговозраста. Основание гидроузла сложено переслаивающимися песчаниками иаргиллитами, в меньшей степени алевролитами и гравелитами. Для этого районахарактерно развитие так называемых скибовых структурных форм, обусловленныхсистемой взбросов и надвигов разных порядков и сопряженных с ними сбросов исдвигов. В разрезе флиша выделяются три типа пачек слагающих их пород:

1) с преобладаниемпесчаников (средние значение в интервале глубин от5 до 100 м снижаются от 0,3 до 0,01 л/мин);

2) с преобладаниемаргиллитов (соответствующие снижаются от 1,8 до0,02 л/мин);

3) с примерно равномернымчередованием песчаников и аргиллитов (соответствующие снижаются от 5,0 до0,023 л/мин).

В зонах тектонических нарушений и мелких складок водопроницаемость техже пород повышается на 1,0 — 1,5 порядка величин. Исходя из установленныхзакономерностей изменения водопроницаемости с глубиной и опираясь насравнительно небольшое число поинтервальных нагнетаний воды в скважины (около140 опытов), был составлен разрез по оси плотины в показателяхводопроницаемости (рис. 29). При составлении этого разреза использованытакже данные сейсморазведки, позволившие расчленить разрез на подзоныразличного влияния выветривания и разгрузки пород в массиве.

Рис. 29. Фрагмент Монтаж отопления водопроницаемости массива основания плотиныСтрыйского гидроузла

1 — аллювий; 2 — тело оползня породфлиша; 3 — номера пачек пород флиша; 4 — тектонические нарушения;5 — зоны сохранности пород флиша по данным сейсморазведки; значения uр, км/с; 6 — интервалы опытных нагнетаний воды в скважины,значения коэффициента фильтрации Кф и удельноговодопоглощения q; 7- изолинии q; 8- уровень воды.

Фрагмент Монтаж отопленияводопроницаемости основания плотины Красноярской ГЭС

Основание плотиныКрасноярской ГЭС сложено гранитами Шумихинского интрузивного комплекса,вытянутого в широтном направлении и представленного двумя структурнымиразновидностями, различающимися по крупности зерна. Мелкозернистые гранитыслагают большую часть основания в русле и правобережном примыкании,среднезернистые граниты развиты в левой части русла и левобережном примыкании.Граниты прорваны серией магматических жил в основном северо-западногопростирания с крутым падением. Они представлены инъекциями сиенитов, вогезитови порфиритов. Большинство контактов жильных тел с вмещающими их гранитамисорваны тектоническими нарушениями разных порядков типа сбросо-сдвигов,ориентированными примерно параллельно жильным телам. Наиболее крупноетектоническое нарушение IV порядка, пересекающеедолину р. Енисей под острым углом к оси плотины, именуется главнойтектонической зоной.

В массиве основания выделеныследующие структурно-петрологические элементы:

1. СПБ мелкозернистыхгранитов вне зон влияния тектонических нарушений.

2. СПБ среднезернистыхгранитов вне зон влияния тектонических нарушений.

3. Работаем в Москве и Московской области жил порфирита исиенита.

4. Участок III -между главной тектонической зоной и группой порфиритовых жил.

5. Главная тектоническаязона — приразрывный кливаж.

6. Участок II междуглавной тектонической зоной и сиенитовой жилой.

7. Участок IV -юго-западная часть группы порфиритовых жил.

8. Участок I -северо-восточнее сиенитовой жилы.

Статистическая обработкаграфиков q(h) применительно к указанным типам структурно-петрологических элементов (рис. 12, д)свидетельствует о сильной водопроницаемости главной тектонической зоны иконтактов жил порфиритов, вогезитов и особенно сиенитов. Влияние тектоническихнарушений и жильных тел сказалось и на повышенной водопроницаемости гранитовобоих видов. Характер кривых q(h) (рис. 12, д)выявил значительную мощность подзоны «Б» — сильного влияния разгрузки ивыветривания (порядка 40 — 65 м), с водопроницаемостью в десятки — сотнилитров в минуту на участках главной тектонической зоны и сиенитовой жилы. Дляостальных частей массива для тех же глубин (40 — 65 м) значения q =1 — 10 л/мин; глубже (в интервале 65 — 100 м) — q = 0,1 — 1 л/мин.

Рис. 30. Фрагмент Монтаж отопленияводопроницаемости скального основания Красноярской ГЭС

1 — тектонические зоны; 2 — пологие трещины; 3 — уровеньподземных вод; 4 — границы распространения зон различнойводопроницаемости; 5 — удельное водопоглощение, л/мин; 6, а -жилы вогезитов и порфиритов; 6, б — жилы сиенита; 7 — 13 — зоныразличной водопроницаемости (q, л/мин); 7 — > 200 л/мин; 8 — 200¸100 л/мин; 9 — 100¸10 л/мин; 10 — 10¸1,0 л/мин; 11 — 1,0¸0,1 л/мин; 12 — 0,1¸0,01 л/мин; 13 — < 0,01 л/мин.

Указанные особенностираспределения водопроницаемости потребовали применения уплотняющей цементацииоснования на глубину до 40 м, а в зоне главного тектонического нарушения иглубже.

Интерпретация результатовопытно-фильтрационных работ выявила наличие приоткрытых трещин пластовойотдельности почти на всю глубину разведки (до 100 м), причем в зоне влиянияглавного тектонического нарушения на глубине 30 — 40 м значения q= 100 — 200л/мин. При вскрытии котлована обнаружены пологие трещины пластовой отдельностис шириной раскрытия, измеряемой сантиметрами. В подрусловой части долины такиеприоткрытые трещины пластовой отдельности нередко оказывались хорошо промытымибез заполнителя в виде мелкозема, характерного для бортов долины.

Характер фильтрационнойнеоднородности скального основания Красноярской ГЭС отражен на разрезе по осиплотины (рис. 30).На этом рисунке знаком «вп» отмечены жилы вогезитов и порфиритов, а знаком «с»- жила сиенита. Данный разрез подтверждает глубокое залегание относительноговодоупора, условно принимаемого по изолинии q = 0,01 л/мин, которыйпри реализованной глубине разведки порядка 100 м в ряде случаев не достигнут.Это показывает, что противофильтрационная цементационная завеса на глубинупорядка 70 м имеет характер висячей, хотя, как показал опыт эксплуатацииКрасноярской ГЭС, и является достаточно эффективной.

Приведенные выше фрагментымоделей водопроницаемости скальных массивов как оснований плотин иллюстрируютвозможность достаточно подробной Монтаж их фильтрационнойнеоднородности. Необходимо отметить, что для исследований на моделях,используемых при проектировании подземного контура плотин, требуется не толькосоставление подобных разрезов (как поперечных, так и продольных по отношению кдолине реки), но и погоризонтные срезы на различных отметках. На основе этихматериалов возможно построение пространственных физических моделейводопроницаемости, охватывающих в плане не только основание, но и областьобходной фильтрации в бортах долины реки.

Помимо приведенных вышеразрезов водопроницаемости, примеры различных подходов (САО Гидропроекта иВНИИГа) к схематизации для одного и того же объекта (Чарвакская ГЭС), разрезы исрезы водопроницаемости скальных оснований (Саяно-Шушенская ГЭС иКонстантиновский гидроузел) приведены в Приложении 3, где обсуждаются вопросы опутях сосредоточенной фильтрации и зонах возможной суффозии.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1УСЛОВИЯФИЛЬТРАЦИИ В СКАЛЬНЫХ МАССИВАХ

Движение подземных вод в скальных массивах

Фильтрационнымиисследованиями скальных массивов установлено [36, 51, 56 и др.] следующее:

— в большинстве случаев фильтрацияв трещиноватых скальных массивах соответствует ламинарному режиму;

— в зависимости от геометриипространственной сети трещин, шероховатости их стенок и от действующегонапорного градиента встречаются случаи турбулентного режима;

— критический напорныйградиент, при котором происходит изменение режима потока в скальных породах,определяется формулой (1.3);

— для оценки влиянияшероховатости стенок трещин на гидравлическое сопротивление рекомендуется использоватьдва параметра (А и В), соответственно для ламинарного итурбулентного режимов фильтрации (табл. 1-1).

Таблица1-1

Классификация трещин по степени шероховатости их стенок [51]

Характеристикашероховатости

Морфологическийпараметр шероховатости

Гидравлическиепараметры шероховатости, см

Практически гладкие стенки

1,004

0,02

0,03

Малая шероховатость

1,004 — 1,02

0,02 — 0,1

0,03 — 0,068

Пониженная шероховатость

1,02 — 1,05

0,1 — 0,25

0,068 — 0,42

Средняя шероховатость

1,05 — 1,1

0,25 — 0,5

0,42 — 1,7

Повышенная шероховатость

1,1 — 1,2

0,5 — 1,0

1,7 — 6,8

Высокая шероховатость

более 1,2

более 1,0

более 6,8

Гидравлические сопротивленияустановившемуся движению воды в трещинах (по В.Н. Жиленкову)

На основанииградиент-скоростных характеристик (рис. 1-1),полученных при изучении процесса фильтрации воды в трещинах с различнымраскрытием d и разной шероховатостью ихстенок, установлено, что средние скорости движения воды в трещинах

при ламинарном режиме

, (1.1)

при турбулентном режиме

. (1.2)

Рис. 1-1. Градиент-скоростные Монтаж потока воды в трещинах с шероховатымистенками (образец из бетона на гранитном щебне крупностью 15 — 20 мин), при А =1,1 см и В = 8,5 см. Температура воды 20 °С (по В.Н. Жиленкову)

Важнейшей особенностьюпроцесса фильтрации воды в трещинах является то, что при возрастании градиентанапора сверх так называемого «критического» его значения ламинарный режимсравнительно быстро сменяется турбулентным. Выражения критических градиентанапора и скорости течения воды в трещине следующие:

, (1.3)

. (1.4)

Из (1.3) следует, что при увеличении раскрытия оченьтонких трещин, для которых параметры А и В много больше d, критический градиент быстро уменьшается,практически обратно пропорционально четвертой степени раскрытия трещины.Соответственно, критическое число Рейнольдса

. (1.5)

Характер изменения Reк в зависимости отгидравлического параметра шероховатости А показан на рис. 1-2.

Гидравлические параметры Аи В трещины можно определить по двум точкам на градиент-скоростнойхарактеристике:

в области ламинарного режима

, (1.6)

в области турбулентногорежима

. (1.7)

Рис. 1-2. Графики изменения критического числа Рейнольдапотока воды в трещине в зависимости от гидравлического параметра шероховатостиее стенок (при tв = 20 °С) (по В.Н. Жиленкову)

В закарстованных породахтурбулентное движение часто развивается при небольшихградиентах напора. Для свободных потоков воды и вблизи подошвы зоны аэрациизакарстованных пород и для «подвешенных» закарстованных горизонтов характернотурбулентное движение.

В скальных трещиноватыхпородах с трещинами различного раскрытия и проводимости переход от ламинарногорежима к турбулентному постепенный, так как турбулентное движение развиваетсясначала в трещинах с большим раскрытием.

У пород с одинаковымипараметрами трещин переход от одного режима к другому может быть резким безвыраженной промежуточной зависимости. В природе подобные породы встречаютсяредко. К ним могут быть отнесены некоторые основные эффузивы четвертичноговозраста, базальты и закарстованные породы с незаполненными карстовымиканалами.

Условия суффозии рыхлого исвязного заполнителя полостей трещин и карста

Естественный илипреобразованный в результате строительства фильтрационный поток, воздействуя назаполнитель трещин или других пустот, может, с одной стороны, размыть,растворить, вынести его на поверхность или перераспределить в трещиноватойсреде массива. С другой стороны, незаполненные полости могут бытьзакольматированы привнесенным извне песчано-глинистым материалом или «залечены»выпавшими из раствора минеральными новообразованиями.

Следствием перечисленныхвзаимопротивоположных процессов — суффозии и кольматации, растворения и выпаденияиз растворов осадков, в скальных массивах могут быть существенные измененияусловий фильтрации. В этом плане особенно большое значение имеет суффозиярыхлого и связного минерального заполнителя трещин, поскольку этот процесс, вотличие от растворения, может происходить довольно быстро.

Условия возникновениясуффозии определяются наличием соответствующих физико-механических, химическихи гидравлических факторов. К первым из них относятся физико-механические ихимические свойства заполнителей, которые во многом зависят от генезисаматериала, заполняющего трещины и другие пустоты.

