Использование процессов разжижения и консолидации для регулирования свойств грунтов

Выполнен анализ воздействия водотоков и водоемов на берега водохранилищ и грунтовые массивы искусственных насыпных сооружений: плотин, дамб и насыпей. Определено, что основным фактором, влияющим на состояние берегов и грунтов насыпей, является насыщение их водой и формирование в массивах грунта фильтрационных потоков, порой с достаточно значительными градиентами, а основными процессами, определяющими состояние сооружений, служат процессы разуплотнения и разжижения грунтов и их последующей консолидации. Отмечается, что переработка берегов водохранилищ продолжается в течение 5–10 лет, стабилизация берега происходит гораздо дольше — до 30 лет, а в некоторых условиях вообще не прекращается. Подчеркивается, что переработка берегов вызывает загрязнение воды водоемов как минеральными частицами, так и древесной массой, а характер местностей расположения водохранилищ энергетических гидроузлов и мероприятий по подготовке лож водохранилищ к затоплению обусловливает наличие значительного количества плавающей в них древесины. Отмечается, что изменение свойств грунтов (в частности, их несущей способности) при насыщении водой приводит к непроектным осадкам сооружений, возводимым на таких грунтах. Рассмотрено несколько примеров уплотнения оснований гидротехнических сооружений методом подтопления. Описаны лабораторные исследования деформации грунтовой насыпи при заполнении водохранилища верхнего бьефа, натурным объектом которых явилась грунтовая плотина Белопорожской МГЭС. Обращается внимание на то, что заполнение верхнего бьефа лабораторной установки привело к деформации насыпи и ее прорыву. В итоге осадок конструкции насыпи произошло уплотнение ее грунта и увеличение плотности засыпки с 0,801 г/см³ до 1,830 г/см³. Констатируется, что при подтоплении насыпи частицы грунта испытывают действие нескольких сил: собственного веса, сил взаимного трения, взвешивающих архимедовых сил и сил гидродинамического давления. Под действием равнодействующих этих сил происходит переукладка частиц грунта в более плотную упаковки, при которой повышается прочность грунта и его способность к восприятию нагрузок. Рекомендовано использовать метод подтопления для повышения свойств грунтов насыпей и оснований гидросооружений.

1. Колосов М. А. Консолидация грунтов в основании шлюза — важнейший критерий оценки надежности гидротехнического сооружения / М. А. Колосов, К. П. Моргунов // Речной транспорт (XXI век). — 2019. — № 1(89). — С. 44–47. — EDN PWHMWG.

2. Моргунов К. П. Особенности поведения грунтов в основании гидротехнических сооружений / К. П. Моргунов, М. А. Колосов // Водные пути и русловые процессы. Гидротехнические сооружения водных путей: сборник научных трудов Международной научно-практической конференции, Санкт-Петербург, 02–05 июня 2021 года. — СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2021. — С. 66–81 — EDN PQQWRG.

3. Корпачев В. П. Влияние размыва берегов водохранилищ ГЭС на засорение их древесной массой / В. П. Корпачев // Вестник КрасГАУ. — 2008. — № 4. — С. 91–96. — EDN JUGPDL.

4. Корпачев В. П. Проблемы прогнозирования загрязнения и засорения древесной массой и органическими веществами водохранилищ высоконапорных ГЭС / В. П. Корпачев // Успехи современного естествознания. — 2004. — № 2. — С. 110–113. — EDN IMPIZL.

5. Колосов М. А. О причинах просадки основания строящейся Загорской ГАЭС‑2 / М. А. Колосов, К. П. Моргунов, П. П. Чинаков // Фундаменты. — 2022. — № 1(7). — С. 38–39. — EDN RUCHRZ.

6. Александров А. В. Ликвидация последствий осадки здания станционного узла Загорской ГАЭС‑2 и восстановительные работы / А. В. Александров, Е. Н. Беллендир, С. Я. Лащенов, Р. Ш. Альжанов // Гидротехническое строительство — 2016. — № 7. — С. 2–10. — EDN WHPWUX.

7. Лаврусевич А. А. Развитие подземной эрозии грунтов, примыкающих к бетонным сооружениям (на примере ЗаГАЭС‑2) // Гидротехническое строительство / А. А. Лаврусевич, В. П. Хоменко, И. А. Лаврусевич. — 2024. — № 1. — С. 53–57. — EDN SMRLIG.

8. Моргунов К. П. Проблемы разжижения грунтов в основаниях гидротехнических сооружений / К. П. Моргунов, М. А. Колосов // Наука и техника. — 2022. — Т. 21. — № 3. — С. 201–210. DOI: 10.21122/2227–1031–2022–21–3–201–210. — EDN JPGRWC.

9. Моргунов К. П. Разжижение грунтов — причина аварий на гидротехнических сооружениях / К. П. Моргунов, П. А. Гарибин // Гидротехника. — 2022. — № 4(69). — С. 9–18. DOI: 10.55326/22278400_2022_4_9. — EDN JMPAQQ.

10. Моргунов К. П. Особенности динамической реакции водонасыщенных грунтов, залегающих в основании гидротехнических сооружений / К. П. Моргунов // Водные пути и русловые процессы. Гидротехнические сооружения водных путей: сборник научных трудов Международной научно-практической конференции, Санкт-Петербург, 29–31 мая 2023 года. —СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2023. — С. 45–67 — EDN ZTFZTC.

11. Ступников В. С. Тиксотропия глинистых грунтов / В. С. Ступников, Е. М. Данчук, Л. И. Черкасова // Международный журнал прикладных наук и технологий Integral. — 2020. — № 1. — С. 2. — EDN ZQOUGR.