Решение задач на тему: Инженерно-геологические условия плотины. Общая характеристика гидроотвала

Введение

Объект исследования - плотина №2 гидроотвала на р.Еланный Нарык ОАО "Разрез Талдинский".

Гидроотвал на р.Еланный Нарык эксплуатируется с 1997 г, в него поступают вскрышные породы глинисто-суглинистого состава, разрабатываемые средствами гидромеханизации. Гидроотвал представляет собой намывное гидротехническое сооружение с двусторонним обвалованием. Первоначальная емкость гидроотвала образована путем отсыпки первичных плотин №1 (низовой) и №2 (верховой). Первичные плотины каменно-земляные III класса капитальности. Высота первичной плотины №1 составляет 20 м, высота первичной плотины №2 - 25 м, отметка гребня 279,0 м. В 1999 г согласно проекту "Гипроуголь" произведено увеличение высоты плотины №1 до отметки 283,0 м. Отсыпка дамбы наращивания №1 произведена в нижнем бьефе. В 2001 г. выполнен рабочий проект дамбы наращивания №2 плотины №1 в верхнем бьефе до отметки 296,0 м.

Необходимость выполнения дополнительных инженерно-геологических исследований на плотине №2 гидроотвала "Талдинский" обусловлена требованиями разработки проекта повышения высоты гидроотвала.

Целью дополнительных инженерно-геологических исследований на гидроотвале является уточнение инженерно-геологических условий плотины №2 для обоснования параметров и условий устойчивости дамбы наращивания в рамках проекта дальнейшей эксплуатации гидроотвала.

Методы исследований - комплексный подход, включающий полевые и лабораторные методы изучения инженерно-геологических и гидрогеологических условий техногенных и естественных массивов.

При составлении проекта дополнительных изысканий под проектирование дамбы наращивания №2 использованы материалы инженерно-геологических и гидрогеологических исследований на гидроотвале, выполненные организациями Гипроуголь и ОАО Стройизыскания.

По данным исследований института "Гипроуголь" и ОАО "Стройизыскания" [3,4] инженерно-геологические условия плотины №2 характеризуются распространением 8 слоев, которые по местоположению, гранулометрическому составу и физико-механическим свойствам подразделяются на инженерно-геологические элементы (ИГЭ).

Глава 1. Инженерно-геологические условия плотины №2

.1 Общая характеристика гидроотвала

Гидроотвал ОАО "Разрез Талдинский" предназначен для складирования вскрышных пород разреза, разрабатываемых способом гидромеханизации и представленных суглинистым грунтом. Гидроотвал расположен в 2 км южнее Центрального участка разреза на площади Южного отвала.

Гидроотвал овражно-балочного типа, расположен в долине р. Еланный Нарык. Площадь гидроотвала составляет 500 тыс.м2.

Первоначальная емкость гидроотвала 9,88 млн.м3 образована путем отсыпки первичных плотин №1 и №2, была предусмотрена для складирования наносов в течение двух лет. Первичные плотины каменно-земляные III класса капитальности.

Плотина №2 имеет параметры, превышающие проектные: высота 40 м, ширина по гребню 70 м, ширина по подошве 175 м, длина 452 м. Современная отметка гребня плотины +296. Фактически плотина представляет собой отвал вскрышных пород с перепадом отметок 267,0 - 296,0 м. Поверхность дамбы на гребне неровная, хаотично завалена кучами вскрышных пород с отдельными крупными глыбами. В западной части наблюдаются оползень и продольные трещины глубиной от 1,5 до 2,5 м с раскрытием по верху до 0,5 м. На низовом откосе имеются выходы (просачивание) воды из тела плотины.

В теле плотины №2 проложен водозаборный коллектор, через который осветленная вода из пруда-отстойника поступает на насосную станцию первого подъема и далее по водоводу на подрезную насосную станцию и гидромониторы.

Непосредственно у подножия низового откоса плотины №2 расположена емкость для приема воды из карьерного водоотлива. Вода из емкости в зависимости от необходимости используется либо для восполнения потерь воды в гидроотвале, либо в технологии гидромеханизации.

Территория гидроотвала является запретной зоной, поэтому все подъезды к гидроотвалу ограждаются запрещающими знаками "Опасная зона". Размеры опасной зоны 100 м от границ гидроотвала. Охранная зона вокруг проектного контура гидроотвала, согласно СН 245-71, составляет 300 м.

В зоне затопления в случае гидродинамической аварии населенные пункты, промышленные и сельскохозяйственные объекты, места скопления людей отсутствуют.

