EA041213B1 - METHOD FOR PROTECTING A HYDRAULIC STRUCTURE FOUNDATION FROM DESTRUCTION - Google Patents

Description

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при строительстве напорных гидротехнических сооружений, в основании которых залегают легкорастворимые породы.The invention relates to the field of hydraulic engineering and can be used in the construction of pressure hydraulic structures, which are based on readily soluble rocks.

Возрастание масштабов строительства гидротехнических сооружений приводит к необходимости освоения территорий неблагоприятных в инженерно-геологическом отношении, в том числе при наличии в разрезе растворимых пород, таких как известняки, гипс, ангидрид, каменная соль. Возведение водоподпорных сооружений (плотин) и создания водохранилищ может привести к изменению гидродинамического и гидрогеохимического режима, появлению в массиве пресных вод, способных растворять породы. Возникает условие для изменения гидрогеохимического режима, развития или интенсификации карста. Интенсификация карста приводит к увеличению трещиноватости пород в основании плотины и повышению фильтрационных потоков.The increase in the scale of construction of hydraulic structures leads to the need to develop territories that are unfavorable in engineering and geological terms, including the presence of soluble rocks in the section, such as limestone, gypsum, anhydride, rock salt. The construction of water-retaining structures (dams) and the creation of reservoirs can lead to a change in the hydrodynamic and hydrogeochemical regime, the appearance of fresh water in the massif, capable of dissolving rocks. There is a condition for changing the hydrogeochemical regime, development or intensification of karst. Karst intensification leads to an increase in rock fracturing at the base of the dam and an increase in seepage flows.

Известен способ защиты легкорастворимого пласта путем растворения поверхности слоя растворимого пласта с последующим заполнением полученной полости устойчивым к защищаемому пласту твердеющим раствором [1].A known method of protecting a readily soluble layer by dissolving the surface layer of a soluble layer, followed by filling the resulting cavity with a hardening solution that is resistant to the layer being protected [1].

Сущность способа заключается в частичном размыве соляного пласта фильтрационным потоком после наполнения водохранилища, образовании полостей небольшой ширины, например до 10 см, и заполнении их по мере образования твердеющим устойчивым раствором. Заполнение производят в несколько этапов в зависимости от хода процесса размыва соли методом инъекции через скважины, подсекающие пустоты. Наблюдения за размывом и инъекцию производят из инъекционной галереи.The essence of the method lies in the partial erosion of the salt layer by the filtration flow after filling the reservoir, the formation of cavities of small width, for example, up to 10 cm, and filling them as they form with a hardening stable solution. Filling is carried out in several stages, depending on the course of the process of salt erosion by injection through wells that undercut voids. Observations of washout and injection are made from the injection gallery.

Недостатком известного способа является то, что выщелачивание легкорастворимого пласта происходит неравномерно и процесс образования полостей невозможно контролировать для проведения инъекционных работ по заполнению полостей твердеющим устойчивым раствором.The disadvantage of the known method is that the leaching of a readily soluble layer occurs unevenly and the process of formation of cavities cannot be controlled for injection work to fill the cavities with a hardening stable solution.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков (прототипом) является способ защиты от растворения и суффозии пласта легкорастворимых пород, например, каменной соли, гипса, залегающих в основании сооружения, путем выравнивания фильтрационного давления по обеим сторонам пласта [2].Closest to the claimed invention in terms of essential features (prototype) is a method of protection against dissolution and suffusion of a layer of soluble rocks, for example, rock salt, gypsum, occurring at the base of the structure, by equalizing the filtration pressure on both sides of the reservoir [2].

Сущность способа заключается в том, что штольню и скважины располагают между пластом и противофильтрационной завесой, причем штольня и скважины составляют систему, сообщающуюся с водохранилищем, и направляют поток воды в обход легкорастворимого пласта. Этим достигают выравнивание фильтрационного давления над оголовкой легкорастворимого пласта.The essence of the method lies in the fact that the adit and wells are located between the formation and the impervious curtain, and the adit and wells constitute a system communicating with the reservoir and direct the water flow around the easily soluble formation. This achieves equalization of the filtration pressure above the head of the easily soluble formation.

