Геология НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ТЕКТОНИЧЕСКОГО И

ºðºì²ÜÆ äºî²Î²Ü вزÈê²ð²ÜÆ ¶Æî²Î²Ü îºÔºÎ²¶Æð
Ó×ÅÍÛÅ ÇÀÏÈÑÊÈ ÅÐÅÂÀÍÑÊÎÃÎ ÃÎÑÓÄÀÐÑÒÂÅÍÍÎÃÎ ÓÍÈÂÅÐÑÈÒÅÒÀ
´Ý³Ï³Ý ·ÇïáõÃÛáõÝÝ»ñ
3, 2007
Åñòåñòâåííûå íàóêè
Геология
УДК 551.491.4
С. М. ЗЕЙЗАФУН
НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ТЕКТОНИЧЕСКОГО И ИНЖЕНЕРНОГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ ВОДОХРАНИЛИЩА ЗЕЙЗУН (САР)
(ПРИЧИНЫ АВАРИИ ПЛОТИНЫ)
В работе рассмотрены особенности тектонического и инженерно-геологического строения территории водохранилища Зейзун (САР) в связи с
выяснением причин разрушения плотины. Неоднородность геологического
строения, в частности существование в основании плотины литологического
контакта пород (возможно тектонической природы), развитие суффозионнофильтрационных процессов, наличие неравномерных горизонтально-вертикальных деформаций и, наконец, выдавливание глинистых грунтов из под
подошвы основания в левобережной части плотины считаются главными
причинами аварии плотины.
Водохранилище Зейзун построено в северо-восточной части впадины
Эль-Габ у деревни Зейзун. Длина оси плотины 5,5 км, максимальная высота
43 м, максимальный объем наполнения 71 млн. м3, занимаемая площадь
500 га. Плотина каменно-набросная с центральным глинистым ядром.
4 июня 2002 г. на плотине произошла авария.
Общий вид разрушенной части плотины Зейзун, июнь 2002 г.
В связи с установлением причин аварии нами изучены тектонические и
154
инженерно-геологические условия водохранилища и прилегающих к нему
территорий [1] .
По результатам выполненных изыскательских работ установлено, что
коренными породами основания сооружения служат базальты и разнотипные
известковистые глины третичного возраста. Указанные коренные образования перекрыты делювиально-пролювиально-аллювиальными отложениями,
представленными глинами, песками, галькой, валунами и глыбами базальтов
и известняков. Базальты по степени выветрелости разбиты на 3 типа: сильно
выветрелые раздробленные; слабо выветрелые трещиноватые, в трещинах в
основном глинистый заполнитель; трещиноватые (первичные) плотные,
незатронутые выветриванием.
Глинистые отложения, перекрывающие базальты, представляют значительный интерес, так как они слагают чашу водохранилища и часть основания плотины. По данным опытно-фильтрационных работ, выполненных на
стадии изысканий, величина водопоглощения (q) для глинистых образований достигает до 0,01 л/мин∙м2, а для лавовых (столбчатых базальтов) –
0,1–0,01 л/мин∙м2 и менее. Достоверность величины q для базальтов требует
уточнения. Так, например, опыт работ в Армении показывает, что вышеуказанные столь низкие значения водопоглощения для столбчатых базальтов,
скорее всего, ошибочны. Это объясняется тем, что вертикально пробуренные
скважины часто проходят в пределах одного столба и поэтому с глубиной
удельное водопоглощение приближается к нулевым значениям. В то же
время, для тех же столбчатых базальтов достаточно пересечь скважиной
одну-две первичные трещины и уже в стволе скважины промывочная вода
теряется полностью. По результатам геотехнических исследований образцов,
отобранных из скважин по створу плотины, было выделено шесть инженерно-геологических элементов. Они представлены в основном глинами и
глинисто-песчанистыми образованиями, за исключением одного комплекса,
связанного с лавовыми породами (базальтами).
