3.1.32. На гидротехнических сооружениях первого класса

3.1.32. На гидротехнических сооружениях первого класса,
расположенных в районах с сейсмичностью 7 баллов и выше, и на сооружениях второго класса- в районах с сейсмичностью 8 баллов и выше должны проводиться
следующие виды специальных наблюдений и испытаний:

инженерно-сейсмометрические наблюдения за ра­ботой сооружений и береговых примыканий (сейсмо­метрический мониторинг);

инженерно-сейсмологические наблюдения в зоне ложа водохранилища вблизи створа сооружений и на прилегающих территориях (сейсмологический монито­ринг);

тестовые испытания по определению динамических характеристик этих сооружений (динамическое тести­рование) с составлением динамических паспортов.

Для проведения инженерно-сейсмометрических на­блюдений гидротехнические сооружения должны быть оборудованы автоматизированными приборами и ком­плексами, позволяющими регистрировать кинематичес­кие характеристики в ряде точек сооружений и берего­вых примыканий во время землетрясений при сильных движениях земной поверхности, а также оперативно об­рабатывать полученную информацию.

Для проведения инженерно-сейсмологических на­блюдений вблизи гидротехнических сооружений и на берегах водохранилищ по проекту, разработанному спе­циализированной организацией, должны быть размеше­ны автономные регистрирующие сейсмические станции. Комплексы инженерно-сейсмометрических и инженер­но-сейсмологических наблюдений каждого объекта дол­жны быть связаны с единой службой сейсмологичес­ких наблюдений РФ.

Монтаж, эксплуатация систем и проведение инже­нерно-сейсмометрических, инженерно-сейсмологичес­ких наблюдений и динамического тестирования долж­ны осуществляться собственником электростанции (эк­сплуатирующей организацией) с привлечением специа­лизированных организаций.

После каждого сейсмического толчка интенсивно­стью 5 баллов и выше должны оперативно регистриро­ваться показания всех видов КИА, установленных в со­оружении, с осмотром сооружения и анализом его проч­ности и устойчивости.

Основными задачами проведения сейсмометрических наблюдений за состоянием гидротехнических сооружений в сейсмоопасных районах являются:

—получение информации для оперативной оценки вероятности возникновения аварийной ситуации в резуль­тате воздействия землетрясения и принятия мер, адекват­ных степени выявленной опасности;

—получение исходных данных для дальнейшего раз­вития теории сейсмостойкости гидротехнических соору­жений и методов их расчетов.

С этой целью на гидротехнических сооружениях сила­ми инженерно-сейсмометрической службы с участием про­ектных и научных организаций:

—    создаются системы, обеспечивающие инженерно-сейсмометрические наблюдения за работой сооружения в период проявления сейсмической активности (сейсмомет­рический мониторинг); проводятся наблюдения за состоянием сооружения при сейсмических воздействиях для оценки возможности развития опасных деформаций и дру­гих признаков и в связи с этим— необходимости проведения обследования сооружения с целью выяснения его со­стояния и принятия мер к обеспечению его сохранности;

—накапливаются данные о поведении сооружения при землетрясениях различного характера и разной интенсив­ности;

—определяются динамические характеристики соору­жения,

Объем и характер данных о поведении гидротехничес­ких сооружений при землетрясениях, которые должны фиксироваться в результате сейсмометрических наблюде­ний, устанавливаются проектными и научными организа­циями.

Основными задачами проведения инженерно-сейсмо­логических наблюдений являются:

—    получение по возможности более полной информации о характере и интенсивности сейсмических проявле­ний на дальних подступах к сооружению, трансформаций основных параметров землетрясения по мере приближе­ния к сооружению и влиянии на этот процесс заполнен­ного (частично или полностью) водохранилища;

— передача этих сведений в базу данных инженерно-сейсмометрического комплекса.

С этой целью в районе гидротехнического сооружения размещаются сейсмологические станции, ведущие записи сейсмических явлений. Проект размещения сейсмологи­ческих станций разрабатывается с участием специализи­рованных научно-исследовательских организаций.

