Основные характеристики здания ГАЭС и основания, а также условия работы принятые при моделировании
Взаимодействие здания гидроаккумулирующей станции с песчаными грунтами основания от начала строительства до ремонта в картинках
Истомин В.И.
Инженер-строитель
ООО «СтройПроект», г. Белгород
Аннотация. Статья посвящена проблемам проектирования и эксплуатации зданий гидроаккумулирующих станций (ГАЭС) на песчаных основаниях. Показаны критические опасности от суффозии, фильтрации, устойчивости склона для здания ГАЭС
Ключевые слова. Загорская ГАЭС-2, авария, расчеты, фильтрация, устойчивость, напряженно-деформированное состояние, выдавливание, здание ГАЭС.
Введение
Три выпуска студентов гидротехнических профессий после аварии на Загорской ГАЭС-2 закончили учебу и влились в строительные, научные и проектные коллективы. Вопрос, что они знают об аварии, смогут ли предотвратить аналогичную аварию в будущем?
Две древние аксиомы: инженер должен учиться всю жизнь; умный учится на чужих ошибках, актуальны и в настоящее время. Существует два источника знания: опыт и наука. С гидротехнической наукой в настоящее время проблема, поэтому профессионализм Российского проектировщика может быть повышен, в основном, из опыта, т.е. из эмпирического познания своей профессии, которое осуществляется посредством анализа экстремальных ситуаций, «... и опыт сын ошибок трудных ...». Наука позволяет предотвращать аварии до строительства в не зависимости от ситуации и делать разработки экономически эффективными, пример, Загорская ГАЭС-1. Опыт без науки позволяет тиражировать апробированные решения при отсутствии гарантий экономической эффективности и надежности копии в новых условиях, пример, Загорская ГАЭС-2.
|
|
|
При ослаблении позиций науки в проектировании, опыт становятся основным инструментом познания. При наличии нескольких аналогичных ситуаций (например, аварий) и наличия достаточно умного специалиста, знакомого с этими ситуациями, можно ожидать появление нового научного знания, которое в дальнейшем предотвратит подобные аварии. Такой путь превращения опыта в знания хорош тем, что не требует затрат на науку. К сожалению, процесс превращения эмпирических знаний в научные при таком подходе затягивается, часто на столетия (не считая экономические потери от аварий и отсутствия оптимизаций), но его можно ускорить, создав условия обмена информацией между инженерами. Чем больше инженеров будут знакомы с данными об авариях, тем больше шанс появления нового знания. При перекрытии канала обмена информацией между инженерами, что присутствует в данный момент, деградация инженерного корпуса и страны гарантирована.
Так как маститые проектировщики и ученые не спешат раскрывать тайны Загорской ГАЭС-2, то с большой вероятностью утверждаем, что молодое инженерное пополнение может также допустить аналогичную аварию и волей или неволей нанести серьезный ущерб своей стране. Чтобы подобное не повторилось, рассмотрим работу условной ГАЭС с характеристиками близкими к Загорским ГАЭС-1, ГАЭС-2 с позиций механики грунтов от начала строительства до пуска ее в эксплуатацию. Т.е. рассмотрим конкретную ситуацию и попробуем из нее извлечь толику опыта.
|
|
|
Прошу обратить внимание, все расчеты и выводы, сделанные в этой статье, касаются условной ГАЭС, а присутствующая информация по Загорским ГАЭС, взятая из интернета, служит фоном для обоснования аналогичности ситуации, поэтому ее точность отображения не влияет на выполненные расчеты и выводы.
Что известно об аварии на Загорской ГАЭС-2 из открытой печати
На рис.1 приведена модель Загорской ГАЭС-2. Обратите внимание на изолирующую перемычку, с ее разборки и начнем рассматривать развитие ситуации приведшей к аварии.
Рис. 1 – Модель Загорской ГАЭС-2 (рисунок из интернета)
На начальной стадии строительства, для создания условий проведения строительных работ была отсыпана изолирующая перемычка, отсекающая нижний бассейн от рабочего котлована. В марте 2013 года эта перемычка была разобрана и здание станции было поставлено под напор. Особенность этого напора - в суточных колебаниях уровня воды, связанных с работой Загорской ГАЭС-1. За сутки уровень изменялся с 162,5 - 153,0 м.
|
|
|
Хроника событий:
- в марте 2013 года разобрана изолирующая перемычка, здание ГАЭС-2 поставлено под переменный напор;
- во второй половине апреля 2013 года был зафиксирован первый излив воды из пьезометров, в дальнейшем пьезометрические напоры постоянно увеличивались и существенно превысили критериальные значения для этих пьезометров;
- в конце апреля вода стала просачиваться из деформационного шва здания ГАЭС-2, сначала чистая, затем мутная, но после проведения в конце мая противофильтрационных мероприятий по линии шва, протечки по шву прекратились;
- в 22 часа 57 минут 17 сентября 2013 года произошел прорыв под зданием ГАЭС-2 воды из нижнего бассейна, в результате вымыв грунта (несколько десятков тысяч кубических метров) из под основания здания, что привело к его смещению.
Основные характеристики здания ГАЭС и основания, а также условия работы принятые при моделировании
|
|
|
При отсутствии в доступе геологического разреза основания Загорской ГАЭС -2 в качестве аналога принят разрез по ГАЭС-1 /1/, рис.2, которая располагается на том же холме, примерно в километре от ГАЭС-2.
Рис.2 –Поперечный разрез по сооружениям Загорской ГАЭС -1
Обозначения:1- нижний бассейн; 2- подпорная стенка; 3 -здание ГАЭС; водовод; 4 – плотина верхнего бассейна; 5- верхний бассейн.
На рис.3 приведено сечение здания ГАЭС, которое использовалось в расчетах. Похожие сечения имеют здания Загорской ГАЭС-1 и ГАЭС-2,.
Рис.3 – Используемое сечение здания ГАЭС
При определении веса 1 погонного метра здания насосной, были определены площади бетона фигуры на рис.3, с вычетом технологических отверстий. Площадь бетона в сечении составила 735 м2. Вес бетона принят 2,4 т/м3. Вес оборудования рассчитан исходя из весов турбин, отнесенных к одному погонному метру здания насосной. Полный вес одной турбины с прикладными деталями принят 1000 тонн. Таким образом, вес бетонных конструкций, отнесенных к одному погонному метру длины здания в расчетах увеличен на 40 тонн. И окончательно расчетный вес 1 погонного метра здания ГАЭС принят 735*2,4+40=1804 т. В расчетах напряженно-деформированного состояния основания здание ГАЭС моделировалось как монолитное сооружение с весом 1 м3 пространства равном 0,8 т/м3. Безусловно, это крайне приближенный расчет веса, не учитывающий конструкцию всего здания. Но, так как мы не имеем проекта реального здания, а расчеты ведутся для условного, то нам более важно означить возможную опасность и рассмотреть при каких условиях она проявляется, чтобы при случае ее предотвратить.
Дата добавления: 2018-09-20; просмотров: 367; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!