ПРАВИЛА
ПРОВЕДЕНИЯ НАТУРНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА РАБОТОЙ БЕТОННЫХПЛОТИН

РД 153-34.2-21.545-2003

ОАО «ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева»

Санкт-Петербург

2003

Содержание

Разработано Открытым акционерным обществом «Всероссийскийнаучно-исследовательский институт гидротехники им. Б.Е. Веденеева»

Исполнители Э.К.АЛЕКСАНДРОВСКАЯ,В.Н. ДУРЧЕВА, СМ. ПУЧКОВА

Согласовано с Департаментом электрических станций РАО «ЕЭС России» 19.12.2002

Первыйзаместитель начальника В.А. КУЗНЕЦОВ

Утверждено Департаментом научно-технической политики и развития РАО «ЕЭС России» 24.01.2003

Заместительначальника А.В. БОБЫЛЕВ

Срок первой проверки настоящего РД - 2007 г.

Периодичность проверки - одинраз в 5 лет

Дата введения 2004-01-01

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Назначение Правил и область применения

1.1. НастоящиеПравила регламентируют проведение натурных наблюдений на эксплуатируемыхгидротехнических сооружениях.

1.2. Правилапредназначены для гидротехнических служб ГЭС, контролирующих текущее состояниесооружений гидроузла, проектных и научных организаций, разрабатывающихпрограммы наблюдений и оценивающих безопасность сооружений.

1.3. Правилараспространяются на все виды бетонных плотин, преимущественно I и II классов,входящих в состав гидроузлов Российской Федерации.

1.4. Правиласодержат: основные указания по проведению натурных наблюдений наэксплуатируемых плотинах; цели, виды и методы натурных наблюдений; способыобработки данных и их анализа.

1.5. Целью настоящихПравил является установление единого подхода к эксплуатационному надзору засостоянием гидротехнических сооружений, включающего контроль перемещений,напряжений, деформаций, фильтрационного и температурного режимов системыплотина - основание.

Нормативные ссылки

1.6. В текстеПравил используются ссылки на следующие нормативные документы:

Федеральный закон «О безопасностигидротехнических сооружений» № 117-ФЗ от 21.07.97.

ГОСТ19185-73. Гидротехника. Основные понятия. Термины и определения.

СНиП 2.06.06-85.Плотины бетонные и железобетонные. М.: Государственный комитет СССР по деламстроительства. 1986.

Правила технической эксплуатацииэлектрических станций и сетей Российской Федерации: РД34.20.501-95. 15-ое издание. М. 1996.

Рекомендации по наблюдениям занапряженно-деформированным состоянием бетонных плотин: П100-81/ВНИИГ Л. 1982.

Рекомендации по выборудиагностических параметров, контролирующих состояние бетонных плотин:П82-2001/ВНИИГ. СПб. 2001.

Рекомендации по анализу данных ипроведению натурных наблюдений за напряженно-деформированным состоянием,раскрытием швов и трещин в бетонных и железобетонных сооружениях:П85-2001/ВНИИГ. СПб. 2001.

Рекомендации по анализу данных ипроведению натурных наблюдений за противодавлением и состоянием дренажныхсистем в основании и теле бетонных плотин: П84-2001/ВНИИГ. СПб. 2001.

Рекомендации по анализу данных ипроведению натурных наблюдений за осадками и горизонтальными смещениямибетонных плотин: П83-2001/ВНИИГ. СПб. 2001.

Руководство по натурным наблюдениямза деформациями гидротехнических сооружений и их оснований геодезическимиметодами: П-648/Гидропроект. Л., 1980.

Положение об отраслевой системенадзора за безопасностью гидротехнических сооружений. М.: СПО «Союзтехэнерго».1981.

Типовая инструкция по эксплуатациигидротехнических сооружений гидроэлектростанций: П79-2000/ВНИИГ. СПб. 2000.

Термины и определения

1.7. Внастоящих Правилах используются следующие термины и определения:

Контрольные натурные наблюдения - систематические наблюдения,проводимые на сооружении в целях изучения его основных параметров работы,оценки состояния и эксплуатационной надежности.

Специальные натурные наблюдения(исследования) - наблюдения(исследования), проводимые на сооружении при соответствующем обосновании вцелях получения данных, связанных с необходимостью подтверждения проектныхрешений, уточнения различных процессов, методов и результатов расчета,модельных исследований и др.

Элементы диагностирования - конструктивные элементы плотины,включая основание, состояние которых определяет надежность и безопасностьсооружения и подлежащие систематическому натурному контролю.

Диагностические показатели - наиболее значимые для диагностикии оценки состояния гидротехнического сооружения контролируемые показатели,позволяющие дать оценку безопасности и состояния системысооружение-основание-водохранилище в целом или отдельных ее элементов.

Надежность бетонной плотины - способность плотины восприниматьпроектные внешние нагрузки и воздействия, сохраняя во времени в установленныхпределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнятьзаданную функцию в заданных режимах и условиях эксплуатации, техническогообслуживания и ремонта.

Строительный контроль плотины - комплекс наблюдений, исследованийи испытаний, проводимых в период возведения сооружения в целях обеспечения егопроектных параметров, оценки качества и состояния сооружения в периодстроительства.

Эксплуатационный контроль плотины - комплекс наблюдений (принеобходимости - исследований и испытаний), проводимых в период эксплуатациисооружения с целью получения объективных технических данных о его надежности,безопасности и назначения профилактических инженерных мероприятий.

Контрольно-измерительная аппаратура (КИА) - совокупность средств измерений(измерительных приборов, датчиков и др.) и вспомогательных устройств,предназначенных для контрольных наблюдений и натурных исследований состояниясооружения и основания.

Измерительный прибор (датчик) - средство измерений,предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме,доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

Измерительный створ (сечение) - условная горизонтальная иливертикальная плоскость в сооружении, в которой устанавливаетсяконтрольно-измерительная аппаратура.

Измерительная точка - местоположение одного иликомпактной группы измерительных приборов в измерительном створе.

Цели и задачи натурных наблюдений и исследований

1.8. Основнойцелью проведения натурных наблюдений на эксплуатируемой плотине являетсяполучение информации для оценки состояния плотины и ее элементов, необходимойдля контроля надежности и безопасности гидроузла.

1.9.Результаты натурных наблюдений должны использоваться: для определения спецификиработы плотины и ее элементов;

- для анализапричин несовпадения контролируемых параметров с их расчетными значениями;

- длякорректировки математических моделей работы сооружения;

- для определениядиагностических показателей, определяющих состояние системы плотина-основаниепо условиям устойчивости, прочности и долговечности;

- для оценкивлияния гидроузла на экологические условия района;

- длямногофакторного анализа статической работы плотины и текущего контроля заизменением всех контролируемых параметров, характеризующих состояние плотины игеологической среды и обоснования критериев надежной работы плотины.

