автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ И МЕТОДОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СУФФОЗИОННЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ПРИ ФИЛЬТРАЦИИ В ТРЕЩИНОВАТЫХ ОСНОВАНИЯХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

-зе&зн

Ив правах рукописи

БАЛАМИРЗОЕВ АБДУЛ ГАДЖИБАЛАЕВИЧ

РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ И МЕТОДОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СУФФОЗИОННЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ПРИ ФИЛЬТРАЦИИ В ТРЕЩИНОВАТЫХ ОСНОВАНИЯХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

Специальность: 05.23.07 — Гидротехническое строительство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических неук

Москва

-2006

Работа выполнена в Махачкалинском филиале Московского автомобильно-дорожного института (государственного технического университета)

Научный консультант — доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки и техники РФ Ю. М. Косиченко

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор К. Н. Анахаев

доктор технических наук, профессор Н. П. Куранов

доктор технических наук, профессор Д. А. Манукьян

Ведущая организация — ФГНУ «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации» (РосНИИПМ)

Зашита состоится « 25 » мая 2006 г. в Ю00 часов на заседании диссертационного совета Д 006.038.01 в ГНУ «Всероссийском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации имени А.Н.Костякова» по адресу:

127550, Москва, Большая Академическая, 44

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИГиМ.

Автореферат разослан « л^Г)) 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

Е. Л. Ворожцова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время в условиях., возрождающейся экономии! России, сопровождающейся ростом цен на энергоресурсы и все виды органического топлива, продолжающегося сдерживания строительства новых. АЭС выдвинута концепция интенсивного освоения возобновляемых гидроэнергетических ' ресурсов. Осуществление последней требует строительства большого числа водоподпорных сооружений (плотин) для создания водохранилищ гидроэлектростанций,- • Кроме этого, в настоящее время находятся в постоянной эксплуатации большое количество подобных ссюружений.на водохозяйственных, мелиоративных системах, многие из которых построены в створах, грунты которых содержат в своем составе сильно- и среянерастворимые соли (гипс, ангидрит, поваренная соль и дрО- Таковыми могут быть как трещиноватые скальные породы, так и зернистые несвязные фунты,

Указанное представляет значительную опасность для устойчивости сооружений, поскольку наличие гипсоносных пород в основании напорного гидротехнического 1 сооружения часто вынуждает оценивать виженерно-геологические условия в его створе как весьма неблагоприятные из-за опасения, что имеющимися средствами не удастся обеспечить фильтрационную прочность основания.

Подобные неблагоприятные инженерно-геологические условия наблюдаются в трещиноватых скальных основаниях плотин Дагестанских гидроузлов (Чиркейской, Миатлннской и Ирганайской ГЭС), ослабленных наличием растворимых залтсованных пород. Поэтому обоснование надежной работы гидротехнических сооружений на . трещиноватом загипсованном основании является важной и актуальной проблемой и особенно для высоконапорных н средненапорных плагин, эксплуатируемых и строящихся в горных условиях. ' ' ^

Приведенные примеры показывают, что при строительстве плотин на гипсоносных породах необходимо проводить тщательные инженернотгеолошческие изыскания, . включающие математическое моделирование для обоснования противофильтраиионных мероприятий для защиты гипса. • ■

Детальное изучение свойств грунтов основания и принятие мер по их закреплению, удалению легко размываемых прослоев, а также уменьшению градиентов напора соответствующими противофильтрационными устройствами может полностью исключить возможность вымыв а грунта из-под основания, а следовательно, и опасность разрушения плотины.

Прогноз возможных дополнительных деформааий'. основания гидротехнического сооружения вследствие выщелачивания солей из грунтов следует проводить при всестороннем анализе инженерно-геологических и гидрогеологических условий строительных площадок и принятых конструктивных решений. Такой прогноз может быть сделан только лишь на основе общей теории физико-химической гидродинамики, включающей в себя теорию фильтрации многокомпонентных жидкостей в пористой ' среде и растворов, содержащих в диссоциированном виде ионы засоленных грунтов.

В практике строительства гидротехнических сооружений нередки случаи, когда в основании их залегают растворимые горные породы, содержащие каменную соль н другие легкорастворимые соединения (Ыа^ЗО!, М^О*, №2СОз, ЫаНСО^), пшс и ангидрит. Эти породы могут быть представлены в виде пластов и отдельных линз, а также в форме массивов водопроницаемых или водоупорных пород, содержащих дисперсно распределенные растворимые включения.

После введения сооружения в эксплуатацию породы его основания подвергаются медленному растворению с выносом солей в нижний бьеф фильтрующейся водой. В этом случае возможен рост расходов и скоростей фильтрации под сооружением, вследствие, увеличения пористости и трмянипватлгуи плГпгг1 1 " ...... I нуга^п могут

' ЦНБ 5АСХА I

иметь место просадки основания, ведущие нередко к авариям сооружений. В связи с этим весьма актуальной является задача прогноза интенсивности -растворения подстилающих пород, решение которой позволяет оценить устойчивость возводимого в данных гидрогеологических условиях сооружения,

Вместе с тем опыт отечественной гидротехники показывает, что строительство плотин на загипсованных основаниях. может быть успешным при выполнении целенаправленных изысканий, позволяющих оценить совокупность гидрогеологических, гидравлических, гидрохимических факторов, степень опасности возникновения и развитм химической суффозии и заранее, на стадии проектирования, наметить меры, обеспечивающие надежную работу сооружения,

В свози -е- .ралом объема строительства гидротехнических сооружений водохозяйственных* гидроэнергетических и мелиоративных систем большое значение приобретают исследования трещин растворимых пород при фильтрации в основании напорных сооружений.

Все., вышетиложенное, а также разработка методики расчета фильтрационной безопасности гидротехнических сооружений на трещиноватом загипсованном основании, установление критериев для опенки их суффозионной устойчивости, определяет актуальность данной работы.

Целью работы является развитие теории и методов прогнозирования ■ суффозаонных деформаций и оценки фильтрационной безопасности в трещиноватых основаниях гидротехнических сооружений.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие основные задачи:

1. Выяснить условия формирования фильтрационного потока в основании ГТС, включая определение геоструктурных характеристик пласта загипсованного песчаника и характеристик самого потока.

2. Определить гидрохимические факторы суффозиониого разрушения загипсованного песчаника (изменение интенсивности выщелачивания гнлса в зависимости от скорости протекания воды в трещинах, их раскрытия и т.д.).

Выяснить факторы образования химической суффозии в трещиноватых скальных (загипсованных) основаниях ГТС, которая неизбежно сопровождается механической суффозией. ~--

3. Разработать и обосновать математическую модель растворения и выноса солей из загипсованных пород в основаниях ГТС.

4 .разработать .методику расчета суффозионной осадки оснований гидротехнических сооружений.

5.Разработать методику расчета фильтрационной безопасности гидротехнических сооружений на трещиноватом загипсованном основании.

6. Разработать блок-схему и программу для оценки уровня фильтрационной безопасности ГТС.

7. По результатам натурных наблюдений за процессами деформаций трещиноватых массивов загипсованных пород оснований ГТС дать конкретные рекомендации, обеспечивающие надежность и безопасность при эксплуатации ГТС.

Методика исследований. Работа выполнена путем проведения теоретических, экспериментальных и натурных исследований в течение 1986-2005 гг на плотинах и береговых примыканиях Чиркейской, МиатлинскоЙ и строящейся Ирганайской ГЭС.

Дія решения перечисленных выше вопросов и задач применялись следующие методы:

- анализ її обобщение современных достижении теории и практики в области конструирования, расчетов, проектирования ГТС на скальных породах;

... 5

- гидравлические, используемые для расчетов фильтрации, основанные на законе Дарен и ламп парном режиме фильтрации, позволяющие находить необходимые параметры фильтрационного потока с достаточной для инженерных расчетов точностью;

- гндравллко-гидромеханические, применяемые для отыскания искомых параметров фильтрации путем «сшиваниям локальных решений, полученных для отдельных фрагментов области фильтрации;

* гидромеханические, основанные на применении методов теории функции комплексного переменного с использованием метода последовательных конформных отображений;

моделирование ■ характера движения фильтрационного лотоса в противофильтрационной завесе плотин на электропроводной бумаге по методу ЭГДА. ■

Решения важнейших вопросов для достижения поставленных целей работы методически базировались на экспериментальных исследованиях, проводившихся главным образом в лабораторных условиях, в ходе которых удавалось воспроизвести_ с. помощью специальной аппаратуры те или иные обстоятельства проявления химической суффозии в трещиноватом массиве загипсованных песчаников. Путем обобщения и графической интерпретации полученных в экспериментах данных выяснялись характерные особенности изучавшихся многоплановых процессов суффоэионного разрушения песчаника. Некоторые методические приемы апробированы в натурных условиях на M патл и иском гидроузле.

При разработке математической модели растворения » выноса солей использованы персональные компьютеры типа IBM PC/AT {Pentium II -IV) и пакеты прикладных программ MathCAD, MatLAB, программный комплекс FemLab 3.0 и интегрированная среда Turbo Pascal 7,1„

Научная новизна работы заключается в том, что на основе выполненных экспериментальных и теоретических исследований получены следующие новые результаты:

- всесторонне охарактеризованы гидравлический и гидрохимический фак*горы суф-фооиокного разрушения загипсованного песчаника в основаниях ГТС;

- установлена зависимость между интенсивностью растворения и выщелачивания и скоростью воды в трещинах с раскрытием 0,1-0,25 лиг;

- численными методами решено уравнение нестационарной конвективной диффузии в прямоугольной области;

• получены результаты для прогноза выщелачивания гипса из трещины и деформаций гидротехнических сооружений на загипсованных породах;

- разработана методика прогнозирования суффозионной осадки оснований гидротехнических сооружений;

- разработана методика лабораторных исследований по оценке «залечиваемостн» трещины в гипсовой породе;

- разработан способ и устройство для заделки трещин в гидротехнических сооружениях;

- разработана методика, блок-схема и программа для оценки фильтрационной безопасности гидротехнических сооружений на трещиноватом загипсованном основании; .

- получены результаты исследований фильтрации в скальном основании плотины Миатлинской ГЭС методом ЭГДА, компьютерным моделированием, результаты которых сопоставлены с натурными данными.

