Zapora ziemna, wysokość 17 m, długość 140 m, posadowiona na gruncie piaszczystogliniastym. Zbudowana w 1911 r w USA.

Transkrypt

1 Zapora Horse Creek Zapora ziemna, wysokość 17 m, długość 140 m, posadowiona na gruncie piaszczystogliniastym. Zbudowana w 1911 r w USA. Przekrój poprzeczny zapory Creek (USA) Katastrofa była spowodowana niewłaściwym zagęszczeniem korpusu zapory, co ułatwiło filtracje wody, doprowadziło do osiadania które spowodowało popękanie płaszcza betonowego. Składowisko elektrowni Skawina Mokre składowisko popiołów przylegało bezpośrednio do kanału żeglugowego. Obwałowanie o nachyleniu skarp 1:1,75 posadowione zostało na warstwie glin rzecznych z wkładkami torfów i namułów. Przekrój obwałowania mokrego składowiska popiołu elektrowni Skawina W 1964 r. nastąpiło przerwanie wałów na długości około 30 m, a materiał ziemny i popiołowy został zmyty do kanału żeglugowego.

2 Zapora Bouzey Zapora kamienna wybudowana w latach , we Francji, o wysokości około 25 m. Przekrój kamiennej zapory ciężkiej Bouzey we Francji W 1884 r. przy rzędnej piętrzenia o 2,7 m niższej niż projektowana nastąpiło przesunięcie środkowej części zapory o około 30 cm po warstwie gruntu ilastego, zalegającego w poziomych spękaniach piaskowców podłoża. W roku 1889 ukończono remont polegający na założeniu kamiennego progu zagłębionego w skale i wzmocnieniu dolnej części zapory. W 1895 r. nastąpiła katastrofa, runęła część muru o długości 22 m ograniczona dawniej powstałymi spękaniami, a następnie nastąpiło zniszczenie zapory na odcinku 170 m. Przyczyną katastrofy były występujące w górnej części zapory od strony górnej wody naprężenia rozciągające. Zapora Austin Ciężka zapora betonowa o wysokości 15 m, długości 168,5 m, wybudowana została w 1909 r. w USA. Posadowiona na cieńkowarstwowym piaskowcu, o poziomym układzie warstw. pomiędzy warstwami piaskowca znajdowały się wkładki łupków i margli. Widok od dolnej wody i plan zapory Austin po katastrofie Po 21 miesiącach eksploatacji (1911 r.) zapora uległa zniszczeniu mimo wcześniejszych remontów zabezpieczających. Przyczyna katastrofy było niewłaściwe posadowienie budowli, a w szczególności brak zamknięcia drogi filtracji, co spowodowało poślizg zapory po nawodnionych wkładkach łupkowych w piaskowcu.

3 Zapora Malpasset Łukowa zapora wybudowana w 1954 r. we Francji. Wysokość jej wynosiła 66 m, długość w koronie 222 m. Zapora łukowa Malpasset przed katastrofą Z powodu nieprzygotowania czaszy zbiornika można było go napełniać tylko do poziomu 13 m poniżej projektowanej rzędnej. W roku 1959 po szybkim i niekontrolowanym napełnieniu zbiornika do rzędnej zaledwie o 1,9 m niższej od maksymalnego piętrzenia uległa całkowitemu zniszczeniu lewa część zapory, natomiast na prawym przyczółku pozostały fundamenty i dolna część łuku zapory. Katastrofa pociągnęła za sobą ponad 400 ofiar śmiertelnych i zniszczenie miasta Frejus. Przyczyną katastrofy okazała się obecność w lewym brzegu systemu szczelin, kontaktujących się z górną wodą i niedrożnych w kierunku dolnej wody. Plan resztek zapory Malpasset z pokazaniem wektorów przesunięć poziomych w czasie katastrofy