Фильтрационно-прочностныетипы заполнителей и взаимосвязь их с генезисоми другими природными компонентами

Собственно минеральныйзаполнитель с точки зрения водоустойчивости и фильтрационной прочности можноразделить на две основные группы.

1. Заполнитель,цементирующий породу настолько, что практически трещина залечивается полностьюравнопрочным материалом. Примером такого заполнителя являются жилымагматических пород, пегматитовые, аплитовые и т.п. в любых вмещающих их породах, метасоматические жильные образования, например,кальцитовые жилы в известняках и т.п.

2. Заполнитель, нецементирующий породу в зоне трещин. К таким заполнителям относятся некоторыепороды тектонического происхождения, корочки разных минералов-продуктов;выветривания типа железистых и марганцевых соединений, привнесенный рыхлыйматериал аллювиально-делювиального или аллювиального происхождения, который вразной степени закупоривает полости открытых трещин, в той или иной мерепрепятствуя движению по ним воды.

Распространение отдельныхтипов заполнителей находится в зависимости от целого ряда геологических,геоморфологических, гидрогеологических и климатических факторов. В табл. 1-2, составленной на генетической основе,заполнители трещин и карстовых полостей классифицированы по их фильтрационнойпрочности.

С этой точки зрения средицементирующих заполнителей выделяются сильно- и слабоводорастворимые,водонерастворимые и термонеустойчивые, а нецементирующие рассматриваются какпотенциально способные к механической суффозии. Далее наиболее частовстречаемые генетические разности заполнителей группируются в пределахвыделенных типов, указываются наиболее распространенные составы пород, степеньоднородности, отражаются взаимосвязи с зонально-блочным строением массива,зонами выветривания, геоморфологией, климатом и гидрогеологическими условиями.Приводится качественная оценка суффозионной устойчивости.

Для оценки фильтрационнойпрочности материала практическое значение имеет группа потенциальносуффозионных нецементирующих породу заполнителей. Для них характерны следующиевзаимосвязи с различными природными условиями и строением скальных массивов.

Взаимосвязи с зонально-блочнымстроением, выражающимся в преимущественном развитии этих заполнителей в зонахтектонических нарушений и в меньшей степени в мелких трещинах в зависимости отстепени раскрытия полостей в подзонах разгрузки естественных напряжений ифизико-химического выветривания. Кольматаж трещин имеет место в основном вподзонах А и Б, в меньшей степени — в подзоне В и практически отсутствует вусловно сохранных породах подзоны Г. В зонах тектонических нарушений кольматажподзон сместителя перетертым материалом продолжается и в подзоне Г, так как егоразвитие ограничивается размерами самого тектонического нарушения.

Таблица1-2

Предварительная классификация заполнителей полостей трещин и карстовых полостей в скальныхоснованиях гидротехнических сооружений

Типы заполнителей пофильтрационной прочности

Цементирующие породы

Термонеустойчивые,способные к механической суффозии

Нецементирующие породырыхлые и связные

Способны к перемещениюв зависимости от вязкости

Нерастворимые в воде

Водорастворимые,способные к химической и механической суффозии

способны к механическойсуффозии

слабо

сильно

образованные на месте

привнесенные извне

Генетические группы заполнителей

Жилы магматические, метасоматические иМонтажники ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖальные

Жилы Монтажники ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖальные и гидатогенные

Жилы и вкрапления гидатогенные

Жилы и вкрапления криогенные

Тектонические

Элювиальные

Делювиальные

Аллювиальные

Пролювиальные

Ледниковые и флювиогляциальные

Эоловые

Каустобиолиты

Литологический состав заполнителей

Жильные магматические породы. Рудные и безрудныежилы, кварцевые и из других нерастворимых в воде минералов. Вторичные жилки,заполненные водонерастворимыми минералами: хлоритоидами, эпидотом,палыгорскитом, окислами железа и т.п.

Жилы кальцита, арагонита, доломита и др.карбонатных соединений чистых и в сочетании с хлоритоидами и др.нерастворимыми минералами

Жилы ангидрита, гипса, каменной соли и др.сильно растворимых в воде сульфатных и галоидных солей, щелочей и щелочныхземель. Встречаются в виде вкраплений в рыхлых и связных заполнителях

Чистый лед и лед, цементирующий рыхлыйзаполнитель

Разные фракции брекчий трения смешанныхпород разного состава

Дресва и глинистые минералы сапролитов:каолинит, монтмориллонит и др. Мука карбонатных пород

Дресва и др. фракции продуктов выветриванияразных пород

Галька, гравий, пески, супеси, суглинки,глины различного минералогического и гранулометрического состава, состоящиеиз перемещенных продуктов выветривания разных типов — бокситового,латеритового и др., характер которых определяется климатическими условиями. Варидном климате возможны вкрапления сильно водорастворимых солей

Лессы, пески мелких фракций

Озокерит, битумы, нефти (в нефтеносныхрайонах). Каменные угли и гумус в рыхлых и связных грунтах заполнителей

Степень неоднородности заполнителей

Неоднородны в приконтактовых зонах вмещающихпород

Мономинеральные, однородны; полиминеральные,неоднородны

Жильные образования, чаще однородные.Вкрапления неоднородны

Часто неоднородны

Сильно неоднородны

Неоднородные несортированные

Менее неоднородные, более сортированные

Неоднородные

Сравнительно однородные

Неоднородные

Взаимосвязь с зонально-блочным строениеммассива

Влияют на характер зонально-блочногостроения скальных массивов

Нецементирующие породу рыхлые и связныезаполнители распространены на более значительную глубину вструктурно-петрологических зонах (СПЗ), особенно в тектонических, и в меньшейстепени в мелких трещинах СПЗ и СПБ.

Имеется

Взаимосвязь с зоной разгрузки и выветривания

Влияют на процессы разгрузки и выветривания

Нецементирующие породу заполнителираспространены преимущественно в подзонах А, Б, в меньшей степени в подзоне Ви еще меньше в подзоне Г зоны влияния процессов разгрузки и выветривания

Озокерит и битумы в подзонах А — Г. Нефтиглубже

Взаимосвязь с геоморфологией

Влияют на развитие рельефа

В бортах долин рек. В руслах рек талики

Влияют на развитие рельефа

Отчетливые связи с формами рельефа

Явной связи не наблюдается

Не имеется

В основном в бортах долин

В основном на склонах

Под террасами и реслами рек

В равнинах предгорий

В отриц. формах рельефа

Взаимосвязь с климатом

Не имеется

С аридным климатом в древности и в настоящеевремя

С арктическим и субарктическим климатом

Влияет на развитие рельефа

С влажным, умеренным, тропическим исубтропическим климатом

Не имеется

Преимущественно с аридным климатом

С арктическим на континентах и высокогорьях

С аридным климатом

Не имеется

Взаимосвязь с гидрогеологией

Влияют на гидрогеологические условия

Нецементирующие породу заполнителираспространены преимущественно в зоне аэрации, в меньшей степени в зонеколебаний зеркала грунтовых вод и еще меньше в зоне постоянного водонасыщения

Имеется

Взаимосвязь с водопроницаемостью,деформируемостью и прочностью скальных массивов

Влияют на водопроницаемость, деформируемостьскальных пород в массиве и на сопротивление сдвигу по трещинам

Способность к суффозии нецементирующихпороду заполнителей усиливается с повышением водопроницаемости ифильтрационной неоднородности массива и самого заполнителя определяетсяместными градиентами фильтрации и режимом фильтрационного потока, особенно вместах, где трещины и карст заполнены рыхлым материалом лишь частично.Существенно повышают деформируемость скальных массивов и сильно снижаютсопротивление сдвигу по трещинам

Имеется

Взаимосвязи с геоморфологиейвыражаются в характере распространения различных генетических типовпривнесенных извне рыхлых и связных грунтов заполнителей преимущественно ксоответствующим элементам рельефа. Так, делювий приурочен к склонам, аллювий -к руслам рек и террасам долин, элювий — к водоразделам, цокольным террасам ипологим склонам, пролювиальные заполнители связаны с конусами выноса горных рекна равнинах предгорий и т.п. Приуроченности эоловых заполнителей к формамрельефа не наблюдается, так как они, рассеиваясь в воздухе, распространяются посуществу повсеместно.

Проникновение заполнителейразного генезиса, постепенно вмываемых атмосферными водами по трещинам,отмечается на довольно значительную глубину и нередко встречается и под русламирек.

Взаимосвязи генезисазаполнителей с древними и современными климатическими поясами выражаютсядостаточно четко для некоторых из них (табл. 1-2).

Взаимосвязи сгидрогеологическими условиями очень сложны и выражаются в переносе всех видовцементирующих и нецементирующих породу заполнителей, особенно глинистых частиц,по водопроводящим трещинам подземными водами в виде взвесей и растворов.Нецементирующие породу заполнители распространены преимущественно в зонеаэрации, в меньшей степени в зоне колебаний зеркала грунтовых вод и еще меньшев зоне полного водонасыщения.

Взаимосвязи сводопроницаемостью также несомненны и сложны в результате многообразия условийвымыва и выноса материала, которые часто принимают характер неравномерной миграциимелких частиц, переносимых, а местами аккумулируемых фильтрационными потокамиразных режимов — турбулентным или ламинарным. Способность к суффозиинецементирующих породу заполнителей в общем усиливается с повышениемводопроницаемости скальных пород и степени фильтрационной неоднородностимассива и самого заполнителя и определяется местными градиентами и скоростямифильтрации, а также режимом фильтрационного потока, особенно в местах, гдеполости трещин и карстовые полости заполнены рыхлым материалом лишь частично. Вобластях развития мощной многолетней мерзлоты, до образования последней,условия распространения нецементирующего породу заполнителя, а такжеохарактеризованные выше взаимосвязи аналогичны вышеизложенным. Образование иформа выполнения трещин льдом в условиях сезонной или многолетней мерзлотыусложняет или прекращает фильтрацию воды. Однако в случае строительстваподпорных гидротехнических сооружений по схеме оттаивания вопросы оценкивозможности суффозии минерального нецементирующего породу заполнителя могут идолжны рассматриваться по той же системе, что и в районах, свободных отмноголетней мерзлоты.

Таким образом, изучениепроисхождения заполнителей полостей трещин и знание их взаимосвязей скомплексом природных условий дают основу для количественного изучения общих ичастных признаков суффозионности заполнителей трещин и других пустот в скальныхмассивах.

Основные виды механическойсуффозии и критерии оценки фильтрационной прочности заполнителей полостей итрещин

Факторы, влияющие на возникновениесуффозии, многообразны. Однако ее развитие предусматривает два обязательныхнеотъемлемых условия: наличие фильтрации и материала, который можетподвергаться выносу. Поэтому главными факторами, влияющими на прогресссуффозии, являются: трещиноватость, кавернозность и другая пустотность, аименно частота трещин, ширина и протяженность их полостей, разветвленность,морфология стенок трещин, степень их заполнения и т.п., а также ихпространственное расположение по отношению к фильтрационному потоку. Влияниеперечисленных особенностей и параметров трещиноватости на развитие суффозиисказывается не непосредственно, а через фильтрационные и гидравлическиепараметры.

В целом, наиболее опасными всуффозионном отношении считаются протяженные трещины, раскрытые в результатепроцессов разгрузки и выветривания, ориентированные по течению реки или подострым углом к нему, проходящие в скальном основании из верхнего бьефа плотиныв нижний.

Наиболее обоснованнойклассификацией видов механической суффозии в заполнителях трещин и карстовыхпустот скальных массивов является классификация В.Н. Жиленкова [20, 56].В зависимости от направления фильтрационного потока по отношению к направлениютрещин выделяются 6 видов суффозии (рис. 1-3).

Рис. 1-3. Схемы проявления шести видов механической суффозии в скальных массивах (по В.Н.Жиленкову)

Схема I -случай проявления внутренней суффозии в материале дробления, заполняющемтектоническое нарушение в скальном массиве, при направлении фильтрационногопотока поперек простирания этого нарушения.

Схема II -то же, но при направлении фильтрационного потока вдоль нарушения.

Схема III- случай внешней суффозии мелкозернистого заполнителя трещины в видеповерхностного его размыва фильтрационным потоком в открытой щели междуповерхностью заполнителя и стенкой вмещающей трещины (например, случай размывазаполнителя трещины бортового отпора).

Схема IV -случай бокового размыва мелкозернистого заполнителя или глинистого прослойка вустье оперяющих его открытых трещин (например, случаи размыва глинистыхпрослоек в трещиноватых известняках, песчаниках и т.д.).