Практическое значение работы

Полученные в диссертации результаты позволяют усовершенствовать про-тивофильтрацконные устройства гидротехнических сооружений. Предложенные расчетные зависимости позволяют достаточно быстро к надежно определять все необходимые параметры фильтрационного потока с учетом различных форм очертаний береговых

примыканий, что имеет важное значение при проектировании и строительстве плагин и выборе вариантов.

Практігческие результаты работы могут использоваться не только в качестве исходных п(ш оптггмігзаиші конструкции подземного контура напорного гидротехнического- сооружения, но также для прогнозирования характера выщелачивания подземными водами птеосодержащих скальных пород (процесса карстообразования) и осадки оснований гидротехнических сооружении.

Личный вклпл в решение проблемы. ■ Диссертационная работа является результатом пятнадцатилетних научных исследований автора. Постановка проблемы и определение задач для ее решения с использованием натурных теоретических и экспериментальных ' методов исследования, научное обоснование и анализ, формирование всех итоговых выводов осуществлены лично актором диссертации. При разработке, исследовании и внедрении, конструкций принимали участие лаборанты, инженеры, научные работники пол научным руководством и постоянном непосредственном участии автора диссертации. При постановке « решении ряда задач, рассмотренных в диссертации, автор подучил ценные советы от докторов технических наук, Профессоров Ю. М. Косиченко к А, В. Магомедовой.

Достоверность основных исходных повожений и результатов обеспечивается сопоставлением их с результатами предшествующих работ по данной проблематике, а также тем, что экспериментальные исследования проводились на современном лабораторном оборудовании, позволявшем с высокой точностью регистрировать гидрохимические характеристики суффозиониых процессов. Рассматриваемые в работе модели суффозионного разрушения грунта (загипсованного песчаника) имеют достаточно хорошее экспериментальное подтверждение, сопоставление с натурным» наблюдениями и исследованиями методом ЭГДА.

Реализация результатов работы. Материалы исследований использовались (в ходе выполнения х/д работ) для оценки фнльтрационной прочности основания грунтовой плотины Ирганайского гидроузла на реке Аварское Koîicy, а также при проведении натурных наблюдений за химической суффозией в береговых примыканиях н в основании бетонной арочной плотины Чиркейской ГЭС (акт внедрения опт 20 августа 2002 г, с гарантированным экономическим эффектом 546 тыс. рублей).

Разработанная методика оценки уровня фильтрационной безопасности ГТС использована применительно к основанию плотины МиатлинскоЙ ГЭС с ожидаемым экономическим эффектом 7,49 млн. рублей (акт внедрения от 13 октября 2005 г.) к поднятия уровня Мііатлі[некого водохранилища до ІШУ.

Апробация на боты

Основные результаты работы были представлены в виде докладов на XIX- XXVH итоговых научно-практических конференциях преподавателей, сотрудников и студентов ДГТУ (1993-2005), I — IV итоговых научно-практпческнх конференциях преподавателей, сотрудников и студентов МФ МАДИ (ГТУ) <2001-2005), на Всероссийской научно-технической конференции "Состояние н перспективы развития термоэлектрического приборостроения" (Махачкала, 1995), на Международном симпозиуме «Проблемы рационального природопользования и обеспечения экологической и экономической безопасности Прикаспийского региона» (С.-Петербург, 1995), Всероссийской научно-технической конференции «Информационно-управляющие системы и спец.

вычислительные устройства для обработки и передачи данных» (Махачкала,1996), на научно-праьтпческоП конференции «Геоэкологические проблемы освоения и охраны ресурсов подземных вод Восточного Предкавказья» (Махачкала, 2003), иа Международной научной конференции «АГТУ-75 лет» (Астрахань, 2005), на региональной научно-практической конференции . «Проблемы мелиорации и перспективы развития водохозяйственного комплекса Республики Дагестан»

(Махачкала, 2005), на П-й международной научной конференции «Функционально-дифференциальные уравнения и их приложения» (Махачкала, 2005), на Международной научной конференции «Вычислительная механика деформируемого твердого тела» (Москва, 2006), на научно-технических Советах-совещаниях ОАО яДагэнерго» (Махачкала, 2004), АО «ЧиркейГЭСстроЙ» (Шамилькала, 2004), на заседаниях кафедры «Гидротехнические сооружения» ДГТУ (Махачкала, 2004-2005), на расширенном заседании кафедр «Гидротехнические сооружения» н «Гидравлика и инженерная гидрология» HTM А (Новочеркасск, 2005),

Публикации. По теме диссертации опубликовано 52 работы, ь том числе монография «Прогнозирование деформаций оснований гидротехнических сооружений на засоленных ■ грунтах», в ведущих рецензируемых научных журналах по перечню ВАК - 27 работ.

Состав н объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения,, списка литературы из 258 наименований u 7 приложений.

Объем диссертации включает 312 страниц основного текста, в том числе 24 таблиц и 60 иллюстраций. Весь материал, вместе со списком литературы и приложениями, представлен на 409 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассмотрена актуальность изучаемой проблемы, сформулированы цели н задачгг исследований, изложены методы исследования, даны основные положения работы, выносимые на защиту,

В первой главе приводится обширный научно-технический анализ опубликованных работ, посвященных изучению химической суффозии грунтов, деформаций в трещиноватых загипсованных породах, и обосновывается— актуальность темы исследований.

Прогноз возможных дополнительных деформаций основания здания или гидротехнического сооружения вследствие выщелачивания солей из грунтов следует проводить при всестороннем анализе инженерно-геологических и гидрогеологических условий строительных плошадок и принятых конструктивных решений. Такой прогноз, на взгляд автора, может быть сделан только лишь на основе общей теории физико-химической гидродинамики, включающей в себя теорию фильтрации многокомпонентных жидкостей в пористой среде и растворов, содержащих в диссоциированном виде ионы засоленных грунтов.

Изучение физико-химических процессов, сопутствующих фильтрации многокомпонентных жидкостей, привело к созданию единой системы уравнений, комплексно описывающих фильтрацию, диффузию и массообмен. Такой математический подход стал возможным при замене реальной грунтовой среды физической моделью в виде пористой среды с ограниченным и упрощенным представлением сложных взаимодействий между растворами и скелетом грунта.

При проектировании сооружений на "загипсованных" грунтах приходиться решать весьма сложные вопросы, каким образом в данных конкретных условиях обеспечить несущую и водоудержявающую способность их основания.

В водонеустойчивых образованиях основной причиной деформаций сооружений и повышенных потерь на фильтрацию является нарушение устойчивости структуры и монолитности пород при растворении и выщелачивании из них растворимых составляющих.

Невозможность прогнозирования деформаций во времени приводит к неправильной проектной оценке необходимой степени водоупорности конструкций противофильтрац«-онных мероприятий применительно к данным инженерно-геологическим условиям и фильтрационной обстановке.

Изучение растворения и выщелачивания при фильтрации воды через узкие трещины загипсованных пород проведено в связи со строительством!ИрганаЛского и эксплуатацией Чнркейского и Миатлинского водохранилищ в Республике Дагестан.

Впервые изучением "гидравлики трещин" занимались Г, М. Ломизе и В. МНас-берг, использовавшие в своих опытах, методические приемы Никурадзе, основанные на создании искусственной шероховатости на стенках водотока {трубы или щели). Позже были попытки К. Луи, Дж.'Гале найти решения этого вопроса.

В. Н. Жиленковым были выполнены экспериментальные исследования, направленные на выявление закономерностей движения воды в трещинах, стенки которых имели шероховатость, типичную для наиболее распространенных скальных грунтов.

Изучением фильтрационных деформаций в грунтовых плотинах и их основаниях занимались в таких ведущих научных учреждениях и вузах нашей страны как НИИ ВОДГЕО, ВНИИГ им. ВЕДЕНЕЕВА, Московский государственный строительный университет, НИС Гидропректа им. Жука, Московский государственный университет прнрод'ообустроЯства и др.

Исследованиями фильтрации в высотных грунтовых плотинах, в том числе включающим протиаофильтрационные- устройства в теле н основании, занимались Н. Н. . Павловский, Е, А. Замарин, Р. Р. Чугаев, В. П, Недрига, Л. Н. Рассказов, А. А. Ничипорович, Н. Я- Розанов, И. С. Румянцев, К. Н. Анахаев, М. П. Малышев, И. С. Ронжнн, Г. И. Покровсхлй.Т. К, Михайлов, Л. А. Уг.янчус, П. И, Шанкин и др,

Изучением общих закономерностей движения воды в зернистых материалах, в том числе применительно к водохозяйственным объектам занимались Дарен, И. Дюпюи, Н. И. Павловский, В. В. Ведерников, А. Хаэен, И. И. Зауербрей, Б. А. Бахметев, Л. С. Лейбензон, Д, М. Минц, С. А. Шуберт, И. А. Черный, А. Э. Шейдегтер, С. В. Избаш, М. Ф. СрибныЙ, В. Н. Кондратьев, В. П. Недрига, Н. Н. Веригин, Л. Н. Рассказов, Г. И. Покровский, В. Н. Жиленков, В, В. Буренкоаа, И. С. Ронжин, И. С. Румянцев, Ю. М. Косиченко, К. Н. Анахаев, Д. А. Манукьян и др.

Изучением процесса растворения солей занимались многие исследователи. Большое количество публикаций по рассматриваемому вопросу обусловлено сложностью изучаемого процесса и многообразием областей применения результатов исследований.

Исследованиями, направленными на установление общих закономерностей развития процесса растворения сойей, занимались А. Щукарев, Л. Брукнер, С, Голочко, В. Нернст, А. Б. ЗдановскиЙ, К. Вагнер, Д. А.Франк-Каменецкий и другие.

Расчетом растворения содей применительно к задачам, возникающим. при строительстве гидротехнических сооружений, занимались Н. Н. Верипш, А. Н. Пат-рлшев, Б. С, Шержуков, II, X. Аруттонян, С. Н, Нумеров, Ф. М. Бочевер, Н. П.Куранов и другие.

Сложность точных теоретических решений, а также неопределенность количественной оценки входящих в исходные уравнения параметров приводят исследователей к необходимости поиска эмпирических зависимостей.

Первые экспериментальные исследования по изучению растворения гипса природными водами принадлежит Ю. В, Порошину, А. А. Турцеву, Ф. Ф. Лаптеву, А. М. Кузнецову, П. К. Уэйлу.

