Дисертація ПРОГНОЗНА ОЦІНКА РОЗВИТКУ ТЕРИТОРІЙ АТОМНИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ СТАНЦІЙ ТА ЗОН СПОСТЕРЕЖЕНЬ (на прикладі Рівненської АЕС) 2004
Страница 5 из 14
Відклади туринського ярусу верхньої крейди представлені писальною крейдою. Крейда - порода специфічна, слабозцементована, високопориста, дуже низької стійкості, розм’якшувальна, карстована і суфозійна. Має у собі карсто - суфозійні пустоти і тріщини, заповнені принесеними матеріалами.
Сухі проби у воді (в лабораторних умовах) упродовж декількох хвилин легко розмокають і розпадаються на дрібні частинки, а також розмиваються на відкритій поверхні. Щільність крейди досить неоднорідна.
Властивості крейди залежать від геоструктурних особливостей, віддалення від річкових долин і глибини залягання, структури, хімічного складу і зволоженості, а також великої чутливості зволоженої крейди до механічного впливу і проявлення гірського тиску у свердловинах.
В товщі крейди, в залежності від складу, виділені чотири її різновиди, характеристика яких приводиться нижче:
- шар 20а – крейда біла, м’яко пластична, рідше текучої пластичності, за винятком окремих уламків і кремнію. Розповсюджений на ділянці споруди блоку №3, менше в межах ділянки блоків №1,2. Потужність пласту місцями досягає 6-7м;
- шар 20б – крейда сильно тріщинувата (крейдяний щебінь). Вміст уламків в породі складає 60-90%, розміри уламків від 0,5-1 до 3-5см. Склад крейди в уламках у більшості випадків напівтвердий, рідше твердий і туго пластичний. Має широке розповсюдження;
- шар 20в – крейда тріщинувата, вміст уламків в породі 20-50%, розміри уламків від 2-3 до 7-10см в поперечнику; нерідко з включеннями кремнію. Має широке розповсюдження;
- шар 20г – крейда масивна, туго пластичної консистенції, зрідка з включеннями кремнію, поширення обмежене.
До вилитих гірських порід на території Рівненської АЕС відносяться базальти, які є стійкими проти вивітрювання. На даній території визначено такі різновиди базальтів:
- шар 21 – базальтний конгломерат сеноманського ярусу верхньої крейди, переважно слабо вивітрений, поширення обмежене, потужність 0,1-0,2м;
- шар 22 – елювій (кора вивітрювання) базальтів берестовецької свити верхнього протерозою, представлений щебенистим ґрунтом із глинистим заповненням; потужністю біля 0,2м;
- шар 23 – базальт берестовецької свити верхнього протерозою, слабо вивітрений, міцний, розм’якшувальний, тріщинуватий; тріщини частково заповнені, частіше кальцитом і хлоритом, рідше супіщаним ґрунтом із вкрапленнями крейди (результат суфозійного виносу матеріалу з крейдяної і супіщаної товщі).
В геологічній будові ділянки беруть участь верхньопротерозойські, верхньокрейдяні, верхньопалеогенові і середньочетвертинні утворення.
Верхньопротерозойські утворення з поверхні представлені базальтами і туфами берестовецької свити, які ускладнені тектонічними порушеннями різного порядку. Завдяки тектонічним порушенням в масиві базальтів розвинута густа сітка тріщин, різних розломів і орієнтування.
Верхньокрейдяні відклади виражені писальною крейдою туринського ярусу, в основі якого місцями залягає тонкий шар базальтного конгломерату нижнього сеноману. Вони залягають в інтервалі глибини біля 25-40м. Характеризуються значною розчленованістю рельєфу покрівлі, неоднорідною будовою (виділяються: поточно,- м’яко - і, тугопластичні, тріщинуваті і сильно тріщинуваті різновиди). На ділянках блоків №1,2, градирень №1-4, головного корпусу блоку №3 товщина крейди середньозакарстована, на ділянках мехмайстерень, спецкорпусу, вентруби і естакади брудних стоків блоку №3 – сильнозакарстована (рис. 1.1).