1.10.Обобщенные материалы натурных наблюдений и исследований должны использоватьсядля определения резервов надежности плотины и обоснования необходимостиремонтных работ, совершенствования систем натурных наблюдений, конструктивныхрешений при проектировании новых плотин, для ретроспективных расчетов, а такжедолжны учитываться при пересмотре нормативных документов по проектированиюбетонных плотин и правил их эксплуатации [1-5],при составлении деклараций безопасности сооружений.

Организация и состав наблюдений

1.11. Накаждой эксплуатируемой бетонной плотине должны проводиться натурные наблюдения,позволяющие оперативно следить за безопасностью гидроузла. Состав и объемнаблюдений определяются указаниями проекта, нормативными документами взависимости от класса сооружения, геолого-структурных особенностей основания,экологической ситуации и т.д. Программа натурных наблюдений, разработанная припроектировании плотины, как правило, корректируется для периода постояннойэксплуатации.

1.12. Набетонных плотинах I, II, III, а при соответствующем обосновании, IV классовпроводятся инструментальные наблюдения. Визуальные наблюдения проводятся накаждой плотине, независимо от класса сооружения.

1.13. Кобязательным инструментальным наблюдениям относятся: геодезические,контролирующие деформирование геологической среды, основания и тела плотины,фильтрационные, оценивающие фильтрационный режим в плотине и основании.

На высокихплотинах I и II классов обязательно осуществляются термические,тензометрические наблюдения за напряженным состоянием бетона и основания,контролируется раскрытие конструктивных и строительных швов. В Приложенииприведен типовой состав натурных наблюдений, проводимых на высоких бетонныхплотинах, представлены сведения о способах, средствах и периодичности измеренийконтролируемых параметров безопасной работы плотины. Типовой состав наблюденийдолжен быть откорректирован для каждого гидроузла с учетом конкретных проблем,возникающих при его эксплуатации, а также возможностей КИА.

1.14. Дляплотин I класса необходимо получить данные об упругих и пластическихсвойствах бетона для фактических его составов. Модуль упруго-мгновенныхдеформаций и меры ползучести определяются в лабораторных условиях или всооружении.

2. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПРОВЕДЕНИЯ НАТУРНЫХ НАБЛЮДЕНИЙНА ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ПЛОТИНАХ

2.1. Проверка достоверности, достаточности ипредставительности натурных данных

2.1.1.Объективный анализ состояния плотины напрямую зависит от достоверности,достаточности и представительности натурных данных.

Каждый виднаблюдений имеет свою специфику снятия отсчетов и характер погрешностей.

2.1.2. В общемслучае достоверность данных измерений оценивается, исходя из состояния КИА тогоили иного типа, надежности применяемой методики измерений, реальной их точностии квалификации наблюдателей.

2.1.3.Проверка достоверности показаний КИА осуществляется в соответствии синструкциями по проведению натурных наблюдений и установке КИА,разрабатываемыми для каждого гидроузла проектными организациями,осуществляющими авторский надзор за работой сооружений, илинаучно-исследовательскими организациями, участвующими в разработке проекта.

2.1.4.Достаточность данных натурных наблюдений определяется их объемом, составом,частотой измерений контролируемых параметров, необходимых для анализа и оценкиповедения плотины. Параметры, указанные в проекте, могут быть изменены с учетомконкретных требований эксплуатационного надзора.

2.1.5. Частотаотсчетов должна назначаться для каждого вида наблюдений с учетом спецификиработы конкретной плотины.

В зависимостиот контролируемых показателей (параметров) частота взятия отсчетов может изменятьсяв широких пределах: от ежедневных до одного раза в несколько лет.

Общиетребования к назначению периодичности замеров изложены в «Рекомендациях понаблюдениям за напряженно-деформированным состоянием бетонных плотин» [5].

2.1.6.Количество замеров должно быть достаточным для использования статистическихметодов обработки данных измерений при определении зависимостей междуизменяющимися нагрузками, воздействиями и контролируемыми параметрами,периодичность отсчетов должна быть увязана со скоростью изменения УВБ итемпературы. Критерием такой достаточности является шаг интерполяции,обеспечивающий приемлемую для данного контролируемого параметра погрешностьизмерения.

2.1.7. Приназначении графика взятия отсчетов учитывается:

- сезонныйхарактер изменения контролируемых параметров (частота измерений должнаповышаться при приближении к их экстремальным значениям);

- наличие иинтенсивность необратимых изменений контролируемого параметра. В случаенеобратимых изменений контролируемого параметра необходимо увеличить частотуотсчетов для выявления характера и величины необратимой компоненты;

- точностьизмерения параметра (при невысокой точности замеров требуется увеличить частотудля повышения достоверности данных);

- степеньустойчивости параметра, обусловленная его физической природой. При наличии визмерениях колебаний и скачков замеры должны быть учащены, чтобы использоватьстатистические методы обработки натурных данных с требуемой точностью;

- взаимосвязьразличных измеряемых параметров, требующих одновременного взятия отсчетов.Например, фильтрационные напоры и деформации, измеряемые пьезометрами иконтактными тензометрами под напорной гранью; измерение температуры и раскрытийшвов; расходов через бетонную кладку и раскрытий строительных швов и т.п.

2.1.8.Программа всех видов наблюдений составляется с учетом приведенных выше позиций иизменяется по мере изменения схемы статической работы плотины и появления новыхпроблем.

2.1.9.Представительность данных натурных наблюдений определяется объемом информации,на основании которой можно дать всестороннее заключение о работе сооружения и егоэлементов по условиям устойчивости, прочности и долговечности.

2.1.10. Припроведении натурных наблюдений на эксплуатируемой плотине необходимо учитывать,что система гидротехнического надзора, включающая программу наблюдений и схемыразмещения КИА, не всегда удовлетворяет требованиям представительности данныхвследствие:

- выхода частидатчиков из работы;

- отсутствиянаблюдений в отдельных секциях и частях плотины, оказавшихся наиболеечувствительными к эксплуатационным нагрузкам;

- появленияновых проблем, связанных с суффозией, деструкцией бетона, неотектоническимиявлениями в геологической среде и т.д.;

-противоречивости показаний отдельных групп датчиков.

Всевышеперечисленное требует дооснащения сооружения КИА и уточнения программынаблюдений.

2.1.11.Уточненная программа натурных наблюдений и исследований, а также схемыдооснащения КИА разрабатываются на основе фактического состояния плотины инеобходимости наблюдений в ее наиболее ослабленных и недостаточно оснащенныхКИА частях (контактная зона, напорная грань и т.д.).

Присоставлении схемы дооснащения КИА и программы наблюдений с привлечениемспециальных исследований необходимо оценить достоинства и недостатки предыдущихнаблюдений, максимально использовать накопленный материал и на основе его анализаусовершенствовать систему наблюдений.

2.1.12.Контроль за состоянием плотин I и II классов в сейсмически активных районах проводится всоответствии с Типовой инструкцией по эксплуатации гидротехнических сооруженийгидроэлектростанций, (П79-2000/ВНИИГ, раздел «Эксплуатационный контроль засостоянием и работой гидротехнических сооружений»).