Согласно механическому составу, выделенные глинистые комплексы
представлены тяжелыми и жирными разностями и носят явно выраженный
коллоидный характер (содержание фракций диаметром <0,005 мм достигает
до 78–83%). Состояние (консистенция) и физико-механические свойства этих
грунтов изменяются в широких пределах как по простиранию, так и по глубине. Следует отметить, что при выделении глинистого слоя в отдельный инженерно-геологический элемент допущена ошибка, которая привела к неправильному определению показателей сопротивления сдвигу при расчетах
устойчивости плотины. Так, согласно ГОСТу 20522–96 (Грунты. Методы
статистической обработки результатов испытаний), слои, сложенные глинистыми грунтами с показателем консистенции IL>0,75, следует рассматривать
как отдельный инженерно-геологический элемент. Это не было сделано, что
особенно касается участка от ПК 58+35 до ПК 65+30. Именно этот участок
подвергся наибольшим деформациям и оползневым явлениям. В конкретном
случае под плотиной оказались глины текучей консистенции (мощностью
около 6–7 м), и поэтому сопротивление сдвигу в реальных условиях гораздо
ниже величин, полученных в лаборатории.
155
В целом, анализ материалов геотехнических исследований показывает,
что на участке створа плотины имевшие место деформационные явления –
это, прежде всего, результат недоучета низкой сопротивляемости сдвигу глин
основания плотины, неучета первоначального состояния их текучей консистенции, и, как следствие, медленного нарастания плотности скелета грунта во
времени под нагрузкой плотины. На основании выполненных комплексных
исследований и с учетом тектонических и инженерно-геологических особенностей участка работ составлен геолого-литологический разрез разрушенной
части плотины Зейзун, где в частности установлен также литологический
контакт пород, скорее всего, тектонической природы.
В результате аварии произошло полное разрушение (размыв) плотины
по гребню и ее основанию. Правый борт плотины, сооруженный на базальтах, практически не пострадал. На гребне этого борта образовались только
трещины длиною 10–12 м, быстро затухающие с глубиной. Что же касается
левого борта, то верхняя часть призмы тела плотины до участка размыва
полностью деформирована и разбита трещинами.
Проанализированный нами тектонический и инженерно-геологический
материал позволяет установить следующие основные причины разрушения
плотины Зейзун.
Под зубом плотины новым бурением, вместо ожидаемого водоупорного глинистого комплекса, были вскрыты водопроницаемые породы: пески,
глыбы и валуны базальтов и частично известняков. Разрезы вновь пробуренных скважин показали, что зуб плотины не доведен до водоупорных глин.
Ядро и зуб плотины оказались на столбчатых трещиноватых базальтах.
Недостаточно плотный контакт тела массивного сооружения с основанием и малая суффозионная устойчивость грунтов создали условия для образования фильтрационных ходов, ускоривших разрушение плотины. Вынос
множества частиц в направлении к нижнему бьефу привел к осадке гребня
плотины и переливу вод водохранилища, что и создало условия для разрушения плотины.
Одной из главных причин, ускоривших аварию плотины Зейзун, явилась резкая неоднородность геологического разреза основания плотины: его
левобережная часть опирается на комплекс пород, представленный водонасыщенными, в отдельных местах практически текучими глинами, тогда как
породы правобережной части – это скальные, лавовые образования. Следовательно, указанный фактор неоднородности явился причиной неравномерной осадки и сдвиговых деформаций сооружения. Как показывают примеры
многих аварийных плотин, обычно неравномерная осадка основания сопровождается образованием в основании трещин, разломов, которые постепенно
расширяются кверху [2, 3]. В таких условиях причиной разрушения плотины
может быть также сравнительно небольшой перелив воды через гребень.
Достаточно струе воды начать интенсивно размывать грунт низового откоса,
чтобы произошло разрушение гребня плотины.
При восстановлении разрушенной плотины Зейзун считаем необходимым учесть следующие рекомендации.
– Провести детальные исследования тектонических, инженерно-геологических и гидрогеологических условий створа плотины, в том числе уточ156
нить геотехнические параметры грунтов.
– Для тела плотины необходимо выбрать достаточно водонепроницаемое основание, неспособное к горизонтальным и вертикальным смещениям.
