Введение к работе
Актуальность темы. Богатые ресурсы Дальнего Востока и Северо-Востока во все времена были основой экономического могущества Российского государства.
С 50-х годов нашего столетия началось интенсивное освоение полезных ископаемых в наиболее труднодоступных районах Крайнего Севера. Как правило, освоение районов Крайнего Севера шло по линии создания энергопромышленных комплексов при опережающем развитии электроэнергетики.
Естественно в освоении районов Крайнего Севера, имеющих значительный водный потенциал, важнейшую роль играет строительство гидроэлектростанций - источников электроэнергии, использующих возобновляемые природой водные ресурсы северных рек. Сооружен каскад ГЭС на р. Вилюе, построены гидростанции на реках: Мамокан, Хантайка и р. Курейка, Колымская ГЭС на р. Колыме, строятся Бурейская ГЭС, Вилюйская ГЭС-Ш, Усть-Среднеканская ГЭС.
В строительной науке и практике получило развитие новое направление - северная гидротехника.
Район отличается наибольшей удаленностью от промышленно развитых районов России и наиболее суровыми природно-климатическими условиями, вечно мерзлыми грунтами, минусовой среднегодичной температурой. Все эти причины вызывают необходимость неординарного подхода к конструкции и технологии возведения напорных гидротехнических сооружений в этом регионе как бетонных, так и из местных материалов.
Различные аспекты северной гидротехники нашли отражение в многочисленных публикациях, научных отчетах, материалах научно-технических конференций.
Одним из наиболее распространенных типов напорных сооружений в этом регионе являются плотины из местных строительных материалов и в частности каменно-земляные, как наиболее удовлетворяющие общим условиям экономики, технологии и организации строительства. Такие плотины возведены на всех упомянутых выше гидроузлах. Накоплен значительный опыт возведения этих сооружений в особо суровых климатических условиях и очень важно провести его обобщение, наметить
пути дальнейшего совершенствования конструкций и технологий возведения таких сооружений.
Несмотря на сегодняшний кризис в экономике России, в том числе и в гидроэнергетическом строительстве, гидроэнергетика на Крайнем Сквере в будущем безусловно снова займет ведущее положение среди важнейших отраслей страны. Поэтому опыт строительства на вечномерзлых грунтах, накопленный десятилетиями, должен быть систематизирован и сохранен для будущего. Именно этой задаче - научному обобщению опыта возведения каменно-земляных плотин в районах Крайнего Сквера и разработке соответствующих рекомендаций, вытекающих из этого опыта, и посвящена данная диссертация.
Из многочисленных проблем строительства таких плотин для детального анализа и обобщения выбрано малоисследованное направление - совершенствование конструкций и технологии возведения отдельных элементов плотин, оказывающих существенное влияние на технологическую последовательность и сроки возведения сооружения.
Цель работы. Разработка рекомендаций по совершенствованию конструкций и технологии строительства отдельных элементов каменно-земляных плотин, возводимых в районах Крайнего Севера, на основе обобщения опыта проектирования и строительства конкретных плотин.
Методической основой выполнения работы явились:
опытно-производственные исследования технологичности конструкций элементов плотин (потерн);
- сравнительная оценка условий сопряжения потерны с грунтами ядра
и экономические расчеты по выбору типа потерны;
анализ данных КИА о натурных наблюдениях за термовлажностным и напорным режимами в низовом клине каменно-земляных плотин.
Научная новизна. На основе проведенных опытно-производственных исследовании, обобщения и анализа данных натурных наблюдений получены следующие новые научные результаты:
- выявлены факторы, влияющие на выбор конструкции и технологии
возведения потерн (галерей) в основании плотин и установлена степень их
влияния на выбор, что позволяет более обоснованно проводить сравнение
вариантов;
- разработана оптимальная технология возведения потерны в один
межпаводковый период;
- проведен сравнительный анализ внешних нагрузок на потерну,
определяемых различными методами и данными натурных наблюдений и
рекомендован метод, обеспечивающий получение наиболее достоверных
результатов;
- установлена опасность появления высоких уровней воды в
переходной зоне за ядром плотины при оттайке основания и усиленной
обходной приточности воды;
- предложены два варианта обеспечения нормальной эксплуатации
плотины в условиях возможного возникновения напорного режима я
низовой переходной зоне.
Личный вклад автора заключается:
в проведении опытно-производственных наблюдений непосредственно на строительстве каменно-земляной плотины;
- в обобщении и анализе проектных, производственных и
эксплуатационных материалов, данных КИА по конструированию и
технологии возведения отдельных элементов каменно-земляных плотин.
Практическая значимость работы состоит:
- в разработке конкретных рекомендаций по совершенствованию
конструктивно-технологических решений отдельных элементов плотин
(потерны, переходного слоя, низового клина).
В частности разработаны рекомендации по следующим вопросам:
по выбору конструкции потерн в основании плотин;
по технологии возведения этих потерн;
по расчетам нагрузок на потерну от грунтов плотины;
- по обеспечению надежности плотины в условиях возникновения
напорного режима в низовой переходной зоне.
На защиту выносятся:
- результаты опытно-производственных наблюдений в период
строительства и эксплуатации плотины Колымской ГЭС по оценке влияния
различных факторов на выбор конструкции и технологии возведения
потерн;
особенности конструирования переходной зоны плотины в условия;;; промерзания низовой каменно-набросной призмы;
рекомендации для нормативных документов по совершенствованию конструкций и технологии возведения потерн переходных зон и низового клина, являющиеся конечными результатами исследований
Реализация работы. Результаты диссертационных исследований и разработанные рекомендации использованы в проектных проработках ряда организаций проектной и научно-исследовательской ориентации: "Ленгидропроектом", ВНИИГ им. Веденеева, "Гидропроектом" им. А.Я.Жука, АО 'Тидроэнергострой", АО "Колымагэсстрой". Большая часть конструктивных разработок и решений нашли свое применение при строительстве Усть-Среднеканской ГЭС.
Апробация результатов диссертационной работы.
Основные результаты, полученные при выполнении работы, неоднократно обсуждались на технических совещаниях, технических советах "Ленгидропроекта", ВНИИГ им. Веденеева, научных семинарах СГІ6ГТУ, МЭИ, МИСИ.
Главной апробацией является 15-тилетняя эксплуатация Колымской ГЭС, первой ГЭС на Крайнем Северо-Востоке и строительство 2-ой ГЭС Колымского каскада - Усть-Среднеканской, первые агрегаты которой будут пущены в этом веке, несмотря на экономический кризис.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 3-х печатных работах.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы из 84 наименований и приложений.
Работа содержит 80 страниц машинописного текста, а также 34 рисунка и 10 таблиц.