Верхньопалеогенові і середньочетвертинні відклади представляють товщу, виражену супісками і дрібними пісками, рідко суглинками і середніми пісками. Із-за обводнення значно понизились їх структурна стійкість і фізико - механічні властивості, в зв’язку з чим серед супісків виділяються менш щільні різновиди пластів 12а, 12б, 12в, 18а, серед пісків - рихлі різновиди пластів 11а, 13а, 17а.
На основі приведеної характеристики можна стверджувати, що велика мінливість, якою відрізняється загальна потужність льодовикової товщі за міцнісними, деформаційними і фільтраційними властивостями порід, створює можливість появи небезпечного нерівномірного осідання споруд РАЕС.
В даному пункті нами досліджено залежність вертикальних зміщень фундаментів споруд від зміни геологічних умов (потужності та глибина залягання порід). В табл. 1.7 подані коефіцієнти кореляції між досліджуваними величинами (обчислення проводились за допомогою методу, використаного у пункті 1.2).
Таблиця 1.7
Залежність вертикального зміщення споруд Рівненської атомної електричної станції від зміни геологічних умов
Об’єкти, що досліджуються: ОНС, БНС 1,2
НСГ,
Спецкорпус 1,2,
Градирні №1,2, ОДК, АЗК
|
Геологічні породи
|
Насипний ґрунт та пісок
1, 11, 13
|
Супісок середньо четвертинн.12, 12а
|
Супісок харківського ярусу верхнього палеогену 18,18а
|
Глина, суглинок 19
|
Крейда 20
|
Від глибини залягання породи
|
-
|
0,60
|
0,19
|
0,48
|
0,56
|
Від потужності породи
|
0,52
|
0,71
|
0,31
|
0,45
|
0,74
|
Примітка. У таблиці після назв ґрунтів наведено їх шифри.
Результат нашого дослідження говорить про те, що найбільш небезпечними геологічними породами на території РАЕС є крейда та супісок середньочетвертинних відкладів значної потужності на невеликій глибині від поверхні.
Територія РАЕС, як зазначалось вище, характеризується такими негативними явищами, як суфозія та карст, з різною ступінню проявлення як глибинних, так і поверхневих їх форм. Розміщення АЕС в районах розвитку активного карсту чи карсто - суфозійних процесів заборонене [68]. Слід відмітити, що раніше небезпека карстових явищ недооцінювалася, що і привело до існуючих ускладнень в експлуатації АЕС.
1.4. Вплив експлуатації АЕС на гідрогеологічні та геологічні умови території
В попередніх пунктах досліджено вплив зміни природних умов на стан території та споруд АЕС, але значне техногенне навантаження території з боку АЕС і є причиною цієї зміни, яка ускладнює виробничий процес і робить можливим виникнення аварійних ситуацій.
Зміна гідрогеологічних умов на майданчику АЕС проявляється в динаміці РГВ, хімічного складу, газової складової, ступеня мінералізації і температури ґрунтових вод. Наслідком цього є підтоплення території, підвищення агресивності підземних вод і корозійної спроможності ґрунтів, погіршення деформаційних властивостей останніх, розвиток несприятливих геологічних процесів (набухання ґрунтів, усадка, суфозія та ін.). Найбільш негативним проявом цієї зміни є поява на території РАЕС карстовонебезпечних зон. Отже зміна гідрогеології є головною причиною зміни геологічних умов промислового майданчика.
Вона може бути викликана: створенням водосховищ; водозниженням; влаштуванням будівельних котлованів; роботою систем технічного водопостачання; витоком виробничих вод із комунікацій (саме такий витік з гідротехнічних споруд РАЕС спричинив у 1993 році значне підняття РГВ (рис.1.9)); порушенням підземного стоку в результаті засипки природних дрен; блокування потоку ґрунтових вод польовими основами чи фундаментами глибокого закладення; порушенням поверхневого стоку; зниженням випаровування внаслідок вирубки лісів і забудови території та ін.[10,17].
Рис. 1.9. Положення рівня ґрунтових вод у період витоку води з гідротехнічних споруд (район БНС 1,2)
В процесі будівництва може спостерігатись, як зниження, так і підвищення РҐВ, в процесі ж експлуатації, як правило, проходить його підвищення (табл.1.8). Його інтенсивність залежить, з одного боку, від правильності прийнятих проектних рішень і якості будівництва, а з іншого боку - від геоморфологічного місцерозташування майданчика, його геологічної будови, гідрогеологічних умов і властивостей ґрунтів [1].