Сейсмологические станции являются составной частью государственной системы сейсмологических наблюдений и должны обслуживаться работниками этой системы. Эксплуатационный персонал электростанций, заинтересо­ванный в получении сведений от сейсмологической служ­бы, должен оказывать содействие этой службе.

Тестовые испытания рекомендуется проводить с применением вибрационных машин дебалансного типа, развивающих (в зависимости от частоты возмущающей силы) усилия от нескольких десятков до нескольких сотен килоньютонов (от единиц до десятков тонна — сил).

Испытательная машина, как правило, устанавливается на гребне плотины; при этом достигаются максимальные амплитуды колебаний в точках наблюдения. Ожидаемые амплитуды смещений, скоростей и ускорений определя­ются расчетом; значения гармонической возбуждающей силы надлежит выбирать таким образом, чтобы значения смещений (амплитуда) составляли 10-100 мкм.

В состав динамических характеристик сооружения входят:

—собственные частоты колебаний;

—собственные формы колебаний;

—логарифмические декременты затухания по собствен­ным формам колебаний.

Все эти величины определяются по амплитудно-частот­ным характеристикам (АЧХ), связывающим между собой Частоты возбуждения и отнесенные к амплитуде силового воздействия значения смещений в точках наблюдения. Пи­ковые (резонансные) значения АЧХ достигаются при зна­чениях частоты воздействия, совпадающих с собственны­ми частотами колебаний сооружения.

Распределение амплитудных значений смещения (сме­щений в различных направлениях) по объему, осевой по­верхности или поперечному сечению сооружения при ре­зонансной частоте возбуждения дает форму собственных колебаний этого сооружения.

Логарифмический декремент затухания есть натураль­ный логарифм отношения амплитуд свободных колебаний некоторой точки на данной резонансной частоте в двух следующих один за другим циклах колебательного про­цесса (практически значения декремента, определенные для различных точек, далее осредняются для получения устойчивых характеристик сооружения или отдельных его частей),

Содержание динамического паспорта сооружения составляют определенные при нормальном подпорном уровне и при уровне мертвого объема воды в водохрани­лище:

—    собственные (резонансные) частоты колебаний сооружения (2 — 5 минимальных значений, а если возможно, то большее их число);

—    собственные формы колебаний сооружения, соответствующие описанным выше собственным частотам и определенные по 8 — 30 точкам наблюдения;

—логарифмические декременты затухания, определен­ные для указанных выше собственных частот;

—амплитудно-частотные характеристики, определен­ные для 2 — 3 точек наблюдения в диапазоне частот от 0,5 до 2 значений первой собственной частоты сооружения.

В динамический паспорт сооружения включаются так­же следующие сведения:

—    дата завершения постройки;

—    дата достижения уровнем воды в водохранилище отметки НПУ;

—дата первого и всех последующих тестовых динами­ческих испытаний с данными о значениях полученных соб­ственных частот;

—сведения о специфических условиях при испытани­ях (если подобные условия имели место).

Для проведения инженерно-сейсмометрических на­блюдений гидросооружения должны быть оборудованы автоматизированными приборными комплексами, позво­ляющими регистрировать кинематические характеристи­ки в ряде точек сооружений и береговых примыканий во время землетрясений при сильных движениях земной по­верхности, а также оперативно обрабатывать полученную информацию.

К кинематическим характеристикам в данном случае относятся смещения, линейные и угловые скорости и ус­корения сооружения и береговых примыканий в точках, специально выбранных для наблюдения за состоянием со­оружения во время землетрясения.

В этих местах закладываются соответствующие прибо­ры, фиксирующие указанные кинематические параметры и совместно со средствами коммуникации, обработки и хранения полученных данных образующие инженерно-сей­смометрические комплексы. Преимущество должно отда­ваться стандартным комплексам инженерно-сейсмометри­ческих наблюдений (КИСН).

