Б.И. Воевода, А.Н. Хромов

Донецкий государственный технический университет

Среди проектировщиков и эксплуатационников гидротехнических сооружений бытует мнение, что аварийные ситуации возникают вследствие чисто техногенных факторов: нарушение проектных решений по материалам и технологиям, несоблюдение правил эксплуатации и т.п. Однако, накопленный опыт оценки состояния гидротехнических сооружений однозначно показал, что прочность и устойчивость любого крупного сооружения зависит от состояния горного массива основания.

По современным геологическим представлениям вся приповерхностная часть земной коры разбита на блоки различной тектонической активности. Границы таких блоков представляют собой геодинамические зоны. Они могут иметь либо аномально напряженное состояние, либо представляют собой структуры, по которым происходили или происходят тектонические подвижки. Зоны имеют различные размеры, зависящие от причин их возникновения, которые, в свою очередь, полигенетичны. Структурные элементы горного массива чаще всего проявляются на поверхности в виде линейно вытянутых форм рельефа, их границ, элементов гидрографической сети, геологически обусловленных зон почвенного и растительного контрастов. По аналогии с планетарными поверхностно проявленными глубинными структурами, структурные линейные элементы поверхности горного массива, также называют линеаментами или микролинеаментами. В зависимости от решаемых научных и прикладных задач и детальности изучения, интерес могут представлять блоки горного массива и соответствующие линеаменты самых различных размеров. При оценке устойчивости гидротехнических сооружений интерес представляют линеаменты по протяженности в сотни метров и первые километры.

Геодинамические зоны могут иметь различную тектоническую активность, проявляющуюся с различными периодами. Подвижки блоков имеют сравнительно невысокие размеры (2-4 мм/год) и проявляются на глубинах в десятки и первые сотни метров. Такие процессы особенно характерны для овражно-балочных и каньонных систем поверхности, представляющие наиболее активные геотектонические участки в прошлые геологические эпохи. Современная тектоническая активность таких систем поверхности является унаследованной. Согласно действующим правилам и нормам, грунтовые гидротехнические сооружения располагаются в овражно-балочных и каньонных участках поверхности, то есть в максимально неблагоприятных в тектоническом отношении местах. При периодических проявлениях современной тектонической активности по геодинамическим зонам коренные породы основания сооружения подвергаются подвижкам. Насыпные грунты воспринимают подвижки пород основания, что вызывает неупорядоченное распределение напряженного состояния в теле дамбы (плотины). Возникают трещины различных направлений, что, приводит к разделению тела сооружения на блоки различных размеров. Наиболее ослабленные участки образуются в местах пересечения трещин различных направлений. Зоны пересекающихся аномальных напряжений являются однозначным признаком зарождения аварийно-опасной ситуации. Такие ситуации возникают при длительных и интенсивных фильтрациях загрязненных вод из гидротехнического сооружения. Предаварийная ситуация вызывается суффозионными процессами в насыпных грунтах и породах основания на участках таких фильтраций, которые происходят по геодинамическими зонами (линеаментами). Следовательно, наиболее неблагоприятными по устойчивости и экологической опасности являются грунтовые дамбы (плотины) расположенные на участках с повышенной тектонической активностью. Для ликвидации упомянутых экологически негативных явлений на грунтовых гидротехнических сооружениях постоянно выполняются ремонтно-восстановительные работы с огромными затратами.

Из изложенного вытекает необходимость детального и всестороннего объемного изучения состояния горного массива основания гидротехнических сооружений, как на этапе выбора площадок под строительство, так и на всем протяжении эксплуатации сооружений. Необходимо выполнить линеаментный анализ, оценить геодинамическую зональность, современную тектоническую активность горного массива, оценить влияние этих факторов на устойчивость и экологическую безопасность объекта. Поставленные задачи должны решаться методами, обеспечивающими объемный характер информации и не требующими высоких затрат. Указанным требованиям отвечают геофизические методы исследования.