2.2. Задачи различных видов натурных наблюдений

2.2.1.Геодезические наблюдения позволяют определять деформированное состояниегеологической среды, плановые и вертикальные перемещения тела плотины искальных массивов, влияние техногенных воздействий на гидроузел.

2.2.2.Фильтрационные наблюдения проводятся для контроля:

- состоянияподземного контура;

-противодавления на подошву плотины и его связи с УВБ и состоянием контактнойзоны (разуплотнение, суффозия, кольматация основания и т.д.);

-фильтрационных расходов в теле плотины и основании.

2.2.3.Термометрические измерения позволяют определять активную зону влияниятемпературы наружного воздуха (зона промораживания бетона) и характер изменениятемпературы в теле плотины (изотермы).

2.2.4.Тензометрические измерения выявляют зону максимальных напряжений в плотине,характер их распределения по горизонтальным сечениям и изменение во времени.

2.2.5.Измерения по щелемерам позволяют оценить монолитность плотины (раскрытиеконструктивных, строительных швов и трещин).

2.2.6.Визуальные наблюдения осуществляются для оценки состояния бетона как материала(трещины, водопроявления, выщелачивание, деструкция), геологической среды(оползни, очаги фильтрации), а также состояния дренажных устройств в основаниии теле плотины, состояния КИА и механического оборудования ГТС (пазы затворов,сороудерживающие решетки).

2.2.7.Специальные исследования проводятся для решения конкретных задач, возникающихпри эксплуатации плотин (определение физико-механических характеристик бетона иоснования, особенностей фильтрационного режима в скальном массиве, химическогосостава воды и т.д.).

2.2.8.Экологические условия района гидроузла оцениваются по изменению уровнягрунтовых вод, затоплению территории в зоне действия водохранилища, появлениюоползней, изменению климата.

2.3. Специфика работы различных типов бетонныхплотин

Гравитационные плотины

2.3.1.Особенностями работы гравитационных плотин в широком створе, как правило,являются:

- плоскоенапряженное состояние;

- невысокийуровень сжатия от расчетных нагрузок (за исключением температурных напряжений взоне действия высоких температурных градиентов);

- возможность раскрытияконтактного шва под напорной гранью;

- сезоннаянемонолитность рабочего профиля, связанная с температурным раскрытиемстроительных горизонтальных и межстолбчатых швов, выклинивающихся на низовуюгрань;

- существенноеразличие в напряженном и деформированном состоянии различного вида секций(водосливных, станционных и глухих);

- влияниенекачественно омоноличенных столбов и трещин строительного периода на работуплотины во время эксплуатации.

2.3.2.Особенностью статической работы гравитационных плотин, расположенных в узкихущельях, является объемное напряженное состояние бетона.

2.3.3. Прианализе натурных данных следует иметь в виду, что влияние основных действующихфакторов на перемещения и напряжения в гравитационной плотине взаимнокомпенсируют друг друга. При повышении УВБ напряжения сжатия на напорной граниначинают уменьшаться, но температурная составляющая напряжений от летнегоразогрева их увеличивает. Увеличение напряжений сжатия на низовой грани из-затемпературной составляющей в летнее время суммируется со сжатием отгидростатической нагрузки, но сама величина силового сжатия в гравитационнойплотине существенно ниже, чем в арочной. В зимний период при сработкеводохранилища напряжения сжатия на напорной грани возрастают, что компенсируетсятемпературными напряжениями растяжения остывающей плотины.

Схемастатической работы гравитационной плотины определяется степенью сезоннойнемонолитности, противодавлением по подошве, уровнем сработки водохранилища,свойствами геологической среды. Влияние температурного фактора зависит отклиматических условий гидроузла и доли силовых нагрузок, определяемых уровнемсезонной сработки водохранилища.

2.3.4. Дляоценки работы плотины необходимо располагать информацией, позволяющейпроанализировать:

- состояниемежстолбчатых швов (по изменению напряжений по обе стороны шва, по показаниямщелемеров в швах, по характеру распределения напряжений в горизонтальныхсечениях);

- монолитностьнапорной грани (по визуальным наблюдениям за фильтрацией, выщелачиванием бетона,состояние строительных горизонтальных швов по показаниям контактных тензометрови по характеру изменения напряжений у напорной грани);

- влияниесезонного раскрытия швов на напряженно-деформированное состояние (НДС) плотины(по данным регрессионного анализа натурных данных);

- глубинураскрытия контактного шва под напорной гранью и ее связь с сезоннойнемонолитностью, силовыми нагрузками, температурными воздействиями, а такжеперемещениями плотины и основания;

- характеризменения фильтрационного давления в основании.

Контрфорсные плотины

2.3.5. Особенностями работыконтрфорсных плотин по сравнению с гравитационнымиявляются:

- объемноенапряженное состояние в теле контрфорсов;

- двухмерноетемпературное поле;

- фильтрационнаяразгрузка в полости плотины;

- наличиевнутренних замкнутых обогреваемых полостей и поддержание в них оптимальноготемпературного режима для плотин, эксплуатируемых в суровом климате.

2.3.6. Для оценки работы контрфорснойплотины (в добавление к информации по п.2.3.4)необходимо иметь следующую информацию:

-распределение температуры в контрфорсе вдоль и поперек потока;

-температурный режим в полостях;

- деформации(напряжения) в оголовке контрфорса по егооси и у межсекционных швов;

- деформации втеле контрфорса и у полостей;

- условияразгрузки фильтрационного потока в полости (по данным пьезометрических наблюдений);

- состояниеконтактного шва под напорной гранью.

Арочные плотины

2.3.7. Особенностями работы арочныхплотин являются: пространственная работа бетона;

- высокийуровень напряжений сжатия; передача усилий на берега;

- незначительноевлияние фильтрационного напора на подошву плотины (за исключением береговыхсекций).

2.3.8. При анализе данных натурныхнаблюдений необходимо иметь в виду следующее.

Сезоннаясработка водохранилищ, создаваемых арочными плотинами, обычно больше, чемизменение УВБ гравитационных плотин, что определяет и большую роль сезонноговлияния гидростатической нагрузки на сооружение по сравнению с температурнымивоздействиями.

Особенностьюсхемы работы арочной плотины является совпадение по направлению действиятемпературных и силовых факторов, определяющих арочные напряжения в плотине.Повышение УВБ приводит к росту арочных напряжений так же, как и нагрев плотиныв летнее время. Эти основные факторы противоположным образом влияют наперемещения плотины, частично компенсируя друг друга. Нагрев плотинысопровождается поворотом ее в сторону верхнего бьефа, тогда как наполнениеводохранилища приводит к перемещениям в нижний бьеф. В зимний периодтемпературные составляющие напряжений и перемещений противоположны по знакусезонному действию гидростатического давления.

