Дамбы – протекают. /Фото: amur.kp.ru.
Если человек далёкий от темы арочных плотин посмотрит на фотографии из коридоров последних, то скорее всего сильно удивится, а может быть и испугается. Дело в том, что на многих снимках внутренние помещения дамбы практически всегда заполнены водой. Нет, не по колено, конечно. Но стены этих исполинских конструкций частенько влажные, а под ногами совершенно явно маячат дренажные канавки. Неужто дамбы, построенные за миллионы долларов, протекают?!
1. Вода против камня, камень против железа
Серьёзная конструкция. /Фото: en.wikipedia.org.
Начнём издалека. Может ли жидкость проникнуть сквозь металлическую стенку? Например, вода через сталь? В идеальных «нормальных» условиях – нет. Молекулы воды или большинства других жидкостей не в состоянии преодолеть кристаллическую решётку металла. Однако, в реальности всё куда сложнее. Даже кажущаяся цельной конструкция может содержать дефекты и участки неплотности: поры, микротрещины, зазоры и т.п. Особняком стоят участки, подвергшиеся коррозии или являющиеся стыками конструкции. Но самое интересное – это давление. Жидкость, находящаяся под очень высоким давлением, приобретает способность проникать даже сквозь кристаллическую решетку металлов. Например, по этой причине могут «потеть» гидроцилиндры, в которых масло оказывается под давлением скажем в 800 атмосфер.
Как же так получается? /Фото: ru.wikipedia.org.
Как уже можно было догадаться, всё то же самое абсолютно справедливо и для других веществ. Водопроницаемость напрямую зависит от его пористости, а последняя в свою очередь тесно связана с таким параметром, как плотность. Связь эта носит не прямой характер, но всё ещё очень важна. Так, вот хотя бы на примере плотности, сталь в среднем превосходит самый «тяжёлый» бетон в 3-3.3 раза. И если жидкость при определённых условиях способна проникать ДАЖЕ через сталь, то чего уж говорить о бетоне? Тем более, что та же пористость в строительстве – это крайне непростой параметр с множеством тонкостей и нюансов. Что в свою очередь делает ситуацию «на земле» далёкой от сухих «арифметических» расчётов для идеальных условий.
2. Выходит, что плотины протекают из-за пористости бетона?
Проблема не в плотине. /Фото: backroomswiki.ru.
В первую очередь – да. Бетон далёк от абсолютной монолитности. А потому склонен «потеть», особенно когда на него давят многие тонны жидкости. Даже в самом тяжёлом бетоне с граничным и щебёночным наполнением, обладающим наивысшей плотностью до 2500 кг/м.куб, всё ещё остаются те самые микропоры, микротрещины, капилляры и т.п. Всё то, через что способны проникать молекулы воды. Медленно, но верно жидкость просачивается, не останавливаясь ни на мгновение. И забегая вперёд, это не только не проблема, но даже в известной степени является благом. В инженерном деле подобное просачивание жидкостей называется фильтрацией. До тех пор, пока её показатели остаются контролируемыми и стабильными – всё нормально. Проблемы приходят, когда фильтрация начинает резко расти. Особенно на отдельных участках конструкции.
Всё дело в бетоне. /Фото: cnet.com.
При этом есть и другие причины протечек: слабые места в конструкции, дефекты строительства или проектирования, наконец, банальный износ. Так или иначе протекает любая плотина, даже построенная с соблюдением всех правил и технологий на 100%. По этой причине внутри плотины предусмотрены специальные дренажные каналы, в которые собирается вода, преодолевшая стенки в процессе фильтрации. По этим каналам жидкость собирается в специальные дренажные бассейны, откуда спустя некоторое время будет откачана обратно в водохранилище огромными насосами.
3. Насколько опасны постоянные протечки плотин?
Есть печальные примеры. /Фото: realt.onliner.by.
Смотря какие. Как уже было отмечено выше, процесс фильтрации бетона в принципе не остановим и происходит постоянно. Но пока показатели этой фильтрации остаются в пределах рассчитанной нормы, ничего страшного не произойдёт. Более того, фильтрация до определённой степени полезна, так как позволяет снизить давление воды на материал. По той же причине в конструкции каждой современной дамбы ещё и специальные дренажные скважины предусмотрены, что предназначены для организации искусственной форсированной фильтрации на случай ускорившегося роста давления. Собственно, контроль последнего имеет огромное значение, из-за чего плотина буквально нафарширована специальными датчиками.
Резкое падение нормальной фильтрации также может свидетельствовать о серьёзных проблемах. Если вода перестала «биться головой» в бетонную стенку, она скорее всего уже принялась искать выход где-нибудь ещё… Например, у земляного основания плотины или земляных флангов. При таком развитии событий всю конструкции может просто смыть! И кстати, в истории есть как минимум один трагический пример – это французская бетонная арочная плотина Мальпассе, построенная в 1952 году.
Разрушенная дамба во Франции. /Фото: cawater-info.net.
Простояла дамба всего 4 года. Ноябрь 1959 выдался особо дождливым, из-за чего работниками дамбы был отмечен резкий рост фильтрации… Но не бетона, а правого берега. Конструкция плотины держала возросшее давление, а вот земля по соседству – нет. Работники Мальпассе запросили разрешение на экстренный сброс воды для сокращения давления. Но местная городская администрация побоялась потери денег из-за перспективного затопления строительной площадки новой автомобильной дороги. Закончилось всё тем, что после очередного дождя вода сначала смысла правый берег, а потом вслед за ним и саму плотину, после чего несущийся водяной вал разрушил на своем пути несколько дорог, шоссе и две небольшие деревушки. Что обернулось гибелью почти 500 человек.
Комментарии (0)