Недостатком известного способа является то, что практически отсутствует возможность профилактического осмотра, чистки, ремонта скважины, контроля эффективной работы системы. В сообщающиеся скважины, обеспечивающие обходной фильтрационный поток из водохранилища, может попасть мелко и крупнозернистая и иловая составляющая, которая может привести к кольматации скважины. Также существует опасение, что течение воды по скважинам приведёт к механической суффозии пород и потере устойчивости основания сооружений.The disadvantage of the known method is that there is practically no possibility of preventive inspection, cleaning, repair of the well, control of the effective operation of the system. In communicating wells, providing a bypass filtration flow from the reservoir, fine and coarse-grained and silt components can enter, which can lead to well clogging. There is also a concern that the flow of water through the wells will lead to mechanical suffusion of rocks and loss of stability of the foundation of structures.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности защиты легкорастворимого пласта от растворения и суффозии, например, каменной соли, гипса, залегающих в основании сооружения, путем перехвата фильтрационных потоков, приводящих к уменьшения фильтрационного давления на оголовку пласта.The aim of the invention is to increase the reliability of protection of a highly soluble formation from dissolution and suffusion, for example, rock salt, gypsum, occurring at the base of the structure, by intercepting filtration flows, leading to a decrease in filtration pressure on the head of the formation.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что штольню располагают между легкорастворимым пластом и противофильтрационной завесой в основание сооружения, причем из штольни разбуривают группу скважин в сторону оголовка пласта выше защитного цементационного слоя и между легкорастворимым пластом и противофильтрационной завесой на всю длину защищаемого участка, не сообщающихся с водохранилищем, где происходит сифоновый управляемый перехват пресных вод. В скважинах монтируют стальные перфорированные трубы. В оголовке скважины устанавливают регулирующие вентили, которые соединены с системой трубопроводов для отвода фильтрационных вод в нижний бьеф сооружения. Объём перехваченной воды регулируют количеством скважин и вентилями. В случае появления гидравлической связи с водохранилищем вентили закрывают и скважина ликвидируется.The essence of the invention lies in the fact that the adit is located between the readily soluble formation and the impervious curtain at the base of the structure, and a group of wells is drilled from the adit towards the head of the formation above the protective cementation layer and between the readily soluble formation and the impervious curtain for the entire length of the protected area, not communicating with reservoir, where siphon controlled interception of fresh water takes place. Perforated steel pipes are installed in wells. At the head of the well, control valves are installed, which are connected to a pipeline system for discharging seepage water to the downstream of the structure. The volume of intercepted water is regulated by the number of wells and valves. In the event of a hydraulic connection with the reservoir, the valves are closed and the well is liquidated.

По всей длине защищаемого участка легкорастворимого пласта уменьшается градиент напора, что обусловливает уменьшение фильтрационного потока через оголовок пласта и, как следствие, сводит к минимуму его растворение и суффозию.The pressure gradient decreases along the entire length of the protected section of the soluble formation, which causes a decrease in the filtration flow through the formation head and, as a result, minimizes its dissolution and suffusion.

В качестве примера рассмотрим решение организованного сбора и отвода в нижний бьеф фильтрационных вод и защиты легкорастворимого пласта в основание плотины Рогунской ГЭС. На фиг. 1 и 2 представлена схема поясняющая осуществление способа.As an example, let's consider the solution of organized collection and diversion of seepage water to the downstream and protection of a highly soluble reservoir in the base of the Rogun HPP dam. In FIG. 1 and 2 is a diagram illustrating the implementation of the method.

В основании плотины 1 залегает пласт легкорастворимых пород 2, например каменной соли или гипса с цементационным защитным слоем в оголовке 3 и противофильтрационной завесой 4, удлиняющий путь фильтрационных потоков. Под плотиной создается фильтрационный поток, причем часть потока при отсутствии предлагаемой защиты представляет опасность для плотины, так как ведет к растворению и суффозии указанного пласта.At the base of the dam 1 lies a layer of readily soluble rocks 2, such as rock salt or gypsum with a cementing protective layer in the head 3 and an impervious curtain 4, extending the path of filtration flows. A filtration flow is created under the dam, and part of the flow, in the absence of the proposed protection, is a danger to the dam, as it leads to the dissolution and suffusion of the specified reservoir.

