В «поведении» плотины обнаружены аномалии
Вышла в свет дополненная книга о происходящих процессах в «теле» Саяно-Шушенской ГЭС.
В плотине самой мощной гидроэлектростанции России – Саяно-Шушенской ГЭС – происходят необратимые деформационные процессы: растрескивание бетона, перемещение гребня плотины, прогиб земной коры от веса водохранилища и пр. Впервые об этом заговорили сразу после аварии, произошедшей 17 августа 2009 года. Спустя два года доктор технических наук, профессор МГОУ Владимир Тетельмин (170 научных трудов, 40 учебников и монографий), проработавший более 20 лет в сибирском филиале ВНИИ гидротехники им. Б.Е. Веденеева, издал книгу «Плотина Саяно-Шушенской ГЭС. Состояние, процессы, прогноз». В этом году она снова вышла в свет в дополненном новыми данными варианте. «ШАНС» выделил несколько ключевых моментов.
О перемещениях плотины
Оговоримся: книга не для массового чтения. Это учебное пособие, адресованное, в первую очередь, работникам эксплуатационных служб ГЭС, сотрудникам проектных и исследовательских организаций, студентам и преподавателям гидротехнических факультетов.
– Актуальность проблемы безопасности плотины СШ ГЭС год от года обостряется. Перемещения плотины не затухают, разуплотнение основания продолжается, контактный шов раскрывается, арочные напряжения в бетоне растут, трещинообразование в бетоне напорной грани не остановлено, напряжение в турбинных водоводах и спиральных камерах увеличивается. При этом специалистами до сих пор не названы причины подобного неравновесного состояния плотины, – пишет Тетельмин. – В акте технического расследования(причин аварии – «ШАНС») Ростехнадзора говорится: «Авария произошла из-за совокупности различных причин».
Именно эта фраза, как признается автор, заставила обобщить имеющуюся в его расположении информацию, дабы понять, что на самом деле происходит с плотиной.
О деформационных процессах
– Плотина СШ ГЭС действительно надежна и, как сказано в акте преддекларационного обследования, «работоспособна», – пишет ученый. – Ахиллесова пята сооружения заключается в другом – в надежности сопряжения плотины и горных пород основания, которые держат огромную нагрузку: вес плотины – около 20 млн тонн, гидростатический напор на плотину – около 18 млн тонн. Надежность этого уникального сооружения определяется не только прочностью ее конструкции. Как показал опыт эксплуатации, основание и береговые примыкания оказались подвижными.
Среди причин подвижности горных пород Тетельмин выделяет природные (пульсация земной коры под действием лунно-солнечных приливов; медленные движения под действием тектонических напряжений) и техногенные факторы. В частности, к последним он относит сейсмические события; вибрации, вызванные действующими водосбросами; прогиб земной коры от веса водохранилища.
– Высокая плотина, глубокое водохранилище и геологическая среда в комплексе совершают нечто такое, чего проектная организация и служба эксплуатации СШ ГЭС объяснить до конца не могут. Аномалии в поведении плотины обнаружены… Однако при этом не выполнен полный анализ особенностей ее поведения, не названы причины необратимых ее перемещений, – констатирует Владимир Владимирович.
О трещинах в плотине
Ни для кого не секрет: проблемы с плотиной возникли задолго до пуска ГЭС в эксплуатацию.
– Как отмечают авторы многих статей, «ошибки в расчетах и раннее наполнение водохранилища до полного завершения строительства привели к перегрузке первых столбов секций и образованию двух систем трещин: на контакте плотины с основанием и в бетоне напорной грани», – отмечает исследователь.
По его данным, первую серьезную трещину, которая «проросла» в тело плотины на глубину до 20 метров, выявили в самом высоком столбе еще в 1985 году.
– Сквозь трещину каждую секунду проходило 550 литров воды – подводная река, – рассказывал «Известиям» Тетельмин в 2009 году, спустя несколько дней после аварии. – В гидротехнике трещин не должно быть. Восемь лет происходило размывание бетона, только в 1996 году специалистам из Франции удалось полимерами восстановить монолитность плотины. Однако размывание плотины продолжалось, и сегодня (в 2009 году – «ШАНС») из четырех столбов плотина надежно крепится к скальному дну лишь последним, четвертым столбом. То есть СШ ГЭС не работает как гравитационная плотина – только как арочная*.