Схема V -случай эрозионного размыва стенок полых трещин в слабосцементированныхполускальных породах.

Схема VI -случай выдавливания из крупной трещины заполнителя, находящегося втекучепластичном состоянии.

В свою очередь в зависимостиот механического состава заполнителя, его однородности, сортированности ислоистости для I и II видов механической суффозии- внутреннего вымыва частиц заполнителя, выделяется три ее разновидности (рис. 1-4):

Рис. 1-4. Схемы трехразновидностей внутренней суффозии заполнителя (по В.Н. Жиленкову)

(I-II) а — общая внутренняя суффозия воднородной по компоновке зерен заполнителе трещин; (I-II)б — местная суффозия внутри однородного пласта заполнителя; (I-III)в — контактный размыв мелкозернистого пропластка в слоистом заполнителе

(I-II), а — одновременныйвымыв частиц по всему пропластку материала, заполняющего трещину, происходитпри наличии разнородного по механическому составу и однородного по компоновкезерен заполнителя;

(I-II), б — вымыв состороны контакта более мелкозернистого материала с перемещением частиц впропласток с более крупнозернистым составом, происходит в случае наличия двух контактирующих пропластков заполнителя, разнородных по механическомусоставу;

(I-III), в — продольныйразмыв слоисто-неоднородного заполнителя: мелкозернистый пропласток заполнителяразмывается в месте его сопряжения с более крупнозернистым пропластком, вкотором проходит турбулентный фильтрационный поток.

В соответствии сперечисленными видами и разновидностями суффозии при оценке суффозионнойустойчивости заполнителей трещин предъявляются определенные требования [56] ких физико-механическим характеристикам и к гидравлическим параметрам (напорнымградиентам и скоростям движения воды).

Необходимым условиемвнутренней суффозии (рис. 1-4)является возможность перемещения мелких частиц в поровых каналах материалазаполнителя, что может быть выражено неравенством

dв < d0, (1.8)

где dв — размер выносимых частиц; d0 — диаметр пор, при значениикритического градиента, выраженного неравенством [56]:

, (1.9)

где g — ускорение свободногопадения; — поправочный коэффициент, учитывающий формупорового канала, равный от 0,35 до 0,95 в зависимости от окатанности материала;- безразмерный коэффициент, равный:

. (1.10)

В результате внутреннейсуффозии заполнитель считается суффозионно устойчивым, если суммарноесодержание в нем частиц с размерами, меньшими d0, составляет по массе неболее 5 %.

Для разновидности (I-II), бместной суффозии дополнительным критерием устойчивости материалазаполнителя является условие

d0 c < d70м, (1.11)

где d0 c- диаметр пор скелета; d70 м — диаметр мелкозема,составляющего в массе заполнителя 70 %.

В этом случае местнаясуффозия быстро затухает во времени, и поэтому не представляет опасности.

Контактный размыв (I-II) и IIIимеет характер эрозии и проявляется лишь при турбулизации фильтрационногопотока в крупнозернистом пропластке. Поэтому контактный размыв будетотсутствовать, если скорость фильтрации в этом пропластке не превысит критического ее значения, вычисленного по формуле [56]:

, (1.12)

где n — пористость заполнителя.

Как следует из (1.12), значениеувеличивается с уменьшением диаметра пор d0.

Расчетное значениекритического градиента напора в крупнозернистом пропластке принимается равным

. (1.13)

IV видсуффозии — боковой размыв мелкозернистого заполнителя в устьях оперяющих разломоткрытых трещин, возможен лишь при турбулизации фильтрационного потока в этихтрещинах. Критериями этого вида суффозии являются величины критическихградиентов и критических скоростей, определяемых по формулам [56]:

, (1.14)

. (1.15)

Фильтрационная прочностьмелкозернистого заполнителя и глинистых прослоек по отношению к боковомуразмыву в устьях трещин с раскрытием d обеспечивается при любыхзначениях градиента напора, если в заполнителе имеются равномернораспределенные по размерам частицы крупнее 2d, процентное содержаниекоторых в целом должно быть не ниже 5d оперяющих трещин,выраженного в миллиметрах.

V вид -эрозионный размыв стенок трещин в массиве, характерен для скальных пород синтенсивно выраженной каймой выветривания и для слабосцементированных пород,например, для песчаников на глинистом или известковистом цементе.

Эрозионный размыв стенок непроизойдет, если

uтр 1 МПа,

где uтр — скорость движения воды втрещине; Rсж — прочность водонасыщенной вмещающей породы наосевое сжатие.

VI видсуффозии — фильтрационный выпор глинистого заполнителя в устьях вмещающихтрещин определяют, сопоставляя прогнозируемые градиенты напора в направленииустья трещины с критическим, при котором произойдет выпор [56]:

, (1.16)

, (1.17)

где — объемная масса выпора; Rр — долговременная прочностьна разрыв заполнителя, МПа; eм — коэффициент пористостимелкозема; eт — коэффициент пористостимелкозема на границе его текучести.

Из рассмотренных видовсуффозии в практике чаще всего встречаются I, II и IV ее виды. Однако следуетиметь в виду, что разработанная классификация видов суффозии являетсяупрощенной. Ее назначение призвано дать схематическую основу для оценкифильтрационной прочности заполнителей. Природное же и наложенное техническоемногообразие взаимодействия гидравлических схем с характером трещиноватости иразличной компоновкой, составом материала заполнителя трещин и других пустоттрудно охватить какой-либо схемой.

Кроме того, суффозияпредставляет собой сложный развивающийся во времени процесс, состоящий из рядастадий, переходящих одна в другую, часто включающий все перечисленные ее виды.Поэтому в практике, при оценке суффозионной устойчивости заполнителя трещин иликарстовых пустот, необходим индивидуальный подход с ориентацией наинженерно-геологические особенности, присущие данному скальному основанию, атакже с учетом динамики суффозионного процесса.

Приложение 2МЕТОДЫИЗУЧЕНИЯ ВОДОПРОНИЦАЕМОСТИ СКАЛЬНЫХ ОСНОВАНИЙ ПЛОТИН

Существуют косвенные ипрямые методы изучения водопроницаемости скальных оснований, последние, в своюочередь, включают в себя полевые и лабораторные методы.

К косвенным методамотносятся методы предварительной качественной или количественной (Приложение 1)оценки водопроницаемости на основании данных о геологическом строении участка,в том числе о параметрах трещиноватости, о режиме бурения и промывки,дешифрирования аэрофотоснимков и анализа существующих взаимосвязей междуводопроницаемостью и природными элементами ландшафта, а также методэкстраполяции параметров проницаемости изученных скальных оснований — аналогов.

Косвенные методы применимына первых стадиях изысканий, а также используются для целенаправленногоразмещения опытов при дальнейшем изучении фильтрационных свойств скальныхоснований на более поздних этапах проектирования.

Прямые методы изученияводопроницаемости скальных пород включают в себя полевые и лабораторные опыты,с помощью которых непосредственно получают фильтрационные параметры скальногооснования, сложенного той или иной породой.

Наиболее представительнымиявляются полевые методы определения фильтрационных параметров, так какпроводятся в естественных условиях сложного природного комплекса, который прилабораторных испытаниях из-за многофакторности создать невозможно.

Перечень основных видовопытно-фильтрационных методов, используемых при изучении фильтрационных свойствскальных оснований, их применение, условия проведения опытов, получаемыепараметры приведены в табл. 2-1.Табл. 2-2 содержит рекомендации поориентировочным объемам опытных гидрогеологических работ на различных стадияхпроектирования.

Методика проведениятрадиционных опытно-фильтрационных работ детально изложена в рекомендациях иинструкциях [24, 25, 43, 52, 57 и др.], поэтому в даннойработе не рассматривается. Краткий обзор возможностей геофизических методов пригидрогеологических исследованиях приводится ниже.

Изучение гидрогеологическиххарактеристик скальных массивов геофизическими методами

Задачи, решаемые методами геофизики

К числу гидрогеологическиххарактеристик массива, определяемых геофизическими методами, относятся:положение уровня подземных вод, водоносных зон в массиве, минерализация вод,скорость и направление движения подземных вод, значения коэффициента фильтрациии удельного водопоглощения.

1. Возможностьопределения уровня подземных вод методами сейсморазведки илиэлектроразведки по наблюдениям на дневной поверхности зависит от величиныизменения скорости распространения упругих колебаний в породах или их электрическогосопротивления при переходе породы от состояния естественной влажности (вышеуровня подземных вод) к водонасыщенному (ниже уровня подземных вод).

Задача может быть решенасейсморазведкой (метод преломленных волн, метод рефрагированных волн) и электроразведкой(ВЭЗ). При этом:

а) сейсморазведка иэлектроразведка (при достаточной мощности водоносного слоя) уверенно выделяютуровень подземных вод в рыхлых отложениях и определяют глубину его залегания;

б) скальных породах уровеньподземных вод может быть определен геофизическими методами лишь в условияхсильнопористых (известняки, песчаники) или повышенно трещиноватых пород, причемдля электроразведки существенную роль играют наличие или отсутствие покрывающихотложений (в случае мощной толщи рыхлых отложений задача не решаетсяэлектроразведкой), а также минерализация подземных вод (в условиях высокойминерализации дифференциация разреза по сопротивлениям более четкая.Сейсморазведкой задача может быть решена при относительно низких значенияхскорости продольных волн, характерных для сухого массива. Ориентировочно можносчитать, что при значениях скорости продольных волн в сухом массиве более 3,5км/с (песчаники и алевролиты) и более 4,5 км/с (изверженные, метаморфическиепороды, известняки) задача выявления уровня подземных вод в скальных породахсейсморазведкой не решается.

Таблица 2-1

Основные видыопытно-фильтрационных работ, применяемых при изучении фильтрационных свойствгорных пород, слагающих скальные основания (по Е.Е. Керкису с дополнениями М.С.Кравец)

Видыопытных работ

Условия проведения опытов

Примерная продолжительность опытов

Получаемые параметры

Назначение опытных работ

Водно-фильтрационныеметоды

Откачкипробные

Изодиночных скважин или шурфов

1 — 7 сут

Удельныйдебит, водопроводимость, коэффициент фильтрации, критический градиент (приотклонениях от закона Дарси)

Припредварительных исследованиях

Изкустовых скважин

2 — 10сут

То же, ноболее точно, и коэффициент действительной скорости, пустотности длябезнапорных вод

Длянеглубоких горизонтов в стадии детальных исследований

Откачкиопытные

Изодиночных скважин или шурфов

6 — 24сут

Те жепараметры

Дляглубоких горизонтов

Изкустовых скважин

до 30 сут

Те жепараметры, но более точно, и критический градиент, параметры анизотропии воднородных породах

Длякрупного гидротехнического строительства и ирригации, прогноза водопритоков вгорные выработки

Откачкиопытно-эксплуатационные

Изодиночных и кустовых скважин

Донескольких месяцев

Те жепараметры, что и при опытных откачках

Для выясненияусловий длительной работы эксплуатационных водопонизительных и других скважин

Нагнетанияи наливы

Суммарныедля одиночных скважин

До 10сут; 25 — 30 час на 1 зону

Те жепараметры, что и при откачках

Длягидростроительства; применяются в комплексе с поинтервальными нагнетаниями,проводятся для предварительной оценки приемистости поглощающих скважин

Поинтервальные

До 1 — 2сут

Удельныеводопоглощения. Для пород, насыщенных водой, — ориентировочно коэффициентфильтрации

То же;повсеместно применяются в трещиноватых породах

Длительныенагнетания

Донескольких месяцев

Различныепараметры

Длявыяснения условий длительной работы поглощающих скважин

Нагнетанияпо схеме Люжона

Вскважины, при давлении 1 МПа

10 мин накаждый интервал, по видоизмененной схеме — 2 — 3 час

Водопоглощение

Длявыяснения фильтрационной прочности скального основания

Откачки-нагнетания

Откачкаиз опытной скважины и закачка всей воды в поглощающую скважину.

