Мониторинг насыпных грунтовых дамб с помощью комплексов измерения КИД-С

В арсенале технических решений компании «СМИС Эксперт» по мониторингу дамб и плотин содержатся, взаимно дополняя друг друга:

- отраслевое решение (система) комплексного мониторинга дамб и плотин мониторинга дамб и плотин, снабженное специальным программно-аппаратным обеспечением и полностью готовое к внедрению на объектах любого типа: грунтовых, каменных, бетонных

- данное частное оригинальное техническое решение, касающееся

• только одного типа ГТС – насыпных дамб с определенными задачами и особенностями мониторинга;
• одного типа контроля состояния ГТС – мониторинг внутренних деформаций (напряженно-деформированного состояния - НДС) объекта;
• одного средства измерения - стержневых комплексов измерения деформации КИД-С;
• пошаговую методику организации мониторинга НДС с применением указанного средства измерения.

Основным элементом частного технического решения по мониторингу внутренних деформаций насыпных дамб является комплекс измерения деформации стержневые КИД-С, предназначенный для измерения перемещений и деформаций растяжения (сжатия) элементов конструкций при мониторинге гидротехнических сооружений

Дамбы из насыпных грунтов как гидротехнические сооружения (ГТС), играют важнейшую роль в сфере энергетики, горнорудной промышленности, управлении водными ресурсами и других отраслях хозяйства.

Ограждающие дамбы хвостохранилищ (хранилищ отходов) горно-обогатительных фабрик (ГОК) металлургической промышленности, представляющие собой насыпные (или намывные) грунтовые сооружения, вследствие формирования в теле дамб водопроводящих каналов и размыва, являются наиболее потенциально опасными гидротехническими сооружениями. Частичное или полное разрушение ограждающих дамб, согласно статистике, является основной причиной аварий на хвостохранилищах, которые приводят к значительному экономическому, экологическому и социальному ущербу.

Основной задачей предлагаемого решения является контроль за состоянием насыпных грунтовых дамб, в том числе в рамках комплексного мониторинга ограждающих дамб хвостохранилищ горнорудных предприятий.

В процессе возведения и эксплуатации насыпной грунтовой дамбы необходимо проведение непрерывного мониторинга для оценки напряженно-деформированного состояния плотины и влияния внешних воздействий на ее несущую способность.

Необходимость проведения мониторинга состояния гидротехнических сооружений I-III класса опасности (к которым относятся насыпные грунтовые дамбы) и их оснований с применением контрольно-измерительной аппаратуры (КИА) в процессе строительства и в период эксплуатации регламентируется целым рядом нормативных документов:

• Федеральный закон от 21 июля 1997 г. № 117-ФЗ «О безопасности гидротехнических сооружений», глава 9 (в редакции, введенной в действие Федеральным законом от 14 июля 2008 года № 118-ФЗ)
• 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» (принят Госдумой 23 декабря 2009 года), ст. 36.
• СП 23.13330.2018 «Основания гидротехнических сооружений» (утверждён приказом Минстроя от 13 августа 2018 г. № 513/пр), п. 4.12.
• СП 39.13330.2012 «Плотины из грунтовых материалов» (утвержден приказом Минрегиона от 29 декабря 2011 г. № 635/18), п.4.9.
• СП 58.13330.2019 «Гидротехнические сооружения. Основные положения» (утверждён приказом Минстроя от 16 декабря 2019 г. № 811/пр), ст. 4.17.
• СП 165.1325800.2014 «Инженерно-технические мероприятия по гражданской обороне» (утверждён приказом Минстроя от 12 ноября 2014 г. № 705/пр), ст.6.4.
• РД 03-259-98 «Инструкция о порядке ведения мониторинга безопасности гидротехнических сооружений предприятий, организаций, подконтрольных органам Госгортехнадзора России» (зарегистрирована в Минюсте РФ 4 февраля 1998 г. № 1467), ст.1.3, 2.3., 2.4., 2.6.

На трубе измерительного узла закрепляется два комплекса КИД-С (две «розетки» – см. на рис. A, B, C) на определенных уровнях глубины (5 и 8 м) с точками крепления вдоль трубы (для измерения осевых деформаций), с разнесением по окружности трубы через 120 градусов.

Кабель от датчиков (6 шт.) крепится по поверхности трубы с выводом бухт (по 50 м) в верхнюю область трубы. Затем труба заливается бетонной смесью, сверлится шурф глубиной 15 м в точке установки для последующего погружения трубы, которая устанавливается на 2-3 м ниже фундамента насыпного грунта дамбы.

После закрепления трубы с двумя «розетками» из датчиков КИД-С на обозначенных уровнях, зазор скважины между грунтом и трубой медленно с помощью воронки засыпается песком (скорость потока контролируется на уровне 0,1 л/с), а затем заполняется водой, что приводит эффективному заполнению пустот в скважине и отложению песка снизу-вверх по мере заполнения скважины.

Для достижения наилучшего уплотнения и сцепления между оборудованием и материалами обратной засыпки используется высушенный и рыхлый песок. Во время обратной засыпки песок осторожно засыпают в скважину с помощью воронки, тщательно контролируя скорость потока на уровне 0,1 л/с). Затем в скважину, заполненную песком, медленно вводят воду, что приводит к перераспределению частиц песка и, тем самым гарантируя, что песок может быть отложен снизу-вверх, пока он не будет заполнен.

Возможно уплотнение скважины дополнительными затвердевающими смесями. После стабилизации связки заполнителя с окружающим грунтом измерительный узел считается сформированным. Количество ИУ определяется проектом, предварительно по 3 точки на каждом хранилище на сторонах, испытывающих напор воды (3+3=6), на остальных сторонах - по 2 ИУ (2+2+2+2=8) плюс 2 ИУ на «перемычке» между хранилищами.

Общее количество датчиков КИД-С: 6+8+2=16 ИУ или 16*6=95.