2.3.9. Приоценке работы арочной плотины необходимо анализировать перечисленные нижепоказатели:

- уровеньнапряжений на низовой грани (обязательно с учетом многолетней ползучести);

- усилия(деформации) в береговых примыканиях (скальных и бетонных);

- сезонноеизменение радиальных и тангенциальных перемещений;

- состояниешва между арочной частью плотины и пробкой, периметрального шва;

-фильтрационное давление в берегах;

- степеньасимметричности работы плотины (по сопоставлению параметров, характеризующихработ) береговых секций);

- влияниегеологической среды на работу плотины (наличие тектонических разломов,глинистых прослоек и т.д.).

При анализенапряженного состояния плотины следует оперировать главными напряжениями, какмаксимальными.

Особенности состояния плотин, эксплуатирующихся в суровом климате

2.3.10.Климатические условия определяют воздействие температурного фактора, котороепроявляется в температурной составляющей контролируемых параметров, а также визменении свойств бетона, подвергающегося сезонном} замораживанию и оттаиванию.

Длягравитационных и контрфорсных плотин, возведенных в районах с суровым климатоми с небольшими уровнями сработки водохранилища, самое неблагоприятное напряженноеи деформированное состояние связано с максимальными раскрытиями строительныхшвов на низовой грани, наступающими в конце февраля - начале марта при УВБменьших НПУ. Именно в этот период может происходить максимальное раскрытиеконтактного шва под напорной гранью.

2.3.11. Прианализе натурных данных необходимо учитывать:

изменениекоэффициента линейного расширения замороженного бетона;

необратимыеструктурные изменения бетона как материала, приводящие к накапливаниюдополнительных деформаций (напряжений) в плотине;

увеличениепластических деформаций бетона после его сезонного оттаивания;

различныйтемпературный зимний режим в станционных, глухих и водосливных секциях (из-заналичия наледей на водосливных поверхностях);

температурныйрежим в полостях.

3. НАТУРНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА РАБОТОЙ И СОСТОЯНИЕМПЛОТИН И ИХ ОСНОВАНИЙ

3.1. Общие перемещения плотины и основания

3.1.1.Геодезические наблюдения, являющиеся необходимой частью натурных наблюдений навсех плотинах, дают информацию о пространственных перемещениях системыплотина-основание под действием нагрузок, о деформировании горных пород,вмещающих гидротехнические сооружения, вследствие влияния техногенных факторов.Измерения позволяют определить:

горизонтальныеи вертикальные перемещения тела плотины в различных точках и характер эпюрперемещений;

осадкуоснования плотины;

деформированиескальных массивов в зоне влияния гидроузла и водохранилища, состояниетектонических трещин, разломов в районе гидроузла.

3.1.2. Подробные указания по проведениюгеодезических измерений общих перемещений гидротехнических сооружений даны вРуководстве [6].В настоящих Правилах приводятся основные положения методики измерения общихперемещений эксплуатируемых бетонных плотин.

Измерение осадки

3.1.3. Определение осадки бетонныхплотин и их оснований производится нивелированием разного вида (в зависимостиот конструктивных особенностей плотин) и разного класса в зависимости отдопустимой погрешности измерений.

3.1.4. Могут применяться следующиеметоды нивелирования: геометрический - для измерений на гравитационных иконтрфорсных плотинах; тригонометрический - для определения осадки марокарочных плотин, а также при контроле состояния берегов (оползни, обвалы);гидростатический - для измерения осадки отдельных точек, доступ к которымзатруднен.

3.1.5. На бетонных плотинах,расположенных на скальном основании, осуществляется нивелирование I класса,на бетонных плотинах на нескальном основании - нивелирование II класса.

3.1.6. Размещение марок на плотинедолжно давать информацию о распределении осадки в продольном и поперечномнаправлениях. Количество марок определяется классом сооружения, егогеометрическими размерами и конструктивными особенностями.

Если проектнаясхема размещения марок окажется недостаточной для контроля деформированиягеологической среды и основания плотины, следует разработать и осуществитьновую схему. Для определения наклонов плотины целесообразно использоватьпоперечные гидронивелиры.

3.1.7. Наблюдения за осадкойпроводятся для контроля состояния геологической среды, изменения реакцииоснования плотины под действием сезонно меняющегося уровня воды водохранилища.В условиях стационарного эксплуатационного режима при стабилизировавшемсяхарактере осадки на высоких (свыше 60,0 м) бетонных плотинах нивелированиеследует проводить дважды в год в одинаковое календарное время, приурочивая егок экстремальным значениям УВБ или сезонному изменению температуры наружноговоздуха в зависимости от преобладающей роли того или иного фактора.

На невысоких(до 60,0 м) плотинах нивелирование II и III класса проводится 1 раз в 3 - 4 года_:но обязательно в одинаковое календарное время, по возможности, с одинаковымизначениями УВБ и температуры наружного воздуха.

Прирасположении марок на наружной поверхности плотины (например, в основаниинаклонной низовой грани) следует учитывать влияние температурных деформацийбетонного массива, на котором заложены марки. Осадка, измеренная по этиммаркам, не может сопоставляться с осадкой, измеренной в галереях.

Принеобходимости создания новых створов для определения осадки следуетиспользовать продольные гидронивелиры.

Измерение горизонтальных перемещении

3.1.8.Горизонтальные перемещения тела плотины и основания, измеряемые различнымигеодезическими методами (створный, триангуляция, полигонометрия) и с помощьюсистемы прямых и обратных отвесов, используются в качестве показателейбезопасной работы плотины.

В высокихплотинах целесообразно устанавливать систему из прямых и обратных отвесов,решая несколько задач контроля за перемещениями плотины и основания:

- определениехарактера эпюры горизонтальных перемещений плотины по ее высоте;

- определениеплановых смещений основания на различных отметках по глубине;

- определениеглубины активной зоны основания.

3.1.9. Вгравитационных и контрфорсных плотинах плановые перемещения измеряются впоперечном (по потоку) и продольном (по оси плотины) направлениях, а в арочных- в радиальном и тангенциальном. Замеры перемещений рекомендуется учащать впериод их экстремальных значений.

3.2. Фильтрационный режим

3.2.1.Процессы фильтрации контролируются в теле плотины, в контактной зоне иосновании, а также геологической среде, испытывающей изменениегидрогеологического режима под влиянием водохранилища.

В контактнойзоне контролируются:

противодавлениепо подошве сооружения и в зонах его сопряжения с берегами;

эффективностьсредств инженерной защиты подземного контура.

В теле плотинынаблюдаются:

фильтрациячерез бетонную кладку, швы и трещины;

противодавлениев бетоне;

выщелачиваниебетона.

Вгеологической среде ведутся наблюдения:

за границамизоны водонасыщения;

заводопроявлениями и обходной фильтрацией;

за выделениемгаза.

3.2.2.Основными измеряемыми параметрами, характеризующими фильтрационный режим,являются:

пьезометрическиенапоры;

расходы воды,фильтрующейся через бетонную кладку и породы основания;

механический ихимический составы фильтрующейся воды;

температураводы фильтрационного потока.