– Необходимо оснастить плотину контрольно-измерительной аппаратурой, позволяющей контролировать напряженно-деформированное и фильтрационное состояния тела и основания плотины, величины пόрового давления, уровни грунтовых и фильтрационных вод.
Кафедра геофизики
Поступило 04.06.2007
Л ИТЕР АТУ Р А
1. Очерки геологии Сирии. Под редакцией академика Ю.Г. Леонова. М.: Наука, 2000.
2. Осокина Д.Н. Моделирование тектонических напряжений, обусловленных разрывами и
неоднородностями в земной коре. В кн.: Экспериментальная тектоника: методы, результаты
и перспективы. М.: Наука, 1989, с. 163–196.
3. Плотников Н.И. Техногенные изменения гидрогеологических условий. М.: Недра, 1989.
ê. Ø. ¼ºÚ¼²üàôÜ
¼ºÚ¼àôÜ (ê²Ð) æð²Ø´²ðÆ îºÎîàÜ²Î²Ü ºì ÆÜĺܺð²ºðÎð²´²Ü²Î²Ü Î²èàôòì²ÌøÆ àðàÞ ²êäºÎîܺð
(ä²îì²ðÆ ì²ðÆ ä²îÖ²èܺðÀ)
²Ù÷á÷áւÙ
Ðá¹í³ÍáõÙ ¹Çï³ñÏíáõÙ »Ý ¼»Û½áõÝ çñ³Ùµ³ñÇ ï³ñ³ÍùÇ ï»ÏïáÝ³Ï³Ý ¨ ÇÝŻݻñ³»ñÏñ³µ³Ý³Ï³Ý ϳéáõóí³ÍùÇ ³é³ÝÓݳѳïÏáõÃÛáõÝÝ»ñÁ` ϳåí³Í ³Ùµ³ñï³ÏÇ íóñÇ Ñ»ï: ì»ñçÇÝÇë ÑÇÙÝ³Ï³Ý å³ï׳éÝ»ñÁ ѳٳñíáõÙ »Ý »ñÏñ³µ³Ý³Ï³Ý ϳéáõóí³ÍùÇ ³Ýѳٳë»éáõÃÛáõÝÁ, Ù³ëݳíáñ³å»ë å³ïí³ñÇ ÑÇÙùáõÙ ³éϳ ³å³ñÝ»ñÇ ÉÇÃáÉá·Ç³Ï³Ý ÏáÝï³ÏïÁ (Ñݳñ³íáñ ¿ ï»ÏïáÝ³Ï³Ý µÝáõÛÃÇ), ÑÇÙùáõÙ ëáõýá½ÇáÝýÇÉïñ³óÇáÝ åñáó»ëÝ»ñÇ ½³ñ·³óáõÙÁ, ³Ýѳí³ë³ñ³ã³÷ Ñáñǽáݳϳݖ
áõÕÕ³ÓÇ· ¹»ýáñÙ³ódzݻñÁ ¨, í»ñç³å»ë, å³ïí³ñÇ Ó³Ë³÷ÝÛ³ Ù³ëÇ
ϳí³ÛÇÝ ·ñáõÝïÝ»ñÇ ¹áõñë ÙÕáõÙÁ Ýñ³ ÑÇÙݳï³ÏÇó:
S. M. ZEIZAFUN
SOME ASPECTS OF TECTONIC AND ENGINEERING-GEOLOGICAL
STRUCTURE OF ZEIZUN (SAR) RESERVOIR
(REASONS OF DAM ACCIDENT)
S u m ma r y
Peculiarities of tectonic and engineering-geological structure of Zeizun
reservoir area are observed in the article, taking into account the accident happened
there. The main reasons of the latter are explained by the heterogeneity of
geological structure, in particular, by the lithologic contact available in the basis of
obstruction (contact of tectonic nature is possible), the development of pipingfiltration processes in the basis, irregular horizontal-vertical deformations and, at
last, by ousting of left-side clay grounds of obstruction from its basis.
157