Сегодня: 18 | 01 | 2021

Дисертація ПРОГНОЗНА ОЦІНКА РОЗВИТКУ ТЕРИТОРІЙ АТОМНИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ СТАНЦІЙ ТА ЗОН СПОСТЕРЕЖЕНЬ (на прикладі Рівненської АЕС) 2004

Таблиця 1.5

Відхилення осідань градирні № 1 за 1985-1994 рр. вимірювання та глибина залягання ґрунтових вод на даній території

№ п/п

Рік спостереження

Осідання градирні №1, мм

Відхилення осідань, мм

Глибина залягання ґрунтових вод, м

1

1985

-0,60

-0,40

11,81

2

1986

-0,60

-0,40

11,64

3

1987

-0,10

+0,10

12,81

4

1988

-0,20

0,00

13,31

5

1989

-0,45

-0,25

12,30

6

1990

-0,72

-0,52

12,00

7

1991

-0,34

-0,14

12,36

8

1992

-0,36

-0,16

12,71

9

1993

-0,42

-0,22

12,43

10

1994

-0,36

-0,16

12,51

За даними табл.1.5 побудовано графік зміни глибини залягання рівня ґрунтових вод від поверхні та графік осідання градирні №1 за період від 1985 по 1994 роки (рис.1.6).

Рис.1.6. Глибина залягання РҐВ, м та осідання споруди, мм

Аналіз графіків підтверджує залежність величини осідання фундаменту споруди від глибини залягання рівня ґрунтових вод.

Для визначення щільності зв’язку між параметрами дослідження нами обчислено коефіцієнт кореляції за формулою [89]:

, (1.2)

Де: - глибина залягання РҐВ;

- відхилення осідань;

- кількість років вимірювання.

Після підстановки відповідних даних в (1.2) отримаємо коефіцієнт кореляції, який дорівнює 0,86 і характеризує щільну залежність осідань споруд від глибини залягання РҐВ.

Аналогічні дослідження були проведені на декількох об’єктах АЕС. Результати їх досліджень приведено в табл. 1.6. Обчислені коефіцієнти кореляції підтверджують вплив гідрогеологічного фактора на осідання споруд на території Рівненської АЕС.

Таблиця 1.6

Залежність вертикального зміщення споруд РАЕС від зміни гідрогеологічних умов

Об’єкти, що досліджуються

ОНС

БНС 1,2

Градирня №1

Спецкорпус блоку №1,2

Коефіцієнт кореляції

0,24

0,52

0,86

0,37

Таким чином, гідрогеологічні умови району є одними з домінуючих факторів, що впливає на осідання споруд АЕС [96]. Великі об’єми водяних мас, які потрапили в ґрунтові води, змінюють їх режим, температуру і хімічний склад, внаслідок чого змінюються характеристики міцності ґрунтових основ і виникають деформації фундаментів і споруд.

Майданчик станції складений протерозойськими, верхньолесовими, палеогеновими і четвертинними породами, які є гідрологічно взаємозв’язаними комплексом водоносних горизонтів з різним ступенем підтоплення. Ріка Стир під час повені практично не впливає на рівень ґрунтових вод промислового майданчика.

Небезпека появи і подальший розвиток суфозійно - карстових процесів на майданчику Рівненської АЕС можуть бути повністю усунуті або різко знижені шляхом відновлення і підтримання на даній території природного рівня та режиму ґрунтових вод. Тому експлуатація енергоблоків № 1,2,3 і будівництво нових в існуючих умовах можуть бути продовжені.

З метою запобігання додаткового притоку води в ґрунти були здійснені такі заходи:

1. Виконана ретельна, а місцями повторна гідроізоляція гідротехнічних споруд діючих блоків. В процесі будівництва блоків використовувались найнадійніші способи гідроізоляції (асфальтування, покриття мастиками і плівками) всіх каналів, басейнів градирень, інших споруд і інженерних мереж. При подальшому будівництві (блок №4) використовуються водоводи замість відкритих каналів.

2. Постійно проводиться контроль за мережею водогону і всіх видів каналізації.

Дослідження гідрогеологічних умов території було здійснено на основі матеріалів виробничої лабораторії ГП “Рівненська АЕС” (гідрогеологічна частина).

1.3. Геологічні умови промислового майданчика та їх вплив на стан території і споруд Рівненської АЕС

Рівненська атомна електрична станція, як і більшість АЕС України, зведена на території з дуже різними, неоднорідними геологічними умовами, в районі залягання карбонатних порід (писальної крейди), що визначає широке коло проблем, які виникають у процесі проектування, будівництва й експлуатації даного об'єкта [39,40,43]. Більшість її споруд побудовані на осадових породах, за винятком блоку №4, розміщеного на базальтах.