Желательноналичие наблюдательной скважины

0,5 — 2сут

Параметрыустановившейся фильтрации

Дляизучения водопроницаемости при наличии линз, очень неоднородных в плане породи таликов (естественных и искусственных) в мерзлых породах

Расходометрия

Измерениерасхода воды, движущейся по стволу скважины на различной глубине при откачкахили нагнетаниях

0,3 — 1сут

Расходы

Дляпредварительной оценки водопроницаемости слоев и зон при исследованиислоистых и неоднородных по вертикали горных пород, для трещиноватых изакарстованных пород. Устанавливает положение отдельных трещин и трещиноватыхзон с высокой проводимостью, а также карстовых каналов. Позволяет наметитьинтервалы нагнетаний и откачек, дополняет последние

Наливы ишурфы

Наливы вшурфы, пройденные из горных выработок или с поверхности

1 — 2 сут

Коэффициентфильтрации

Для изученияводопроницаемости пород в зоне аэрации

Газо-фильтрационныеметоды

Нагнетаниявоздуха

Измерениерасхода и давления воздуха, нагнетаемого в необводненные породы на опытныхкустах

6 — 8 час

Коэффициентфильтрации, коэффициент пьезопроводности и удельное водопоглощение

Дляизучения проницаемости пород в зоне аэрации и в толще многолетней мерзлоты

Измерениепонижения давления воздуха, нагнетаемого в шпуры

2 — 4 час

Удельнаявоздухопроницаемость («вот» = 1 ати/мин×м — условная величина или 1,7×10-3МПа/см)

Дляизучения проницаемости в зоне аэрации в трещиноватых породах в комплексе сгеофизическими, фильтрационными и геотехническими исследованиями

Индикаторные методы

Солевые,с красителями

Приоткачках, нагнетаниях и естественном режиме из кустовых, реже одиночныхскважин

Взависимости от скорости фильтрации

Коэффициентдействительной скорости, направление фильтрации, параметры анизотропии

Придетальных исследованиях основания, особенно в сильно анизотропных породах (взакарстованных и трещиноватых массивах) при u > 0,5м/сут; для суждения о суффозионной устойчивости основания

Радиоактивныеметоды

Вскважинах

Те же,что и в методе с красителями

То же,что и выше при u = 0,5 — — 1 м/сут

Геофизические методы

Резистивиметрия

Вобводненных одиночных и кустовых скважинах и при наливах в сухие породы

0,5 — 10час

2 — 12час

Скоростьи коэффициент фильтрации

Длярасчленения фильтрационного разреза при u > 0,1 м/сут

Методповторных боковых каротажных зондирований (ПБКЗ)

Внеобсаженных одиночных скважинах, пробуренных без глинистого раствора илихорошо промытых

Удельныйдебит, коэффициент фильтрации

Восновном для опробования скальных пород

Методзаряженного тела (МЗТ)

Водиночной скважине глубиной до 80 — 100 м, вскрывшей воду небольшойминерализации с незначительным содержанием металлов и коллоидного материала

Коэффициентдействительной скорости и направление фильтрации, параметры анизотропии

Длядетализации фильтрационных разрезов в скальных, анизотропных породах иполучения данных для расчетов фильтрационной прочности скальных оснований приu = 2 — 4м/сут

Температурныеметоды исследований

Водиночной скважине при самоизливе или откачке

10 — 30сут

Погоризонтныедебиты скважин .и коэффициенты фильтрации

Длядетализации фильтрационных разрезов. В особенности при наличии притокатермальных или других разнотемпературных вод

2. Поиски и разведкаводоносных зон (трещинных вод) в монолитных скальных породах ведутся чащевсего различными модификациями электропрофилирования, электрозондирования,естественного поля, сейсморазведки. При электропрофилировании иэлектрозондировании задача сводится к выявлению в опорном горизонте участковпониженного сопротивления. Для сейсморазведки — это задача выделения зонповышенной трещиноватости в поверхности скальных пород, характеризующихсянизкими значениями скоростей распространения продольных и поперечных волн ивысоким значением эффективного коэффициента Пуассона (как правило, 0,35 иболее). Метод естественного электрического поля позволяет установить зоныпритока воды к скважинам (зоны повышенной трещиноватости) при откачках.

3. Электрометрическиеизмерения минерализации воды по ее удельному сопротивлению, определяемомупри резистивиметрии, частично заменяют проводимые в массовом количествегидрохимические анализы. Резистивиметрия при этом проводится в водоемах (озера,реки, ручьи), в скважинах, а также при лабораторном анализе проб из источникови скважин. Для расчетов минерализации учитывается температура воды, в которойпроводился замер сопротивления. Однако резистивиметрия применяется не каксамостоятельный метод, а в комплексе с гидрохимической съемкой. Если неизвестенотносительный состав (класс и группа) изучаемой воды, погрешность определенияминерализации электрометрическим методом достигает 8 — 19 %. Если известен, то4 — 8 %.

Таблица 2-2

Ориентировочный объем опытных гидрогеологических работдля обоснования проектирования плотин высотой более 50 м при различныхгидрогеологических условиях (простых, сложных, очень сложных) — по Е.Е. Керкисус дополнениями

Показателиобъемов работ

Предварительная схема (стадия ТЭО)

Основная модель (проект)

Уточненная модель

Примечание

простые

сложные

очень сложные

простые

сложные

очень сложные

простые

сложные

очень сложные

Числоопытных скважин глубиной порядка 1,5/У

1 — 3

3 — 10

3 — 5

10 — 20

5 — 10

20 — 40

1. Простыеусловия — изучаемые горизонты представлены однородными иликвазиоднородными пористыми или равномерно-трещиноватыми породами,водопроницаемыми или слабоводопроницаемыми; тектонические нарушенияотсутствуют.

2. Сложныеусловия — изучаемые горизонты и комплексы представленыдислоцированными, водопроницаемыми и сильноводопроницаемыми; тектоническиенарушения с очень высокой водопроницаемостью отсутствуют.

3. Оченьсложные условия — изучаемые толщи представлены разнообразнымипородами, в том числе закарстованными и трещиноватыми породами; породы могутбыть сильнодислоцированными и пересеченными нарушениями с высокойводопроницаемостью; характеризуются крайней или сильной неоднородностью поводопроницаемости.

Ориентировочноечисло опытных скважин на 1 км2 исследуемой площади

0,4 — 5

5 — 30

5 — 15

20 — 50

50 — 100

15 — 30

50 — 100

150

Отношениечисла опытных скважин к общему числу разведочных скважин, %

20 — 40

40 — 60

30 — 40

50 — 60

40 — 50

60 — 70

Среднеерасстояние между разведочными скважинами, м

500 — 200

200 — 100

100

200

100

4. Скорость и направлениедвижения подземных вод определяются геофизическими методами, использующимимаркирование естественного или искусственного характера (физическое илихимическое), а именно:

а) модификациями методазаряженного тела (по одной скважине); в скважине, в области значительныхводопоглощений создают насыщенный раствор поваренной соли; затем, через равныепромежутки времени, снимают на поверхности линии равных потенциалов вокругустья; по их смещению определяют направление и скорость подземного потока;

б) методом естественногоэлектрического поля; при неглубоком залегании водного потока его направлениеопределяется по замерам потенциала поля на дневной поверхности;

в) с помощью резистивиметра(исследование кустов скважин); в одной из скважин куста подсаливают воду ивыполняют резистивиметрию через определенные промежутки времени в остальныхскважинах куста; по одиночной скважине резистивиметрией можно определитьскорость фильтрации (без направления);

г) методом фотоэлектрометрии;в скважину вводят окрашенную жидкость или красящее вещество, после чего припомощи фотоколориметра снимаются кривые изменения концентрации красителя;определение направления движения подземных вод (в скважине) осуществляетсяпутем фотографирования выноса струи красителя на фоне магнитной стрелки;

д) радиоактивными методами(по одной скважине или при исследовании кустов скважин);

е) термометрическим методом;в скважине осуществляется подогрев воды, а на поверхности ведутся измерения спомощью термочувствительных электродов, отмечающих колебания сопротивленияпорядка 10-5 — 10-6 Ом. По круговым диаграммам судят оскорости течения подземных вод.

5. Коэффициент фильтрациии удельное водопоглощение горных пород могут быть оценены путем прямого(специальные исследования) или косвенного (по корреляционным связям)определения методами электрокаротажа, сейсмоакустики, радиоактивного каротажа.

Из геофизических методовпрямого определения коэффициента фильтрации и водопроводимости наиболееэффективным и простым является метод расходометрии, в частности; предложенныйИ.И. Гринбаумом метод послойного определения коэффициента фильтрации с помощьюрезистивиметра при наливах. В засоленную скважину производят равномерный наливводы (до определенного уровня, который в дальнейшем сохраняется неизменным). Помере налива воды в скважину граница пресной и подсоленной воды опускается, чтофиксируется кривыми сопротивлений, снимаемыми в процессе налива. Скоростьопускания границы пресных и соленых вод зависит от водопроницаемости пластов ииспользуется для определения коэффициента фильтрации.

Возможность использованиякосвенных способов определения коэффициента фильтрации и удельноговодопоглощения горных пород методами геофизики основана на: а) существованиисвязи фильтрационных свойств пород со степенью и характером общей пористости(пористости и трещиноватости) пород, б) влиянии трещиноватости на геофизическиепараметры (скорости распространения упругих волн, их затухание, электрическоесопротивление, поглощение радиоактивного излучения и т.д.). На первых стадияхизысканий фильтрационные свойства можно оценить, используя описанные влитературе корреляционные связи, уточняя последние в дальнейшем для породисследуемого массива. Косвенные способы определения водопоглощения горных породобсуждаются ниже.

Оценка водопроницаемостимассивов по значениям скорости упругих волн и электрического сопротивления

Сейсмические методы разведкипозволяют количественно оценить пористость и трещиноватость массива скальныхпород (в пределах квазиоднородных по характеру заполнителя его частей). Такжепористость и трещиноватость массива можно определить методом электрокаротажа.

И в той мере, в какойпористость и трещиноватость обусловливают водопроницаемость пород, следуетожидать корреляционную связь показателей фильтрационных свойств с показателямиупругих и электрических свойств. В результате обобщения материаловопытно-фильтрационных и геофизических работ в различных районахгидростроительства построены графики (рис. 2-1) корреляционных взаимосвязей водопоглощения икоэффициента фильтрации со скоростями продольных и поперечных волн.

Исследованиями былоустановлено, что:

1) связь lgq с u для различных скальных породхарактеризуется коэффициентом корреляции 0,68 — 0,91, она более тесная, чемсвязь lgq с относительным электрическим сопротивлением (рис. 2-2);

2) связь q с uр и us имеет индивидуальный характер для пород различныхрайонов и различного состава; эмпирическая связь lgq с uр и us в первом приближении соответствует уравнению прямой;

3) связь q с uр и us для русловой части массива четко отличается от связидля береговых частей массива, и одним и тем же значениям uр (или us)на берегах отвечают более низкие значения q, что объясняется, главнымобразом, большей закольматированностью трещин береговой части массива;

Рис. 2-1. Связь q и Кфскальных пород с uр и us

Сплошныелинии — русло; пунктир и штрих-пунктир — береговая часть массива; 1 -граниты (Колымская ГЭС); 2 — кристаллические сланцы (Саяно-ШушенскаяГЭС); 3, 4 — диориты (Зейская ГЭС); 5 — эакарстованные известняки(С. Урал); 6 — граниты (по А.М. Гурееву); 7 — кварцевые порфиры(по Э.И. Ткачуку); 8 — туфопесчаники (С. Урал); 9 — гранитыФранции; 10 — микроклиновые граниты (Серебрянская ГЭС); 11 — 13 — различныескальные породы (11, 13 — по О.К. Воронкову и Ю.Е. Акатову; 12- по А.М. Гурееву).

Рис. 2-2. Связь q с обратной величинойотносительного электрического сопротивления (rвп/rв)в массиве диоритов основания Зейской ГЭС.

4) для предварительногопрогнозирования q по uр на первых стадияхисследования скального массива (до проведения опытно-фильтрационныхработ) можно воспользоваться следующими соотношениями (uр в км/с):

а) русловая часть массива(различные изверженные и метаморфические породы):

lgq= 3,7 — 0,95uр;

б) береговая часть массива(кроме закарстованных известняков):

lgq= 1,2 — 0,7uр;

в) береговая часть массива(закарстованные известняки):

lgq= 3,82 — uр;

5) надежную дляпрактического использования связь q с uр и us в каждом районе исследований следует установитьпутем проведения совместных определений q и uр (а также us)в скважинах на характерных участках массива различной степени сохранности,причем обязательно отдельно для русловой (водонасыщенной) и береговой(аэрированной) частей массива;

6) располагая графиком связиq с uр (или us)для пород соответствующего района и определенных условий залегания (берег, русло),можно по измеренным значениям скорости волн охарактеризовать величинами q различныечасти массива;

7) для оценки q вусловиях трещиноватого массива можно использовать значения граничной скоростиупругих волн uг, получаемые присейсморазведке методом преломленных волн. Значения uг наиболее близкохарактеризуют q лишь в слое мощностью около10 м (ниже зоны поверхностного выветривания). В случае трещиноватогоанизотропного массива для оценки q следует использовать лишьзначения uг, измеренные перпендикулярнопреобладающему направлению трещиноватости.

