Вестник Кольского научного центра РАН № 2, 2019 г.

DOI: 10.25702/KSC.2307-5228.2019.11.2.69-74 УДК 621.311.21:621.43(470.21) ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ НАСЫ ПНОГО ГРУНТОВОГО СООРУЖ ЕНИЯ ПРИ ОБРА ЗОВАНИИ В ЕГО ТЕЛЕ ЗОНЫ ПОВЫШ ЕННОЙ ФИЛЬТРАЦИИ Н. А. Калашник ФГБУН Горный институт КНЦ РАН, Апатиты Аннотация Рассмотрены особенности насыпных грунтовых сооружений гидроэнергетики и горных предприятий Мурманской обл. На основе анализа мирового опыта эксплуатации таких сооружений выявлены специфические особенности снижения их надежности, заключающиеся в формировании в теле сооружения скрытых зон неоднородностей и разжижения грунтов с их последующим развитием в зоны повышенной фильтрации. Многочисленными георадарными и сейсмотомографическими определениями на насыпных гидротехнических сооружениях неоднократно выявлялись в теле ограждающих сооружений скрытые зоны неоднородностей и повышенной фильтрации. В данной работе, чтобы исследовать состояние и дать оценку надежности насыпного грунтового сооружения, в программном комплексе PLAXIS была разработана компьютерная гидрогеомеханическая 3D-модель. В модели, исходя из данных натурных наблюдений, для грунтов исследуемого сооружения задавался упругопластический механизм их деформирования. В качестве изменяющихся влияющих параметров были приняты: уровни воды (минимальный, средний, максимальный/паводковый) в верхнем бьеф е ; сцепление и угол внутреннего трения грунтов (в тенденции уменьшения значений при разжижении грунтов); размеры формирующейся зоны (минимальная 10x6x3,5 м, средняя 15x8x4 м, максимальная 20x10x5 м) повышенной фильтрации; скорость фильтрации воды (в тенденции возрастания) в зоне. Выполнено многовариантное параметрическое моделирование исследуемого сооружения, на основании результатов которого установлены особенности влияния геометрических и гидродинамических характеристик зоны повышенной фильтрации (с учетом значительной изменяемости основных деформационных свойств грунтов в контурах зоны) на надежность сооружения. Выявлены модельные зависимости надежности насыпного грунтового сооружения от параметров сцепления и угла внутреннего трения разжижаемых грунтов при различной степени фильтрационных процессов. Установлены граничные значения сцепления и угла внутреннего трения грунтов в зоне повышенной фильтрации, при которых надежность сооружения для рассматриваемых условий не обеспечивается. Ключевые слова: компьютерное моделирование, гидрогеомеханическая 3D-модель, насыпное грунтовое сооружение, зона фильтрации, надежность. ASSESSMENT OF RELIABILITY OF A BULK SOIL DAM DURING FORMATION OF AN INCREASED FILTRATION ZONE IN ITS BODY Nadezhda A. Kalashnik Mining Institute of KSC RAS, Apatity, Russia Abstract Features of bulk soil constructions of hydropower and the mining enterprises of Murmansk region are considered. Based on the analysis of international experience of operation of such constructions, the specific features of decrease in their reliability consisting in formation in a body of a construction of the hidden zones of inhomogeneities and colliquations of soils with their subsequent development in the zones of the increased filtration, are revealed. Numerous georadar and seismotomographic measurements have repeatedly demonstrated the hidden zones of inhomogeneities and increased filtration in the body of the protecting constructions of the bulk hydraulic engineering constructions. We have developed the computer 3D hydrogeomechanical model to study the state and assess the reliability of bulk soil construction using PLAXIS program complex. The model, based on field observations, set the ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 2/2019 (11) 69