Материалы Третьей Общероссийской конференции изыскательских организаций. Инженерные изыскания в строительстве

Подождите немного. Документ загружается.

280

МАТЕРИАЛЫ III ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

Рис. 2. Изучение строения насыпи георадиолокационным методом с определением мощности,

геометрии границ конструктивных слоев, выделение возможных аномальных зон в ее строении

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:42 Page 280

характера армирования бетонных плит; выяв-

ление зон распространения специфических

грунтов и т.д.

•

На объектах жилищно-капитального строи-

тельства: выявление геологических зон, опас-

ных для строительства; обследование свай,

фундаментов, стен – размеры, дефекты, арми-

рование, наличие пустот, включений.

•

На гидротехнических сооружениях: изучение

инженерно-геологической обстановки приле-

гающих территорий; определение зон фильтра-

ции, обследование состояния бетонных конст-

рукций и т.д.

•

При обследованиях водоемов: изучение рельефа

дна водоемов, определение мощности иловых

отложений, выявление замусоренных участков

акваторий и т.д.

•

На объектах атомной и гидроэнергетики: изуче-

ние опасных геологических процессов, карти-

рование кровли скального основания, зон рас-

пространения специфических грунтов и т.д.

•

При решении сейсмологических задач: микросейс-

морайонирование территорий; оpгaнизaция

гeoдинамических пoлигонов; стационарный

сейсмический мониторинг и т.д.

Ге ография работ, проведенных НПЦ «ГЕО-

ТЕХ» – вся территория России от Калининграда

до Сахалина.

Развитию направления геофизических иссле-

дований для железных дорог в последнее время

отводится специальное место. В настоящее вре-

мя разработан специализированный многока-

нальный георадарный комплекс ОКО-2, пред-

назначенный для мониторинга состояния бал-

ластной призмы и земляного полотна. Многока-

нальный георадар работает с тремя типами

антенных блоков: 400 МГц, 1000 МГц, 1700 МГц.

Георадарный комплекс легко размещается на ва-

281

Перспективы развития инженерных изысканий в Российской Федерации

Рис. 3. Заторфованные грунты в основании земляного полотна на линии Маленга-Обозерская

Северной ЖД

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:42 Page 281

282

МАТЕРИАЛЫ III ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

гоне-путеизмерителе или на любом другом но-

сителе; отличительными особенностями комп-

лекса являются:

•

глубина зондирования до 3 м,

•

разрешающая способность до 3 см,

•

cкорость съемки до 120 км/ч (скорость скани-

рования до 300 трасс/сек).

Несколько антенных блоков позволяют прово-

дить мониторинг на всю ширину основной пло-

щадки, благодаря чему существует возможность

получать качественную информацию на межрель-

совом промежутке.

Сбор и обработка данных проводится в про-

грамме GeoScan32. Реализован полуавтоматиче-

ский режим. Полученная информация конверти-

руется в любой геофизический формат и может

обрабатываться любыми обрабатывающими па-

кетами. Также GeoScan32 синхронизирован с

AUTOCAD, что существенно повышает произво-

дительность при подготовке отчетов.

В сентябре 2007 года был проведен экспери-

мент на опытном полигоне Щербинка: было сде-

лано 4 прогона на разной скорости – повторяе-

мость 100%. Таким образом, георадарный комп-

лекс ОКО эффективно справляется с задачей

своевременного выявления проблемных участков

земляного полотна, т.к. он позволяет иметь посто-

янную информацию об изменении состояния зе-

мляного полотна во времени, т.е. проводить сов-

ременный, непрерывный, инструментальный мо-

ниторинг.

Еще одним направлением деятельности Центра

ГЕОТЕХ является обследование деформирован-

ных участков. Проведение противо-деформаци-

онных мероприятий бывает малоэффективно без

детального исследования инженерно-геологиче-

ских условий, которое позволяет достоверно уста-

новить причины деформаций и принять правиль-

ное решение по устранению проблемы.

На деформирующихся участках возможно про-

ведение работ комплексом геофизических мето-

дов, используя основные методы инженерной ма-

логлубинной геофизики – сейсморазведку, элект-

роразведку, георадиолокацию.

