Влияние фильтрационных нарушений на уровень фильтрующихся вод и состояние насыпного гидротехнического сооружения

Рассмотрены механизмы влияния фильтрационного нарушения на состояние насыпного гидротехнического сооружения (ГТС) опосредованно через влияние на положение и геометрию депрессионной кривой, классически определяемую по результатам измерений воды в пьезометрах. Рассмотренные механизмы были продемонстрированы на примере насыпной дамбы хвостохранилища обогатительной фабрики горнорудного предприятия Мурманской области. На основании сравнения депрессионной кривой, полученной по результатам измерений глубины воды в пьезометрах, и кривой, полученной по результатам визуального и геофизического обследования дамбы, было продемонстрировано искажение депрессионной кривой в теле выбранной дамбы на участках фильтрационных нарушений. Кривая, полученная по результатам визуального и геофизического обследования, показала лучшую детализацию, чем кривая, полученная классическим методом. При этом геометрия полученных кривых имеет участки сильного расхождения, вызванные воздействием фильтрационных нарушений, что приводит к непрогнозируемому и неконтролируемому классическими методами изменению депрессионной кривой, в результате способному привести к нарушению критериев безопасности и разрушению ГТС. Кроме того, в статье продемонстрировано влияние фильтрационного нарушения на уровень фильтрующихся вод, характеризуемый депрессионной поверхностью, при отсыпке, восстановлении или укреплении элементов ГТС. Так после восстановления уступа рассмотренного ГТС при постепенной консолидации и кольматации восстановленной полки в зоне фильтрационного нарушения, происходило постепенное повышение уровня фильтрующихся вод на вышележащих уступах. Изменение уровня воды в пьезометрах, расположенных на вышележащей полке, привело к превышению проектных критических значений, что подразумевает риск разрушения ГТС.

Максимов Д. А. Влияние фильтрационных нарушений на уровень фильтрующихся вод и состояние насыпного гидротехнического сооружения // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 5—1. — С. 280—291. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_51_0_280.

Максимов Дмитрий Анатольевич — научный сотрудник, maximoffda@gmail.com, Горный институт — обособленное подразделение Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук», Апатиты, Россия.

1. Dasher E. D. Dams are coming down, but not always by choice: the geography of Texas dams, Dam Failures, and Dam Removals // Texas water journal, Vol. 11, No. 1, 2020. pp. 89—129

2. Adamo N., AI-Ansari N., Sissakian V. K., Laue J. Dam Safety: The question of tailings dams // Journal of Earth Sciences and Geotechnical Engineering, Vol.11, No.1, 2020, pp. 1—26 (DOI: 10.47260/jesge/1111)

3. Cambridge M., Shaw D. Preliminary reflections on the failure of the Brumadinho tailings dam in January 2019 // Dams Reserv., 29 (2019), pp. 113—123 (DOI: 10.1680/ jdare.19.00004)

4. Leopoldino J. D.C, Dos Anjos C. S., Simões D. P., Fernandes L. F. R. Spatial and temporal analysis of the collapse of the tailings dam  in  Brumadinho,  Brazil  // Revista Agrogeoambiental. 2020. V. 12, № 3, pp. 47—59 (DOI: 10.18406/2316— 1817v12n320201483)

5. Casagrande P., Parizzi M., Moura A. C. M., Camargos L. M., Zyngier C. M., Barbosa V. S. B., Magalhães D. M., Da Silva G. R. Dam break and human disaster: Córrego do Feijão, Brumadinho, MG // ICCSA 2020: Computational Science and Its Applications. 2020. pp.855—863 (DOI: 10.1007/978—3-030—58820—5_61)

6. Yerro A., Rohe A., Soga K., Modeling internal erosion with the material point method // Procedia engineering. 2017. № 175, pp. 365—372 (DOI:10.1016/j.proeng.2017.01.048)

7. Azam S., Li Q. Tailings Dam Failures: A Review of the Last One Hundred Years // Geotechnical News. 2010. p. 50—53.

8. Ахметов Е. М., Асемов К. М., Жуматаева М. О. Исследование аварий на гидротехнических сооружениях и методы контроля их безопасности // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2020. Т. 331. № 4. С. 70—83 (DOI: 10.18799/24131830/2020/4/2595)

9. Мельников Н. Н., Калашник А. И., Калашник Н. А., Запорожец Д. В. Применение современных методов для комплексных исследований состояния гидротехнических сооружений региона Баренцева моря // Вестник Мурманского государственного технического университета. 2017. Т. 20. № 1—1. С. 13—20 (DOI: 10.21443/1560— 9278—2017—20—1/1—13—20)

10. Максимов Д. А. Индикаторы наличия в теле насыпного гидротехнического сооружения локальных нарушений фильтрационной устойчивости // Проблемы недропользования. 2018. № 2 (17). С. 98—105. (DOI: 10.25635/2313—1586.2018.02.098)

11. Данилкин А. А., Калашник А. И., Запорожец Д. В., Максимов Д. А. Мониторинг состояния ограждающей дамбы в зоне обработки техногенного месторождения Ковдорского ГОКа // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2014. № 7. С. 344—351.

12. Абрамов Н. Н., Дьяков А. Ю., Калашник А. И. Идентификация водонасыщенных зон в ограждающем грунтовом гидротехническом сооружении синхронным электромагнитным и сейсмическим зондированием // Гидротехническое строительство. 2019. № 2. С. 17—21

13. Максимов Д. А., Дьяков А. Ю. Комплексирование визуального и георадарного метода обследования с применением цифровых технологий в целях мониторинга локальных нарушений фильтрационных процессов в теле насыпного ГТС // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019. № S37. С. 409—416. (DOI: 10.25018/0236—1493—2019—11—37—409—416)

14. Internal erosion of exiting dams, levees and dikes, and their foundations. Volume 2: Case histories, investigations, testing, remediation and surveillance // International commission on large dams. Bulletin. 2016. №164. p. — 199