3.2.3. Выборметодов контроля, видов и способов наблюдений за фильтрационным режимом определяетсяконкретными задачами контроля, зависящими от класса сооружения,гидрогеологических условий основания и скальных массивов, вмещающих плотину,особенностей подземного контура и т.д.

3.2.4.Инструментальный контроль за фильтрационным режимом осуществляется следующимиметодами:

пьезодинамометрическихизмерений (в бетонной кладке);

пьезометрическихизмерений (по подошве плотины, в скальных массивах основания и в береговыхпримыканиях);

измеренияфильтрационных расходов.

3.2.5. Дляопределения фильтрационного давления в теле плотины со стороны напорной гранииспользуются пьезодинамометры, закладываемые при строительстве в массивномбетоне и строительных горизонтальных швах. Наблюдения за фильтрационныминапорами необходимо совмещать с наблюдениями за раскрытием строительных швов.

3.2.6.Водопроявления в бетонной кладке фиксируются по показаниям тензометра в«конусе» (при насыщении бетона водой он набухает) и визуально (на стенахгалерей, в дренажных системах напорной грани).

Фильтрациячерез бетонную кладку трудно прогнозируема, и по мере возникновенияводопроявлений в ней следует установить контроль за фильтрационными расходами,процессами выщелачивания бетона и т.д.

3.2.7. Принципсбора фильтрующейся через бетон воды заключается в организации дифференцированногоизмерения расходов, поступающих из конструктивных, строительных швов, трещин,дренажа напорной грани и т.д. в пределах каждой смотровой галереи, а, возможно,и отдельных участков.

3.2.8. Методыизмерения расхода фильтрующейся через бетонную кладку воды зависят от ееобъемов. Используются: объемный метод измерения (через швы, трещины), с помощьюпоплавков, мерных водосливов.

3.2.9. Областьпитания и разгрузки фильтрационного потока в основании и направление егодвижения могут быть определены термометрическими измерениями по распределению иизменению во времени температуры воды в пьезометрах.

3.2.10.Анализы проб фильтрующейся воды, изменение уровня ее минерализации игазовыделения позволяют судить о суффозионных процессах, вызываемых фильтрационнымпотоком.

3.2.11.Расходы фильтрационного потока через основание оцениваются по результатамизмерения расходов воды в дренажных скважинах (полостях), в местахнеорганизованного выхода грунтовых вод, излива из дренажных, геофизическихскважин и т.д.

3.2.12.Местоположение и вид измерительных устройств для определения суммарныхфильтрационных расходов увязываются со схемой сброса фильтрующейся воды внижний бьеф. Выбор конкретных средств измерения расходов (мерные водосливы,поплавки, гидрометрические вертушки и т.д.) в основании определяется объемом,скоростями фильтрующейся воды при эксплуатации.

3.3. Температурный режим

3.3.1.Изменение температуры в эксплуатируемых высоких плотинах существенносказывается на их напряженном и деформированном состоянии. Температурноевоздействие включено в расчетные нагрузки. Для плотин высотой ниже 60 м расчеттемпературных напряжений проводится, если амплитуда сезонных колебанийтемпературы наружного воздуха превышает 17°С. По температурным условиямпрактически для всем районов России необходим учет температурных воздействий [1].

3.3.2.Измерение температуры наружного воздуха необходимо проводить непосредственно встворе гидроузла, рассчитывая среднесуточную температуру по стандартнойметодике метеорологических служб. Данные гидрометеорологических станций,расположенных, как правило, в 2 - 3 км от створа, не могут быть использованы,так как они не соответствуют фактическому температурному режиму в створе,определяемому условиями эксплуатации гидроузла (влияние незамерзающего зимойнижнего бьефа, высокая влажность воздуха, сброс воды и т.д.).

3.3.3.Температурный контроль эксплуатируемой плотины должен быть информативным длярешения следующих задач:

установлениетемпературного градиента по горизонтальным сечениям секций для определениятемпературной составляющей перемещений и напряжений;

определение глубинысезонных изменений температуры у наружных поверхностей (низовая и напорнаяграни выше УВБ), глубины промораживания бетона;

определениетемпературной составляющей в раскрытии межсекционных, межстолбчатых,радиальных, горизонтальных строительных швов и трещин.

3.3.4.Температурный режим контролируется по измерительным створам телетермометров,установленных в тело и основание контролируемых секций, в расширенных швахгравитационных плотин, полостях контрфорсных плотин, по глубине водохранилища(когда нет термометров на напорной грани).

3.3.5.Количество термометров и их размещение в профиле плотины должно бытьдостаточным для определения температурного поля, необходимого приматематическом моделировании работы плотины, расчетов ее состояния по условиямпрочности.

3.4. Напряженно-деформированное состояние плотины иее элементов

3.4.1.Наблюдения за деформациями (напряжениями) проводятся:

в телебетонной плотины, отдельных ее элементах (трубопроводы, водосбросы и т.д.);

в контактнойзоне плотины и массивах пород, вмещающих ее.

3.4.2. Дляопределения деформированного и напряженного состояния плотины, ее элементов иоснования используются тензометры, длиннобазные деформометры, щелемеры,арматурные динамометры, позволяющие контролировать:

напряжения и деформациив различных точках отдельных бетонных массивов и плотины в целом;

напряженное(деформированное) состояние контактной зоны бетона с основанием по опорномуконтуру плотины;

раскрытиемежсекционных, радиальных, межстолбчатых и строительных швов и трещин в бетоне;

напряжения(усилия) в железобетонных и металлических оболочках водоводов, арматуре унизовой грани и верховой - в зоне переменного горизонта, анкерах, арматурныхтяжах, скрепляющих бетонные элементы с основанием, берегами и т.д.

3.4.3.Основные требования к закладной тензометрической КИА, используемой придлительных измерениях деформаций, выбор типа тензометрических розеток, принципыих размещения в измерительных сечениях контролируемых секций бетонных плотинподробно рассмотрены в работах [5,7].

3.4.4. Вотечественной практике контроля напряженно-деформированного состояния плотиныиспользуется тензометрический метод определения деформаций, пересчитываемых внапряжения по зависимостям упруго-ползучего тела.

Для переводадеформаций в напряжения необходимо располагать данными об изменении модуляупруго-мгновенных деформаций и мер ползучести. Эти данные обычно получают порезультатам испытаний образцов или непосредственно в сооружении еще встроительный период. При использовании этих данных следует иметь в виду:деформации ползучести накапливаются продолжительное время (в существенно болеедлительные сроки, чем проводятся испытания); знакопеременный температурныйрежим провоцирует увеличение ползучести после сезонного оттаивания.

3.4.5. В любойэксплуатируемой бетонной плотине существует определенная немонолитностьпрофиля: расчетная и фактическая.

Расчетнаянемонолитность связана с сезонным раскрытием горизонтальных, строительных,радиальных швов, допустимым раскрытием контактного шва под напорной граньюгравитационной плотины.