Например, на Верховской, Орловской, Ново-

московской, Каширской дистанциях пути с помо-

щью метода георадиолокации было определено

строение балластной призмы земляного полотна.

Целью работ являлось определение мощности

и геометрии балластных слоев, зон просадок. Раз-

местить буровую технику близко к пути не всегда

просто, на основной же площадке вообще нельзя

бурить. В связи с этим была отработана методика

обследования высоких насыпей георадарным ме-

тодом. Были сделаны 3 продольных профиля и

поперечники, проходящие через опорные сква-

жины, что позволило получить информацию о

распределении слоев под основной площадкой.

На участке Маленга-Обозерская проводились

работы георадарным методом, цель которых –

выявление заторфованных грунтов в основании

земляного полотна. В результате построены гео-

логические разрезы, выделены линзы торфа, оп-

ределены их мощности и распределение в плане.

Еще один пример – перегон Зубцов-Аристово,

на котором произошла авария. Работы проводи-

Рис. 4. Октябрьская железная дорога, перегон Зубцов-Аристово

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:42 Page 282

283

Перспективы развития инженерных изысканий в Российской Федерации

Рис. 5. Картирование кровли многолетнемерзлых пород на линии Чум-Лабытнанги Северной ЖД

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:43 Page 283

лись комплексом методов – георадар и сейсмо-

разведка. Основная цель – изучение геологиче-

ской обстановки на месте происшествия и выяв-

ление возможных его причин. В результате опре-

делены распространение конфигурации кровли

известняков, уровень грунтовых вод. В известня-

ках выявлены зоны разуплотнения, которые мог-

ли быть причиной значительных деформаций зе-

мляного полотна и, предположительно, проис-

шедшей крупной аварии.

Работы по выявлению многолетнемерзлых по-

род (на участке Чум-Лабытнанги) проводились

сотрудниками НПЦ «ГЕОТЕХ» в течение не-

скольких лет.

Здесь использовался полный комплекс мето-

дов – георадар, электроразведка и сейсморазвед-

ка. В результате были решены следующие гео-

криологические задачи:

•

определена мощность зоны сезонного промер-

зания,

•

глубина залегания кровли мерзлых пород,

•

определен уровень грунтовых вод.

Комплекс противодеформационных меропри-

ятий на проблемных участках без геофизического

обследования может быть бесполезен.

Например, под Новороссийском изыскания

были выполнены только бурением. По скважине

определили мощность оползня – 8 метров. Заби-

ли скважины, скрепили ростверком, и склон по-

полз еще быстрее.

После этого обследовали участок с применени-

ем комплекса геофизических методов, и оказа-

лось, что до коренных пород в районе вбитого ро-

стверка – 12 метров. Были проведены противо-

оползневые мероприятия с учетом вновь полу-

ченных данных, и склон стабилизировался.

Компания «ГЕОТЕХ» всегда открыта для совме-

стной взаимовыгодной работы, отработки новых,

современных методик с использованием передо-

вых аппаратурных и программных разработок.

284

МАТЕРИАЛЫ III ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

Рис. 6. Изучение оползнеопасных участков пути на участке ст. Крымская – ст. Новороссийск Северо-

Кавказской ЖД

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:43 Page 284

285

катеринбург располагается в центральной

части Средне-Уральской области повышен-

ной сейсмичности, в пределах которой уже отме-

чалось возникновение очагов ощутимых земле-

трясений с магнитудой от 2,0-3,0 до 4,5-5,0 и си-

лой сотрясения в эпицентре до 6-7 баллов по

шкале MSK-64 [9]. На территории города ощу-

щались 5-балльные сотрясения во время Билим-

баевского землетрясения, произошедшего 17 ав-

густа 1914 года, магнитуда которого равна 5,0 [3,

13]. Эпицентр события располагался приблизи-

тельно в 55 км к западу от Екатеринбурга в круп-

ном тектоническом узле.

В 40 км к восток-юго-востоку от Екатеринбур-

га в районе Двуреченска, Косулино, В. Дубровы

10 июля 1892 года отмечалось ощутимое земле-

трясение силой 5-6 баллов в эпицентре, магниту-

да которого равна 4,0. На территории Екатерин-

бурга сила этого землетрясения была 3-4 балла.