4 Zapora Vajont Jedną z najtragiczniejszych katastrof lat 60-tych stanowił zsuw ok. 300 mln m 3 mas skalnych zbocza góry Monte Toc do zbiornika Vajont (pojemność około 200 mln m 3 ) we Francji. Katastrofa miała miejsce w 1963 r. i spowodowała ponad 2000 ofiar śmiertelnych i całkowite zniszczenie miasta Longarone. Przekrój przez osuwisko zbocza Monte Toc, z prawej strony dolina potoku Vajant z napełnionym zbiornikiem Zsuw mas skalnych spowodowany został nawodnieniem dolnej, stanowiącej podparcie części osuwiskowej zbocza na skutek spiętrzenia wody w zbiorniku. Spadające masy skalne spowodowały powstanie fali która przelała się zaporę łukową (wysokość zapory 263 m) warstwą o grubości m, i podążyła wąskim wąwozem w kierunku odległego o 1 km miasta Longarone. Sama zapora nie uległ zniszczeniu. Zbocze było obserwowane, a szybkość przemieszczeń punktów obserwacyjnych wynosiła: 37 dni przed katastrofą - 5 mm/dobę, 7 dni przed katastrofą - 40 mm/dobę, w dniu przed katastrofą do 400 mm/dobę. Pomimo niewątpliwych oznak katastrofy nie przeprowadzono ewakuacji zagrożonego miasta. Zapora Teton Zapora ziemna o wysokości 94 m uległa zniszczeniu w 1976 r. w czasie pierwszego napełniania zbiornika. Na dwa dni przed katastrofą stwierdzono wypływ na prawym brzegu doliny w odległości około 400 m od zapory o wydatku 150 l/min, następnego dnia stwierdzono nowy wypływ (75 l/min) w odległości około 50 m od stopy zapory. Zbiornik był prawie pełen (napełnienie do 8 m poniżej korony). W dniu katastrofy o godzinie 7 30 stwierdzono wypływ u stopy zapory oraz na prawym zboczu w miejscu styku z korpusem zapory (ok. 2 m 3 /min). po dwu godzinach wypływ zwiększył się do 12 m 3 /min; po godzinie 11-ej nastąpiło wytworzenie się tzw. przewodu rurowego, zaś o godzinie korona zapadła się i znaczna część zapory została rozmyta.

5 Plan zapory Tenton a, b - wycieki w przeddzień katastrofy c, d strefa wypływu w dniu katastrofy Przyczyną katastrofy było rozmycie (sufozja) pylastego materiału rdzenia i błędy projektowe niewłaściwa ocena stanu naprężeń w rdzeniu oraz niedocenienie negatywnej roli spękań skalistego podłoża w procesie sufozji pylastych gruntów podłoża. Do czynników sprzyjających powstaniu sufozji zaliczyć można: powstanie w rdzeniu naprężeń rozciągających na skutek tzw. efektu łuku (przesklepieniu gruntu nad wąską rynną wyłomu), co spowodowało rozluźnienie materiału rdzenia i zainicjowało proces wymywania cząstek pylastych, brak warstwy ochronnej pomiędzy rdzeniem, a ścianą wyłomu w spękanych tufach, co umożliwiło wymywanie cząstek rdzenia do szczelin w skale. Ewakuowano około mieszkańców doliny (15000 straciło dach nad głową) powiększono za pomocą materiałów wybuchowych przelew stokowy zapory ziemnej Idaha Falls znajdującej się poniżej. Liczba ofiar śmiertelnych wynosiła tylko 11 osób, zaś straty materialne (nie licząc kosztów zniszczenia zapory) 400 mln dolarów.

6 Zapora Iwiny Zapora ziemna osadnika gromadzącego osady poflotacyjne kopalni miedzi o wysokości 27 m i stromej skarpie odpowietrznej (1:1,5 do 1:2), skarpę odwodną wyłożono płytami betonowymi. Zaporę wykonano z różnoziarnistych piasków na około 20-metrowej miąższości piaskach aluwialnych z występującymi soczewkami glin piaszczystych i pylastych. W poprzek osi zapory, pod miejscem katastrofy przebiega uskok, który jest uskokiem żywym tzn. ulegającym dalszym ruchom. Przekrój poprzeczny zapory w Iwinach w miejscu zniszczenia Na dwie godziny przed katastrofą sejsmografy zarejestrowały lokalny wstrząs podziemny, mógł być on spowodowany ruchami uskoku. Biorąc pod uwagę możliwość powstania strefy rozluźnionej w podłożu zapory (na skutek infiltracji wód podziemnych spowodowanych odpompowaniem wody z pobliskiego wyrobiska) taki wstrząs mógł łatwo doprowadzić do utraty stateczności zapory. Katastrofa nastąpiła w końcowej fazie budowy w trakcie podwyższania korpusu grobli o 3,2 m przy poziomie osadów i wody nadosadowej o 25 cm niższym niż poziom korony (ok. 20 m). Przekrój wzdłuż osi zapory w miejscu katastrofy 1. korona zapory 2. korpus zapory 3. aluwia 4. hipotetyczna strefa rozluźnienia 5. hipotetyczne przysklepienia (w przypadku wstrząsu powód zapadania) 6. zwietrzelina 7. uskok 8. piaskowiec pstry Jako przyczynę katastrofy należy traktować brak należytego rozpoznania budowy podłoża, a w szczególności pominiecie w pierwotnej dokumentacji geologiczno-inżynierskiej wspomnianego żywego uskoku. Jeśli chodzi o płytkie podłoże, to brak potwierdzenia przez dodatkowe wiercenia założeń przyjętych w projekcie (jednorodność podłoża w obrębie niebezpiecznych powierzchni poślizgu) mógł zmniejszyć przewidziany projektem zapas bezpieczeństwa.