В дальнейшем глубокие и разносторонние исследования скорости растворения гипса проводили А. Е. Орадовская, В. Т, Науменко, Н. М. Маслов, В, Н. Жиленков, Г. X. Праведный, Э. А. Демьянова и др.

Большое внимание экспериментальному изучению суффозионных процессов в несвязных грунтах уделила в своих работах В, С. Истомина, Ю. И, Шехтман и др.

Из зарубежных авторов следует отметить большие экспериментальные исследования С, Вагнера, П. Зиблера, А. Джеймса, А. Лаптона, Дж, Клрклатрика.

Несмотря на то, что в последние годы выполнен большой объем исследований по проблемам, связанным с возведением гидротехнических сооружений на засоленных, и загипсованных основаниях, ряд важных в практическом отношении вопросов остаются пока недостаточно изученными. Это относится, в первую очередь, к количественной оценке интенсивности выщелачивания. Нет пока и достаточно - обоснованных зависимостей для определения длины участка, на котором происходит изменение концентрации рассолов от исходной до максимально возможной в данных условиях. Не рассматривался процесс выщелачивания трещиноватых массивов загипсованных пород при неустановившейся фильтрации. Недостаточно изучены также закономерности суффозионных деформаций проектируемых объектов на засоленных грунтах,

В настоящее время для случаев пластового залегания растворимых пород получены только отдельные теоретические решения простейших задач при различных допущениях. Полученные в этих работах зависимости не удобны для практических расчетов. Вполне естественен в зтих условиях поиск простых и удобных для практики схем и расчетных зависимостей, . , .

Исходя из этого появляется необходимость, на основе . использования математических моделей явления растворения и вымыва солей из трещиноватых загипсованных пород, установления необходимых критериев, позволяющих моделировать природный процесс выщелачивания солей в грунтах в лабораторных условиях, и, на основе моделирования процесса выщелачивания в лабораторных условиях, выполнить разработку долговременного прогнозирования суффозионных деформаций в основаниях напорных сооружений.

Во второй главе рассматриваются теоретические вопросы для решения уравнений нестационарной диффузии в прямоугольной области (математическая модель распределения концентраций в трещине), нестационарная концентрация солей в трещине произвольного сечения, уравнение скорости растворения солей в трещине (раскрытие трещины в зависимости от дайны пути насыщения и времени растворения) и уравнение диффузии в пористом стержне с подвижной границей (раскрытие трещины и вынос растворившегося вещества).

Процесс растворения и выноса солей из трещины описывается уравнением нестационарной конвективной диффузии в прямоугольной области 0 £ л £ /, 0 5у 5 2Л:

_ дгС п д2С ее ас ...

(1)

с краевыми условиями:

С(х,у.О)=С(лЛ0=С0. (2)

С(О,у,0- 5С(!,у,1)/дх ~ 0, (3)

дС(х,к,()/ду-0, ^ (4)

где С - концентрация; V - скорость фильтрации; пй - пористость или трещиноватость пород; и £>2 — главные компоненты тензора конвективной диффузии; .к, у и I -координаты и время. Для получения стационарного распределения концентраций в трещине уравнение (I)* решается разностным методом, называемым продольно-поперечной разностной схемой. В этой схеме переход от слоя п к слою л+1 осуществляется в два этапа. На первом этапе определяют промежуточные значения .у^'- из системы уравнений

} _ у V"*« ->гг V»*0-5 . и г Vя /гл

' ¡¡^Г----Ч^ц*» > ^ -

а на втором этапе, пользуясь найденными значениями Уу> находят У"* из системы уравнений

" ' ¿Л'»1- (6)

Сравнительный анализ численных результатов показывает удовлетворительное соответствие между полученными численными результатами по приведенному алгоритму и результатами, полученные А. С. Малышевым по формуле Н. Н. Вериги на и Б, С. Шержукова,

В диссертации подробно рассмотрен приближенный метод определения нестационарного поля концентрации солей в трещине с произвольной формой сечения, основанный на совместном применении интегральных преобразований и вариационных методов. В этом случае задача нестационарной концентрации при переменных коэффициентах записывается в следующем виде:

(7)

дС= 5 ГАІ^-У)^] | э Г^и^эс"

су Йкд Оуу су Ф'.* ' [С(х,>и)1,0 = Я*>У), = <р{х',у',і), (8)

Г)Хх уУ

где х', у* - координаты точки на кривоП Г, - коэффициент диффузии вещества,

м5/с.

Приближенное поле концентрации исходной краевой задачи записывается следующей формулой

(9)

Сщ (л, у, 0 = Ф(*, у, ()+ £ак (0у ,(*>?) ■

кш>

В диссертации подробно рассмотрены задачи нестационарной концентрации цилиндрических тел с прямоугольным, треугольным и параболическим сечениями при постоянных коэффн циентах.

м № д .

Рис. 1. Поверхности иэоконцентрашш при 0 ш 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 и /4=0,08

*)

в5 10 Л не О Кв г

Рис. 2. Поверхности изоконцентрации внутри трехгранного трещины и цилиндрической трещины с параболическим сечением при ■£",=(>,08

' и

.Сравнивая полученные результаты, можно отметить, что темп растворения трехгранного тела (expi-H/v» значительно выше, чем у квадратного (exp(-5F0)) <= -

с

критерий Фурье). Это объясняется тем, что при равной концентрации количество аккумулированного вещества в первом теле в два раза меньше, чем во вторам. В то же время поверхности концентрации на 1 пог. м для этих тел соответственно равны {2Z+ ,/27)4/, т.е. несмотря на то, что объем первого тела в два раза меньше, чем у второго, их поверхности концентрации почти равны между собой.

При расположении напорных сооружений на основаниях, —содержащих загипсованные порода, очень важным является определение интенсивности растворения и выноса гипса, которое дало бы возможность отличать быстрые и опасные процессы растворения, в которых осадка сооружений может быть большой, внезапной и неравномерной, от медленных и управляемых, в которых осадка сооружений будет небольшой, постепенной и равномерной.

В качестве конкретного предмета исследований была рассмотрена суффозия' загипсованного песчаника, залегающего отдельным пластом в основании грунтовой плотины Ирганайской ГЭС на реке Аварское Койсу в Дагестане,

В основании напорного сооружения движение фильтрационного потока осуществляется по лнниям тока, имеющим различное направление и длину, причем вдоль каждой линии тока происходит изменение величины градиента напора, вследствие чего на различных участках одной и той же линии тока скорость выщелачивания будет различной. Поэтому для определения размеров выщелоченной зоны следует провести расчет скорости я длительности выщелачивания в направлении (вдоль) отдельных линий тока с учетом величины градиента капора на каждой из них, для чего необходима гидродинамическая сетка фильтрации.

Для рассматриваемого случая основой прогноза процесса выщелачивания послужили результаты исследований фильтрационного потока в основании плотины Ирганайского гидроузла.

Время полного выщелачивания гипса на участке длиной х определялось по формуле

где , 01)

Р$ К,

Н - полный напор на плотине; х - длина пути фильтрации (длина линии тока); С„ -концентрация предельного насыщения потока гипсом; С„ — содержание гипса в воде на входе в загипсованный массив; р - плотность; £ - содержание гипса в загипсованной породе в долях от единицы; Кп Кр - коэффициенты фильтрации растворимой породы до начала выщелачивания и после его завершения.

Как показали расчеты, продвижение фронтона выщелачивания загипсованного песчаника идет медленно. Так, за 100 лет эксплуатации двадцагиметровая толща загипсованного песчаника выщелочится только на первых четырех метрах.

Полное выщелачивание пласта загипсованного песчаника до района цемзавесы произойдет за 400 лет.

В химической кинетике общепринятое дифференциальное уравнение скорости растворения различных веществ имеет следующий вид:

%. = KS.(C,-C), (12)

о

где ц - количество вещества, перешедшее в раствор за время от 0 до ( в мг; 5 — поверхность растворяющего тела; С„ - концентрация насыщенного раствора; С -концентрация раствора к моменту временя Г, К-коэффициент скорости растворения.

В соавторстве получена формула расчета величины раскрытия трещины загипсованного песчаника в процессе выщелачивания

2ХС. т

1К>І

, *<у

(ІЗ)

Зная начальное раскрытие трещины определяют скорость у, константу растворения К и затем величину ожидаемого раскрытия в зависимости от длины пути насыщения дг и времени растворения (.

Используя зависимость (13), можно определять время полного выщелачивания гипса I на участке длиной *

I 1 1 4 і

2 КС,

Диффузия в пористом стержне с подвижной границей, на которой происходит растворение диффундирующего вещества, описывается уравнением

дй1с = ас

í --Зх1 йг

с условиями на неподвижной и подвижной іраницах:

6 8у

(14)

(15)

С(0,/) = <?,; С{,',/}>

дС дх

С'О Й '

(16)

где х - координата; у - координата подвижной границы; В — коэффициент диффузии в пористом бетоне; 3 - концентрация растворимого компонента в бетоне; С° -концентрация насыщенного раствора в абсолютных единицах. ' -У«-

у

У

у

/

/

Ї у

/

/

... 1

І

Рнс.З. Графики зависимости координаты области выщелачиванияу=у(0 и суммарного выноса растворимого компонента от времени

Для определения суммарного количество вынесенного растворимого компонента получена формула:

2С;Р(1-С|)

Л.

(17)

На рис.3 представлены графики зависимости координаты области выщелачивания У = У(0 н суммарного выноса растворимого компонента ' Q = Q(t) от времени. Из этого графика следует, что если граница выщелачивания через год после начала процесса удалится от трещины на 2,7 см, то через 5 лет эта величина составит 6,3 см. Подсчеты показывают, что через 10 и 20 лет граница выщелачивания будет удалена от трещины на 7,9 с« и 11,2 см соответственно.

Если принять, что площадь поверхности трещины (обеих её стенок) в теле плотины равна 100 м*, то в течение 5 лет количество вынесенной извести "составит 95-7;кг.

В третьей главе представлены экспериментальные исследования по*-размыву трещин фильтрационным потоком.

Одним из самых важных моментов в оценке суффозионной устойчивости' скальных грунтов, в состав которых входят растворимые минералы (в частности гипс), является определение протяженности пути фильтрации воды по трещинам в скальном грунте до полной ее минерализации (насыщения фильтрационного потока растворимым веществом).