Фактическаянемонолитность сооружения возникает из-за неэффективности проведения цементациирадиальных и межстолбчатых швов, отличия действующих нагрузок от расчетных, атакже схемы работы плотины от проектной, нарушения технологии возведения и т.д.[8].

3.4.6.Контроль за сезонным раскрытием швов, выходящих на низовую грань, осуществляетсящелемерами и контактными тензометрами в зоне действия высоких температурныхградиентов; состояние контакта бетон-скала контролируется контактнымитензометрами, пьезометрами (пьезодинамометрами), длиннобазными деформометрами.

3.4.7. Контрольнемонолитности плотины, возникшей вследствие неэффективности цементациирадиальных и межстолбчатых швов, осуществляется по показаниям щелемеров,установленных для оценки качества омоноличивания плотины, и по тензометрам,размещаемым по обе стороны конструктивных и технологических швов, что даетвозможность следить за условиями передачи усилий в продольном и поперечномнаправлениях.

О монолитностипрофиля плотины также судят, по характеру распределения напряжений в егогоризонтальных сечениях.

3.5. Визуальные наблюдения

3.5.1.Визуальные наблюдения являются основным методом контроля сооружений, на которыхКИА либо отсутствует, либо имеется в ограниченном количестве. На сооружениях,оснащенных КИА, роль визуальных наблюдений не снижается, поскольку рядпризнаков неблагополучного состояния сооружения, его основания, береговыхпримыканий или бетона как материала могут быть обнаружены только визуальныминаблюдениями (проявление выходов фильтрации, выщелачивание, трещинообразование)[9].

3.5.2.Визуальные наблюдения заключаются в систематических осмотрах сооружения и егоэлементов для оценки их состояния, выявления дефектов и неблагоприятныхпроцессов, снижающих эксплуатационную надежность сооружения, а такжеопределения видов и объемов ремонтных работ.

3.5.3. Составвизуальных наблюдений на сооружении назначается с учетом его конструктивныхособенностей, природно-климатических, геологических и технологических условий,требований эксплуатации, наличия дефектов и неблагоприятных явлений всооружении и его основании, береговых примыканиях.

3.5.4. В общемслучае визуальные наблюдения на бетонных плотинах должны включать:

контроль затрещинообразованием и состоянием швов;

выявление иоценку выходов фильтрации через бетонную кладку, основание и берега;

фиксированиезон ослабленного бетона;

регистрацию иоценку фильтрационно-суффозионных выносов из бетона сооружений, основания иберегов;

контрольсостояния бетонных поверхностей, в особенности находящихся в зонахзамораживания-оттаивания и в зоне переменного уровня, а также поверхностейводосливов;

контрольсостояния боковых поверхностей контрфорсов, для чего необходимо предусмотретьсоответствующие мостики и другие приспособления;

контроль замутностью воды, профильтровавшейся через бетонную кладку (ивы, трещины,собственно бетон), основание и берега;

наблюдения заледовым режимом бьефов;

наблюдения заэрозией берегов водохранилища;

наблюдения заразмывами в нижнем бьефе.

3.5.5.Объектами визуальных наблюдений на бетонных плотинах в общем случае являются:

верховая граньплотины выше НПУ, а также в зонепеременного уровня воды;

низовая граньплотины;

водосливы иглубинные водосбросы,

водобойныйколодец и водобойная стенка;

турбинныеводоводы;

бычки ираздельные устои;

зоныпримыкания бетонных сооружений к грунтовым и берегам;

стенки, сводыи днища галерей, устроенных в теле плотины, а также на контакте с основанием;

воронкаразмыва в нижнем бьефе (при отсутствии водобойных сооружений);

берега состороны верхнего и нижнего бьефов;

зонаводохранилища и вся территория в районе гидроузла;

ледовыеобразования и майны в верхнем и нижнем бьефах.

3.5.6. Помимоперечисленного выше, визуальным осмотрам должны подвергаться:

дренажныеустройства в основании и теле плотины (дрены, шахты, колодцы);

контрольно-измерительнаяаппаратура, установленная на плотине (марки, репера и т.п.);

механическоеоборудование ГТС (затворы, краны, сороудерживающие решетки, лебедки и т.п.),повреждения которых могут отразиться на состоянии плотины.

3.5.7.Систематические визуальные наблюдения сопровождаются описаниями наблюдаемыхявлений, зарисовками, фотоснимками и простейшими замерами. Кроме этого, припроведении визуальных наблюдений следует фиксировать в журнале наблюденийуровни воды в бьефах, температуру воздуха и воды. После неординарных событий, такихкак землетрясение, ураган, ливень, паводок с высоким расходом, гидравлическийудар и т.н., следует проводить внеочередные визуальные обследования.

3.5.8.Визуальные наблюдения бетонных сооружений проводятсяспециалистами-гидротехниками, при этом должны выполняться следующие требования:систематичность наблюдений во времени, тщательность осмотров сооружений исравнимость результатов, полученных на различных временных стадиях дляразличных этапов состояния и работы сооружения.

3.5.9. Периодичностьосмотров рекомендуется принимать в пределах одного цикла в месяц. В случаеразвития неблагоприятных или не вполне объяснимых процессов, частота осмотров исравнительных оценок увеличивается вплоть до ежедневных.

3.5.10.Выявленные и зарегистрированные визуальным способом повреждения илинеблагоприятные явления на сооружении следует по возможности детальнообследовать для установления причин их возникновения. Обследования проводятсякак непосредственно на сооружении (путем постановки простейших опытов,регулярных измерений отдельных параметров, отбором и испытанием проб и т.п.),так и в камеральных условиях (путем изучения проектной документации,результатов инструментальных натурных наблюдений и исследовательских работ,годовых отчетов о состоянии сооружения, дневника наблюдений и другихдокументов).

3.5.11. Вместах наиболее крупных повреждений и неблагоприятных явлений и процессов(трещины, выщелачивание бетона, значительная фильтрация через бетон илиоснование и т.п.) при необходимости устанавливаются простейшие средстваизмерений (маяки, марки) или контрольно-измерительная аппаратура (щелемеры) длянаблюдений за развитием этих процессов и их влиянием на надежность сооружения.

3.5.12. Анализрезультатов визуальных наблюдений и обследований, а также данныхинструментальных наблюдений выполняется, как правило, одновременно. Наосновании этого анализа производится оценка состояния сооружения.

3.5.13.Визуальные наблюдения за поверхностью бетона выявляют трещины, очагифильтрации, подтеки, налеты и напластования продуктов выщелачивания, раковины,пустоты, отслаивание и выкрашивание бетона, обнажение арматуры и др. Подводныечасти сооружения осматриваются водолазами, и результаты оформляются актами. Приводолазных осмотрах следует использовать подводные телевизионные установки.