С целью анализа сходимостифильтрационных схем, построенных по данным оценки удельных водопоглощений qф на основе опытных нагнетанийс фильтрационными схемами, полученными в результате преобразований сейсмогеологическихсхем в фильтрационные на основе осредненных корреляционных связей up с lgq, были сопоставлены значенияqф с qc/p по двум объектам: Зейской ГЭС (осредненная связь lgq= 3,48 — up, гдеup — км/с), Саяно-Шушенской ГЭС (осредненная связь lg qc/p= 2,6 — 0,65up).

Зейская ГЭС. Основание сложенороговообманковыми диоритами. Пользуясь схемой граничных скоростей иустановленной выше связью, была построена схема-срезка распределения значенийудельных водопоглощений для интервала глубин 10 — 20 м (точнее, для пород нижезоны поверхностного выветривания), так как up отвечали именно поверхности невыветрелых коренныхпород; глубина залегания этой поверхности, судя по геофизическим данным ибурению, составляет в русле приблизительно 10 м. Таким образом, схема-срезкаориентировочно отвечает условным отметкам 200 — 210 м. На участке, для которогосоставлена схема-срезка qc/p (по данным сейсморазведки), пройдено 54 скважины,причем в 37 из них выполнены опытно-фильтрационные работы, т.е. определены qф. Из сопоставления qc/p, снятых с карты в местахнахождения скважин, с qф в слое 10 м ниже зонывыветривания диоритов следует, что значительные расхождения qc/p и qф (на порядок и более)наблюдаются в 5 случаях из 37, т.е. примерно с вероятностью 85 % сейсморазведкадает тот же порядок величин, что и опытно-фильтрационные работы.

Что же касается точностипоследних, то, как показывают рассмотрение методики проведения опытов, а такжеданные работы Л.П. Коняровой, в первом приближении можно считать:

а) при qф > 1 л/минточность правильно приведенных фильтрационных опытов с исправным оборудованием- порядка 20 %;

б) при qф < 1 л/мин можно судитьтолько о порядке величин q (при q » 0,01 л/мин и меньшепогрешность более 100 %).

Саяно-Шушенская ГЭС. Основание сложенометаморфическими сланцами протерозоя. При пересчете сейсмогеологической схемы вфильтрационную использовалась приведенная ниже связь up и q (для водонасыщенных частеймассива). Для береговых частей массива такая связь опытным путем неустанавливается. На основе сопоставления сейсмогеологического разрезаСаяно-Шушенской ГЭС с фильтрационным для береговой части (воздушно-сухоесостояние) массива в первом приближении можно рекомендовать следующий переходот up к qф:

при up 0,5 л/мин

при up= 2,5 — 4 км/с qф = 0,5 — 0,05 л/мин

при up= 4 — 6 км/с qф = 0,05 — 0,005 л/мин.

Рис. 2-3. Схема водопроницаемости основания плотиныСаяно-Шушенской ГЭС, построенная по данным сейсморазведки. Срез отвечаетотметкам массива ниже зоны поверхностного выветривания и разуплотнения

Примеры сейсмогеологическойсхемы, пересчитанной в фильтрационную, показаны на рис. 2-3. Для сопоставления их с фильтрационными схемами снимались qф и qc/p, расположенные в узлахсетки, которая разбивалась следующим образом:

1. На разрезе проводилисьвертикальные прямые через каждые 25 м. С полученных прямых снимались значения qф и qc/p через каждые 10 м отдневной поверхности.

2. На срезах разбиваласьсетка продольников через каждые 50 м. Значения qф и qc/p снимались через каждые 20м. Из сопоставления значений qф с qc/p по русловой части разрезаследует, что отклонения qc/pот qф более чем на порядок составляют для русловой частиразреза ~1 %, для среза ~17 %, совпадения qc/pс qф для разреза в срезе составляют ~35 %.

Таким образом, приведенныесопоставления говорят о возможности оценки порядка величин q (практическибез каких-либо дополнительных затрат) по материалам сейсморазведки исейсмокаротажа (попутно с целым комплексом задач, решаемых этими методами).По-видимому, целесообразно для каждого исследуемого объекта выполнять работы вэтом направлении в следующей последовательности:

1) параллельное проведениеопытно-фильтрационных и сейсмокаротажных работ на участках массива различнойстепени сохранности с целью установления корреляции q с uр и us отдельно для береговой и русловой частей данногомассива;

2) разрезы и срезысейсмогеологической Монтаж отопления пересчитываются в разрезы и карты q наосновании установленных связей;

3) эти материалыиспользуются для предварительного суждения о фильтрационных свойствах массива ислужат основой для правильного планирования дальнейших исследованийфильтрационных свойств массива прямыми геологическими и геофизическимиметодами.

Эмпирические связи Кфс uр апробировались на материалахсейсморазведки в районах Юшкозерской ГЭС (гнейсы, граниты, сланцы) иПодужемской ГЭС (гнейсы, гнейсо-граниты) в Карелии. На первом объекте в 18случаях из 19, а на втором объекте в 12 из 15 случаев порядок величины q (посопоставлению с опытно-фильтрационными работами) был определен правильно.

Подробное изложениевозможностей геофизических методов в гидрогеологии и, в частности, при изучениискальных оснований, приводится в [10, 14, 31, 66] и др.

К оценке водопроницаемостимассивов по значениям скорости упругих волн и электрическогосопротивления на начальной стадии инженерно-геологическихизысканий

Рассмотрим важный дляпрактики случай: как оценить значения q на начальных стадияхизысканий по данным геофизической разведки до начала буровых иопытно-фильтрационных работ? Ограничимсяводонасыщенной областью массива (как известно, для такого массива значения q чащевсего распределяются логнормально, а значения uр имеют распределение, близкоек нормальному).

Предлагаемый путь состоит вследующем:

1. По материалам изученных вфильтрационном отношении оснований — аналогов строится распределение и определяетсясреднее значение исреднеквадратичное отклонение slgq.

2. По результатамсейсморазведки для изучаемого массива путем статистической обработки находятсреднее исреднеквадратичное отклонение .

3. Из числа уже известныхсвязей lgq = f(uр) выбирается предполагаемыйаналог, возможность применения которого к изучаемому массиву проверяется последующему критерию: если линия регрессии lgq = f(uр) аналога попадает впрямоугольник с центром uр, lgq и сторонами 5,4 и 5,4slgq, то данную связь можно применятьк изучаемому массиву.

4. Если указанная выше связь- «аналог» отсутствует или не удовлетворяет приведенному критерию, то дляприближенной оценки lgq пo uр можно пользоваться прямой,проведенной через 3 точки с координатами:

1) — 2,7, — 2,7slgq;

2) , ;

3) + 2,7, + 2,7slgq.

Даже такой грубый подход коценке q пo uр позволяет наметить контурыобластей массива, квазиоднородных по водопоглощению. Последующие бурение и опытно-фильтрационныеработы в этом случае будут направлены на детализацию и уточнение фильтрационныхпараметров массива.

Сходные рассуждения можнопривести и применительно к областям массива зоны аэрации (закон распределения uр здесь часто отличается от нормального).Аналогичный подход можно применить и в отношении данных электрометрии(известно, что lgq обнаруживает в ряде случаев достаточно теснуюкорреляционную связь с ).

Приложение 3ПУТИСОСРЕДОТОЧЕННОЙ ФИЛЬТРАЦИИ, ЗОНЫВОЗМОЖНОЙ СУФФОЗИИ И ИХ ОТРАЖЕНИЕ ВМОДЕЛЯХ ВОДОПРОНИЦАЕМОСТИ

Геоструктурные и гидрогеологические признаки путей сосредоточеннойфильтрации и зон возможной суффозии

В скальных основаниях плотинвстречаются зоны резко повышенной водопроницаемости (на один-два и болеепорядков превышающие «фоновые» значения), часто ассоциирующиеся илиперемежающиеся с приоткрытыми в разной степени полостями трещин или карста,заполненными минеральным материалом, способным к химической или механическойсуффозии при соответствующих гидравлических условиях. Выявление возможных путейсосредоточенной фильтрации и возможной суффозии заполнителя полостей (табл. 1-1), а также отражение их в Монтаж отопленияводопроницаемости является важной задачей изысканий. При ее решении следуетучитывать характерные признаки и приуроченность этих зон к тем или инымгеоструктурным элементам массива.

Геоструктурные признаки:

— зоны тектоническихнарушений разных порядков (табл. 2), ориентированные как согласно с залеганиемпород, так и секущие под различными углами;

— основание сложеномассивными, жесткими породами;

— основание сложенослоистыми или расслоенными породами с чередованием пластов и пакетов пластовразличной прочности; такие основания, как правило, анизотропны поводопроницаемости;

— основание сложенозакарстованными породами;

— мелкие складки волочения изоны будинажа (в частности, в равномерно-слоистых толщах различных по прочностипород);

— жильные тела различной мощностии их Работаем в Москве и Московской области; маломощные тела и их Работаем в Москве и Московской области имеют близкую по величиневодопроницаемость, а тела мощных жил характеризуются меньшей по сравнению с ихконтактами водопроницаемостью;

— Монтажники ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖальные игидатогенные жилы, преимущественно в карбонатных породах, обычно сложенныекальцитом; в процессе разгрузки и выветривания такие жилы нередковыщелачиваются, что способствует развитию карста;

— протяженные трещиныбортового отпора, отседания и тыловых швов оползней.

Гидрогеологические признаки:

— повышенные и максимальныевеличины q и Кф, полученныев ходе опытно-фильтрационных работ и геофизических исследований;

— максимальные значениясреднеинтервальных значений q на графиках q(hабс);

— выходы источников изначительный их дебит;

— аномалии в температуре ихимическом составе подземных и грунтовых вод с открытым зеркалом.

Перечисленные выше, а такженекоторые особые признаки (например, провалы бурового снаряда) должны бытьучтены при анализе материалов гидрогеологических и геофизических работ, в томчисле специально предназначенных для исследования сосредоточенных путейфильтрации (индикаторные методы, метод естественного электрического поля,геофизические исследования между скважинами и др.).

Характер путейсосредоточенной фильтрации и зон возможной суффозии в массивах, сложенныхслоистыми осадочными породами

На геоструктурных разрезахтектонические нарушения изображаются прямыми линиями. Это в известной мереусловность, так как в действительности плоскости разрывных смещений неровны,имеют выступы и раздутия, заполненные дисперсным материалом. Высота такихнеровностей варьирует от нескольких десятков метров до дециметров в зависимостиот порядка нарушения (табл. 2), кинематического типа и ориентации плоскостейсмещения относительно простирания пород. Поэтому характеристикаводопроницаемости вдоль плоскостей тектонических нарушений может существенноизменяться, в особенности в местах их сопряжения или пересечения друг другом.

Толщи слоистых илирасслоенных пород отличаются неоднородностью и анизотропией характеристикводопроницаемости. Вкрест простирания пород водопроницаемость значительноменьше, чем вдоль напластования. Поэтому при выборе варианта створа плотиныпредпочтение отдается тому участку, где река сечет пласты вкрест простиранияпород, а падение последних направлено в сторону верхнего бьефа под углом 30 -60°. Падение пластов в сторону нижнего бьефа менее желательно в связи соснижением устойчивости откосов в нижнем бьефе в зонах обходной фильтрации, а такжебольшей вероятности развития суффозионных процессов.

Рассмотрим несколькопримеров.