7 Zapora Waco Jednorodna zapora ziemna o długości 5500 m i wysokości 43 m zbudowana w 1961 r. w USA. Zapora Waco przekroje: a) projekt wyjściowy b) po osunięciu skarpy c) odbudowa: 1 stary nasyp pozostawiony do rzędnej 137 W październiku 1961 r. w końcowej fazie budowy pojawiły się pęknięcia na skarpie odpowietrznej zapory. Ruch mas ziemnych był powolny, później na początku listopada przyspieszony, korona zapory obniżyła się o 5 m, a skarpa odpowietrzna na długości 230 m przesunęła się poziomo o 6 m. Strefa zsuwu rozciąga się poprzecznie na szerokości 250 m. Po wypadku zauważono, że łupki ilaste stanowiace podłoże zapory były w miejscu osuwiska ułożone inaczej niż pod pozostałą jej częścią. Jedna z warstw była nad odcinku między płaszczyznami ścięcia, ograniczającymi z oby stron osuwisko, podniesiona wyżej. Analiza osuwiska i badania laboratoryjne wykazały bardzo małą wytrzymałość resztkową tej warstwy iłołupków. Poza tym jej poziome uwarstwienie doprowadziło do powstania rozległej strefy wysokiego ciśnienia w porach. Szczęśliwie zbiornik nie był jeszcze napełniony i nie doszło do katastrofy. Zapora Waco - geologia

8 Zapora San Fernando Trzęsienie ziemi 9 lutego 1971 r. spowodowało przemieszczenie korony (ok. 1,50 m poziomo i 0,8 m w pionie) i skarpy odpowietrznej (ok. 2 m poziomo) górnej zapory San Fernando. W dolnej zaporze San Fernando nawodnienie piaszczystego nasypu zapoczątkowało powstanie znacznego obsunięcia umocnień odwodnych. Na szczęście nie doszło do przelania wody przez żadną z obu zapór, lecz pozostałe wzniesienia korony zapór ponad zwierciadłem wody były już bardzo małe. Dolna zapora San Fernando a) przekrój po wstrząsie b) odtworzony przekrój pierwotny Zapora Sheffild Zapora ziemna o wysokości maksymalnej 7,5 m zabudowana z piasków pylastych i pyłów piaszczystych pobranych z czaszy zbiornika i zagęszczonych przez ruch sprzętu do sypania po nasypie. Skarpę odwodną chroniło umocnienie betonowe ułożone na ekranie iłowym, przedłużonym w wykopie przez piaski pylaste podłoża, aż do piaskowca. poziom piętrzenia Zapora Sheffild przekrój: 1 umocnienie betonowe, 2 ił, 3 piasek pylasty-pył piaszczysty, 4 powierzchnia piezometryczna Wskutek trzęsienia ziemi w Santa Barbara w dniu 29 czerwca 1925 r. zapora uległa przerwaniu na skutek zsuwu skarpy odpowietrznej po prawie poziomej płaszczyźnie w sąsiedztwie podstawy zapory. Zsuw spowodowało upłynnienie warstwy piasku w podłożu.

9 Zapora Oros Zaporę ziemną zbudowano na półpustynnym, północnym wschodzie Brazyli, o nieregularnych, bardzo zmiennych w latach opadach, by stworzyć duży zbiornik zmniejszający skutki niszczących okresów suszy na polach uprawnych. Zlewnia o powierzchni km 2 składa się z gruntów granitowych odsłoniętych. Współczynnik spływu powierzchniowego jest wysoki, a więc wezbrania są bardzo gwałtowne i rzeka wysycha na 6 miesięcy w roku. Bezpośrednio poniżej zapory w strefie wyraźnego zwężenia koryta uformował się wybój który jest przyczyną niezwykłego zakrzywienia osi zapory. Wysokość zapory wynosi 54 m. Zapora Ors przekrój poprzeczny przed katastrofą 1;5 narzut kamienny, 2;6 piasek,3 ił, 4 skała, 7 iniekcje cementowe Trudności administracyjne spowodowały opóźnienie tempa budowy zapory, a wezbranie w roku 1960 było wczesne i znaczne. Od tego momentu zaczyna się dramatyczny wyścig między budowniczymi zapory a deszczem. mimo zbudowania prowizorycznej grodzy na koronie nasypu przeszło 500 mln m 3 wody w pięć dni wypełnia ograniczona pojemność zbiornika. Rano 26 marca woda zaczyna się przelewać warstwą o grubości 35 cm przez koronę na całej jej długości. Następnie tworzy się wyrwa w centralnej części, erozja postępuje bardzo szybko, rozmywając nasyp aż do skały podłoża. Cała objętość wody uwolnionej w ciągu 30 godzin ocenia się na 1 mld m 3, co oznacza średnie natężenie przepływu rzędu m 3 /s. Objętość nasypu rozmytego wynosiła około 1 mln m 3. Zapora Da Cunha i Oliveira Dwie jednorodne zapory uległy zniszczeniu przez przelanie wody. Były one położone na tej samej rzece, a fala powstała po przerwaniu zapory Da Cunha spowodowała awarię zapory Oliveira, położonej 10 km niżej. Obydwie zapory zbudowano pod koniec lat 50-tych i pracowały ponad 15 lat bardzo dobrze. Zapora Da Cunha widok zapory po katastrofie