Для определения данной характеристики нами проводились опыты по следующей схеме. Через горизонтальную искусственную трещину в образце загипсованного песчаника пропускалась вода, подаваемая по циркуляционной схеме малыми порциями.

По результатам экспериментов построены графики изменения концентрации гипса в фильтрате в зависимости от длины пути насыщения при различных скоростях фильтрации в трещине (рис.4).

Анализ результатов экспериментального материала показывает, что путь, на котором концентрация водного раствора гипса достигает своей полной величины или определенной доли от полной, зависит как от скорости фильтрации, так и от раскрытия трещины.

В водонеусгойчивых образованиях основной причиной деформаций сооружений и повышенных потерь на фильтрацию является нарушение устойчивости структуры и монолитности пород при растворении к выщелачивании нз них растворимых составляющих.

Невозможность прогнозирования деформаций во времени приводит к неправильной проектной оценке необходимой степени водоупорности конструкций противофильтрационных мероприятий применительно к данным инженерно-геологическим условиям и фильтрационной обстановке.

На основании произведенных экспериментов намечается возможность представить естественный процесс растворения известняков в более ясном виде в свете • математических зависимостей между скоростью или интенсивностью растворения и выщелачивания и скоростью воды в трещинах раскрытием 0,1-0,25 лш. Скорость или интенсивность растворения и> принята нами в размерности мг/сл^/с и выражает количество растворенного вещества с единицы площади в единицу времени. Зависимость скорости растворения от скорости воды носит параболический характер вида

^ = а + (1В)

чем доказывается развитие карстового процесса во времени.

Также исследовалась скорость размыва трещины, созданной искусственным путем в чистой природной гипсовой породе. Как показывают опыты, скорость фильтрации оказывает самое непосредственное влияние на интенсивность выщелачивания гипса.

При заполнении трещины водой длина пути, на которой достигается искомая концентрация гипса, может быть определена из следующего уравнения:

С, г/л

Рис. 4. Графики увеличения концентрация гипса в воде, фильтрующейся по трещине с раскрытием 0,22 см, в зависимости от пут« и скорости фильтрации и схема к расчету насыщения гипсом воды, движущейся в трещине.

где х - длина пути в см; 5 - начальное раскрытие трещины в см; V - скорость фильтрации в см/с; а - параметр, зависящий от формы трещины и поверхности растворения; К - константа скорости растворения в см/с; С„ — концентрация насыщения в г/с,м3; С* - концентрация на расстоянии х от начала щели в г/см1.

Из уравнения (19) следует, что концентрация раствора гипса на любом отрезке пути при фильтрации в трещине определяется по формуле:

С,=СН(1-^), (20)

где б1 = аКх/А/. Как видно из формулы (20), при достаточно большом х, т.е. при X—>0О С^С,.

Анализ экспериментальных данных по интенсивности выщелачивания гипса показывает, что скорость раскрытия трещины 3 зависит прежде всего от скорости фильтрации v, гравитационных С?) и диффузионных (£>) факторов, концентрации растворителя С, структурных особенностей гипса Хн температуры Т, т.е. 6 =Л V, & Д С. Л Г).

Одним из неблагоприятных инженерно-геологических условий ведения строительства гидротехнических сооружений может служить наличие в их основании пшса, На территории стран СНГ суммарная площадь гппсоносных пород составляет около 5 млн. кв. км.

В ряде случаев наличие гипсоносных пород являлось причиной отказа от строительства. Гипсы залегают в основании плотины Миатлинской ГЭС (Республика Дагестан), а также в основании строящейся ИрганаЙскоЙ ГЭС и в других районах проектируемого каскада ГЭС в высокогорных районах Дагестана.

Одним из способов снижения водопроницаемости в основании плотины является 'создание прстивофильтрационной завесы.

В лабораторных условиях было решено «залечивать» микротрещину в гипсовой породе, Для этого в качестве инъекционного раствора использовался пересыщенный раствор полуводного гипса.

В данной работе ставилась ограниченная задача: изучение влияния «залечивающего» инъекционного раствора полуводного гипса на фильтрацию через трещину в гипсовой породе

Разработанная методика лабораторных исследований позволяет по изменению расхода потока через трещину в гипсовой породе оценить влияние на ее «залечиваемость» химического состава фильтрующей жидкости.

Определенные трудности в использовании известных способов возникают, когда трещины находятся под водой. Чтобы решить эту проблему, автором диссертации (в соавторстве) разработан способ и создано устройство для заделки трещин в гидротехнических сооружениях. * ' По результатам экспериментальных исследований и полученных расчетных зависимостей составлен прогноз выщелачивания пшса в массиве трещиноватых загипсованных пород в основании плотины Ирганайского гидроузла,

В четвертой главе рассмотрены экспериментальные и теоретические исследования химической суффозии в трещиноватых скальных породах.

Совместная фильтрация смешивающихся жидкостей в трещиновато-пористых средах представляет значительный интерес в связи с различными процессами химической суффозии в трещиноватых пластах, насыщенных соленым раствором.

При фильтрации пресной воды через трещиновато-порнстый пласт, насыщенный раствором соли, будет иметь место сложный процесс перемещения раствора соли в пласте: из пористых блоков в трещины и по трещинам пласта-е-ф ил ьтрующейся в них пресной водой. На основании изучения физических свойств реальных трещиноватых горных пород предполагается, что коэффициент фильтрации пористых блоков много

меньше коэффициента фильтрации системы трещин. В этих условиях перемещение соли в пористом блоке от его центра к периферии происходит за счет процессов молекулярной диффузии. Ввиду, того, что в реальных трещиноватых породах расстояния между трещинами достаточно велики при написании уравнения неразрывности для элементарного объема трещиновато-пористой среды членом, связанным с конвективной диффузией, можно пренебречь.

Полученные лабораторные данные по суммарному количеству растворенного СяСО} и CaMg(COi)i в трещинах исследованных образцов позволяют прогнозировать ориентировочное увеличение раскрытия трещины за определенный период времени. При этом учитывается специфический характер процесса фильтрации и растворения в узких трещинах, а также принимается допущение о том, что скорость растворения во времени не меняется.

Результаты приведенных в диссертации - экспериментальных исследований растворения н выщелачивания водойеустойчивых пород при фильтрации по трещинам или вдоль их слоев указывают на необходимость углубления исследований для возможности прогноза деформаций пород и сооружений.

Натурные наблюдения, а также теоретические и экспериментальные исследования показывают, что при проектировании напорных бетонных и железобетонных конструкций при известных условиях возможно допущение образования трещин и их раскрытие до определенной величины без существенного ухудшения качества сооружения. При этом достигается значительная экономия в материалах и стоимости работ. С другой стороны, известны случаи чрезмерного снижения эксплуатационных качеств и долговечности сооружений вследствие фильтрации воды по трещинам в бетоне.

Лродопжиталыюсть фильтряции, па

Рис.5. Расчетные зависимости самоуплотнения трещин в скальных породах при фильтрации воды с би карбонатной щелочностью 1,0—5,2 ,чг*эк«/л

Важным условием долговечности конструкции является снижение коэффициента фильтрации массива в результате самоуплотнения.

Устойчивость против размыва отложившихся карбонатов также возрастает с повышением временной жесткости воды, что связано, по-видимому, с уменьшением содержания агрессивной углекислоты.

Анализ данных пьезометрических измерений линии падения напора вдоль пути фильтрации воды в трещинах показывает, что в большинстве случаев очаг самоуплотнения образуется на входном участке, т. е. на месте реакции между гидратом окиси кальция и бикарбонатами.

По данным систематических измерений расхода воды в трещинах скальных пород построены кривые изменения водопроницаемости трещин во времени-кривые самоуплотнения (рис.5).

После введения сооружения в эксплуатацию породы его основания подвергаются медленному растворению с выносом солей в нижний бьеф фильтрующейся водой. В этом случае возможен рост расходов и скоростей фильтрации под сооружением вследствие увеличения пористости и трепшноватости пород, а в ряде случаев могут иметь место и просадки основания, ведущие нередко к авариям сооружений. В связи с этим весьма актуальной является задача прогноза интенсивности растворения подстилающих пород, решение которой дозволяет оценить устойчивость возводимого в данных гидрогеологических условиях сооружения, а также наметить дополнительные инженерные мероприятия по предотвращению выщелачивания пород.

В пятой главе приводятся инженерные методы прогноза деформации оснований гидротехнических сооружений.

Для изучения процесса суффозионных деформаций засоленных грунтов оснований гидротехнических сооружений особый интерес представляет построение эпюры скоростей фильтрации по заданной линии, В этом случае скорости фильтрации определяются в нескольких точках этой линии, и найденные значения скоростей фильтрации откладыеа* * ются в определенном масштабе над соответствующими точками.

Скорость протекания суффозконной деформации засоленных грунтов существенно зависит от режима фильтрационного потока в основаниях сооружений.

Суффолионна^ осадка оснований в условиях установившегося режима подземных вод. Составляющие скорости фильтрации во всех точках оснований сооружений не зависят ни от времени, ни от координат расположения точек. Распространение растворяемых солей по птубине может быть равномерным и неравномерным. При равномерном распространении растворяемых солей конечная осадка определяется по формуле

-АГ, (21)

* ёа [1 - (и + £.) а изменение осадки во времени - по выражению

М'>= ** 0 " «""X (22)

где - конечная стабилизированная суффозионная осадка основания сооружений; р--коэффициент, характеризующий скорость суффозионной осадки засоленных грунтов основания;

с учетом формулы

р = V а / N . (23)

При неравномерном распространении растворяемых солей конечную осадку находим по Зависимости

где п - число слоев, на которое разбита толщина засоленных грунтов; 6 — плотность растворимых солей, содержащихся в ¡-ом слое; пористость_ч_уяельный объем растворимых солей до фильтрации в этом слое; — параметры процесса выщелачивания солей я промывки в ¿-ом слое грунта; ■■..-* изменение осадки во времени — по выражению

МО-*,а-«*"). (25)

с учетом формулы 1

здесь .....Л, - высота слоев.

Суффозпонная осадка оснований в условиях неустановившегося режима движения подземных воз. Составляющие скорости фильтрации по глубине основания остаются постоянными, но изменяются с течением времени. Конечная осадка при равномерном характере изменения засоленности грунтов определяется по формуле (21), а при неравномерном — по формуле (24), Изменение осадки во времени может быть установлено выражением

где

= (27)

Расчет по этим формулам производится для каждого периода времени суффозионной осадки; для заданного периода деформации по формуле (28) определяется значение параметра р„(1{), а соответствующие значения суффозионной деформации вычисляются по формуле (27).