В состав КИСН входят следующие устройства:

—телеметрическая аппаратура передачи — приема сигналов, предназначенная для помехоустойчивой переда­чи сигналов от сейсмоприемников по кабельным линиям связи на блок регистрации комплекса сейсмометрических Наблюдений;

—блок регистрации, предназначенный для многока­нальной регистрации сигналов, предварительной их обра­ботки, преобразования в цифровую форму, выявления сей­смических событий по заданным критериям, запоминания сейсмической информации с предысторией и передачи ее на персональную ЭВМ для последующей обработки;

—    персональная ЭВМ, предназначенная для обработки, визуального отображения сейсмической информации и последующего документирования результатов обработки.

Автоматизация работы таких комплексов не только сни­жает трудозатраты на их эксплуатацию, но и увеличивает надежность работы этих комплексов, особенно по синх­ронизации записей колебаний различных частей соору­жений и их конструктивных элементов, а также прилега­ющих участков грунта.

Поставленные задачи наиболее полно решаются с по­мощью АСДК. Эти системы на сооружениях I класса дол­жны выполнять следующие функции:

—автоматизированный сбор данных о кинематичес­ких характеристиках в точках наблюдения за состоянием сооружения;

—накопление данных измерений в базе данных;

—первичную обработку данных измерений;

—автоматизированный анализ состояния сооружения по данным натурных измерений;

—графический и табличный вывод информации, не­обходимой для анализа состояния сооружения.

Для выполнения всех этих задач АСДК имеет для входя­щей в его состав ЭВМ соответствующее программное обеспечение. Последнее должно позволять при анализе состояния сооружения включать в число учитываемых факторов данные теоретических расчетов, визуальных осмотров и специальных обследований.

На сооружениях II класса к АСДК предъявляются те же требования, что и к АСДК сооружений I класса, за исключением возможности выполнения автоматизирован­ного анализа состояния сооружения.

Схема размещения сейсмометрических точек наблю­дения разрабатывается на основе результатов динамичес­ких расчетов сооружений и опыта натурных и модельных исследований.

Для получения достоверной картины реагирования гидротехнического сооружения на сейсмические толчки в теле плотины в зависимости от ее конструкции следует развернуть до 10—15 пунктов наблюдения. Например, в арочной плотине для отслеживания арочных форм коле­баний требуется установить на гребне плотины 6 — 8 пунк­тов наблюдения и более. В этих же плотинах для анализа форм колебаний консольных сечений назначаются 3 — 4 точ­ки наблюдения по осевому сечению и двум сечениям, рас­положенным примерно в четвертях пролета на верхних отметках плотины.

В опорном контуре плотины в соответствии с особенно­стями ее конструкции, организуется 7 — 8 измерительных пунктов наблюдений. При необходимости получения ин­формации о влиянии податливости основания, а также оценке степени синхронности колебаний бортов каньона может потребоваться оборудование точек наблюдений в штольнях в местах примыкания тела плотины к бортам каньона.

Дополнительно для определения характеристик неис­каженных сейсмических волн, наблюдения за сейсмичес­кой активностью района до начала и во время заполнения водохранилища на расстоянии 3 — 8 км от сооружения раз­мещаются 3 — 4 пункта наблюдения.

Общее количество сейсмометрических пунктов наблю­дения на гидротехническом сооружении может колебать­ся от 15 до 30. Для обслуживания этого количества изме­рительных точек рекомендуется применять типовой вари­ант сейсмосети с 64 измерительными каналами.

Для проведения инженерно-сейсмологических наблю­дений вблизи гидросооружений и на берегах водохрани­лищ размещаются автономные регистрирующие сейсми­ческие станции. Комплексы инженерно-сейсмометричес­ких и инженерно-сейсмологических наблюдений каждого объекта должны быть связаны с единой службой сейсмо­логических наблюдений Российской Федерации.

В зависимости от инженерно-геологических и сейсмо­тектонических условий района расположения гидротехни­ческого сооружения сеть автономных сейсмологических станций может быть развернута на территории с радиу­сом 50—100 км от сооружения. При размещении сейсмо­логических станций особое внимание следует обращать на сейсмоопасные направления, определяемые на основе детального сейсмического районирования и сейсмическо­го микрорайонирования.