РАЕС знаходиться в області льодовикової акумуляції. В геологічній будові цього об’єкта беруть участь всі основні генетичні типи льодовикових відкладів (моренні, водно - й озерно - льодовикові) раньо -, середньо - і пізньочетвертинного періоду (рис.1.7). Особливістю тут є наявність льодовикової товщі з характерним заляганням порід різного складу, вклинюванням, зміною потужності і т. д.

Дана АЕС знаходиться в районі правобережного водорозділу р. Стир - притоки р. Прип’ять у її середній течії (Рівненська область).

Як видно з геологічного розрізу (див. рис.1.7) під товщею рихлих відкладів четвертинного періоду і палеогену залягає пласт писальної крейди значної потужності, підстеленої базальтами і туфами Ванда [40].

Тектоніка ділянки будівництва визначається положенням її у вузлі глибинних розломів, що обумовило утворення чисельних розривних порушень різного рангу не тільки в кристалічному фундаменті, але й у породах, що перекриваються.

Рис. 1.7. Схематичний геологічний розріз промислового майданчика Рівненської АЕС:

1 - супісок; 2 - піски пилуваті; 3 - суглинки, глини; 4 - біла писальна крейда поточної або поточно пластичної консистенції; 5 - біла писальна крейда з тріщинами, подекуди закарстована; 6 - біла писальна крейда масивна; 7 - базальти вивітрені та з тріщинами; 8 - туфи вивітрені; 9 – теригенні відклади нижнього Ванду горбашівської свити (водоносний напірний горизонт); 10 - рівень ґрунтових вод; 11 – п’єзометричний рівень напірних вод в товщі писальної крейди.

На території відмічено рухи за тектонічними розломами з інтенсивністю 2-4 мм у рік. Наявність тектонічної тріщинуватості сприяє розвитку в товщі писальної крейди карстових процесів.

При виконанні прогнозної оцінки розвитку території атомних електричних станцій, зокрема РАЕС, дослідження неотектонічних умов і сучасної тектонічної активності визначається необхідністю підвищення рівня надійності експлуатації споруди, регламентації процесів міграції радіонуклідів, що перевищують допустимий рівень для здоров’я й безпеки населення.

Головним завданням таких досліджень є ретроспективний морфоструктурно - неотектонічний аналіз території, режимних комплексних спостережень за проявами коливань і деформацій ґрунтів в зв’язку з молодими та сучасними тектонічними рухами, особливо в зонах активних розломів.

Рівненська АЕС розміщена в зоні малого геодинамічного ризику. Район відносно спокійний щодо сейсмічних проявів і не характеризується розвитком катастрофічних екзогенних явищ [6,25].

Фонова сейсмічність району АЕС складає 5 балів. Відповідно для даних ґрунтових умов при будівництві першої черги станції були прийняті наступні значення: ПЗ-5 балів; МРЗ-6 балів. Для другої черги будівництва з врахуванням прогнозних і зафіксованих змін геологічного середовища (підвищення РҐВ, активізація карсто - суфозійних явищ, зниження міцності ґрунтів, можливість розрідження при динамічному впливі водонасичених супісків і пісків) ПЗ було підвищено до 6 балів, а МРЗ – до 7 балів.

Якість ґрунтів як будівельних матеріалів і основ інженерних конструкцій у значній мірі залежить від фізичних властивостей ґрунтів, тому перед тим, як дати загальну характеристику ґрунтів на території

Станції, розглянемо їх фізичні властивості. Особливу увагу приділимо глинистим ґрунтам, поширення яких на території промислового майданчика є значним (район блоків № 1,2) [72]. У районі їх залягання простежується тенденція щодо підняття фундаментів споруд [88]. Найважливіше значення з них мають вологість, пластичність, липкість, набухання та усадка [59].

Вологість має значний вплив на фізико - механічні властивості ґрунтів. У глинистих ґрунтах із збільшенням вологості знижується їх міцність, вони набухають, стають липкими, але при певному ступені зволоженості (оптимальній вологості) ґрунт найлегше піддається ущільненню, набуваючи великої стійкості під навантаженням і малої водопроникності. Оптимальна вологість знаходиться в інтервалі між вологістю, що відповідає плівковій вологоємкості, і вологістю, що відповідає нижній границі пластичності. Вода при цьому знаходиться у фізично зв’язному стані. Здебільшого оптимальна вагова вологість глинистих ґрунтів становить 12-16% [38,84].

Приведемо загальну характеристику ґрунтів, які знаходяться на території АЕС [87]:

- піщані ґрунти у сухому стані – сипкі і не мають зв’язності, відзначаються доброю водопроникністю і малою капілярністю, при зволожені набувають незначної зв’язності;

- супіскові ґрунти у сухому стані мають достатню зв’язність, мало пластичні або непластичні. Водопроникність значно менша, ніж у піщаних ґрунтів. Відзначаються добрим опором навантаження, як у сухому, так і у зволоженому стані;

- суглинкові ґрунти відзначаються зв’язністю і незначною водопроникністю. Пластичність, липкість, набухання і капілярні властивості із збільшенням вмісту глинистих часток зростають;

- глини в сухому стані мають дуже високу зв’язність, погано вбирають воду, практично водонепроникні, дуже важко піддаються обробці. При переході із сухого стану у вологий дуже набухають, а при висиханні дають велику усадку. У вологому стані вони є пластичними, липкими, опірність із навантаженням знижується.