В качестве примеров применения формул для расчета суффозионной осадки в гидротехническом строительстве в диссертации приведены примеры трёх характерных случаев фильтрации в основаниях гравитационных плотин, для которых методом.ЭГДА построены гидродинамические сетки фильтрации.

Физические причины, обусловливающие характер тех или иных видов деформаций грунтов, как известно, могут существовать в многообразном сочетании. Однако при всех деформациях удельный вес сухого грунта и нерастворимых элементов должен остаться ■ неизменным. I

Под влиянием фильтрационной влаги растворяются и вымываются кристаллы солей (хлориды, ^сульфаты, карбонаты), что приводит к увеличению пористости грунта, а следовательно, и к его суффозионной осадке.

Выведено л решено уравнение неразрывности одномерной деформации грунтов, связывающие скорость осадки с изменением коэффициента пористости и удельного объема солей по глубине и во времени:

* ' (29)

л рЩо)] ы

Выведенное уравнение позволяет решить частные задачи механики грунтов, В частности, получена формула, определяющая скорость осадки однородного слоя грунта в водонасыщенном состоянии от действия равномерно распределенной нагрузки £(')»

приложенной к поверхности грунта в момент времени Т. Также получена зависимость для осадки однородного слоя грунта мощностью Л о, залегающего на несжимаемом основании и подверженного действию равномерно распределенной нагрузки, интенсивность

которой определяется по закону <7=<т(() _

В шестой главе приведен расчет фильтрации и методика оценки фильтрационной . безопасности гидротехнических сооружений на трещиноватом загипсованном. основании.

Для снижения фильтрационного давления на подошву бетонных плотин на скальном трещиноватом основании наиболее часто используют противо-фильтрационные устройства в виде вертикальной цементационной завесы и дренажные устройства из ряда вертикальных скважин.

В качестве основной характеристики растворимой породы основания используем коэффициенты фильтрации до начала выщелачивания (Кф) и после его завершения { АГф1). Начальный коэффициент фильтрации Кф может находиться по данным инженерно-геологических изысканий и опытно-фильтрационных откачек воды.

Фильтрационная прочность скальных трещиноватых оснований, включающих заполнитель трещин, оценивается на основе соответствующих критериев, приведенных в СниП 2,02.02-85 «Основания гидротехнических сооружений».

Рис. 6. Схема к расчету фильтрации под плотиной с цементационной завесой н перехватывающим дренажом: 1 - иротивофильтрационная цементационная завесы; 2 — скважины вертикального дренажа; І, II, III - фрагменты области фильтрации.

Критерием обеспечения местной фильтрационной прочности скальных оснований является условие:

(30)

и условие

— —

П, Г.

где Jalf — средний градиент напора в трещинах массива основания; —средняя скорость движения воды в трещинах массива основания; скорость фильтрации воды в , массиве в направлении, построения выделенной системы трещин; rtj— расчетная пустот-ность массива, определяемая наличием в нем полых трещик той же системы при доверительной вероятности их раскрытия 0,95; — критическая скорость движения воды в трещинах; критический градиент напора в направлении простирания рассматриваемой системы трещин; уц— коэффициент надежности, назначаемый в зависимости от класса капитальности сооружения от 1,10 до 1,25.

Нормативные значения фактической скорости движения воды в трещинах , как правило, следует определять по результатам суффозионных испытаний заполнителя трещин.

Расчетные значения скорости vBij следует принимать равными нормативным.

Расчетные значения местного градиента напора при выходе фильтрационного потока в дренажные скважины не должны превышать критические градиенты напора вызывающие суффозию заполнителя трещин:

(32)

7 к

где уц— коэффициент надежности, принимаемый в зависимости от ответственности сооружений в пределах 1,10 - 1,25.

Расчет фильтрации под бетонной плотиной с завесой и дренажом можно выполнить разделяя сложную область фильтрации на отдельные более простые фрагменты (см. рис. б).

Для расчета примем следующие допущения и предпосылки:

а) скальное основание однородно по проницаемости, имеет сравнительно тонкие трещины, обеспечиващие ламинарное течение воды в них;

б) движение потока рассматривается установившееся и подчиняется закону Дарен;

в) дренажный ряд скважин принимается эквивалентным по эффективности траншее;

г) интейсивноеи-равтворения солей в грунте рассматривается для засоленных грунтов, содержащих соли в дисперсно-рассеянном виде.

Коэффициент фильтрации трещиноватого скального основания после полного растворения солей в трещинах можно определить по формуле

*- „ f ("о /1ЭЧ

(1 ' 03) где АГф, К^ — коэффициент фильтрации до и после полного выноса солей; па — естественная лорнстость грунта (после выноса солей); удельный объем водорастворимых солей.

Длительность полного растворения солей на входном участке определяется по формуле:

<34)

Длина зоны полностью выщелоченного грунта на любой момент времени t после начала фильтрации при постоянной скорости фильтрации определяется из выражения:

I (35)

io Р

В этих формулах: К = - обобщенный коэффициент выщелачивания,

1 /с; 5- коэффициент диффузионного растворения, 1/с; у~ кинематическая вязкоЪть воды, см^/с; г} - коэффициент конвективного растворения, см/с; р - плотность соли, г/см*; С„„ - концентрация насыщения соли фильтрующейся воды, г/см'-. Со— концентрация соли в воде на участке входа ее в засоленный грунт, г/см1-, и- средняя скорость фильтрации по линии тока; — начальный удельный объем гипса (соли) в момент времени («О, т.е. начало фильтрационного выщелачивания (в долях единицы).

Время полного выщелачивания гипса на участке длиной х можно определить также по формуле автора методом приближений:

1 _ -¿0)ехр(21Ь& (зб)

а к»;

где : 6, » ¿0 + -

2JiC„ • i -

S.V

- начальное раскрытие трещины, см; величина раскрытия трещины загипсованного песчаника в процессе выщелачивания; К - константа растворения, см/с; £ — содержание гипса в загипсованной породе'(в долях единицы); р - плотность породы; v — средняя скорость фильтрации, см/с. .

Поскольку решение задачи фильтрации под плотиной с завесой и дренажем основывается на метоле фрагментов, согласно которому вся область основания разделяется на три фрагмента (верховой -1, средний - II и низовой - III) (см, рис. б), расчет по оценке уровня фильтрационной безопасности гидротехнических сооружений, включающих цементационную завесу и вертикальный дренаж, проводится в несколько этапов с учетом выщелачивания загипсованных пород основания в пределах трех расчетных фрагментов.

На первом этапе определяются основные фильтрационные характеристики грунтового потока в основании для обычных условий (без выноса солей) и осуществляется проверка местной фильтрационной прочности заполнителя трещиноватых массивов основания и материала противофильтрационной завесы. На втором этапе устанавливается время выщелачивания на входном участке основания (в верховом фрагменте), определяется коэффициент фильтрации скального массива после выщелачивания и уточняется фильтрационные характеристики потока. На третьем этапе, если коэффициент фильтрации после выщелачивания будет значительно превышать первоначальный (К^ й 100A"t), влиянием верхового фрагмента пренебрегаем и весь расчет повторяем без учета этого фрагмента. На четвергом этапе определяется время выщелачивания в среднем фрагменте и уточняются фильтрационные характеристики. На пятом этапе при /Г^ 2 1ООАГ^ пренебрегаем влиянием верхового и среднего фрагментов и расчет фильтрационных характеристик и фильтрационной прочности основания проводим только для низового фрагмента.

За исходные данные при расчете примем следующие параметры: полный напор на плотине - Я. глубияк цементационной завесы - S, ширину завесы - Ь, глубину вертикального дренажа—Я, мощность скального основания до условного водоупора - Г,

Коэффициенты сопротивлений соответственно для верхового, среднего и низового фрагментов определяются по формулам

. (37)

™Ч—J

где параметры ß, X и S вычисляются методом последовательных приближений из уравнений 3

П Р Р ) Ч Р Л ) I, 0 3 }

Потери напора на каждом фрагменте вычисляются по общей зависимости

Удельный фильтрационный расход в основании плотины Напоры по подземному контуру. _

на участке 2'-3' Н=Н-АН. -*-^&ак:соз,Г, (41)

X V/

на участке 2-3 Их» - -1 агсзш-^ . (+2)

где у — координата точек подземного контура; 4 - координата точек подземного контура на вспомогательной области .

Удельный фильтрационный расход, поступающий в вертикальный дренаж

Чц =~2--агент——2г., (43)

л о

где £ находим из уравнения

иН3—-1' - <44>

расстояние от точки 3 до точкн разделения потоков е (рис. 6) (приближенно /,+(0,3 + 0,5)/,).

В противофильтрационной цементационной завесе в процессе эксплуатации могут образовываться различные повреждения вследствие деформаций основания плотины, например, при выщелачивании солей из загипсованных массивов. "Кроме того, повреждения в завесе могут происходить в период строительства из-за некачественного ее устройства, а также в результате воздействия на материал цементационной завесы температурно-усадочных напряжений.

При расчете фильтрация под плотиной рассмотрим в качестве возможных повреждений три вида:

а) горизонтальные трещины в противофильтрационной завесе при значительном расстоянии между собой где 10- расстояние между трещинами, Ьа - ширина условной зоны до вертикальной линии равного напора вблизи завесы с трещиной);

б) горизонтальные трещины в противофильтрационной завесе при близком их расположении (/0 £ 5й0);

в) вертикальные трещины в противофильтрационной завесе;

г) произвольно ориентированные трещины в противофильтрационной завесе;

д) одиночные повреждения — окна незначительных размеров.