Стрыйский гидроузел. Толща терригенного флишаимеет падение в сторону верхнего бьефа под углом 30 — 45°. В этом случае выносглинистого заполнителя трещин фильтрационным потоком практически исключен.Возможные пути сосредоточенной фильтрации изоны суффозии можно было предполагать лишь вдоль тектонических нарушений типасбросов и сбросо-сдвигов, ориентированных нормально или диагональноотносительно простирания пород. Однако это предположение маловероятно, так какразрез толщи флиша в зоне самого крупного сбросо-сдвига IVпорядка амплитудой более 100 м включает свыше 40 % аргиллита. Поэтому даженаклонные скважины, пересекшие его зону, не обнаружили плоскость сместителя, априсутствие зоны подтвердилось лишь повышенной водопроницаемостью до значенийпорядка 1,0 л/мин, при которых трудно ожидать высоких скоростей фильтрации.Лишь в самой верхней части разреза мощностью до 20 м водопроницаемость местамивозрастала до значений 10 — 20 л/мин. Водопроницаемостьструктурно-петрологических блоков вне зон влияния тектонических нарушенийблизка к значению 0,01 л/мин. Эти данные позволили сделать вывод о том, что вслучае строительства Стрыйской гравитационной бетонной плотины пути повышеннойфильтрации возможны лишь в зонах тектонических нарушений, где при напорепорядка 50 м нет оснований опасаться суффозионных явлений, кроме верхней частиразреза мощностью до 20 м.

Кассебский гидроузел (Республика Тунис).Основание сложено известняками, разбитыми рядом тектонических нарушений IV — VIпорядков, сопрягающихся со взбросом II порядка с амплитудой около1 км, расположенным в нижнем бьефе гидроузла. Зоны мелких тектоническихнарушений залечены Монтажники ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖальными кальцитовыми жилами, часть материалакоторых выщелочена. К этим зонам приурочены пути сосредоточенной фильтрации сводопроницаемостью в десятки л/мин. Часть тектонических нарушений былаориентирована вдоль фильтрационного контура, а зоны послойного будинажа,развитые местами в толще известняков, характеризовались повышеннойводопроницаемостью. В этих условиях потребовалось сооружение мощнойпротивофильтрационной цементационной завесы в основании плотины.

Ингури ГЭС. Основаниеарочно-гравитационной плотины, сложенное ритмично-слоистыми карбонатнымипородами, охарактеризовано выше (раздел 6), где (рис. 28) обращает на себя внимание наличие вероятныхсосредоточенных путей фильтрации в зоне сбросо-сдвига III порядка, с которым связаныпроцессы доломитизации известняков и раздоломичивания доломитов, а такжерасширения трещин всех порядков в результате выщелачивания и обменных реакцийпород с минерализованными водами, химический состав которых, видимо, изменялсяво времени. Результатом этих процессов явилось присутствие в некоторых зонахмассива карбонатной и доломитовой муки в виде заполнителя расширенных трещин имелких тектонических нарушений, способного к суффозии в основании плотины с напором более 200 м. Поэтому было принято решение означительном заглублении котлована плотины, создании бетонных пробок научастках зон тектонических нарушений, усиленной площадной цементации основания,сооружении мощной противофильтрационной цементационной завесы и сложной системыдренажа со стороны нижнего бьефа. Эти мероприятия оказались необходимыми,несмотря на то, что карбонатные породы здесь характеризовались в основномтрещинным карстом и почти полным отсутствием кавернозности и крупных карстовыхполостей. При выемке котлована плотины и осуществлении площадной цементацииоснования было обнаружено значительное разуплотнение пакетов плитчатыхмаломощных пластов известняков по сравнению с пакетами пластов повышенноймощности, что было связано с неодинаковым воздействием взрывного способапроходки котлована на разнопрочные породы.

Характер путейсосредоточенной фильтрации и зон возможной суффозии вмассивах карстующихся карбонатныхпород

Чарвакская ГЭС на р. Чирчик.Геологическоестроение участка видно из геологической карты (рис. 3-1) и разреза водопроницаемости по оси плотины,ориентированной вкрест простирания известняков (рис. 3-2, составленный В.В. Каякиным). Толща слоистых известняковкарбона слагает структурно-тектонический блок, ограниченный со стороны нижнегои верхнего бьефов гидроузла тектоническими нарушениями (сбросо-сдвиги) II — IVпорядков, имеющими северо-восточные простирания. Толща известняков имеетритмичное строение в виде чередования преимущественно маломощных пластов (пачки№№ 2 — 6). Исключением является пачка № 1 толстослоистых известняков. Посбросо-сдвигам II — IV порядков происходитразгрузка в долину реки термальных сульфатных вод с температурой 20 — 34 °С и минерализациейдо 1 — 1,5 г/л. В контакте пачек №№ 1 — 2 вдоль правого берега отмечается зонаповышенной трещиноватости, связанная с межформационными срывами понапластованию. Именно в ее полосе, в нижнем бьефе плотины на правом берегу, вштольне № 4 появились выходы термальных вод уже в начальный период заполненияводохранилища. Разгрузка термальных вод, сейчас мало минерализованных, но,возможно, ранее имевших более высокую температуру и минерализацию, привела ксущественной Монтажники ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖальной метаморфизации некоторых разновидностейкарбонатных пород, выразившейся в образовании силикатных образований(«каранкулитов»). В зонах, окружающих глубинные разломы, каранкулиты образуюткрупные тела неправильной формы, сохраняющие текстуру известняков. По мереотдаления от этих разломов каранкулитизация распространяется по трещинам всехсистем, в частности, напластования, создавая заполнитель, способный к суффозии.

Карстовые явления в видемелкой кавернозности и полостей развиты в толстоплитчатых известняках первойпачки и каранкулитах, а кавернозность — в тонкоплитчатых известняках остальныхпачек (рис. 3-3). Концентрациякарстовых проявлений явно подчинена также уровням древних (Кызылсуйская,Надхумсанская, Хумсанская) и современных (Ходжикентская и Карабулакская)террас, спускаясь под русло на значительную глубину (до 50 м).

Рис. 3-1. Инженерно-геологическаякарта участка Чарвакской ГЭС

Четвертичныеотложения: 1 — галечные отложения Ходжикентской и Карабулакской террас.

Меловыеотложения: 2 — пестроцветная толща переслаивающихся песчаников,конгломератов и глин на карбонатном цементе; посткарбоновые образования; 3 -каранкулит; отложения нижнего карбона (С12, u); 4 — известняк тонкозернистый,тонкослоистый, толща сильно каранкулитизирована, местами кавернозность; 5 — известняктонкозернистый, среднеслоистого сложения, каранкулитизация сравнительно слабая,в основном по слоистости; 6 — известняк тонкозернистый, среднеслоистый,каранкулитизация очень слабая; 7 — известняк массивный и грубослоистый,закарстованный, местами кавернозный (пачка 1); 8 — известняктонкослоистый с прослоями аргиллита, каранкулитизация по напластованию (пачка0); 9 — тектонические нарушения и трещины IV — VIIпорядков: (1) — наблюдаемые; (2) — предполагаемые; 10 -ось Чарвакской синклинальной складки; 11 — надвиг; 12 — границылитолого-стратиграфических комплексов пород; 13 — карст; 14 -кавернозность; 15 — контур выемки потерны плотины; 16 — элементызалегания пород; 17 — дренажные штольни; 18 — водосливы; 19 — наблюдательныепьезометрические скважины.

Рис. 3-2. Гидрогеологическийразрез основания Чарвакского гидроузла (по В.В. Каякину)

1 — известняк тонкослоистый, скрытокристаллический; 2 — известнякмассивный и грубослоистый; 3 — контакт массивных и слоистых известняков;4 — зона повышенной закарстованности и водопроницаемости, приуроченная кконтакту массивных и слоистых известняков; 5 — контур фактическойцементационной завесы; 6 — рекомендуемый контур; 7 — границаквазиоднородных по водопроницаемости участков; 8 — коэффициентфильтрации, м/сут; 9 — удельное водопоглощение, л/мин; 10 -каранкулиты.

Водопроницаемостьизвестняков сравнительно невелика, так как карстовые полости в большинствезаполнены суглинисто-песчаным материалом, а полости трещин — каранкулитом. Взонах тектонических нарушений q = 0,5¸5 л/мин, а вне их q =0,001¸0,5 л/мин (рис. 12).Отсутствие в крупных карстовых полостях каранкулитов и преимущественноезаполнение их элювиальным материалом указывает на более позднее развитиеэрозионного карста, связанного с формированием долины р. Чирчик. Практически незатухающий характер водопроницаемости наглубину почти 200 м, а также наличие термальных вод в известняках позволяютсчитать эти явления взаимно дополняющими друг друга и рассматривать их каксвоеобразный процесс глубинного трещинного карста, обусловленный обменнымиреакциями между термальными растворами изменяющегося во времени химическогосостава с соответствующими разновидностями известняков и более позднимэрозионным карстом.

Таким образом, наиболеевероятно развитие путей сосредоточенной фильтрации вдоль зон тектоническихнарушений и по простиранию пластов, а развитие суффозии — в областираспространения заполнителя полостей трещин «каранкулита» и элювиальногозаполнителя полостей четвертичного карста. Заполнитель мелких сбросов,ориентированных по простиранию пород (по направлению фильтрации в подземномконтуре плотины), способен к суффозии. Тот же заполнитель мелких сбросов,ориентированных нормально к простиранию пород, должен играть роль частныхводоупоров, за исключением участков их сопряжения с полостями мелких взбросов.Последние, а также зона контакта первой и второй пачек на правом берегу, гдеотмечается межформационный срыв, выделены на рис. 3-4, как зоны повышенной водопроницаемости. Данныйрисунок более дифференцированно (по сравнению с рис. 3-2) характеризует неоднородность водопроницаемостиоснования.

Рис. 3-3. График распределениякарстовых проявлений в опытных интервалах нагнетаний и откачек поструктурно-генетическим элементам

1, 2, 3 и т.д. — номера пачек известняков; 1/2 -контакт между 1 и 2 пачками; к/к — контакт между каранкулитами иизвестняками; Т — зона тектонического нарушения.

Рис. 3-4. Схема фильтрационнойнеоднородности пород основания плотины Чарвакской ГЭС

1 — зоны влияния тектонических разрывов IV, VIи VII порядков; 2 -номера пачек известняков; 3 — каранкулит; 4 — область значений q = 0,005¸0,05 л/мин; 5 — q = 0,01¸0,1 л/мин; 6 — q = 0,1¸1,0 л/мин; 7 — q = 1,0¸5,0 л/мин; 8 — скважина, в которойвыполнены опытно-фильтрационные работы; 9 — уровень грунтовых вод вестественных условиях; 10 — контур разведочных скважин Гидроспецстроя.

Появление источников внижнем бьефе плотины на обоих берегах при начальном заполнении водохранилища, ссуммарным дебитом в несколько десятков литров в секунду, привело к усилениюпротивофильтрационных мероприятий и созданию дренажных устройств в виде штолен.По мере включения дренажных штолен отмечалось перераспределение дебитовкаптируемых ими источников. Помимо этого, перераспределение дебитов наблюдалосьдважды, в 1977 и 1978 гг., после землетрясений интенсивностью около 4 баллов, имевшихместо в районе строительства. Однако резкого увеличения суммарных дебитов неотмечалось. Характер зависимости суммарного дебита источников, каптированныхштольней № 1, от колебаний уровня верхнего бьефа приведен на рис. 3-5.

Рис. 3-5. Изменение расхода дренажной штольни № 1 принаполнении и сработке Чарвакского водохранилища в 1978 г.

Можно отметить фактзакономерных изменений температуры воды в дренажных устройствах и впьезометрах. До начала строительства температура воды до +34 °С отмечаласьвблизи зон тектонических нарушений. При частичном заполнении водохранилищатемпература термальных вод понижалась, а при сработке — повышалась. Этоуказывает на своеобразное динамическое равновесие напорных термальных вод сводами водохранилища, питающегося талыми водами горных ледников. Водыводохранилища как бы отжимают термальные воды на глубину, а в нижнем бьефевыходящие в дренаж воды разбавляются холодной водой водохранилища. Вода вдренажных устройствах чистая, без взвесей минеральных частиц, что указывает наотсутствие признаков суффозионного выноса заполнителя трещин и полостей карста.

Для подтвержденияпредполагаемых путей сосредоточенной фильтрации были использованы индикаторныеметоды. Однако появление индикаторов отмечалось лишь в отдельных ближайших кместу запуска пьезометрах. Это свидетельствует об отсутствии сквозныхпротяженных путей сосредоточенной фильтрации по отдельным крупным трещинам.Вода, собираемая дренажными штольнями,по-видимому, проходит в массиве сложный путь, характеризующийся прерывистостьюводопроводящих трещин, и в пределах которого не создается значительныхградиентов фильтрации, достаточных для суффозии заполнителя трещин и карстовыхполостей.