10 Ponieważ głównym zadaniem obu zapór była produkcja energii elektrycznej, instrukcje eksploatacyjne wymagały utrzymania piętrzenia na najwyższym poziomie, tak by dysponować maksymalnym spadem na turbinach. Na instrukcjach tych w których nie doceniono możliwości przelania się wody przez koronę przy dużym wezbraniu, ciąży odpowiedzialność za katastrofę. Dodatkowo trzeba odnotować, że technicy odpowiedzialni za otwieranie zasuw przelewów wyszli z elektrowni na obiad i po południu nie mogli wrócić ponieważ drogę dojścia odciął im szybki przybór wód. Raport z dochodzenia podaje, że: przelewanie się wód przez zaporę Da Cunha trwało ponad 7 godzin do chwili jej przerwania, a pół godziny póżniej została przerwana zapora Oliveira. Przez zaporę Da Cunha woda przelewała się warstwą 1,26 m, a przez Oliveira 1,30 m. Zapora Hell Hole (USA) Zniszczenie kamienno-narzutowej zapory nastąpiło w trakcie budowy. W ciągu 24 godzin stan wody w zbiorniku ustalił się na poziomie 22 m powyżej aktualnie aktualne osiągniętej rzędnej pochyłego rdzenia. Wody wezbraniowe odpłynęły przez sztolnię obiegową i częściowo filtrując przez narzut kamienny (przepływ 350 m 3 /s) bez objawów erozji. Zapora Hell Hole przebieg zniszczenia

11 Następnie poziom spiętrzenia wzrósł do 30 m ponad poziom rdzenia a przepływ przez narzut osiągnął 500 m 3 /s i zaczęła formować się dziura w skarpie odpowietrznej na poziomie linii depresji powiększając się szybko i powodując wsteczną erozję wzdłuż tej linii. po osiągnięciu przez erozję skarpy odwodnej narzutu rozpoczęło się przelewanie. Przepływ rośnie gwałtownie do 7000 m 3 /s i trwa przez około godzinę, podczas wyrwa pogłębia się aż do poziomu wierzchu rdzenia. Zapora Biała Dresna Korona zapory ma szerokość 4,0 m i została wzniesiona 1,6 m ponad poziom najwyższej wody w zbiorniku. Skarpę odwodną złamano dwoma ławeczkami dolną o szerokości 1,5 m i górną o szerokości 1,0 m. Nachylenie jest zmienne, od 1:2 w dolnej części zapory do 1:1,5 w części od górnej półki do korony. Skarpą odwodną zabezpieczono 30 cm warstwą bruku granitowego na 40 cm podsypce żwirowej. Ekran szczelny wykonano z gliny piaszczystej oraz drewnianą ścianka szczelną o głębokości 2,0 m. Skarpa odpowietrzna miała nachylenie 1:1,5 i była obsiana trawą. Widok na zaporę Biała Dresna po katastrofie W dniu 18 września 1916 r. spostrzeżono duże przesiąki wody na skarpie odpowietrznej i wyciek wody w komorze zasuw. Wyrwa w zaporze stale ulegała powiększeniu, aż do całkowitego zniszczenia korpusu zapory. Po wypłynięciu w ciągu 30 min 250 tys m 3 zbiornik się opróżnił. Woda zmiotła wysoki las poniżej zapory i wyerodowała tysiące metrów sześciennych piasku i żwiru oraz tysiące głazów granitowych z których największe miały po 10 m 3 objętości. Straty były ogromne: zginęło 60 osób, zostało zniszczonych wiele domów i fabryk, ponad 400 osób straciło dach nad głową.

12 Widok zapory bezpośrednio po katastrofie