Эпицентры этих событий приурочены к круп-

ным тектоническим узлам, образованным пересе-

чением осевой части субширотной Чусовско-

Исетской новейшей секущей тектонической

структуры и субмеридиональных глубинных раз-

ломов [4]. В эпицентре Билимбаевского землетря-

сения – это Главный Уральский и Серовско-Ма-

укский разломы, в эпицентре Косулинского зем-

летрясения – Мурзинский.

Екатеринбург так же располагается в крупном

тектоническом узле, образованном пересечением

Исетской зоны субмеридиональными Балтым-

ским глубинным разломом и Западно – и Восточ-

но-Свердловскими разломами [5, 6]. В пределах

этого узла не исключается возможность возник-

новения очага землетрясения с магнитудой 4,5 и

силой сотрясения в эпицентре 6 баллов по шкале

MSK-64.

В тектонических узлах существует тенденция

повторения возникновения очагов землетрясе-

ний, поэтому подобные события, вероятно, будут

повторяться и в будущем. Следовательно, и на

территории Екатеринбурга возможны повторения

сейсмических сотрясений подобной силы.

Согласно Общего сейсмического районирова-

ния территории Российской Федерации ОСР-97,

величина расчетной силы сейсмического воздей-

ствия на территории Екатеринбурга для условий

грунтов второй категории по сейсмическим свой-

ствам по классификации СНиП II-7-81* принята:

а) для объектов основного строительства – менее

6 баллов, б) для объектов повышенной ответст-

венности – 6 баллов и в) для особо ответственных

объектов – 8 баллов по шкале MSK-64. На терри-

тории города в настоящее время активно ведется

высотное и подземное строительство, поэтому ак-

туальной является задача сейсмического райони-

рования территории Екатеринбурга, которое про-

водится Институтом геофизики УрО РАН и ГОУ

НПП «Уралсейсмоцентр» с 1998 года в рамках

подготовки Генерального плана Екатеринбурга до

2025 года. Эта работа выполняется в соответствии

с методическими указаниями по сейсмическому

районированию [8, 12] .

Особенностью сейсмогрунтовых условий тер-

ритории Екатеринбурга является то, что основа-

нием его являются преимущественно скальные

палеозойские породы, которые могут быть отнесе-

ны к грунтам первой категории по сейсмическим

свойствам по классификации СНиП II-7-81*. Они

перекрыты относительно маломощным (2-5 м)

чехлом грунтов коры выветривания и четвертич-

ных отложений [2], которые могут быть отнесены

к грунтам второй категории по сейсмическим

свойствам по классификации СНиП II-7-81*. На

СЕЙСМИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ

ТЕРРИТОРИИ ЕКАТЕРИНБУРГА

Гуляев А.Н., Дружинин В.С., Дёмина А.Ю., Осипов В.Ю., Косолапов А.А.

ГОУ НПП «Уралсейсмоцентр», Екатеринбург

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:43 Page 285

территории города имеются глубокие (более 25-

70 м) карманы выветривания, развившиеся по зо-

нам нарушения сплошности верхней части зем-

ной коры и по контактам пород разного состава

[1]. Следовательно, зоны нарушения сплошности

верхней части земной коры на территории Екате-

ринбурга представляют собой наиболее малобла-

гоприятные в инженерно-сейсмическом и инже-

нерно-геологическом отношении участки. По

этим структурам возможны микроподвижки, как

связанные с ощутимыми сейсмическими явлени-

ями на территории города и его окрестностей, так

обусловленные действием на верхнюю часть зем-

ной коры экзогенных, эндогенных и техногенных

факторов. В качестве эндогенных факторов рас-

сматриваются тектонические и гидрогеологиче-

ские процессы в недрах. В качестве экзогенных

факторов рассматриваются вариации атмосфер-

ных параметров, лунно-солнечные приливы, маг-

нитные бури, возможные проявления сейсмоэ-

лектрического эффекта при ударах молний в зем-

лю вблизи планируемого для строительства объе-

кта. Техногенными факторами могут являться

взрывы в карьерах в окрестностях города, вибра-

ции от движения транспорта и работы промыш-

ленных установок.