Выделяя фрагмент области фильтрации в месте трешины в завесе, включающий собственно трещину в завесе, входной и выходной участки основания между условной вертикальной линией равного напора и завесой, можно получить следующие расчетные зависимости удельного фильтрационного расхода:

через горизонтальную непрерывную трещину с гладкими стенками при далеком расположении их между собой (/о^5Ьо)

jrttffi, -Иг)

(43)

через горизонтальную непрерывную трещину с шероховатыми стенками (при tozSba)

____. (46).

?ip=-

2lg{l6b0/MdJ-

через горизонтальную непрерывную трещину с гладкими стенками (при A>s5i>o)

КдО

+ JT

12fi-Ь '

К

(47)

через горизонтальную непрерывную трещину с шероховатыми стенками (при ¡os Si»)

. (48)

9tp= ■

12хр-Ъ 1+fif-í -Г 11

К L J л

Полный расход фильтрационного потока через вертикальную или произвольно ориентированную трещину ограниченной дайны (Лф) вычисляем по формулам: с гладкими стенками

п __-Мф

с шероховатыми стенками

яЦй, ~Л J/

1 +

<*Г

(49)

(50)

Полный расход фильтрационного потока через повреждение — окно значительных размеров, приведенное к окружности радиуса г0:

= jrV0fc(ft,-ftj)

(31)

В приведенных зависимостях: к—коэффициент фильтрадии скального трещиноватого основания; А( и Ьг - напоры на линиях равного напора вблизи завесы, соответственно перед и за ней; Ьо — ширина зоны между линией равного напора и завесой; шири- ■ на раскрытия трещины, в завесе; ц — динамическая вязкость воды; у — удельный вес воды; . Ь — ширина противофильтрационной завесы; е - высота выступов шерохрватости трещины в завесе; I» - расстояние между трещинами; - длина трещины; г0 - приведенный радиус повреждения-окна в завесе. ,

Разработанная методика оценки фильтрационной безопасности гидротехнических сооружений нд загипсованном основании была использована для плотины МиатлинскоЙ ГЭС на скальном трещиноватом основании, включающем загипсованные породы. Результата расчета и исследований методом ЭГДА приведены в табл. 1.

На основании выполненных расчетов установлено, что удельный фильтрационный расход в основании плотины в начальный период е£ эксплуатации на I этане составляет ц-$,\У1л?1сут. В дальнейшем на II этапе после полного выщелачивания гипса на входном

Тафшца 1 - Результаты расчета по оценке фильтрационной безопасности скального загипсованного основания ' плотины Млщтшнской ГЭС я сравнение с экспериментальными данными метода ЭГДА

Метод я-м/сут л^/сут и, в точки, м ДН*. м и'суп\ 5=1 V/ м/сут к, 1, лет

3' 2' 2 3

Расчетный:

Г эта п 5,137 4,т ¡6,51 27,41 24,12 12,07 44£0 8,905 15 0,337 0,341 4,44-10' 1,311 3,304 545

11 этап 10,721 10,117 59,71 57,20 50,33 И,15 34Д6 9,912 15 0,704 0,711 4,44-10' 2,736 9,304 15

12,044 11,366 59.67 56,86 56,54 2КД5 31,42 6,284 15 0.791 0,799 4,44-10' 3,074 9,304 12

ЭГДА 5,69 3,6 4,36 11,2 55,8 1,4 30,0 8,6 21,0 14,8 10,0 20,7 45,3 2,8 9,16 2,8 олю 8,7 • - -

Примечания: -

Ши V этапы не рассчитываем, т.к. -К^ <100Кф, данные методом ЭГДА получены для I этапа,

б,% - отклонение расчетных данных от экспериментальных методом ЭГДА.

участке {в пределах первого фрагмента) удельный фильтрационный расход возрастет более, чем вдвое, и составит д= 10,721 м/сут. На IV этапе после полного выщелачивания как в пределах первого, так и второго фрагментов основания удельный расход изменится до 12,044 мг!сут.

Процесс выщелачивания загипсованного основания повлияет также на распределение напоров по подземному контуру и эффективность гашения напора на цементационной завесе. На I этапе потерн напора в пределах завесы составляют Д#„(а=44,5 м, в дальней шем они снижаются на II этапе до ¿//„^=34,5 м, на IV этапе ДЯ„ф,-31,4 ль Существенно будут увеличиваться напоры в точках подземного контура Я, и удельный фильтрационный расход, поступающий в вертикальный дренаж Средняя скорость фильтрации на выходном участке будет увеличиваться; максимальный градиент напора в прогнвофильтрационной завесе будет снижаться более, чем на 20%.

Продолжительность полного выщелачивания загипсованного основания в пределах всех трех фрагментов основания (входного, среднего и выходного) составит более 570 лет. ,

Сравнение результатов расчета с экспериментальными данными метода ЭГДА (см. ч табл. I) показало удовлетворительную сходимость. Отклонение результатов не превышает 10-12%, за исключением напоров в точках 2 и 3, где сказывается влияние дренажа.

В целом, несмотря на повышение средней скорости фильтрации и градиентов напора на выходном участке основания и в завесе и ухудшение условий фильтрационной прочности в трещинах скального основания, обеспечивается необходимая фильтрационная безопасность скального основания плотины на основных IV этапах выщелачивания основания, что гарантирует надежную работу плотины Миатлинской . ГЭС на длительный период, значительно превышающий расчетный срок службы для сооружений I класса капитальности.

С помощью компьютерного моделирования, основанного . на решении дифференциальных уравнений движения грунтовых вод методом конечных элементов на плоскости, получены модели фильтрации под плотиной Миатлинской ГЭС и в обход ней (рис. 7).

а)

Рис. 1. Компьютерная модель фильтрации под плотиной Миатлинской ГЭС с вертикальной завесой и дренажём: а) гидродинамическая сетка движения грунтового потока; б>) конечноэлементная сетка в

расчётной области

На основании обработки построенных гидродинамических сеток определено значение расхода обходной фильтрации, равное 37,5 л/с, что достаточно близко совпадает с натурными данными (отклонение составляет 5,1%) и расчетными данными (отклонение 9,3%).

В седьмой главе рассмотрены вопросы организации проведения натурных наблюдений за процессами деформаций трещиноватых массивов загипсованных пород и бетона гидротехнических сооружений при выщелачивании.

Несмотря на значительный прогресс в области проектирования и технологии возведения арочных плотин и других напорных гидросооружений, достигнуть полной их водонепроницаемости практически невозможно. Длительная фильтрация, сопровождаемая зачастую выщелачиванием, приводит с течением времени к снижению плотности и прочности бетона и, следовательно!, к снижению надежности и долговечности гидросооружений.

Проведенные в 1986-87 гг. цементационные работы привели к резкому снижению фильтрационного расхода: до 1992 года общий фильтрационный приток в подземном контуре плотины составлял около 15 л/с.

Требования по агрессивности воды водохранилища (р.Сулак) к бетону и , цементационному камню регламентируются по СНиП 2.03. П-85 В условиях Миатлинской ГЭС влияние химсостава воды нижнего бьефа сказывается только на источниках, расположенных на 2 горизонте.

В состав наблюдений входило:

а) измерение фильтрационных напоров по пьезометрам н дренажным скважинам;

б) регистрация водопроявлений в подземных выработках и вблизи сооружений; измерение фильтрационных расходов источников;

в) измерение температуры фильтрующей воды (источников), воды в водохранилище на разных уровнях по глубине и в нижнего бьефа плотины;

г) контроль за возможными выносами твердого материала из источников и дренажных скважин;

д) визуальное наблюдение.

Сроки наблюдений за очагами фильтрации учитывали закономерные изменения фильтрационного расхода в течение года и охватывали экстремальные его значения. Ежегодно пробы воды на химический анализ отбирались 4-5 раз в створе плотины и в автодорожном туннеле (АДГ), т. е. в среднем 1 раз в квартал.

Источниками фильтрации являются трещины строительного периода и межблочные швы, либо выходящие на стенки галерей, либо перехватываемые дренами.

Через вертикальные швы фильтрация носнт сезонный характер, а через горизонтальные - фильтрационный расход снижается в 2-3 раза от максимума в августе-сентябре к апрелю, а в некоторых швах совсем прекращается.

Изменение уровня воды в водохранилище оказывает существенное влияние на Уарактер фильтраиии через бетон плотины. Режим фильтрации вследствие значительных сезонных колебаний уровня верхнего бьефа является неустановившимся. При этом ход изменения фильтрационного расхода следует изменению действующего напора на сооружении.

На основу-анализа результатов многолетних данных наблюдений за фильтрационным расходом нами сделана попытка приближенного прогнозирования суммарного фильтрационного расхода через плотину Миатлинской ГЭС во времени. С этой целью на основе многолетних данных наблюдений построена кривая зависимости расхода от уровня воды в верхнем бьефе и получена формула

0# = О,] 0/^-27,7#+ 1921, (52)

где Н— отметка воды в верхнем бьефе, м; 2ф—величина фильтрационного расхода, л'с.

Процент отклонения фактических измерений от значений полученных по формуле (52) составляет в среднем 8-16%,

Агрессивность воды по отношению к бетону определяется, главным образом, её способностью воздействовать на цементный камень.

Приведенные в диссертация данные показывают, что вода Миатлинского водохранилища обладает выщелачивающей и слабой углекислой агрессивностью по отношению к бетону.

Результаты исследований химических анализов (табл. 2) показывают, что вода Миатлинского водохранилища в зависимости от времени года имеет следующие виды агрессивности к бетону плотины:

а) выщелачивающая агрессивность;

б) общекислстная агрессивность, обусловленная содержанием в воде свободных водородных ионов и гулиновых кислот, оцениваемая по величине рН,

Таблица 2 - Сводная ведомость результатов химанализа фильтрационных вод

источников створа плотины Миатлинской ГЭС (средний за год)

Источник РН Жесткость Сам Мк5* Ыа+Ка нссъ СГ Б04

мг/экв/л мг/л мг/л мг/л мг/л мг/л мг/л

1 Горизонт-1 7,75 7,5 83 18,1 2,3 122 42,6 48,0

2 Гсризонт-2 7,55 7,8 92 14,5 5,6 85 42,6 57,6

3 АДГ 7,35 4,6 78 26,4 19,2 171 49,7 57,6

4 Верх.бьеф 7,35 3,6 74 23,0 14,6 122 35,5 77,4

5 Нижн.бьеф ■7,15 6,0 80 19,6 12,7 122 50,0 84,5

Таблица 3 - Среднегодовой вынос Са1* из характерных очагов фильтрации в '_бетоне плотины Миатлинской ГЭС____

Место отбора фнпьтр.аод ы Комц.Сд в фильтр, вон« по топам, нт/п Средний фильтрационный расход, л/с Вынос СаО рз очагов фильтрации по годам, кг Поступление СаО тВЕ • мвсска бетона по годам, иг Вынос СаО из бетона плотины по годам, «г

1Ш 1991 148« 1991 1988 1991 1983 1991 1988 1991

] Т. 27 84 87 0,02 0,03 52,9 £1.2 37.8 56,7 15,1 25,5

2 Т-21 ПО 180 0,006 0.005 22,7 28,4 12,4 . . 10.2 10.3 18,2

3 Т-10 80 82 0Д 0.5 746,4 275,1 690,4 1181 56,0 »,3

4 . Т-12 132 177 0.05 0,05 243,0 1275,2 | И5,1 И 8,2 167£

5 т-и 76 80 0,4 0,11 945,4 273.7 920,6 260,0 24,8 °]3,7

6 Т-2 , 80 28 К ол 0,08 497,6 716,5 460,3 189,1 37,3 27,4

7 Т-37 100 82 0,15 0,3 466,5 765,1 345,2 709.1 56,0 121,3

При исследовании динамики процесса выщелачивания гипса в трещине в лабораторных условиях был использован кальциевый ионоселективный электрод (датчик).

