Ученые Новосибирского государственного технического университета НЭТИ и Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН разработали уникальную комплексную методику обследования плотин гидроэлектростанций. Методика позволяет проводить обследование плотин на наличие дефектов, при этом не оказывая на гидротехническое сооружение негативного влияния и не требуя остановки работы ГЭС.
Обследование плотин — это, прежде всего, вопрос безопасности. Гидротехнические сооружения подвержены воздействию различных факторов, которые со временем могут привести к ухудшению их состояния. Как отмечает магистрант физико-технического факультета НГТУ НЭТИ Алина Лукьянова, существует множество методов неразрушающего контроля, с помощью которых можно выявить, например, наличие коррозии элементов плотины или зоны фильтрации в ее теле. Основным методом является визуальный осмотр, позволяющий увидеть уже возникшие последствия возможных дефектов. Каждый метод имеет свои ограничения, связанные с типом выявляемых дефектов, в связи с чем ни один из них не может применяться как самостоятельный.
Поэтому актуальна разработка методики, которая позволяла бы проводить обследование на наличие трещин, фильтрации и других дефектов в теле плотины, при этом не оказывая на нее негативного влияния и не останавливая работу ГЭС. Исследование проводилось под руководством доцента кафедры геофизических систем НГТУ НЭТИ Константина Федина. Помимо Алины Лукьяновой, в нем принимал участие аспирант физико-технического факультета вуза Олег Марилов. Основная задача состояла в том, чтобы показать, что с помощью неразрушающих пассивных сейсмических методов можно не только диагностировать наличие дефектов в теле плотины, но и обосновать их появление на качественном уровне. Были проведены работы по обследованию плотины гидроэлектростанции, расположенной в зоне вечной мерзлоты, и прилегающих территорий. Обследование проводилось двумя пассивными сейсмическими методами: методом стоячих волн и методом сейсмоэмиссионной томографии.
Одним из самых интересных результатов, полученных в комплексе двух методов, является локализация зоны фильтрации на глубине 30 метров, что было выявлено с помощью метода сейсмоэмиссионной томографии, ранее не применявшегося при подобных исследованиях. Фильтрация — это процесс прохождения воды через пористые материалы (в данном случае через тело плотины), и ее своевременное выявление является крайне важной задачей, так как неконтролируемая фильтрация — это один из наиболее опасных факторов, способных привести к аварии или разрушению плотины.
«Комплексирование данных методов позволяет получать всестороннюю информацию о динамических характеристиках сооружения и увеличить достоверность получаемых результатов. Кроме того, постоянный мониторинг дает информацию об объекте в динамике, что позволяет не только определить состояние объекта на данный момент, но и спрогнозировать его поведение в будущем», — рассказала Алина Лукьянова.
При обследовании плотины было выполнено более 700 точек измерений, что позволило с высокой точностью локализовать выявленные дефекты. Обработка результатов производилась с помощью уникального программного обеспечения, разработанного магистром кафедры геофизических систем НГТУ НЭТИ Андреем Скоробогатько и аспирантом геолого-геофизического факультета Новосибирского государственного университета Антоном Гриценко.
Комплексная методика, разработанная при поддержке ИНГГ СО РАН, может применяться и в других отраслях: для картирования пещер, выявления коррозии металла, обводненности зданий и сооружений, обследования дорожного полотна и мостов. Все это важно, в первую очередь, для обеспечения безопасной эксплуатации объектов.
Достоверность полученных результатов подтверждается анализом многолетних данных об уровнях воды верхнего и нижнего бьефов и результатами последующего комплекса обследований работниками гидроэлектростанции. На данный момент командой ученых проводится обследование зданий и инженерных сооружений по всей России и за рубежом.
«В будущем хотелось бы повсеместно внедрить системы мониторинга, оснастить опасные производственные объекты оборудованием, позволяющим вовремя сообщать об изменениях в объектах, и расширить границы применимости метода», — добавляет Алина Лукьянова.