По этим структурам может происходить эффе-

ктивная передача сейсмической энергии в случае

возникновения сейсмического явления на терри-

тории города или в его окрестностях. При этом

возможно некоторое увеличение силы сейсмиче-

ского воздействия по сравнению со смежными

менее нарушенными и ненарушенными участка-

ми. В этих зонах возможны повреждения линий

подземных коммуникаций, ускоренный износ до-

рожного покрытия вследствие относительно по-

вышенной подвижности верхней части земной

коры (грунтов).

Авторами были обобщены и проанализирова-

ны результаты инженерно-геологических изыска-

ний, выполненных на территории города различ-

ными организациями, и геологического картиро-

вания, выполненного подразделениями Ураль-

ского геологического управления в предыдущие

годы (рис. 1). По данным этих работ была постро-

ена схематическая карта глубины залегания по-

дошвы чехла грунтов коры выветривания и чет-

вертичных отложений, составлена таблица физи-

ко-механических свойств грунтов и пород. С це-

лью выделения зон нарушения сплошности

верхней части земной коры на территории Екате-

ринбурга были проанализированы материалы

геологической съемки, выполненной подразделе-

ниями Уральского геологического управления в

предыдущие годы [4, 10], а так же выполнялся

морфоструктурный анализ рельефа дневной по-

верхности и основных геофизических полей. В

результате совмещения схемы выявленных и

предполагаемых зон нарушения сплошности

верхней части земной коры со схемой глубины за-

легания подошвы чехла коры выветривания и чет-

вертичных отложений и с учетом схемы глубины

залегания подземных вод была составлена схема-

тическая карта сейсмического районирования

Екатеринбурга (рис. 2).

Величина расчетной силы сейсмического воз-

действия оценивалась, исходя из сейсмогрунто-

вых условий, тектонической обстановки и степе-

ни ответственности инженерных объектов, с точ-

ки зрения сейсмобезопасности. В целом инже-

нерно-сейсмические условия на территории

Екатеринбурга можно охарактеризовать как отно-

сительно благоприятные. Приращения величины

расчетной силы сейсмического воздействия в

верхних 15 м разреза, оцененные методом сейс-

мических жесткостей на участках, где была вы-

полнена сейсморазведка, составляют 0,4-0,5, ре-

же – до 0,9 балла. Эта оценка в целом подтвержда-

ется микросейсмическими наблюдениями (изуче-

нием амплитудно-частотных характеристик

сейсмических колебаний от удаленных землетря-

сений и промышленных взрывов).

Вышеупомянутая схематическая карта сейс-

мического районирования используется ГОУ

НПП «Уралсейсмоцентр» для оценки величины

расчетной силы сейсмического воздействия на

планируемые для строительства и реконструк-

ции инженерные объекты, а также оценки текто-

нической обстановки в пределах и вблизи этих

объектов.

Величина расчетной силы сейсмического

воздействия в баллах шкалы MSK – 64 на инже-

нерные объекты разной степени ответственно-

сти в плане сейсмобезопасности показаны в

таблице.

На карте полигоны с горизонтальной штри-

ховкой – это зоны разломов по данным геоло-

гической съемки, выполненной подразделения-

ми Уральского геологического управления в

предыдущие годы, черные тонкие линии с се-

рыми полигонами – предполагаемые зоны на-

рушения сплошности верхней части земной ко-

ры по данным морфоструктурного анализа

рельефа дневной поверхности, которые, веро-

ятно, могут представлять собой омоложенные

неотектоническими процессами реликтовые

палеозойские зоны деформаций, кливажа тре-

щиноватости.

286

МАТЕРИАЛЫ III ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:43 Page 286

287

Перспективы развития инженерных изысканий в Российской Федерации

Рис. 1. Схематическая карта средней глубины залегания подошвы коры выветривания территории г.