.2 Инженерно-геологические условия плотины №2

Плотина №2 отсыпана в днище и на склонах долины р. Еланный Нарык, имеющий асимметричный поперечный профиль с пологим (5-10°) правым и крутым (15-25°) левым склонами. На участке расположения гидроотвала долина реки выполнена четвертичными аллювиальными (местами заторфованными) суглинками и глинами, торфом, гравийным грунтом в пойменной части долины и делювиальными суглинками на склонах. Мощность насыпных пород плотины достигает 40 м, аллювиальных отложений - от 0,5 до 12 м, делювиальных суглинков от 1,2 до 23,5 м.

Коренные породы района представлены верхнепермскими осадочными породами песчано-глинистого состава: песчаниками, аргиллитами, с преобладанием последних. Верхнепермские породы до 50-60 м затронуты выветриванием, трещиноватые.

По данным исследований института "Гипроуголь" и ОАО "Стройизыскания" 3,4инженерно-геологические условия плотины №2 характеризуются распространением 8 слоев, которые по местоположению, гранулометрическому составу и физико-механическим свойствам подразделяются на инженерно-геологические элементы (ИГЭ):

Тело плотины:

Слой 1. Насыпной грунт.

ИГЭ 1а - крупнообломочный грунт, предоставленный щебнем, дресвой осадочных пород и песчано-глинистым заполнителем от 30 до 45%, местами с линзами и прослоями суглинка. Грунт является основной частью тела плотины и его мощность достигает 25 м.

ИГЭ 1б - суглинистый грунт, с включениями дресвы и щебня осадочных пород 10-25%, от твердой до тугопластичной консистенции, среднесжимаемый. Грунт встречен в виде прослоев и линз мощностью от 1,4 до 8,2 м.

ИГЭ 1в - суглинистый грунт, преимущественно текучепластичной консистенции, сильносжимаемый. Грунт встречен в толще крупнообломочного грунта в виде линз и прослоев мощностью 1,3 -9,0 м.

ИГЭ 1г - суглинистый грунт, с прослоями глин, элементов экрана (предполагаемого), коричневые, преимущественно тугопластичной консистенции, сильносжимаемый.

ИГЭ 1д - суглинистый грунт, с включением большого количества дресвы и щебня каменного угля, преимущественно твердой консистенции, среднесжимаемый. Мощность линз и прослоев в толще крупнообломочного и суглинистого грунтов составляет 3,8 -7,3 м.

Основание плотины:

Слой 2. Почвенно-растительный слой с корнями трав, кустарников.

Слой распространен на ненарушенных участках площадки и его мощность составляет 0,3 - 0,5 м.

Слой 3.

ИГЭ 3 - торф темно-коричневый, сильноразложившийся, высокозольный, сильносжимаемый. Грунт встречен на заболоченных участках лога. Мощность слоя 0,7 -1,0 м.

ИГЭ 3а - глина серая и темно-серая, слабозаторфованная, преимущественно мягкопластичной консистенции, сильносжимаемая, сильнопучинистая. Грунт залегает под торфом и верхней части аллювиальных отложений днища долины р.Еланный Нарык. Мощность слоя изменяется от 0,3 до 2,6 м.

Слой 4. Аллювиальные отложения - суглинки и глины, зеленовато-серые и серые, с примесью органических веществ. Слой слагает основную часть аллювиальных отложений долины реки, он залегает под насыпными грунтами плотины, почвенно-растительным слоем, торфом и глиной слабозаторфованной. Мощность слоя изменяется от 0,8 до 4,9 м, а на отдельных участках она превышает 8,0 м.

ИГЭ 4а - суглинок, с линзами глин, преимущественно полутвердой консистенции, среднесжимаемый, сильнопучинистый.

ИГЭ 4б - суглинок, с прослоями глин, мягкопластичной консистенции, сильносжимаемый, сильнопучинистый.

ИГЭ 4в - суглинок, с прослоями глин, текучепластичной и текучей консистенции, сильносжимаемый, сильнопучинистый.

Слой 5.

ИГЭ 5 -- аллювиальный гравийный грунт, представленный слабо и хорошо окатанными гравием, мелкой галькой осадочных и метаморфических пород с песчано-глинистым заполнителем от 15 до 35%.

Слой 6. Делювиальные отложения - суглинок, с линзами глины, светло-коричневый, карбонатизированный, ожелезненный, ненабухающий. На площадке слой представлен рыхлыми четвертичными отложениями склонов долины речки. Мощность слоя изменяется в значительных пределах - от 0,5 до 23,1 м.

ИГЭ 6б - суглинок, преимущественно тугопластичной консистенции, среднесжимаемый, среднепучинистый.