3.5.14.Обнаруженная при осмотре бетонной поверхности трещина должна бытьзаинвентаризирована: на трещину заводится специальная отдельная карточка (илижурнал), ей присваивается порядковый номер, индекс, записывается дата появления(обнаружения). Трещина зарисовывается и делается ее привязка в плане и повысоте; указываются границы ее распространения, измеряется и записываетсявеличина раскрытия трещины. Если трещина обнаружена в потерне, делаетсяразвертка по периметру потерны с зарисовкой на ней хода трещины.

3.5.15.Наблюдения за трещинами с применением простейших инструментов заключаются визучении закономерности "жизни" трещины во времени, определении еедлины и ширины раскрытия. Длина трещин и их местоположение определяются спомощью рулетки с точностью 0,1 м. Простейшим методом качественного определениясостояния трещины являются специальные гипсовые или стеклянные маяки,устанавливаемые на трещину.

3.5.16.Визуальные наблюдения за состоянием межсекционных и строительных швов сводятсяк периодическим осмотрам швов в доступных для этот местах и фиксации ихсостояния: сухой, мокрый, имеется или отсутствует фильтрация (капельная,струйчатая), имеются или отсутствуют натеки, следы выщелачивания и т.н. Дляколичественной оценки состояния шва он может быть оборудован одноосным,двухосным или трехосным щелемером.

3.5.17. Вэксплуатационный период визуальные наблюдения (осмотры) за трещинами и швамидолжны производиться не реже одного раза в месяц. При этом следует фиксировать такжефильтрационные проявления и наличие или отсутствие коррозии бетона в зоне шваили трещины. Инструментальные наблюдения начинаются сразу же после установкисоответствующей КИА к продолжаются весь период эксплуатации.

Если шов илитрещина являются заметно фильтрующими, измерения их раскрытия должныодновременно сопровождаться измерениями фильтрационного расхода.

3.5.18.Визуальные наблюдения за фильтрацией воды через бетонную кладку проводятся длявыявления участков дефектного бетона (трещиноватость и пористость), качествастроительных швов, суффозионных процессов, интенсивности выщелачивания бетонафильтрующейся водой и других коррозионных воздействий окружающей среды (вода -воздух).

3.5.19.Систематические визуальные наблюдения, проводимые в зоне водохранилища, должныоценивать следующее:

переработкуберегов;

засорениеакватории вблизи гидроузла лесом, торфом и другим мусором;

заиление изарастание водохранилища;

температурныйи ледовый режимы;

качество воды;

соблюдениеприродоохранных требований в пределах водоохранных зон.

В прибрежнойполосе контролируются места фильтрационных утечек воды из водохранилища изаболачивание прилегающей территории.

Наводохранилищах, расположенных в зоне вечной мерзлоты, должны контролироватьсятакже криогенные процессы, деформации ложа и берегов в зоне сработкиводохранилища.

3.5.20. Послесбора данных визуальных наблюдений и обследований в необходимом для оценкисостояния сооружения количестве проводится ретроспективный (за весь периоднаблюдений) сравнительный анализ изменений во времени контролируемыхпоказателей и параметров. На основании этого анализа делается вывод о динамикеразвития наблюдаемых процессов, периодичности повторения того или иного явления, изменениикакой-либо дефектной зоны и т.п.

3.6. Старение плотин

3.6.1. Бетонные гидротехническиесооружения и их основания, находящиеся в длительной эксплуатации, подвергаютсяпроцессам старения. Эти процессы охватывают как системы плотина-основание вцелом, так и материалы сооружений и их оснований, что может привести к снижениюнадежности и безопасности сооружений.

3.6.2. Старение сооружений какконструкций и их оснований в целом проявляется в изменении характера ихстатической работы, старение материалов сооружения и основания - в изменении ихфизических свойств, ведущих к. потере прочности и несущей способности,уменьшении водонепроницаемости.

3.6.3. Основными признаками старениясистемы плотина-основание являются:

-возобновление осадки, горизонтальных перемещений плотины и каньона;

- увеличениефильтрационных расходов и пьезометрических напоров;

- увеличениенемонолитности рабочего профиля плотины вследствие дополнительного раскрытияшвов, трещинообразования, перераспределения напряжений;

- коррозионныепроцессы в бетоне, связанные с уменьшением его прочности, коррозионнойстойкости;

- нарушениенормальной работы элементов инженерной защиты плотин (цементационная завеса идренажные устройства), приводящее к снижению надежности плотины за счетизменения действующих нагрузок и схемы работы сооружения (повышение градиентовнапора, противодавления);

- разрушения взонах попеременного замораживания-оттаивания бетона (зоны переменного уровня,поверхности водосбросов).

4. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОБРАБОТКИ И АНАЛИЗА ДАННЫХНАТУРНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ

Перемещения

4.1. Перемещения тела плотины являютсяодной из основных характеристик, позволяющей контролировать свободныедеформации эксплуатируемой плотины.

Горизонтальныеперемещения имеют сезонный характер, обусловленный влиянием колебания УВБ итемпературы наружного воздуха, а также зависят от жесткости контролируемойсекции, связанной с ее конструктивными особенностями, геологией основания исостоянием контактного шва под напорной гранью и т.д.

4.1.1. Анализперемещений начинается с установления календарных сроков их экстремальныхзначений, величины размаха (амплитуды), характера изменения во времени (степеньобратимости перемещений), сопоставления этих параметров для разного видаконтролируемых секций.

4.1.2. Порезультатам регрессионного анализа следует определить влияние на перемещения:

сезонныхколебаний уровня воды водохранилища и температуры наружного воздуха;

сезоннойнемонолитности (раскрытие строительных горизонтальных швов);

вида секций(станционные, глухие, водосливные);

состоянияконтактного шва под напорной гранью.

4.1.3. Приналичии необратимой составляющей, используя методы статистического анализа,необходимо определить ее характер и причины появления необратимых явлений(геологическая среда, изменение действующих нагрузок, увеличение немонолитностиконтролируемой секции и т.д.).

4.1.4. Вгравитационных и контрфорсных плотинах анализируются горизонтальные перемещенияв направлениях по потоку и поперек потока, в арочных - радиальные итангенциальные. По виду эпюр перемещений, построенных по результатам измеренийрадиальных и тангенциальных перемещений во всех контролируемых точках, можносудить о степени симметричности работы арочных плотин.

4.1.5.Перемещение гребня плотины обычно выбирается в качестве параметра,диагностирующего работу плотины. Для этой цели по многолетним данным натурныхнаблюдений разрабатывается статистическая прогнозная модель, связывающаяперемещения с действующими силами и состоянием системы плотина - основание.

4.1.6. Приобработке данных измерений вертикальных перемещений (осадки) плотины,полученных разными способами (геометрическое, гидростатическое нивелирование),необходимо учитывать их соответствующие допустимые погрешности.