Екатеринбурга (составили: А.Н. Гуляев, А.Ю. Демина)

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:43 Page 287

288

МАТЕРИАЛЫ III ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

Рис. 2. Схематическая карта сейсмического районирования Екатеринбурга (составили: А.Н. Гуляев,

А.Ю. Дёмина)

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:43 Page 288

289

Перспективы развития инженерных изысканий в Российской Федерации

№№ Степень ответственности На участках развития грунтов На участках развития

п/п инженерных объектов в плане второй категории по грунтов второй категории

сейсмобезопасности сейсмическим свойствам по сейсмическим свойствам

по классификации СНиП II-7-81* по классификации

(светло-серые полигоны на карте) СНиП II-7-81*

(темно-серые полигоны

на карте)

1. Объекты основного (массового) 4 балла 5 баллов

строительства

2. Объекты повышенной ответственности 5 баллов 6 баллов

3. Особо ответственные объекты 7 баллов 8 баллов

ЛИТЕРАТУРА

1. Буданов Н.Д. Гидрогеология Урала. М., Недра,

1964, 304 с.

2. Булдаков А.В., Дубейковский С.Г. Инженерно-

геологические проблемы освоения подземного

пространства Екатеринбурга // Инженерно-

геологические проблемы урбанизированных

территорий. Материалы Междунар. симпозиу-

ма. Екатеринбург, том II, 2001, с. 662.

3. Вейс-Ксенофонтова З.Г., Попов В.В. К вопросу о

сейсмической характеристике Урала. М, Изд-во

АН СССР, 1940, 12 с. (Труды Сейсмологическо-

го ин-та АН СССР, № 104).

4. Геология СССР, том XII, часть 1, кн. 2, М., Нед-

ра, 1969, 304 с.

5. Гуляев А.Н., Дружинин В.С. К вопросу о детали-

зации карт ОСР – 97 центральной части Ураль-

ского региона. Уральский геофизический вест-

ник № 9, 2006, с. 9-15 (с цветной картинкой).

6. Гуляев А.Н., Дружинин В.С., Князева И.В. Резуль-

таты схематического сейсмического райониро-

вания масштаба 1:200 000 на Урале // Уральский

геофизический вестник № 3, Екатеринбург,

2002, с. 75-79.

7. Дёмина А.Ю., Гуляев А.Н., Дружинин В.С., Осипов

В.Ю. Предполагаемые зоны повышенной под-

вижности верхней части земной коры на терри-

тории Екатеринбурга // Материалы XII Между-

нар. конф. «Активные геологические и геофи-

зические процессы в литосфере. Методы, сред-

ства и результаты изучения». Воронеж, 2006,

с. 177-180.

8. Инженерные изыскания для строительства.

Сейсмическое микрорайонирование. Техниче-

ские требования к производству работ. РСН 65-

87, М., Госстрой РСФСР, 25 с.

9. Кашубин С.Н., Дружинин В.С., Гуляев А.Н., Ку-

сонский О.А., Ломакин В.С., Маловичко А.А., Ни-

китин С.Н., Парыгин Г.Н., Рыжий Б.П., Ут-

кин В.И. Сейсмичность и сейсмическое райони-

рование Уральского региона. Екатеринбург,

УрОРАН, 2001, 124 с.

10. Кузовков Г.Н., Двоеглазов Д.А., Вагшаль Д.С. Го -

сударственная геологическая карта СССР мас-

штаба 1:200 000. Серия Среднеуральская. Лист

О-41 – XXV, Свердловск, 1987, 170 с. и граф.

приложения.

11. Общее сейсмическое районирование террито-

рии Российской Федерации ОСР–97. Комп-

лект карт и другие материалы для строитель-

ных норм и правил (СНиП) «Строительство в

сейсмичных районах». М, февраль 1998, 14 с.

12. Сейсмическое микрорайонирование. М., Нау-

ка, 1984, 235 с.

13. Степанов В.В., Годзиковская А.А., Ломакин В.С.,

Прибылова Н.Е., Мокрушина Н.Г., Силина И.К.,

Кусонский О.А., Митенкова Н.В. Землетрясения

Урала и сильнейшие землетрясения прилегаю-

щих территорий Западной Сибири и Восточно-

Европейской платформы. ЦСГНЭО, Москва,

2002, 135 с.

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:43 Page 289