Сопоставление результатов определения содержания гипса в фильтрующейся воде с помощью кальциевого электрода близко совпадает с результатами, полученными традиционными методами (табл.3). Наряду с этим использованный метод обладает рядом преимуществ; простое приборное оформление с возможным автономным питанием; высокая селективность; удобство для непрерывного автоматического контроля во времени без нарушения целостности объекта исследования.

Проведены регулярные наблюдения за динамикой фильтрационного режима арочной плотины Миатлинской ГЭС в 32 - 40 постоянных - характерных точках с отбором проб воды на химический анализ из тела плотины, еб основания и береговых примыканий, а

также верхнего и нижнего бьефов. Результаты химического анализа проб указывают, что ца первом и втором горизонтах продолжается интенсивное выщелачивание бетона и скального основания. Содержание кальция (Са!+) в отдельных источниках в 5-10 раз выше, чем в среднем в воде прибрежной зоны водохранилища. Подсчитаны объемы выноса продуктов выщелачивания из бетона плотины, её основания и береговых примыканий за 1989-1991 годы.

, „ Согласно выполненного комплекса натурных и лабораторных исследований выявлены причины обходной фильтрации в правобережном примыкании плотины Миатлинской ГЭС. Для устранения обходной фильтрации рекомендуется укрепить откос иа отметке 140 - 156 м бетонкой стенкой, продолжить существующую противофиль-трационную штольню на 50 - 60 м и из нее сделать цементационную завесу.

По данным выполненных наблюдений в массиве пород основания плотины Чир-кейской ГЭС выявлены отдельные зоны, свойства которых существенно меняются в зависимости от уровня воды в водохранилище. При низких отметках уровня эти зоны характеризуются относительно высокими показателями физико-механических свойств и ннзкой проницаемостью. При уровне воды в водохранилище около 355 м проницаемость пород резко возрастает, ирочностные и деформационные характеристики уменьшаются.

Учитывая результаты обследования, предложены следующие рекомендации по улучшению состояния сооружений плотины Чиркейской ГЭС.' -восстановить дренажные скважины путем их чистки и, возможного, пере бури вания; ^восстановить цементационную завесу на правом берегу от отметки 220 до 163 м в

местах сосредоточенной фильтрации; -восстановить пьезометрияческую сеть по проекту;

-проводить наблюдения за фильтрационными расходами и напорами в одно и тоже

время, при одинаковых максимальных и минимальных уровнях верхнего бьефа; -организовать систематический отбор проб на химический анализ.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

В результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований развита теория и методы прогнозирования деформаций, размыва и выщелачивания при фильтрации в трещиноватых основаниях гидротехнических сооружений.

1. Впервые численными методами решено уравнение нестационарной конвективной диффузии в прямоугольной области, которое описывает процесс растворения я выноса солей из трещины.

2. Разработана методика прогноза процесса выщелачивания загипсованных пород основания напорных сооружений. Предложена модель расчета и получена формула для определения ожидаемого раскрытия трещины в процессе выщелачивания.

3. На основе обобщения научно-практических работ сделан вывод о том, что при столь малой интенсивности выщелачивания при фильтрации воды через массив загипсованного песчаника в основании плотины Ирганайской ГЭС обеспечивается ее суффози-онная устойчивость 4 течение расчетного периода эксплуатации.

- 4. Определена длина пути насыщения воды гипсом при фильтрации по трещинам в загипсованном песчанике. Получена эмпирическая зависимость дайны участка (измеряемой несколькими метрами при прогнозируемых градиентах напора), на котором концентрация гипса в воде достигает полного насыщения, максимально возможного в данных

условиях. --

: Сконструированы и использованы специальные устройства для исследования устойчивости к выщелачиванию загипсованного песчаника в лабораторных условиях и он-

ределены гидравлические факторы процесса суффозконного разрушения сцементиро-вэнного гипсом песчаника.

.' 5, Установлено, что фильтрация вдоль слоев загипсованных пород, вследствие выщелачивания гипса, приводит к суффознонным прорывам. Эти деформации обычно проявляются в значительно более короткие сроки длительности полного выщелачивания; полученной расчетом, и представляет наибольшую опасность.

Также решена задача прогноза интенсивности растворения подстилающих пород, которая позволяет оценить устойчивость возводимого в данных гидрогеологических условиях сооружения.

6. На основе выполненных экспериментальных и теоретических исследований раз- * рабоганы и обоснованны новые инженерные методы и составлены формулы для прогно- t зирования суффоэнонной осадки засоленных оснований гидротехнических сооружений для установившегося и неустановившегося фильтрационного движения подземных вод.

7. Разработана универсальная методика оценки уровня фильтрационной ". безопасности гидротехнических сооружений на скальном загипсованном основании с" учетом выщелачивания солей, включающая пять этапов расчета до выщелачивания и после выщелачивания солей в пределах трех фрагментов и проверку местной фильтрационной прочности заполнителя трещиноватых массивов основания.

8. Выполнен комплекс натурных и лабораторных исследований по выявлению причин обходной фильтрации в правобережном примыкании плотины Мнатлннской ГЭС. Экспериментально, с использованием хлорной извести н индикаторов, jarraцовлены зоны утечек воды из водохранилища для большинства фильтрационных источников, наблюдаемых в подходной штольне СЭВ, Выявлены основные очаги фильтрации воды через бетон и скалу. Подсчитаны средние суммарные фильтрационные расходы через створ плотины ло годам и объемы выноса продуктов выщелачивания из бетона плотины. Вы-, явлен характер выщелачивания и процесс самоуплотнения в отдельных,,локальных зонах сооружений. Для устранения обходной фильтрации рекомендуется укрепить откоона отметке 140 - 156 м бетонной стенкой, продолжить существующую противофильтрацион» ную штольню на 50 - 60 м и из нее сделать цементационную завесу. Также предложены и внедрены конкретные мероприятия по ликвидации обходной фильтрации с целью подъема уровня Миатлинского водохранилища с отметок 145 - 150 м до ИЛУ 156 м.

9. На основе проведенных натурных наблюдений и выполненных исследований по Чнркейской ГЭС предложены конкретные рекомендации по улучшению состояния сооружений и контроля за состоянием основания и работы системы «водохранилнще-плотнна-основанне».

Разработанная автором методика оценки уровня фильтрационной безопасности ГТС использована на Мнатлннской ГЭС с ожидаемым экономическим эффектом 7,49 млн.руб.

Основные положения диссертации оггублпкованм в следующих паботах;

1. Баламирзоев АХ. Экологические проблемы при строительстве ГЭС в Дагестан е/Шроблемы рационального пр!фодопользован«я и обеспечения экологической и экономической безопасности Прикаспийского региона; Межд. Симпозиум/ С, — Петербург, 1995. -С.80-82,

2. Баламирзоев А.Г, К решению задачи о равновесии плоского тела с трещиной методом конечных элементовЛИнформационно - управляющие системы и специализированные выч,- устройства для обработки и передачи данных: Веер, науч.-тех.конф, /ДГТУ-Махачкала, 1996.-С.59.

3. Баламирзоев А.Г. Исследование динамики размыва трещин в гипсовой породе при фильтрации/ Ж. прикл. химии РАН.-СПб, 1997. - б С. - Деп. ВИНИТИ 6.01.1997, № 10-В-97.

■ , ¡ 30

4. Баламирзосв А.Г, Прогноз раскрытия трещин в бетонной кладке гидротехнических сооружений//Вестник ДГТУ, 1997. вып. № I-C.89-94.

5. Баламирзоев А,Г. Прогноз процесса размыва трещиноватых массивов в основаниях

• гидротехнических сооружен ий//Тезисы докладов XXI науч.-тех. Конференции препод., сотр., аспир. и студентов ЩТУ, 1997.

6.' Баламирзоев А.Г. Экспертная оценка динамики процесса размыва оснований гндро-. технических сооружений фильтрационным потоком //Вестник ДГТУ, вып. Kí 2, 1998.

. -С.92-97^ __

. '7, Баламирзоев A.l. Особенности прогнозирования нестационарной фильтрации в

трещиноватой горной породе// Вестник ДГТУ, вып; № 3,1999. -С.78-86. . 8. Баламирзоев А.Г. Начальное давление суффозионной осадки/Лезисы докладов XXII науч.-тех. Конференции препод., сотр., аспир. и студентов ДГТУ, 1999.-С. 123 - 126,

9. Баламирзоев А.Г. Уравнение неразрывности одномерной деформации грун-тов//Тезисы докладов II малгем. чтений, посвящ. памяти проф. Мухтарова Х.Ш., Махачкала, ДГТУ. 1999. -С.65.

10. Баламирзоев А.Г. Расчетные формулы для прогнозирования суффозионной осадки оснований гидротехнических сооружений// Изв.вузов. Сев.-Кав .регион. Техн.наухи,-1999-№3-С78-83.

11. Баламирзоев А.Г. Вывод уравнения неразрывности одномерной деформации груя-

' *тов//Изв.вузов. Сев.-Кав.регион, Техн.науки,- 2001,- № З-С.75-78,

12. Баламирзоев А.Г. Расчет осадки однородного слоя засоленного грунта.// Изв.вузов. Сев.-Кав.регион. Техн. науки.-2001,- Na 4.-С.83-84.

