Введение к работе
Актуальность темы и постановка задачи
Актуальность диссертационной работы определяется высоким уровнем ответственности гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС), располагаемых, как правило, на нескальных основаниях и склонах, при этом исследование влияния динамических воздействий и разработка критериев безопасности сооружений и конструкций имеет важное значение, как основа длительной безопасной эксплуатации.
Как показывают натурные наблюдения за состоянием сооружений и конструкций гидроаккумулирующих электростанций за рубежом и в России (водоприемников, напорных трубопроводов и их склонов, зданий ГАЭС, фундаментных плит, подпорных стенок и др.) имеют место отклонения от проектно-прогнозируемой работы. Наряду с этим безопасность гидротехнических сооружений и конструкций должна обеспечиваться в соответствии с Законом РФ «О безопасности гидротехнических сооружений».
При этом следует учитывать, что сооружения и конструкции гидроаккумулирующих электростанций, их расчеты, проектирование, строительство и последующая эксплуатация уникальны в силу применяемых нестандартных технических решений в связи с особенностями назначения ГАЭС.
Учёт влияния динамических воздействий, являющихся следствием специфики ГАЭС, при работе гидроагрегатов в турбинном и насосном режимах, при изменяющихся горизонтах воды в верхнем и нижнем бассейнах и наличии оползневых склонов напорных трубопроводов, представляется весьма значимым и актуальным для разработки критериев безопасности гидротехнических сооружений.
Цель и задачи диссертационной работы
Цель диссертационной работы - провести комплекс исследований и сформулировать научные основы разработки критериев безопасности гидротехнических сооружений гидроаккумулирующих электростанций с учетом влияния динамических воздействий.
Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи:
определить динамическое состояние склона напорных трубопроводов;
оценить динамическое состояние гидротехнических сооружений и прилегающих к ним приповерхностных геологических структур;
исследовать влияние динамического режима работы верхнего и нижнего бассейнов на фильтрационные процессы: в теле дамбы, в основании водоприёмника, в водовмещающей толще склона напорных трубопроводов и в низовой плотине;
исследовать влияние эксплуатационных динамических воздействий
при работе обратимых гидроагрегатов на сооружения и конструкции ; водоприёмника;
- разработать на основе натурных данных и экспериментально-
расчётных исследований критерии безопасности гидротехнических
сооружений- дамбы верхнего бассейна, водоприёмника, напорных
трубопроводов и склона напорных трубопроводов.
Научная новизна результатов диссертационных исследований:
комплексный подход к решению задачи разработки критериев безопасности гидротехнических сооружений, связанный с учётом влияния динамических воздействий и основанный на натурных наблюдениях, исследованиях и на расчётах напряжённо-деформированного состояния;
установленная связь изменения горизонта воды в бассейнах со смещениями пород на склоне напорных трубопроводов, а также факт максимальных вибраций на склоне при работе гидроагрегатов в насосном режиме;
обоснование и предложения по применению высокоточных спутниковых методов координатных определений для определения реальной картины движения гидротехнических сооружений и деформационных процессов в земной коре (к примеру, в оползневом склоне напорных трубопроводов Загорской ГАЭС);
результаты исследований влияния динамического режима работы верхнего и нижнего бассейнов на фильтрационные процессы в теле дамбы, в основании водоприёмника, в водовмещающей толще склона напорных трубопроводов и в низовой плотине;
результаты расчетных исследований на конечно-элементной модели системы «водоприёмник - понур - компенсаторная секция - грунтовое основание» динамического напряжённо-деформированного состояния;
комплекс критериальных значений диагностических показателей дамбы верхнего бассейна, водоприёмника, напорных трубопроводов и склона напорных трубопроводов.
Достоверность результатов исследований обусловлена:
проведением комплекса натурных наблюдений и исследований;
использованием в натурных исследованиях проверенных практикой измерительных приборов и методов исследований, а также их разнообразием и полнотой;
оценкой показателей неоднородности исследованных параметров на основе вероятностно-статистической обработки натурных данных;
применением апробированных методов математического моделиро-
вания напряжённо-деформированного состояния гидротехнических сооружений и конструкций; - хорошей согласуемостью результатов натурных наблюдений, исследований и расчётов.
Практическая іначимость результатов диссертационных исследований
Диссертация является научной работой, в которой на основании выполненных автором исследований представлены научные основы разработки критериев безопасности гидротехнических сооружений гидроаккумулирую-щих электростанций с учётом влияния динамических воздействий, присущих ГАЭС.
Практическая значимость заключается в использовании при эксплуатации Загорской ГАЭС разработанных автором предложений по изменению конструкции верхового откоса И-ой очереди дамбы верхнего бассейна, по реконструкции системы вертикального дренажа в зоне оползневого склона напорных трубопроводов, а также критериев безопасности гидротехнических сооружений с учётом влияния различного рода динамических воздействий с целью обеспечения длительной безопасной работы важнейшего гидроэнергетического комплекса.
Внедрение результатов исследований
Натурные и экспериментально-теоретические исследования выполнены применительно к Загорской гидроаккумулирующей электростанции, как на стадии проектирования, так и на стадиях строительства и эксплуатации. Разработанные критерии безопасности сооружений Загорской ГАЭС утверждены в Госэнергонадзоре Минэнерго РФ.
Апробация работы
Материалы исследований по теме диссертации докладывались на Научно-техническом Совете РАО «ЕЭС России» 18.03.1997 г., на совместном заседании Научно-технического Совета РАО «ЕЭС России» и Координационного совета по отраслевой программе «Безопасность энергетических сооружений» секции «Единая энергетическая система Научного Совета РАН в 1999 г., на Научно-техническом Совете РАО «ЕЭС России» 23 и 29.05.2001 г. и др.
Публикации по теме диссертации
Основные положения диссертационной работы опубликованы в 13 печатных трудах.
Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность доктору геолого-минералогических наук, профессору Г.С. Золотарёву, инженеру В.И. Магруку, доктору технических наук И Н. Иващенко, кандидату техни-
ческих наук, профессору А.А. Генике за ценные консультации и помощь в работе.
Структура и объём диссертации
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, содержащего 100 наименований. Основное содержание диссертационной работы изложено на 246 стр., включая 75 таблиц и 70 рисунков.
