Авария на Саяно-Шушенской ГЭС: уральская версия

Уральские геомеханики подключились к выяснению причин катастрофы на Саяно-Шушенской ГЭС и готовы принять участие в разработке мер по предотвращению ее последствий, поскольку давно и углубленно занимаются проблемой предотвращения природно-техногенных катастроф. Авторитетным мнением по этому вопросу мы попросили поделиться с читателями «НУ» заведующего отделом геомеханики Института горного дела УрО РАН доктора технических наук Анатолия Дмитриевича САШУРИНА.
 

— Авария на Саяно-Шушенской ГЭС — это катастрофа природно-техногенного типа. И ее первичная причина — недостаточный учет взаимодействия этой мощнейшей техногенной системы с природной геологической средой и конкретно с геодинамической активностью района ее размещения. Подчеркну, речь идет не о сейсмической опасности, а о постоянной повседневной геодинамической подвижности.
 

Долгое время в науках о земле современные тектонические деформации и подвижки горного массива и земной поверхности рассматривались главным образом в плане опасности землетрясений. Те же многочисленные аварии и катастрофы, которые происходили в сейсмически не опасных районах, трактовались исключительно с позиции осадки фундаментов и прочих оползневых явлений. Коренной пересмотр традиционных взглядов произошел в конце ХХ века, когда на многочисленных геодинамических полигонах были выявлены интенсивные современные движения земной коры в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Применение дифференциальных технологий спутниковой геодезии позволило нам углубить знания об этом явлении и выявить новый класс современных геодинамических движений с минимальными периодами цикличных колебаний от нескольких минут до 1 часа и более.
 

Современные геодинамические движения вызывают деструкцию массива горных пород, следствием которой является дискретный характер распределения деформаций, и самоорганизацию, в результате чего в деструктурированном массиве формируются консолидированные объемы, или блоки. Объекты, оказывающиеся на границах консолидированных блоков, подвергаются повышенному уровню деформирования и могут потерять свою устойчивость.
 

В «Свод правил по инженерным изысканиям для строительства. Инженерно-геодезические изыскания для строительства» еще 12 лет назад был внесен пункт, предусматривающий проведение геодинамических исследований не только на стадии изысканий, проектирования и строительства, но и на территориях построенных объектов, если в процессе эксплуатации возникли предположения о влиянии тектонических факторов на устойчивость и надежность сооружений. Однако ни один ответственный стратегический объект не запроектирован в соответствии с этими требованиями. Не является счастливым исключением и Саяно-Шушенская ГЭС, которую проектировали и строили в период, когда о геодинамических движениях практически никто ничего не знал. Плотина создана на участке с развитой тектоникой, рассекающей массив горных пород и в субмеридианальном, и в субширотном направлениях с различными углами падения. Подвижность по этим разломам давала о себе знать и в период строительства, и в период эксплуатации деформированием плотины, образованием трещин. Но все это не насторожило и не инициировало геодинамических исследований.
 

Высокая геодинамическая активность района определяет постоянную подвижность массива горных пород, в котором в результате процессов деструкции и самоорганизации формируются консолидированные породные объемы. Объекты, попавшие в их граничные зоны, подвергаются нештатным нагружениям, способным в определенных условиях вызвать разрушительные деформации. Для конструкции плотины Саяно-Шушенской ГЭС особую опасность представляют подвижки в массиве горных пород, направленные на сближение берегов Енисея, а соответственно на сближение концов арочной плотины. Уровень концентрации сжимающих напряжений определяется большой шириной плотины по основанию (110 м), дополняемой машинным зданием. И как раз в этой части плотины находится вся система водоводов, турбинных камер, колодцев и других технологических проемов и пустот. Именно в их стенках и в прилегающем бетоне коэффициенты концентрации напряжений дополнительно возрастают в 2–3 раза и способны превысить прочность бетона. В зависимости от скорости развития нештатных нагрузок разрушение бетона может происходить медленно с большими деформациями, а может случиться в динамической форме в виде взрыва, подобно горным ударам в шахтах. Таким взрывоподобным образом разрушилась пресловутая колонна № 11 в московском аквапарке «Трансвааль».
 

Для доказательства нашей версии причин и сценария развития Саяно-Шушенской катастрофы необходимо организовать беспрецедентные по своей новизне и объемам исследования: провести диагностику геодинамической активности района, дать оценку современного состояния взаимодействия техногенной системы станции с природной геологической средой и прогноз дальнейшего их взаимодействия.
 

Отдел геомеханики Института горного дела УрО РАН способен решить эту задачу, поскольку располагает необходимым научно-техническим потенциалом и практическим опытом. Мы связаны партнерскими отношениями с Институтом аэрокосмического приборостроения (г. Казань) и Пермским ГТУ, которые могут дополнить наши результаты данными о тектоническом строении района и обобщенной геодинамической подвижности с использованием методов космических съемок.
 

Вплотную над проблемой предотвращения катастроф в рассматриваемой версии мы начали работать с 1995 года. Был создан центр коллективного пользования уникальным оборудованием, оснащенный комплексами спутниковой геодезии, что позволило вывести исследования на мировой уровень. Наши результаты использованы для обеспечения безопасности на ряде крупных промышленных предприятий Урала, Западной и Восточной Сибири, Якутии, Казахстана. В 2008 г. наш коллектив проводил диагностику геодинамической активности района г. Касли с целью выбора безопасной по фактору геодинамики площадки для размещения Южно-Уральской атомной электростанции.
 

Что касается Саяно-Шушенской ГЭС, то масштабные геодинамические исследования в районе ее размещения нужно провести не только для выяснения истинных причин аварии, но прежде всего для предотвращения еще более серьезной катастрофы.
 

Подготовила
Е. ПОНИЗОВКИНА
 

Фото: Reuters