Для снижения отрицательного воздействия пресного фильтрационного потока на легкораствориTo reduce the negative impact of fresh filtration flow on easily soluble

- 1 041213 мый пласт в основании плотины из штольни 5 пробуривается ряд скважин 6 в сторону выше защитного цементационного слоя оголовка пласта 3 и в сторону противофильтрационной завесы ряда скважин 7. Скважины обустраиваются стальными перфорированными трубами. Этими скважинами перехватываются пресные фильтрационные потоки и через штольню 5, через вентили 8 по системам трубопроводов 9 сбрасывают в нижний бьеф сооружения. Вентили 8 в оголовке скважин служат для управляемого перехвата пресных фильтрационных потоков. По сути вентили регулируют объем перехватываемой воды. В случае появление гидравлической связи с водохранилищем, что маловероятно, вентили закрываются и скважины ликвидируются.- 1 041213 a row of wells 6 is drilled in the base of the dam from the adit 5 in the direction above the protective cementation layer of the formation head 3 and in the direction of the impervious curtain of the row of wells 7. The wells are equipped with perforated steel pipes. These wells intercept fresh filtration flows and through adit 5, through valves 8 through pipeline systems 9, they are discharged into the downstream of the structure. Valves 8 at the wellhead serve for controlled interception of fresh filtration flows. In fact, the valves regulate the volume of intercepted water. In the event of a hydraulic connection with the reservoir, which is unlikely, the valves are closed and the wells are liquidated.

Другими примерами могут служить вентиляционно-дренажные туннели вокруг подземных помещений аварийно-ремонтного и основного затвора Рогунской ГЭС, машинного зала Рогунской ГЭС, трансформаторного помещения Рогунской ГЭС и Автотранспортного туннеля Истиклол, которые перехватывают фильтрационные потоки через сеть скважин и сбрасывают их по лотковой сети в нижний бьеф сооружения или же наружу. Таким образом, подобные вентиляционно-дренажные системы способствуют осушению помещения, повышению упруго-прочностных свойств вмещающего массива горных пород и надёжности эксплуатации сооружения. Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить надежность защиты от растворения пласта легкорастворимой породы, например соляной, гипса и т.п., уменьшить стоимость производства работ по защите пласта от растворения в строительный и эксплуатационный период, уменьшить противодавление в основании ядра плотины и обеспечить безопасность эксплуатации сооружения.Other examples include ventilation and drainage tunnels around the underground facilities of the emergency repair and main gate of the Rogun HPP, the turbine hall of the Rogun HPP, the transformer room of the Rogun HPP and the Istiklol Motor Transport Tunnel, which intercept seepage flows through the well network and discharge them through the flume network to the downstream buildings or outside. Thus, such ventilation and drainage systems contribute to the dehumidification of the room, increase the elastic-strength properties of the enclosing rock mass and the reliability of the operation of the structure. Thus, the proposed method makes it possible to increase the reliability of protection against dissolution of a layer of readily soluble rock, for example, hydrochloric, gypsum, etc., to reduce the cost of works to protect the reservoir from dissolution during the construction and operational period, to reduce backpressure at the base of the dam core and to ensure operational safety structures.

Источники информацииInformation sources

1. Авторское свидетельство № 534548, кл. E02D 31/06, 05.11.76.1. Copyright certificate No. 534548, class. E02D 06/31/76.

2. Авторское свидетельство № 327297, кл. E02D 31/00, E02D 27/40, 26.1/1972.2. Copyright certificate No. 327297, class. E02D 31/00, E02D 27/40, 26/1/1972.

Claims (3)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ защиты основания гидротехнического сооружения от разрушения, включающий использование системы штолен и скважин, расположенных между легкорастворимым пластом и противофильтрационной завесой, обеспечивающих изменение направления фильтрационных вод в обход легкорастворимого пласта, отличающийся тем, что для перехвата фильтрационных вод из штольни на всю длину защищаемого участка разбуривают группу скважин выше оголовка легкорастворимого пласта, между растворимым пластом и противофильтрационной завесой, не сообщающихся с водохранилищем.1. A method for protecting the base of a hydraulic structure from destruction, including the use of a system of adits and wells located between a readily soluble formation and an impervious curtain, providing a change in the direction of seepage waters bypassing a readily soluble formation, characterized in that for intercepting seepage waters from an adit for the entire length of the protected area a group of wells is drilled above the head of a readily soluble formation, between the soluble formation and the impervious curtain, which do not communicate with the reservoir. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в скважинах монтируют стальные перфорированные трубы.2. The method according to claim 1, characterized in that steel perforated pipes are mounted in the wells. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в оголовке скважины устанавливают регулирующие вентили, соединяющиеся с системой трубопроводов для отвода перехваченных фильтрационных вод в нижний бьеф сооружения.3. The method according to claim 2, characterized in that control valves are installed in the head of the well, which are connected to a pipeline system for diverting intercepted seepage water to the downstream of the structure.