Возможность использованияматериалов проектирования и строительствацементационных противофильтрационных завес длявыявления путей сосредоточенной фильтрации

При строительствепротивофильтрационных завес накапливается большой объем данных определенийводопроницаемости q* массива по методике Гидроспецстроя,а также определений удельного расхода цемента qц (расход массы цемента на 1метр скважины). Этот материал ценен прежде всего тем, что он характеризуетпроницаемость в близко расположенных друг от друга скважинах (от 3 до 12 м), вто время как при инженерно-геологических изысканиях расстояние между скважинамифильтрационного опробования составляет порядка 50 — 100 м.

Необходимо отметить, чтометодика Гидроспецстроя по определению q* существенно отличается отметодики определения q, предложенной Гидропроектом ииспользуемой при изысканиях.

В первом случае скважиныопробуются гидравлическим путем при ступени напора, как правило, порядка 1,0 -2,5 МПа (10 — 25 атм). При этом функция Q(H) условно принимаетсялинейной.

В связи с изложенныминтересны два аспекта:

1) определение связи величинq, q* и qц; это важно с точки зрениявозможности оценки расхода цемента уже на начальных стадиях проектирования наоснове Монтаж отопления водопроницаемости; для уточнения Монтаж отопления водопроницаемости массивана стадии строительства и эксплуатации на основе данных q* и qц;

2) использование данных q*и qц при изучении характерапутей сосредоточенной фильтрации в массиве.

Эти вопросы анализировалисьна примере основания Чарвакской ГЭС. Сделаны следующие выводы:

а) значения q и q*существенноотличаются, причем q » с1×q*, где коэффициентпропорциональности с1 > 1; для пород основания ЧарвакскойГЭС с1» 10, что соответствуетвыводу, ранее сделанному В.В. Каякиным путем сравнения средних величин и *; можно полагать, что в другихструктурно-петрологических типах оснований значения коэффициента с1могут отличаться от 10 как в меньшую, так и в большую сторону;

б) между величинами qц и q*установленытесные корреляционные связи (r = 0,87¸0,90) — см. рис. 3-6; удельные расходы цемента 500 кг/ми более отвечают значениям q* > 0,1 л/мин (или q >1,0 л/мин);

Рис. 3-6. Зависимость поглощенияцемента от удельного водопоглощения скважин при гидравлическом опробовании

1 — первая очередь цементации скважин; 2 — вторая очередь цементации;3 — третья очередь цементации; 4 — средняя величина для первойочереди; 5 — для второй очереди; 6 — для третьей очереди; r — коэффициент корреляции.

в) детальный разрез массивапо водопроницаемости q* конфигурацией элементовнеоднородности может отличаться от аналогичного, но менее детального разреза ввеличинах q, построенного по материалам изысканий иучитывающего геоструктурную модель массива (рис. 3-7). Сопоставление этих контуров показывает, чтоводопроницаемость в зонах тектонических нарушений основания Чарвакской ГЭСнеоднородна, повышенная проницаемость сменяется низкими значениями q*, что обусловливает сложныйхарактер путей сосредоточенной фильтрации. Необходимо также отметить, что местапересечения зон тектонических нарушений, как правило, соответствуют элементамразреза с повышенной водопроницаемостью. Поэтому наиболее вероятно, что вданном массиве именно с такими пересечениями связаны пути сосредоточеннойфильтрации.

Характер путейсосредоточенной фильтрации и зон возможной суффозии в массивах изверженных иметаморфических пород

В основаниях, сложенныхмассивными интрузивными и метаморфическими породами, также необходимы выявлениепутей сосредоточенной фильтрации и оценка суффозионной устойчивости заполнителятрещин. В связи с этим особого внимания заслуживают случаи совпаденияфильтрационного потока с ориентацией тектонических зон и протяженных трещин иликонтактов жильных тел. Рассмотрим ряд примеров.

Константиновский гидроузелна р. Ю. Буг.Находится в периферийной части Украинского кристаллического щита,характеризующегося развитием складчатых структур северо-западного простирания скрутым падением крыльев. В основании плотины залегают граниты верхне-архейскоговозраста, интрудировавшие породы нижнего архея диоритового и гранодиоритовогосостава, в результате чего возникли зоны переходных пород — полосчатыхмигматитов. На участке прослеживается несколько тектонических нарушенийразличных порядков, преимущественно северо-западного простирания, т.е. примерновдоль фильтрационного потока под плотиной.

Рис. 3-7. Фрагменты схемыводопроницаемости основания Чарвакского гидроузла:

а — по данным удельных водопоглощений при гидравлическомопробовании цементационных скважин Iочереди; б — то же — трех очередей; в — то же разведочных скважин

Зоныудельных водопоглощений: 1 — более 0,1 л/мин; 2 — от 0,1 до 0,05л/мин; 3 — менее 0,05 л/мин; 4 — более 1,0 л/мин; 5 — от1,0 до 0,1 л/мин; 6 — менее 0,1 л/мин; 7 — тектоническиенарушения VI порядка; 8 — тоже IV порядка; 9 -тектонические нарушения VIIпорядка; 10 — то же — более мелких порядков; 11 — граница пачекизвестняков; 12 — номера пачек известняков; 13 — цементационнаясекция.

В результате статистическойобработки примерно 400 значений удельного водопоглощения выявленызакономерности изменения водопроницаемости с глубиной в гранитах, диоритах,мигматитах (рис. 12). Наиболее водопроницаемы граниты, наименее -ксенолиты диоритов, а проницаемость мигматитов занимает промежуточное положениемежду первыми двумя породами. Водопроницаемость всех трех разновидностей породв подрусловой части массива приблизительно на один порядок больше, чем в бортахдолины. Большой разброс значений q в интервале глубин 10 — 30 мвызван, по-видимому, кольматажем значительной части трещин в верхней частиразреза. При этом в качестве заполнителя трещин выступает каолин, какпервичный, развитый в древней коре выветривания, так и вторичный,переотложенный. Наличие в подрусловой части массива полого залегающих зонповышенной трещиноватости связано с протяженными трещинами отрыва, приоткрытымипри разгрузке естественных напряжений. Непосредственные наблюдения в штольнях ианализ графиков q(h) свидетельствовали о том,что в зонах тектонических нарушений заполнителем является, как правило,первичный каолин, способный к суффозии. На рис. 3-8 показан продольный (по долине р. Ю. Буг) разрезводопроницаемости пород.

Саяно-Шушенская ГЭС на р.Енисей.Основание сложено комплексом кристаллических пара- и ортосланцев с переходнойзоной переслаивания этих пород, залегающих почти параллельно руслу рекикрутонаклонно с падением в сторону правого берега и верхнего бьефа под углом 75- 80°. Толща кристаллических сланцев рассечена дайками основных пород,залегающих субвертикально. Мощность даек колеблется от 0,5 до 20 метров, ихпростирание примерно поперек русла, вкрест простирания сланцев. Более молодыми,чем дайки, являются тектонические нарушения типа сбросо-сдвигов VIпорядка с малыми амплитудами смещения, имеющие близкие к дайкам элементызалегания. Зоны учащенной трещиноватости и протяженные одиночные трещины сзаметным раскрытием, ориентированные разнообразно, пологонаклонные (10 — 30°).Зависимости q(h), построенные по данным1364 опытных нагнетаний воды, свидетельствуют об индивидуальном характере такихсвязей в различных генетических элементах массива (рис. 12, в) приобщей тенденции уменьшения водопроницаемости с ростом h.При этом крутопадающие тектонические нарушения и протяженные пологонаклонныетрещины имеют характер путей сосредоточенной фильтрации. Дайки и их Работаем в Москве и Московской области свмещающими породами также имеют повышенную водопроницаемость, но в меньшейстепени и на меньшую глубину, чем в зонах тектонических нарушений.

На рис. 3-9 — 3-11показаны разрезы и срез основания Саяно-Шушенского гидроузла поводопроницаемости. Как следует из рис. 3-11,сосредоточенные пути фильтрации и возможной суффозии, связанные скрутопадающими нарушениями и дайками, по своей ориентации за редкимисключением, для сооружения не опасны. Однако пологонаклонные зоны учащеннойтрещиноватости и тем более пологие протяженные трещины требуют учета в проектеи реализации необходимых противофильтрационых мероприятий.

Рис. 3-8. Водопроницаемостьскального основания Константиновского гидроузла. Разрез по долине р. Ю. Буг

1 — q = 1¸10 л/мин; 2 — q = 0,5¸1 л/мин; 3 — q = 0,1¸0,5 л/мин; 4 — q = 0,05¸0,1 л/мин; 5 — q = 0,01¸0,05 л/мин; 6 — q < 0,01 л/мин; 7 — граниты; 8- диориты; 9 — мигматиты, гнейсы; 10 — интервал опробованиянагнетаниями и величины удельного водопоглощения, л/мин; 11 — расчетноезначение коэффициента фильтрации, м/сут; 12, 13 — границы зон сразличными удельным водопоглощением и коэффициентом фильтрации (12 -установленные, 13 — предполагаемые).

Рис. 3-9. Фрагмент уточненнойМонтаж отопления водопроницаемости естественного скального массива. Разрез I — I похорде арочно-гравитационной плотины Саяно-Шушенской ГЭС. Интерпретация свзаимоувязкой данных опытно-фильтрационных и геофизических исследований

1 — дайки диабазов; 2- тектонические нарушения и их номера; 3 — поинтервальные значения q (л/мин) в буровых скважинах; 4 — изолинии значений q (л/мин)

Рис. 3-10. Разрез основанияСаяно-Шушенской ГЭС по водопроницаемости (подрусловая часть массива, разрез подолине р. Енисей).

Рис. 3-11. Погоризонтный срезоснования Саяно-Шушенской ГЭС по водопроницаемости

1 — элементы, характеризующиеся значениями q = 10¸100 л/мин; 2 — q = 1¸10 л/мин; 3 — q = 0,1¸1 л/мин; 4 — q = 0,01¸0,1 л/мин; 5 — q < 0,01 л/мин; 6 — дайки диабазов; 7 — тектоническиенарушения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аллас Э.Э., МещеряковА.Н. Укрепление оснований гидротехнических сооружений/ Под ред., В.С.Эристова. — М. — Л.: Энергия, 1966.

2. Аравин В.И., НумеровС.Н. Фильтрационные расчеты гидротехнических сооружений. — Л. — М.:Госстройиздат, 1955.

3. Аронова Л.А.Исследование фильтрационной неоднородности трещиноватых массивов на участкахизысканий под гидроузлы: Автореф. дис. канд. техн. наук, М., 1970.

4. Белый Л.Д., Рац М.В.,Чернышев С.Н. Статистические методы исследований трещиннойводопроницаемости массивов горных пород в основаниях гидротехническихсооружений// Труды коорд. совещ. по гидротехнике/ ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, -1970. — Вып. 48 — С. 26 — 35.

5. Биндеман Н.Н.Методы определения водопроницаемости горных пород откачками, наливами инагнетаниями. — М.: Углетехиздат, 1951.

6. Бочков Н.М.Механическая суффозия. — М., ГОНТИ, 1936.

7. ВаргаА.А. К прогнозу фильтрационных свойств скального массива по параметрамтрещиноватости// Труды Гидропроекта. — 1981. — Вып. 76. — С. 30 — 36.

8. ГавичИ.К. Определение параметров анизотропного пласта по данным опытных работ иМонтаж отоплениярования в условиях неустановившегося движения// Труды коорд.совещ. по гидротехнике/ ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. — 1970. — Вып. 48. — С. 102 -116.

9. ГазиевЭ.Г., Речицкий В.И., Боровых Т.Н. Исследование фильтрационного потока вблочной среде применительно к проектированию сооружений в скальных массивах/Труды Гидропроекта. — 1980. — Вып. 68. — С. 137 — 147.

10. ГринбаумИ.И. Геофизические методы определения фильтрационных свойств горных пород.- М.: Недра, 1963.

11. Гринбаум И.И. Ометодике и особенностях расходометрических исследований фильтрационных свойствтрещиноватых пород в основаниях высоконапорных сооружений/ Труды коорд. совещ.по гидротехнике/ ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, — 1970. — Вып. 48. — С. 125 — 134.

12. ГОСТ26522-75. Грунты. Метод статистической обработки результатов определенийМонтаж . — М.: Изд-во стандартов, 1977.

13. ГОСТ 25100-82. Грунты. Классификация. -М.: Изд-во стандартов, 1982.

14. ГуреевА.М., Воронков О.К., Антонова Л.И. Связи параметров блочности скальныхмассивов, скоростей упругих волн и характеристик водопроницаемости// ИзвестияВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. — 1977. — Т. 117. — С. 106 — 113.