ИГЭ 6в - суглинок мягкопластичной консистенции, сильносжимаемый, сильнопучинистый.

ИГЭ 6г - суглинок, преимущественно текучепластичной консистенции, сильносжимаемый, сильнопучинистый.

Слой 7. Уголь каменный, черного цвета, выветрелый до состояния сажи и дресвы. На полную мощность пласт не пройден.

Слой 8. Коренные породы, подстилающие (с учетом насыпных грунтов плотины) делювиальные отложения склонов долины на глубине 17,8 - 36,4 м и аллювиальные отложения днища долины речки на глубине 18,5 - 46,0 м.

ИГЭ 8б - элювий алевролита, выветрелого до состояния суглинка, преимущественно твердой консистенции, с включением большого количества дресвы и щебня. Грунт слабосжимаемй, практически не пучинистый.

Характеристика физико-механических свойств пород выделенных ИГЭ приводятся в таблице №1.

Нормативные характеристики физико-механических свойств пород тела и основания плотины №2 гидроотвала "Разреза Талдинский".

Таблица 1

Наименование ИГЭ

Плотность грунта, ρ г⁄см3

Удельное сцепление, С*10-3, МПа

Угол внутреннего трения, φ, град.

Тело плотины

Крупнообломочный ИГЭ 1а

Насыпной грунт суглинистый

ИГЭ 1б I≤0,5

ИГЭ 1в I>0,5

элементов экрана (предполагаемого) ИГЭ 1г

С включением большого количества дресвы и щебня каменного угля ИГЭ 1д

Основание плотины

Торф ИГЭ 3

Глина слабозаторфованная ИГЭ 3а

Суглинок и глины зеленовато-серые

ИГЭ 4а I≤0,5

ИГЭ 4б, 4в I>0,5

Гравийный грунт ИГЭ 5

Суглинок светло-коричневый Слой 6

Элювий коренных пород Алевролит ИГЭ 8б

Оглавление

- Введение

- Инженерно-геологические условия плотины 2 .1 Общая характеристика гидроотвала

- Инженерно-геологические условия плотины 2

- Гидрогеологические условия плотины 2 Глава 2. Виды, объемы и методика дополнительных инженерно-геологических исследований

- Цели и задачи исследования

- Состав и объемы исследования

- Методика исследования Заключение

- Список литературы

Заключение

. Плотина 2 гидроотвала на й Нарык, служащая для защиты разреза "Талдинский" от затопления, в настоящее время имеет высоту 40 м, и согласно СНиП 2.06.01-86 относится к гидротехническим сооружениям II класса капитальности.

Тело плотины сложено неоднородной толщей насыпных грунтов, представленных щебнем и дресвой осадочных пород (глинистых сланцев, песчаников) с песчано-глинистым заполнителем, среди которых встречаются линзы и прослои суглинистого грунта различной консистенции; обломки осадочных пород малопрочные и сильновыветрелые. В основании плотины залегают четвертичные отложения речной долины, которые представлены аллювиальными (местами заторфованными) суглинками и глинами, торфом, гравийным грунтом в пойменной части долины и делювиальными суглинками на склонах. Мощность насыпных пород плотины достигает 40 м, аллювиальных отложений - от 0,5 до 12 м, делювиальных суглинков от 1,2 до 23,5 м.

Список литературы

1. СНиП 2.06.01-86. Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования. - М.: Госстрой СССР, 1987 г.

. Указания по методам гидрогеомеханического обоснования оптимальных параметров гидроотвалов и отвалов на слабых основаниях. Часть I. Изучение гидрогеомеханических условий строительства, эксплуатации и рекультивации отвальных сооружений. Л.: ВНИМИ, 1989.

. Технический отчет об инженерно-геологических изысканиях для рабочего проекта дамбы наращивания №1 плотины №2 гидроотвала в долине р.Еланный Нарык (РП203.16-ИГ)/ Институт "Гипроуголь". - Новосибирск, 2002.

. Отчет об инженерно-геологических изысканиях на участке дамбы наращивания №1 плотины №2 гидроотвала разреза "Талдинский"/ ОАО "Стройизыскания". - Новосибирск, 2002.

. Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. Ленинград "Недра", 1984.

. Ломтадзе В.Д. Физико-механические свойства горных пород (методы лабораторных исследований), Ленинград "Недра", 1990.

. Ломтадзе В.Д. Специальная инженерная геология, Ленинград "Недра", 1978.

. Полевые опытные работы для исследования физического состояния и прочности горных пород (методические указания к учебной практике по гидрогеологии и инженерной геологии), ЛГИ, 1980.