13. Баламирзоев А.Г, Расчет консолидации однородного, слоя грунта// Сборник научных сообщений по естественным, общетехническим и гуманитарным проблемам. Махачкалинский филиал МАДЩГТУ), 2001. -С. 74-81,

14. Баламирзоев А. Г. Прогнозирование деформаций оснований гидротехнических сооружений на засоленных грунтах. — Ростов-на-Дону.: Изд-во СКНЦ ВШ> 2001. —200 с,

15. Баламирзоев А.Г. Мероприятия исключающие вредные влияния суффозионной осадки на эксплуатационную пригодность зданий и сооружений, //Тезисы докладов XXIV науч.-тех. Конференции препод., сотр., аспир. и студентов ДГТУ, 2002. - С. 8586.

16. Баламирзоев А. Г. Определение зависимости между относительной суф-фозионной осадкой и уплотняющим давлением//Веетник ДГТУ.-2002.- вып. № 5.-С.96-101.

17. Баламирзоев А, Р. Расчет суффозионной осадки-ЛИзв.вузов. Сев.-Кае. регион. Техн.науки.-2002.- № 3.-С.82-85. .

18.Баламирзоев А. Г. Численное решение уравнений растворения и выноса солей при, фильтрации в трещиноватых породах.//Изв.вузов. Сев.-кав.регион. Техн.науки, спец.выпуск, Математическое моделирование и компьютерные технологии.- 2002,-С.95-96.

19. Баламирзоев А. Г. Расчет консолидации постепенно возводимого слоя грун-та^/Изв.вузов. Сев.-Кав.регион. Техн.науки .-2003.- ífe 1.-C.4G-43

20. Баламирзоев А. Г. Влияние состава и структуры песчаных фунтов на величину коэффициента фильтрацииУ/Изв,вузов.Сев.-Кав.решон. Техн.науки, Приложение № 3, 2003.-C.I9U 197.

21. Баламирзоев А. Г. Порог сопротивления мелкозема при вымывании его из трещин в скальных породах/ГГр.ин-та геологии ДНЦ РАН, Геоэкологические проблемы освоения и охраны ресурсов подземных вод Восточного Кавказа, Махачкала, 2003, C.19I-193.

22. Баламирзоев А, Г. Экспериментальные исследования фильтрации в растворимых трещиноватых скальных породахУ/Аспирант и соискатель. -2005.-№ 1, - С, 213-21 б.

-1 • 31

23. Баламнрзоев А. Г. Фильтрация в трещиноватых скальных породахУ/Естественные' и технические науки. -2005.-№ 1. — С. 170-175.

24. Баламнрзоев А. Г. Особенности нестационарной фильтрации в*трещиноватой поро-де,//Извлузов. Сев.-Кав.регион. Техн.науки, Приложение № 2,2005. -С.70- 72.

25. Баламнрзоев А. Г. Методика расчета фильтрационной безопасности гидротехнических сооружений на трещиноватом загипсованном основанн и .//Изв.вузов. Сев.-Кав.регион, Техн.науки. -2005. -№ 4. -C.73-S6.

26. Баламнрзоев А.Г. Оценка уровня фильтрационной безопасности арочной плотины МиаглинскоЙ ГЭС на загипсованном основании .//Водное хозяйство России: проблемы, технологии и управление,- 2005.-Т 7.-№ 4. С, 372-3S4.

27. Баламнрзоев А, Г. Результаты исследований обходной фильтрации в правобережном примыкании плотины Миатлинской ГЭС с учетом образования тектонических зон.//Водное хозяйство России: проблемы, технологии и управление. .- 2005.-Т7.- № 5. С.492-500.

28. Баламнрзоев А, Г. Расчет фильтрации под плотиной на скальном основании с учетом возможных повреждений в противофильтрацноиной завесе/ЛТроблемы мелиорации и перспективы развития водохозяйственного комплекса Республики Дагесйн/ Сб.статей/ Махачкала,¿2005. -СЛ17-126. ^ i

29. Баламнрзоев А. Г. Фильтрационная безопасность гидротехнических сооружений на трещиноватом загипсованном основапинУ/Проблемы мелиорадат-и-верспчктнш развития водохозяйственного комплекса Республики Дате-, стан/Сб,статей/Махачкала.:2005.-С.127-138.

30. Баламнрзоев А. Г. Существование решения в одной задаче фильтрации в трещиноватых породах при вырожденном коэффициенте фильтрации// Функционально-дифференциальные уравнения и их приложения. Материалы 11-й Международной научной конференции.-Махачкала, 2005. -С. 67-49. 4

31. Баламнрзоев А. Г. Методика расчета растворения пласта засоленной породы в основании плотины// Функционально-дифференциальные уравнения и их приложения. Материалы 11-й Международной научной конференции.-Махачкала, 2005. -С.87-90.

32. Баламнрзоев А.Г. Расчет фильтрационной безопасности гидротехнических сооружений на загипсованном основани^/Вычислительная механика деформируемого твердого тела. Материалы Международной научно-техн. Конференции,- М.: МНИТ, 2006, С. 173-176.

33. Баламнрзоев А. Г, Нестационарная концентрация солей в трещине произвольного сечения// Изв.вузов. Сев.-Кав.регион. Техн.науки, Приложение № 1,2006. -С.74- 82.

34. Баламнрзоев А. Г. Расчет фильтрации под плотиной на скальном основании с учетом повреждений.» протнвофильтрационной завесе.//Изв. вузов. Строительство, № 3-4, 2006.С.Ю4-110.

35. Баламнрзоев А. Г., Бабаев Б. Д. Фильтрация в трещиноватых горных породах,// Изв.вузов. Сев.-Кав.регион. Техн.науки, №4,2002.-С.116. (автор-55%)

36. Баламнрзоев А. Г., Бабаев Б. Д. Рекомендации по противофильтрационным устройствам подземного контура бетонных плотин на скальных основаниях.// Изв.вузов. Сев.-Кав.регион. Техн.науки, № 4,20О2.-С.] 15. (автор - 65%)

37. Баламнрзоев А. Г., Бабаев Б. Д. Определение коэффициентов молекулярной диффузии растворов в пористо-трещиноватых породах,// Изв.вузов. Сев.-Кав.репюн. Техн.науки, № 4,2002.-С.115. {автор-35%)

ЗВ.Баламирзоев А. Г., Бабаев Б, Д. Экспериментальные исследования фильт-рации в трещиноватых загипсованных породах. // Изв.вузов. Сев.-Кав, регион. Техн.науки, №

. ■ 4,2002.-С, 114. (автор—50%)

39, Баламирзоев А.Г., Бабаев БД. Растворение пласта засоленной породы-в основа-кии плотины// ДГУ.-Махачкала, 2002.-8 С-Деп. ВИНИТИ РАН 05.03.02 № 950-В 2002. (автор - 65%)

40, Баламирзоев А. Г., Гаджи ев А. А. Прогнозирование уплотнения водона-сыщенной грунтовой среды с учетом ползучести. - Изв.вузов. Сев.-кав.регкон. Техн.науки, № 4,

- 2001,-С.82-83. (автор -65%) .41. Баламирзоев А.Г., Коснченко Ю.М., Бабаев БД. Прогноз деформаций гцдротехнн--. ческиж- сооружений на загипсованных породах// Изв.вузов. Сев.-Кав.регион. Техн.науки, Приложение № 1,2003. -С.82. (автор -35%)

42. Баламирзвев-А-Г^Еосиченко Ю.М., Бабаев БД. Прогноз суффознонной осадки во . . времени// Изв.вузов. Сев.-Каврегион. Техн.науки, Приложение № 1, 2003.-С.82. (ав-

■ тор — 30%)

43. Балам ирзоев А.Г., Косиченко Ю.М., Бабаев БД. Гидравлика трещин в бето-не//Изв.вузов. Сев.-кав.регион. Технлауки, Приложение Л* 1, 2003. - С.82. (автор -

• 35%)

44. Баламирзоев А.Г., Косиченко Ю.М., Магомедева A.B. Расчет суффознонной осадки при неравномерном распределении растворимых солей в грунтах оснований гидротехнических сооружений//Изв.вузов. Сев.-Кав.регион. Техн.науки, № 3, 2002. -С.82-84. (автор-35%)

; 45. Балам ирзоев А.Г., Селимханов Д.Н. Прогноз суффознонной осадки во вре-, ,мени//Тезисы докладов ХХЦ иауч.-тех. конференции препод., сотр., аспир. и студентов ДГТУ, 1999. -С. 142-145. (автор - 55%)

46. Баламирзоев А.Г., Селнмханов Д.Н. Определение параметров для гидротехнических сооружений со сложным подземным контуром Л Изв.вузов, Сев.-Кав.регион. Техн.науки .-2003.- № 2.-С.88-92. (автор - 70%)

47. Баламирзоев А.Г,, Хачалов Г.Б. Определения модуля деформации скалы по осадке полаъштольнеУ/Изв.вузов.Строительство.-2004,->Га 12.-С.74-78. (автор-75%)

48. Га мило в Г.С., Гамндов М.С., Баламирзоев AT. и др. Способ и устройство для заделки трещин в гидротехнических сооружениях,- Приоритетный № 2003130806 от 23.10.2003.

49. Гамндов Г.С., Гамндов М.С., Баламирзоев А.Г. н др. Способ и устройство защиты берегоукрепительных сооружений,- Приоритетный ' № 2003130805 от 23,10.2003.

50. Магомедов К.Г., Баламирзоев А.Г. Определение длины пути насыщения гипсом воды при ее движении по трещине в загипсованном песчанике.// Вопросы гидрсоколо-гин и рациональногЬ природопользования в ДагестанеУДагестанский политехниче-

. ский институт, -Махачкала.-1994,- С. 66-69. (автор—45%)

51. Магомедов К.Г., Баламирзоев А.Г. Исследование математической модели выщелачивания гипса из скальных пород на ЭВМ// Состояние и перспективы развития термоэлектрического приборостроения: Тез.док. Всеросс.науч .»тех.конф. — Махачкала, 1995. -С. 58. (автор - 50%)

52. Магомедова А.ВП Магомедов KT., Баламирзоев А.Г. Теоретические основы процесса выщелачивания солей при фильтрации воды через основания напорных сооружений на засоленных грунтах.// Сб.трУ Вопросы гидроэкологии и рационального природопользования в Дагестане. - Махачкала, 1994. С. 58-65. (автор - 35%).

Подписано к печати ¿'Д^е 06 г. Заказ /Й Тираж 100 ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии 127550, Москва, ул. Б.Академическая