В число пунктов сейсмологического наблюдения долж­на быть включена группа контрольных точек, размещен­ных на некотором удалении (3 — 8 км) от сооружения с целью определения характеристик неискаженных сейсми­ческих волн, для наблюдения за сейсмической активнос­тью района до начала и во время заполнения водохрани­лища, а также получения информации о направлении рас­пространения и характере распределения интерференци­онного поля вблизи сооружения.

Диапазон регистрируемых землетрясений составляет 4 — 9 баллов. Однако на первых этапах инженерно-сейсмологических наблюдений целесообразно получение информации при землетрясениях и меньшей интенсив­ности.

На сейсмологических станциях регистрируются кинематические элементы движения скорости, а в опреде­ленных режимах — смещения точек земной поверхности.

С учетом сказанного выше число сейсмологических станций должно быть не менее 3 (в противном случае нет возможности определить эпицентр землетрясения); одна из входящих в это число станций может быть расположе­на внутри сооружения, на контакте с основанием (пред­почтительно заглубление этой станции в основание или в береговое примыкание).

Как было указано выше, сейсмологическое обеспече­ние ГЭС является составной частью государственной сей­смологической службы. Эксплуатационный персонал (спе­циально обученный или работающий на условиях хозяй­ственного договора) обязан обеспечить устойчивую связь с этой службой и использовать результаты наблюдений в своей работе.

Монтаж, эксплуатация систем и проведение инже­нерно-сейсмометрических, инженерно-сейсмологических наблюдений и динамического тестирования осуществ­ляются с привлечением собственником электростанции (эксплуатирующей организацией) специализированных организаций.

Как правило, функции генерального подрядчика в изготовлении и монтаже аппаратуры, образующей систе­му инженерно-сейсмометрических и инженерно-сейсмо­логических наблюдений, выполняются генеральным про­ектировщиком или научно-исследовательской организаци­ей, имеющей достаточный опыт в проведении подобных наблюдений; это же относится и к тестовым динамичес­ким испытаниям.

Собственно инженерно-сейсмометрические наблюде­ния выполняются персоналом гидроэлектростанции, про­шедшим соответствующее обучение, по инструкции и рег­ламенту, разработанным организацией — изготовителем оборудования системы наблюдений.

Инженерно-сейсмологические наблюдения (сейсмоло­гический мониторинг) следует выполнять силами органи­зации, ведущей региональные сейсмологические наблю­дения в районе гидроузла. Эти функции может выполнять персонал гидроэлектростанции, прошедший специальное обучение, если это предусмотрено договором с государ­ственной службой наблюдений.

После каждого сейсмического толчка интенсивностью 5 баллов и выше должны оперативно регистрироваться показания всех видов КИА, установленных в сооружении, с осмотром сооружения и анализом его прочности и ус­тойчивости.

Эти требования относятся ко всем гидротехническим сооружениям независимо от их класса, конструкции и ма­териала изготовления. Осмотр сооружения и оценка его прочности, устойчивости и эксплуатационных качеств производятся и в случае отсутствия в сооружении уста­новленной КИА.

Анализ поведения сооружений при землетрясениях показывает, что наиболее частыми видами повреждений являются раскрытия швов бетонных сооружений, остаточ­ные деформации грунтовых сооружений и насыпей. Фик­сация указанных проявлений или их отсутствия являются первоочередной целью после сейсмического обследования сооружений.

При регистрации показаний КИА необходимо в пер­вую очередь определить раскрытие швов между сооруже­ниями и береговыми примыканиями, на подошве и внут­ри сооружения, горизонтальные смещения и осадки, из­менение противодавления на контакте с основанием.

Имеющиеся наблюдения показывают, что после земле­трясения наибольшие изменения следует ожидать в пока­заниях следующих приборов:

—длиннобазных телетензометров, установленных на контакте сооружения со скальным основанием;

—пьезометров, расположенных в приконтактной зоне скального основания;

—щелемеров, расположенных на стыке секций или на контакте с береговым примыканием.

Что-то про

Работаю в сфере энергетики с 1998 года....