10.3 Повреждения и аварии бетонных и каменных плотин

Основными причинами аварий и разрушений бетонных пло­тин являются недоучет несущей способности пород основания или неприемлемое распределение усилий на контакте основания с сооружением. Кроме того, разрушению способствуют подвиж­ки пород основания, их выветривание, выход из строя дренажа или цементационной завесы, повышенная фильтрация в основа­нии и др. Аварии арочных плотин происходят в основном из-за потери несущей способности породы скального основания.

Ниже приведены примеры аварий и разрушений бетонных плотин.

Плотина Мальпассе (Франция) высотой 60 м представляла собой тонкую цилиндрическую арку толщиной у основания 6,91 м и у гребня 1,5 м. В результате разрушения плотины в 1959 г. погиб 421 человек и нанесен значительный материальный ущерб. Сильные дожди повысили уровень воды в водохранилище до 100 м при отметке гребня водослива 100,4 м. При этом дисковый затвор донного водовыпуска должен был открываться автома­тически. Однако автоматика не сработала. Дежурному смотри­телю было дано указание открыть затвор вручную при отметке 100,12 м. Через 1,5 ч уровень воды снизился на 3 см, и смот­ритель покинул сооружение, а через 25 мин после его ухода плотина мгновенно разрушилась. Специальная комиссия рас­смотрела ряд возможных причин разрушений: воздействие сей­смических явлений, в том числе от взрывов в связи со строи­тельством поблизости автодороги, диверсия, падение метеорита, нарушение правил эксплуатации донного водовыпуска, плохое качество бетонных работ, ошибки в расчетах плотины на проч­ность.

По заключению экспертов, плотина разрушилась из-за смеще­ния левого берегового устоя, который сдвинулся на 208 см по трещине, недоучета прочности скального основания и ее трещи­новатости.

Плотина Вега-де-Тера (Испания) высотой 34 м, контрфорсная, выполненная из каменной кладки с напорной плитой из бетона, разрушилась в 1959 г. после эксплуатации в течение трех лет. Водохранилище было заполнено до НПУ. В результате аварии было смыто 17 контрфорсов. Причиной разрушения явилось то, что фактический модуль упругости каменной кладки был значи­тельно ниже требуемого по расчету. Растягивающие напряжения в верхней части опирания контрфорса превышали 5 МПа. На­порная бетонная плита в этом случае имела податливые опоры (контрфорсы) и работала, как консоль, заделанная в основание.. Появились растягивающие и повышенные касательные напря­жения в основании, что и вызвало сдвиг контрфорсов.

Гравитационная плотина Чиккахоле (Индия) высотой 36,7 м,. построенная в 1968 г., разрушилась через четыре года ее экс­плуатации. Плотина была выполнена также из каменной кладки на известковом растворе. Водосбросное сооружение представля­ло собой четырехпролетный водослив с отверстиями по 10 м ши­риной и 3 м высотой, пропускающими 450 м³/с. Ливневые дожди, продолжавшиеся в течение 3 сут, вызвали паводок с расходом 1150 м³/с. Произошел перелив воды через гребень плотины. В теле плотины образовалась промоина глубиной 14,3 м, длиной по гребню 122 м и шириной по дну 26 м. К тому же во время ливневого паводка произошла авария в системе электроснабже­ния, что вывело из строя электрические лебедки, предназначен­ные для подъема затворов на водосливе.

Плотина Ислам (Индия) контрфорсная, с плоскими плитами, высотой 12,2 м над дном реки и 26 м над наиболее низкой точ­кой зуба. Плотина имела 67 контрфорсов толщиной по 0,46 м, плоское напорное перекрытие и фундаментную плиту толщиной 0,31 м. За день до аварии на одном из участков увеличился расход воды из дренирующего отверстия в фундаментной пли­те. В день аварии из-под фундаментной плиты около одного из контрфорсов выходил значительный поток воды, а уровень воды в верхнем бьефе снизился на 0,6 м. Затвор поднять не удалось. Плотина разрушилась. Фундаментная плита провалилась в обра­зовавшуюся промоину, подмытый контрфорс упал. Пять секций плотины были вынесены в нижний бьеф, а три секции были повреждены. Разрушение произошло, как следует из вышепри­веденных фактов, в результате размыва грунта под зубом и фун­даментной плитой на участке, где зуб не доходил до водонепро­ницаемого грунта основания, то есть из-за некачественных гео­логических изысканий, или низкого технического уровня проекта.

Неординарным примером аварии бетонных плотин является авария, произошедшая на плотине Вайонт, достаточно подробно изложенная в 10.1.

Из приведенных примеров аварий и разрушений плотин, а также анализа причин, вызвавших их, следует, что периодиче­ски, примерно 1 раз в 4...5 лет, необходимо проводить инспек­тирование состояния бетонных плотин. Это отмечалось на заседа­нии специальной комиссии по большим плотинам в Дели (Ин­дия) в 1975 г. Инспектирование гидроузлов проводится в ряде зарубежных стран и в Советском Союзе научно-исследователь­скими институтами: ВНИИГ, Гидропроектом и др.