15. Гуреев А.М., ВоронковО.К., Моторин Г.А. Методика построения сейсмогеологических моделей скальныхмассивов по данным сейсмических методов разведки// Труды коорд. совещ. погидротехнике/ ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, — 1972. — Вып. 77. — С. 18 — 22.

16. ГуреевА.М., Воронков О.К. Оценка фильтрационной анизотропии скальных основанийплотин// Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева: Сборник научных трудов. — 1987, -Т. 203. — С. 20 — 27.

17. ГуреевА.М. К оценке фильтрационной неоднородности скальных оснований плотин//Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева: Сборник научных трудов. — 1986. — Т. 193. -С. 82 — 92.

18. ГуреевА.М. Инженерно-геологическая модель скального массива в основании гидротехническогосооружения// Труды коорд. совещ. по гидротехнике/ ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. -1972. — Вып. 77. — С. 5 — 14.

19. Дженкинс Г., Ваттс Д.Спектральный анализ и его приложение./ Пер. с англ. — М.: Мир, 1972.

20. ЖиленковВ.Н. Экспериментальные исследования фильтрационной прочности заполнителятектонических трещин в скальном основании Нурекской плотины// Труды коорд.совещаний по гидротехнике/ ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. — 1970. — Вып. 48. — С.135 — 148.

21. Закономерностипространственной изменчивости водопроницаемости трещиноватых основанийгидротехнических сооружений/ Л.А. Аронова, Л.Д. Белый, С.П. Раевский, М.В. Раци др.// Труды коорд. совещ. по гидротехнике/ ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. — 1970.- Вып. 48. — С. 16 — 25.

22. ИльинаО.В. Фильтрационная устойчивость заполнителя трещин в скальных породах,определяемая в полевых условиях и в лаборатории/ Труды коорд. совещаний погидротехнике/ ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. — 1970. — Вып. 48. — С. 149 — 156.

23. ИльинН.И., Чернышев С.Н., Дзекцер Е.С. Оценка точности определенияводопроницаемости горных пород. — М.: Наука, 1971.

24. Инструкцияи методические указания по определению водопроницаемости горных пород методомопытных нагнетаний в скважины. И-39-67. — М.: Энергия, 1968.

25. Инструкцияи методические указания по определению коэффициентов фильтрации водоносныхпород методом опытных откачек. И-38-61. — М.: Энергия, 1967.

26. ИстоминаВ.С. Фильтрационная устойчивость грунтов. — М.: Госстройиздат, 1957.

27. КамбефорА. Инъекция грунтов. — М.: Энергия, 1971.

28. Каякин В.В., АндриановА.В. Опыт составления математической Монтаж отопления скального основанияТоктогульского гидроузла на р. Нарын// Математические методы в инженернойгеологии. — М., 1968. — С. 110 — 117.

29. КаякинВ.В., Каякина А.И. Монтаж отопления фильтрационных свойств скальных оснований высокихплотин// Труды Гидропроекта. — 1978. — Вып. 65. — С. 90 — 104.

30. Каякин В.В.Водопроницаемость известняков в основании высоконапорной плотины Токтогульскогогидроузла// Труды коорд. совещ. по гидротехнике/ ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. -1970. — Вып. 48. — С. 163 — 169.

31. КеркисЕ.Е. Методы изучения фильтрационных свойств горных пород. — Л.: Недра,1975.

32. КеркисЕ.Е. О полевых опытных работах для установления условий размывазаполнителей трещин при исследованиях для высоких плотин// Тр. Всесоюзн.проектн. изыскательского и НИИ Гидропроект, № 52. — 1976. — С. 36 — 45.

33. КириченкоН.И. К вопросу о пороге сопротивления мелкозема при вымывании его из трещинв скальных породах// Труды коорд. совещаний по гидротехнике/ ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева. — 1970.- Вып. 48. — С. 170 — 173.

34. Кондауров Г.И., КаякинВ.В. Совместная количественная оценка закарстованности и водопроницаемостиоснования Чарвакского гидроузла// Инженерно-строительные изыскания. — 1977. — №4/48. — С. 64 — 75.

35. КрамбейнУ., Грейбилл Ф. Статистические Монтаж отопления в геологии. — М.: Мир, 1969.

36. ЛомизеА.Г. Фильтрация в трещиноватых породах. — М.: Госэнергоиздат, 1951.

37. Максимович Г.А.Основы карстоведения Т. 2. — Пермь: Пермское книжное изд-во, 1969.

38. Методика изучениякарста. Гидрогеология карста. — Вып. 6. Пермь: госуд. ун-тет, 1963.

39. Методикагидрогеологических исследований при инженерно-геологических изысканиях. — М.:ПНИИИС, 1970.

40. МиллерР.Л., Кап Дж. С. Статистический анализ в геологических науках. — М.: Мир.1965.

41. МироненкоВ.А., Шестаков В.М. Теория и методы интерпретации опытно-фильтрационныхработ. — М.: Недра, 1978.

42. МолоковЛ.А., Калмыкова Н.И. Чарвакская плотина на р. Чирчик// Геология и плотины.- Госэнергоиздат, 1962, — Т. II — М.: С. 140 — 151.

43. Определениеводопроницаемости неводоносных горных пород опытными наливами в шурфы. И-41-68.- М; Энергия.

44. ПироговИ.А. Тектонические структуры оснований высоких бетонных плотин. — М.:Энергоатомиздат, 1987.

45. Плотников Н.И., СыроваткоМ.В., Щеголев Д.И. Подземные воды рудных месторождений. — М.:Металлургиздат, 1957.

46. Пособие поинженерным изысканиям для строительства. — М.: Стройиздат, 1974.

47. Праведный Г.X. Практические рекомендации попротивофильтрационным устройствам подземного контура бетонных плотин наскальных основаниях с трещинами тектонического происхождения// Труды коорд.совещ. по гидротехнике/ ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. — 1970. — Вып. 48. — С. 206 -213.

48. Принципыинженерно-геологического Монтаж отоплениярования для целей гидротехническогостроительства/ А.Г. Лыкошин, Н.Л. Шешеня, Е.С. Карпышев, В.В. Каякин//Гидротехническое строительство. — 1972. — № 3. — С. 7 — 11.

49. Проектированиеоснований гидротехнических сооружений. Пособие к СНиП II 16-76/II 13-83/ ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева, 1984.

50. Рац М.В.Неоднородность горных пород и их физических свойств. — М.: Наука, 1968.

51. Рекомендациипо методике лабораторных испытаний грунтов на водопроницаемость и суффозионнуюустойчивость: П 49-90/ ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. — Л., 1991.

52. Рекомендациипо определению фильтрационных характеристик горных пород в зоне неполноговодонасыщения методом нагнетания воздуха в скважины при инженерных изысканиях встроительстве. — М : Стройиздат, 1976.

53. Рекомендациипо изучению трещиноватости горных пород при инженерно-геологических изысканияхдля строительства. — М.: Стройиздат, 1974.

54. Рекомендации пометодике составления геофизических схем (моделей) скальных массивов воснованиях бетонных плотин: П 96-81/ ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. — Л., 1981.

55. Ромм Е.С.Фильтрационные свойства трещиноватых горных пород. — М: Недра, 1966.

56. Руководствопо методике определения фильтрационно-суффозионных свойств скальных основанийгидротехнических сооружений: П 28-74/ ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. — Л., 1975.

57. Руководствопо определению водопроницаемости скальных пород методом опытных нагнетаний вскважины: П 656-75. — Л.: Энергия, 1978.

58. Руководствопо расчету и Монтаж отоплениярованию фильтрации в основании высоких бетонных плотин: П43-75/ ВНИИГ им Б.Е Веденеева. — Л., 1976.

59. Руководствопо расчету коэффициента фильтрации трещиноватых скальных массивов по параметрамтрещин. — М.: Стройиздат, 1979.

60. Семенов М.П.,Орадовская А.Е., Ильина О.В. Геология оснований высоких плотин. — М.:Стройиздат, 1962.

61. Справочникгидрогеолога/ Под ред. М.Е. Альтовского. — М.: Гос. науч.-техн. изд-волитературы по геологии и охране недр, 1962.

62. Справочникпо вероятностным расчетам/ Г.Г. Абезгауз, А.П. Тронь, Ю.Н. Копейкин, И.А.Коровин — М.: Стройиздат, 1970.

63. Справочноеруководство гидрогеолога/ Под ред. В.М. Максимова. — Л.: Гос. науч.-техн.изд-во нефтяной и горно-топливной литературы, 1959.

64. ЧернышевС.Н. Движение воды по сетям трещин. — М.: Недра, 1979.

65. Чечот В.З., КаякинВ.В., Андрианов А.В. Инженерно-геологическая модель скального массива дляцелей гидротехнического строительства (на примере Токтогульского гидроузла)//Труды ВСЕГИНГЕО. — М., 1976.

66. ЧураевН.В., Ильин Н.И. Радиоиндикаторные методы исследований движения подземныхвод. — М.: Атомиздат, 1967.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие. 1

1. Общие положения. 2

2. Систематизация данных полевых опытно-фильтрационныхработ и их анализ. 11

3. Закономерности изменения водопроницаемости в скальныхмассивах. 19

4. Методика составления моделей водопроницаемостискальных массивов. 25

5. Оценка неоднородности и анизотропии массива похарактеристикам водопроницаемости. 29

6. Примеры составления моделей водопроницаемости. 37

Приложение1 Условия фильтрации в скальных массивах. 52

Приложение2 Методы изучения водопроницаемости скальныхоснований плотин. 65

Приложение3 Пути сосредоточенной фильтрации, зоны возможнойсуффозии и их отражение в моделях водопроницаемости. 77

Список литературы.. 93

Услуги по монтажу отопления водоснабжения

ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ 8(495)744-67-74

Кроме быстрого и качественного ремонта труб отопления, оказываем профессиональный монтаж систем отопления под ключ. На нашей странице по тематике отопления > resant.ru/otoplenie-doma.html < можно посмотреть и ознакомиться с примерами наших работ. Но более точно, по стоимости работ и оборудования лучше уточнить у инженера.

Для связи используйте контактный телефон ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ 8(495) 744-67-74, на который можно звонить круглосуточно.

Отопление от ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ Вид: водяное тут > resant.ru/otoplenie-dachi.html

Обратите внимание

Наша компания ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ входит в состав некоммерческой организации АНО МЕЖРЕГИОНАЛЬНАЯ КОЛЛЕГИЯ СУДЕБНЫХ ЭКСПЕРТОВ. Мы так же оказываем услуги по независимой строительной технической эесаертизе.

Для того чтобы системы отопления работали с полной отдачей и потребляли немного топлива, следует регулярно проводить их техническое обслуживание. Прорыв трубы централизованного или автономного отопления может не только привести к снижению температуры в доме, но и к аварийной ситуации.Своевременная замена старых труб отопления и радиаторов позволит создать комфортные и безопасные условия в доме, гарантирует защиту от материальных потерь. Опытные специалисты готовы провести ремонт систем отопления любого типа, подобрав для замены старых элементов системы новые комплектующие по лучшим ценам. Все ремонтные работы проводятся в установленный в договоре срок, на проведенные ремонтные работы компания дает гарантию качества. Для того чтобы жизнь за городом на дачном участке была более комфортной, необходимо создать систему постоянного водоснабжения, которая обеспечит владельцев дачного участка качественной питьевой водой. Только в этом случае жизнь на загородном участке станет действительно комфортной и безопасной. Вода на даче необходима не только для приготовления пищи, питья и водных процедур, но и для полива растений. Иначе смысл обустройства такого участка полностью утрачивается. Использование газа для отопления частного дома требует технологически правильной установки котельного оборудования. Котельная в частном доме может находиться как в жилых помещениях, так в специально оборудованном для этого месте. Обычно под нее отводится цокольный или подвальный этаж, так как это позволяет экономно использовать трубы, сокращая расстояние от места распределения подачи газа к месту его потребления. Обустройство котельной должно соответствовать всем требованиям безопасности, предусмотренным при эксплуатации газового оборудования. Кроме газовой котельной используются котельные, работающие на твердом топливе. При их обустройстве необходимо учитывать места безопасного хранения угля, пеллет, торфа, дров. Также требуется профессиональная установка котлов, счетчиков и разводки. Наша компания готова разработать индивидуальный проект любой котельной частного дома, который учтет все требования владельцев жилого строения и обеспечит бесперебойную работу отопительных систем и системы горячего водоснабжения.