О смещении гребня
Большие тревоги у Владимира Тетельмина вызывает сползание гребня плотины в сторону нижнего бьефа, то есть плотина склоняется вниз по течению Енисея. Этому посвящена целая глава.
– К 2010 году необратимые перемещения гребня (речь о ключевой секции 33) с 1989 года увеличились до 67 мм – до максимального за все годы эксплуатации значения. В целом по плотине необратимые радиальные перемещения составляют около 40% от общих сезонных перемещений.
Тетельмин отмечает, что после каждого сезонного слива (сработки) водохранилища гребень плотины не возвращается в исходное положение, а все более «сползает» в сторону нижнего бьефа.
Поясним: тело плотины состоит из 67 секций, 33-я – центральная. В 2009 году в интервью «Известиям» Владимир Владимирович рассказывал, что еще в 2006 году было зафиксировано смещение центральной, 33-й секции на 142 мм. Что касается 18-й секции, где расположен пошедший вразнос второй агрегат, то на ней смещение составило 107 мм, хотя симметричная 45-я секция по другому берегу сместилась всего на 97 мм.
– Все это создавало в теле плотины чудовищные внутренние напряжения. При этом, согласно закону «О безопасности гидротехнических сооружений», смещение в 108 мм является критическим для безопасности. То есть в 2006 году запас прочности составлял всего 1 мм, – подчеркивал Тетельмин. – Секция, где случилась авария, несколько лет работала на пределе. За три года смещение могло вырасти куда больше, чем на 1 мм. По закону надо было срочно снижать нагрузку, но в погоне за прибылью ее, напротив, увеличивали, – пишет Тетельмин.
О прогибе земли под станцией и сближении берегов
Масса водохранилища СШ ГЭС, согласно данным, опубликованным в книге, – 30 млрд тонн. Земная кора под такой нагрузкой медленно «погружается в вязкое вещество подстилающей мантии».
– Это процесс регионального масштаба, охватывающий территорию в тысячи квадратных километров… Можно предполагать, что за годы эксплуатации «стрела прогиба» толщи земной коры в районе раствора плотины составляет около 30 см, – считает ученый.
Сколько еще лет земля под станцией будет прогибаться, автор не уточняет, но говорит о не одном десятке лет.
Также есть версия, что за счет погружения земной коры «геодезическая отметка вершины хребта Боруса должна понизиться на несколько сантиметров».
Профессор сделал вывод: строительство Саяно-Шушенского гидроузла нарушило равновесие литосферы, отчего земная кора под действием техногенной нагрузки прогибается, а чаша прогиба распространяется в стороны водохранилища на десятки километров.
– Прогиб земной коры является одной из причин наблюдающегося сближения берегов и существенного изменения НДС (напряженно-деформационное состояние – «ШАНС») плотины, – заключает Владимир Владимирович.
Прогноз поведения плотины
– Все теории прочности, давая ответ на вопрос, произойдет или нет разрушение, не отвечают на вопрос, где и когда оно произойдет и какой будет носить характер, – пишет ученый.
По его мнению, все эти процессы (при условии, что не случится сильных землетрясений в районе станции) растянутся на десятки лет. В частности, сцепление секций плотины со скалой и дальше будет уменьшаться; арочное напряжение, деформации и трещины в бетоне будут увеличиваться; будет и дальше продолжаться сближение берегов.
Согласно теории Тетельмина, одни деформационные процессы на СШ ГЭС будут вызывать появление других, этакая цепочка.
- Гравитационная плотина стоит благодаря давлению собственного веса на основание, арочная – упирается в берега. Плотина СШ ГЭС является арочно-гравитационной.
Сказано!
В 2010 году в журнале «Вокруг света» была опубликована большая статья о техническом состоянии СШ ГЭС:
– Главное же – не получается восстановить прочность сцепления плотины с основанием. Не вдаваясь в подробности, отметим, что плотина в настоящее время «держится» за дно максимум третьей частью своего основания. Фактически она перестала быть арочно-гравитационной и сделалась чисто арочной, то есть «висит», опираясь о берега. При этом плотина качается, то есть при повышении уровня водохранилища наклоняется вниз по течению, а при снижении – отрабатывает назад.
Источник: m.vk.com