Таблиця 1.8
Рівень ґрунтових вод в характерні періоди роботи
Енеогоблоків №1,2 РАЕС
№
|
Назва періоду дослідження РГВ
|
Рівень ґрунтових вод на території РАЕС
|
1
|
2
|
3
|
1
|
Період вишукувань 1969-73р. р.
|
174,67
|
2
|
Період будівництва 8.10.78р. р.
|
175,99
|
3
|
Перед заповненням каналів 21.10.80р. р.
|
178,35
|
4
|
Максимальний РГВ за період 1978-83р. р.
|
182,35
|
5
|
До початку ремонту бризгальних басейнів 15.04.83р. р.
|
180,254
|
6
|
Після осушення всіх гідроспоруд 31.08.83р. р.
|
179,12
|
7
|
Станом на 30.03.84р.
|
177,53
|
8
|
До заповнення ГТС блоку №3 30.07.85р.
|
176,45
|
9
|
Перед осушенням відкритого каналу блоку №3 20.08.86р.
|
177,08
|
10
|
Перед заповненням ГТС блоку №3 10.12.86р.
|
177,05
|
11
|
Станом на. 30.12.88р.
|
176,82
|
12
|
Станом на 30.12.91р.
|
176,07
|
13
|
Станом на 30.12.93р.
|
176,84
|
14
|
Станом на 30.12.94р.
|
176,77
|
15
|
Станом на 30.12.95р.
|
177,20
|
16
|
Станом на 30.12.96р.
|
176,63
|
17
|
Зміна рівня з 8.10.78р. по 30.12.96р.
|
+0,64
|
Крім підвищення РҐВ нерідко спостерігається формування верховодки чи постійного водоносного горизонту в приповерхневих відкладах. Цьому сприяють такі фактори, як значна потужність зони аерації, наявність негативних техногенних форм рельєфу (котловини, канали, траншеї), присутність в розрізі зони аерації прошарків і лінз ґрунтів з низькими фільтраційними властивостями (глинисті ґрунти), фільтраційна анізотропія і т. д.
На фоні загального пониження рівня ґрунтових вод з початку експлуатації АЕС, за останні роки проявляється тенденція до його підвищення (рис. 1.10).
Рис. 1.10. Рівень ґрунтових вод (1981-1996 рр.)
Коливання рівня ґрунтових, як уже зазначалось, має негативний вплив на геологічну будову промислового майданчика. Утворення купола ґрунтових вод привело до утворення на території атомної станції суфозійно-карстонебезпечних зон (рис. 1.11).
Карстові явища (карст) – це сукупність процесів розчинення та розмивання водою гірських порід (кам’яної солі, гіпсу, ангідриту, вапняку, доломіту, мергелю) та утворення в них пустот.
Суфозія – механічне винесення дрібних часток ґрунту потоком підземних вод. Внаслідок винесення дрібних часток ґрунту він стає більш проникним для води, тому швидкість фільтрації зростає і фільтраційний потік виносить частки більшого розміру. В дальшому цей процес приводить до осідання мас ґрунту і може спричинити руйнування основи і аварію споруди.
Рис. 1.11. Карстонебезпечні зони на території Рівненської АЕС:
Розвиток карстово-суфозійних процесів обумовлений наявністю карстуючих крейдяних порід, покритих товщею водонасичених піщаних ґрунтів, здатних під впливом руху підземних вод заповнювати пустоти і тріщини в крейді, розщільнювати і утворювати на поверхні осідання і провали. Про це свідчать два значні провали на ділянці гуртожитку ПТУ і механічних майстерень спецкорпусу блоку №3, а також в районі градирні №1.
Потенційно небезпечними з точки зору розвитку карстово-суфозійного процесу є, в основному, наступні фактори:
- пустотні інтервали крейдяної товщі;
- наявність текучопластичної крейди;
- широке розповсюдження тріщинуватої крейди.
Крім того небезпечними є також техногенні фактори, а саме:
- будівельні освоєння території зі збільшенням статичних навантажень на ґрунти;
- водозниження і довготривале відкачування підземних вод;
- підтоплення території;
- утворення воронок в ґрунтах в місцях втечі води з водонесучих комунікацій.