Катастрофы: неистовая Земля

Лишь несколько лет спустя группе французских инженеров удалось установить истинную причину катастрофы в Мальпассе. При выполнении серии лабораторных опытов с целью выяснения связи между водопроницаемостью и преобладающим напряжением в серии пород обнаружилось, что водопроницаемость некоторых пород резко снижалась при сжатии, причем наиболее сильный эффект наблюдался в микротрещиноватых породах, таких как гнейс. Растягивающее напряжение вызывало увеличение проницаемости. Оказалось, что из всех изученных пород именно в гнейсе изменение проницаемости наиболее сильно зависит от напряжений. Если рассматривать это открытие применительно к данной плотине, то его значение становится совершенно очевидным, так же как и роль небольшого разлома, находившегося ниже по течению. Под воздействием давления насыпной плотины произошло сжатие гнейса, и его проницаемость уменьшилась примерно до одной сотой от ее обычного значения. Сам разлом содержал непроницаемую жильную глинку, и таким образом под плотиной создался почти непроницаемый для воды барьер.

Для зоны растяжения в гнейсе под краевой частью водохранилища была характерна повышенная водопроницаемость, через эту зону и передавалось поровое давление воды. В результате в почти водонепроницаемом гнейсе под плотиной возникла огромная сила, направленная вверх параллельно ослабленному разлому, которая совместно с воздействием порового давления подняла плотину. Несомненно, причиной обрушения было окончательное заполнение водохранилища, вызвавшее несколько более сильную деформацию плотины и подстилающих пород и приведшее к образованию трещин в дне водохранилища, что способствовало более быстрой передаче давления воды.

Обеспечить безопасность на плотине Мальпассе можно было лишь путем сооружения системы дренажа под плотиной, что препятствовало бы росту давления поровых вод. В настоящее время подобные сооружения предусматриваются во всех плотинах такого рода. Несмотря на то что в ретроспективе механизм обрушения плотины Мальпассе стал совершенно очевидным, несправедливо было бы обвинять в непредусмотрительности инженеров-проектировщиков, которые в то время ничего не знали о принципах такого механизма. В данном случае инженерам можно простить некоторые геологические ошибки, поскольку еще не были изучены все проблемы, возникающие в условиях, когда огромные силы оказывают воздействие на такие природные материалы, как вода и горная порода.

Будущее

Почему происходит обрушение плотины? Неужели каждый раз, когда обрушение носит иной характер, чем предшествующие катастрофы, человек неизменно будет понимать это уже слишком поздно?

Трагедии в Мальпассе и горах Болдуин произошли потому, что причины, их вызвавшие, не были своевременно выявлены. Несомненно, предсказать катастрофу гораздо труднее, чем говорить о случившемся post factum. Нелепые ошибки в конструкциях плотин Сент-Франсис и Ле-Шёрфа уже стали достоянием истории. Однако в июне 1976 г. обрушилась плотина на реке Титон в Соединенных Штатах. Что же это было: сказалась еще одна досадная ошибка или проявилась какая-то новая, ранее не известная причина? В результате обрушения плотины на реке Титон погибло 11 человек, 25 000 осталось без крова, а общий ущерб составил около 400 млн. долл. Однако надо отдать должное Управлению мелиорации США, под руководством которого кроме плотины на реке Титон было сконструировано более 300 других плотин: оно стало инициатором досконального расследования причин катастрофы.

Земляная плотина была размыта, когда водохранилище впервые заполнили. Истинная причина катастрофы до сих пор неизвестна, вероятно, обрушение было обусловлено слабостью фундамента. В основании плотины залегал сильно трещиноватый рио-литовый туф, который местами являлся водоносным горизонтом. В нем было пробурено несколько скважин, таким образом в плотине был создан цементный экран и огромная, невиданных ранее масштабов траншея для отвода воды. Дно траншеи покрывалось цементом вручную, в этом-то и заключалась роковая ошибка. Проектировщики полагали, что подобное цементирование сделает поверхность породы водонепроницаемой. Однако строители выполнили цементирование лишь с целью укрепления фундамента плотины: густой цементный раствор был залит во все крупные трещины в риолите, а на трещины около 1 см в поперечнике не обратили внимания.

Затем на этой поверхности была заложена плотина из алеврита и глины; когда водохранилище было заполнено, вода проникла в эти мелкие трещины и достигла основания плотины. Смесь алеврита и глины была размыта; этот материал меньше подходит для строительства плотины, чем самоуплотняющаяся глина, но в других местах он с успехом применялся. В результате 140