Важливе значення для обґрунтування проектних рішень мало встановлення в процесі вишукувань неоднорідності крейдяної товщі, в межах якої були виділені три різновиди писальної крейди: масивний, тріщинуватий, і такий, що знаходиться в м’яко - пластичній консистенції (сильно вивітрений і можливо перевідложений). Крім того, на ділянці розміщення реакторного відділення одного з блоків другої черги (блок №3), фундамент якого був запроектований і почав зводитися на природній основі з глибиною залягання 7м, була встановлена невитримана міцність рихлих ґрунтів: від 19-20м під основною його частиною до 25-32м під одним із кутів, що могло викликати недопустимий крен фундаменту. У зв’язку з цим контур реакторного відділення був зміщений на більш витриманий за міцністю масив ґрунтів. На основі результатів досліджень і математичного моделювання було прийнято рішення про зведення всіх основних споруд другої черги на буронабивних палях - стояках діаметром 1200мм із залізобетонною роствіркою товщиною 1200мм.

На основі досліджень геологічної групи Рівненської АЕС було побудовано геологічні розрізи, рис.1.8 а, б,в, г,ґ. Їх детальний аналіз став основою при побудові схем просторового розміщення геологічних порід на території РАЕС, визначенні потужності шарів, глибини залягання, виявленні ґрунтів, які за своїми фізичними властивостями є поганою основою фундаментів.

A) район градирні №1

Б) район градирні №2

В) район градирні №3

Г) район градирні №4

Ґ) район головного корпусу блоків №1,2

Рис.1.8. Схематичні розрізи геологічної будови території Рівненської АЕС:

- шар 1 насипний ґрунт. Представлений дрібним піском, із включенням щебеню й уламків бетону до 30%, від рихлого до щільного стану. Потужність змінюється від 0,3 до 8,2м. Об’ємна вага складає 1,41 до 1,55г/куб. м для рихлого і 1,56- 1,90 г/куб. м для ґрунту середньої щільності;

- шар 11 пісок дрібний середньочетвертинний, нерозчленований, флювіогляціальний і кінцево - моренний, середньої щільності, рідше щільний, вологий і водонасичений. Залягає у вигляді пластів і лінз потужністю від 1 до 8м (частіше потужністю 3-5м);

- шар 11а представлений такими ж дрібними пісками, що і шар 11, але знаходяться вони в розущільненому стані. Має обмежене розповсюдження;

Основну роль в геологічній будові відіграють супіски, які залягають в основі споруд, і є основним несучим пластом:

- шар 12 супіски середньочетвертинні нерозчленовані флювіогляціальні і кінцево - моренні, легкі і важкі, з прошарками піску, залягають вище рівня ґрунтових вод, потужність пласту коливається до 13-14м.

- шари 12а, 12б, 12в супіски, місцями карбонатні, в основному пластичної консистенції; залягають у більшій мірі нижче рівня ґрунтових вод. Потужність пласту досягає 16-17м, в середньому складає 5-10м;

- шар 13 пісок середньої величини середньочетвертинний нерозчленований, флювіогляціальний і кінцево - моренний, вологий і вологонасичений, середньої щільності, рідше щільний;

- шар 13а представлений тими ж матеріалами, що і 13, але рихлого складу;

- шар 14 пісок пилуватий середньочетвертинний нерозчленований, флювіогляціальний і кінцево - моренний, вологий і водонасичений, середньої щільності, рідше щільний. Зустрічається у вигляді лінз і прошарків невеликої потужності;

- шар 15 пісок крупний середньочетвертинний нерозчленований флювіогляціальний і кінцево - моренний, вологий і водонасичений, середньої щільності, має обмежене розповсюдження;

- шар 16 суглинок, інколи перехідний в глину, середньочетвертинний нерозчленований флювіогляціальний і кінцево - моренний, місцями з прошарками піску, м’яко пластичний, рідше туго пластичний;

- шар 17 пісок мілкий і пилуватий харківського ярусу верхнього палеогену, місцями з прошарками глинистих ґрунтів;

- шар 17а представлений тими ж матеріалами, що і 17, але рихлого складу. Має широке розповсюдження;

- шар 18 супісок харківського ярусу верхнього палеогену, місцями з прошарками піску, глини пластичної консистенції. Потужність від 1 до 3-4 м. Має широке розповсюдження;

- шар 18а представлений тим же супіском, що і шар 18, але текучої консистенції. Розповсюдження значне;

- шар 19 глина і суглинок харківського ярусу верхнього палеогену, нерідко з прошарками піску, туго пластичної й пластичної консистенції, рідко - напівтвердий. Має обмежене розповсюдження.