Фильтрационный режим

4.2. Прианализе инструментальных и визуальных наблюдений за фильтрационным режимом(работа подземного контура плотины и водонепроницаемость ее тела) необходиморасполагать информацией о наличии заиления водохранилища, влиянии скоростинаполнения водохранилища на формирование фильтрационного потока в основании,взаимосвязи между состоянием контактного шва под напорной гранью ипротиводавлением в основании и фильтрационными расходами, зависимостифильтрации через тело плотины от ее напряженно-деформированного состояния.

4.3. Наосновании этих данных необходимо установить: основные диагностические параметрысезонных изменений фильтрационного режима в основании и теле плотины;

характеризменения пьезометрического напора в основании, его связь с УВБ и НДС плотины иоснования;

причиныфильтрации через напорную грань;

распределениефильтрации через бетонную кладку по отметкам;

характерфильтрации (сезонный, постоянный).

Напряженное состояние

4.4. Пересчет измеренных деформаций внапряжения следует выполнять после анализа показаний тензометра, установленногов свободном объеме бетона («конус»). Этот анализ заключается в выявлении взависимости «деформация-температура» наличия или отсутствия необратимойкомпоненты, не связанной с сезонными изменениями температуры.

4.4.1. По указанной зависимости определяется:

коэффициентлинейного расширения (к.л.р.) бетона при положительной и отрицательнойтемпературе;

температуразамораживания бетона;

наличиенеобратимой составляющей, обусловленной влажностными и структурными изменениямив бетоне как материале.

4.4.2. При анализе напряженногосостояния плотины следует увязывать между собой напряжения в различныхизмерительных точках для оценки статической работы всего сооружения. Например,изменение напряжений по обе стороны межстолбчатых швов и характер эпюрынапряжений в горизонтальных сечениях показывают степень монолитности профиля.

Сопоставлениеизменений напряжений на одном горизонте в арочных плотинах определяет схемуработы сооружения. Сопоставление деформаций (напряжений) в прискальном бетоне искале показывает условия работы береговых примыканий.

Сопоставлениехарактера и значений напряжений в одинаково расположенных измерительных точкахразличного вида секций позволяет выявить специфику работы этих секций.

4.4.3. Итогом анализа НДС должно быть:

выявлениенаиболее напряженных зон в плотине и выяснение причин их возникновения;

определениефактической схемы НДС всего сооружения и его элементов;

определениероли действующих факторов (гидростатическое давление, температурные воздействия,сезонная немонолитность тела плотины, влияние трещин и т.д.) в сезонныхизменениях напряжений по результатам статистического анализа натурных данных;

составлениепрогнозных моделей для оценки напряжений в наиболее характерных измерительных точках;

обоснованиепроведения новых наблюдений или исследований для уточнения схемы работыплотины;

оценкаконструкционной прочности плотины;

корректировкакритериальных значений диагностических показателей надежности.

4.4.4. При разработке математическоймодели состояния плотины необходимо использовать значения физико-механическиххарактеристик бетона, полученных экспериментально в лаборатории или в натуре(модуль упруго-мгновенных деформаций, меры ползучести, коэффициент линейногорасширения бетона при положительной и отрицательной температуре, предельнаярастяжимость).

Примечание.Расчетное значение предельной растяжимости бетона следует корректировать сучетом измеренных деформаций растяжения в бетоне.

Общие требования к натурным данным для контроля безопасности гидроузла

4.5. На каждой плотине должна бытьинформация о проектной и фактической схемах работы плотины, о причинах ихнесовпадения. Эти данные предоставляются организациями, проводящими анализнатурных данных в первые годы эксплуатации сооружения. Предварительныекритериальные значения параметров, определяющих безопасную работу плотины иоснования, назначаются при наполнении водохранилища. По мере получения новыхданных о работе сооружения и выявления зон, требующих постоянного контроля,программа наблюдений и критериальные значения диагностических показателейдолжны быть откорректированы.

4.6. Системаконтроля за работой эксплуатируемой плотины состоит из опроса датчиков,перевода замеров в физические величины, анализа данных, диагностики состоянияплотины. Эти операции следует проводить с помощью системы компьютерныхпрограмм, содержащей информационный, аналитический и диагностический блоки(рисунок).

Используемыеинформационно-диагностические системы (ИДС) должны быть универсальными длялюбых бетонных и грунтовых плотин.

Блок-схемаинформационно-диагностической системы

4.7. В информационном блоке содержатся паспортныеданные плотины, ее элементов, проектные данные с чертежами сооружений,расчетными схемами, результатами расчетов, схемы размещения КИА, паспортныеданные датчиков и другие сведения, необходимые для анализа состояния плотины(например, прочностные упругие характеристики бетона, меры ползучести,результаты испытаний кернов, геофизических испытаний).

Винформационный блок автоматически или вручную заносятся данные замеров с КИА,где они хранятся для последующей обработки.

4.8.Аналитический блок позволяет переводить замеры в физические величины ивизуализировать эти показания в виде графиков, зависимостей, изолиний, эпюр ит.д. Результатом такого анализа должны быть годовые отчеты службы гидронадзора,в которых отражаются закономерности или аномальные явления в поведениигидросооружений.

4.9.Диагностирование состояния плотины заключается в сопоставлении измеренныхзначений заранее выделенных диагностических показателей с их прогнознымизначениями, определенными по результатам статистической обработки натурныхданных за несколько лет.

4.10.Критериальные значения для каждого диагностического показателя и закономерностиих изменения определяются по результатам статистической обработки натурныхнаблюдений в соответствии с «Методикой определения критериев безопасности ГТС»[10].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Плотины бетонные и железобетонные. М.: ЦИТП Госстроя СССР 1986.

2. СНиП 2.02.02-85.Основания гидротехнических сооружений. М.: ЦИТП Госстроя СССР. 1988.

3. Правила технической эксплуатацииэлектрических станций и сетей Российской Федерации: РД34.20.501-95. 15-ое издание переработанное и дополненное. М. 1996.

4. Положениеоб отраслевой системе надзора за безопасностью гидротехнических сооруженийэлектростанций: РД34.03.102-94. СПО «Союзтехэнерго». 1994.

5.Рекомендации но наблюдениям за напряженно-деформированным состояниембетонных плотин: П 100-81/ВНИИГ. Л. 1982.

6.Руководство по натурным наблюдениям за деформациями гидротехническихсооружений и их оснований инженерно-геодезическими методами: П-648 /Гидропроект. М.: Энергия. 1980.

7.Натурные наблюдения и исследования на бетонных и железобетонных плотинах: П16-84/ВНИИГ. Л. 1985.

8.Дурчева В.Н. Натурные исследования монолитности высоких бетонных плотин.М.: Энергоатомиздат. 1988.

9Кузнецов B.C., Александровская Э.К.Визуальный контроль и оценка состояния гидротехнических сооружений //Библиотечка гидротехника / Безопасность гидротехнических сооружений. М.: НТФ"Энергопрогресс", 2001. Вып. 3(7). С. 4-25.

10. Методика определения критериев безопасностигидротехнических сооружений: РД153-34.2-21.342-00. М. 2001.

Приложение

Типовой состав натурных наблюдение