Диссертация (Технология трассирования железной дороги в районах с высокой сейсмичностью), страница 4

На основе этихданных при помощи модели, запускаемой на суперкомпьютере, можнопрогнозировать масштаб повреждения объектов инфраструктуры в течениекороткого временного интервала, достаточного для практического применения[138].После сильнейших землетрясений в г.

Сан-Франциско (США, 1906 г.) былапредложена идея управления землетрясениями с помощью закачки воды в порыпород для снижения трения между породами при движении. Дальнейшее развитиеидеи предполагает откачку воды для сцепления пород и снятия напряжения в24пределах разлома Сан-Андреас – граница между двумя плитами земной коры –Американской и Тихоокеанской [136].Также стоит отметить сейсмоизоляционные системы, используемые восновномдлязданийилокальныхсооружений(мосты):устройствосейсмоизолирующих скользящих поясов, сейсмоизолирующие фундаменты наупругих опорах (здания с гибким нижним этажом, здания на резиновых опорах) ина кинематических опорах гравитационного типа, системы сейсмогашения(демпферы) [115].В то же время вопросам сейсмозащиты трассы железнодорожной линиивнимание уделено недостаточно, что подтверждает актуальность данногоисследования.2.2 Сейсмическое районирование, как источник информации о возможныхземлетрясенияхВ основу всех методов защиты от влияния сейсмичности районапроектирования положена информация о землетрясения, получаемая в результатеисследований – сейсмического районирования.Сейсмическое районирование – это разделение территории, подверженнойземлетрясениям, на зоны по степени их потенциальной сейсмической опасности,оцениваемой максимальным сейсмическим эффектом, возникающим с известнойпериодичностью, который может быть превышен (или не превышен) сопределѐнной вероятностью в заданные интервалы времени [126].Большой вклад в развитие методов сейсмического районирования внеслиГолицын Б.Б.(первыесейсмическиестанции),Мушкетов И.В.(первыйроссийский каталог землетрясений), Мушкетов Д.И.

(прогноз сейсмическойопасности), Гамбурцев Г.А. (сейсмические методы разведки), Горшков Г.П.,Губин И.Е., Медведев С.В., Ризниченко Ю.В., Бунэ В.И., Уломов В.И. и др.25Основная проблема современной сейсмологии состоит в том, что онапринадлежит к категории прогнозов, базирующихся на неполной информации,скудном и не всегда удачном опыте, на недостаточно чѐтких методологическихпозициях. Поэтому каждая из составленных в прошлые годы карт сейсмическогорайонированиях территории СССР в той или иной мере оказывалисьнеадекватной реальным природным условиям, что наряду с некачественнымстроительством наносило народному хозяйству огромный материальный ущерб ивлекло за собой многочисленные человеческие жертвы.Первая в мире нормативная карта сейсмического районирования быласоставлена Горшковым Г.П. в Сейсмическом институте (сейчас – Институтфизики Земли им.

О.Ю. Шмидта РАН (ИФЗ РАН)) и опубликована в 1937 г.(СР-37).В дальнейшем такие карты в СССР создавались каждые 10 лет иобновлялись по мере поступления новых сведений о сейсмичности исовершенствовании методики оценки сейсмической опасности (карты СР-37,СР-49, СР-57, СР-68, СР-78). Однако фрагментарно они подправлялись каждыйраз, когда интенсивность очередного землетрясения существенно превышалапрогнозируемый сейсмический эффект. В таких случаях составлялись временныесхемы, которые затем вносились в очередную нормативную карту.

Конфигурациясейсмических зон постоянно менялась, и нередко с уменьшением достоверностипрогнозирования.Начинаяс1988 г.почтиежегодновозникалиразрушительныеземлетрясения, на 2-3 балла превышающие сейсмическую интенсивность,указанную на последней, на тот момент карте СР-78. Это были: Спитакскоеземлетрясение 1988 г. в Армении, Зайксанское 1990 г. – в Казахстане,Рага-Джавское 1991 г. – в Грузии, Сусамырское 1992 г. – в Киргизии, Хаилинское1991 г. и Нефтегорское 1995 г. – в России (в Корякии и на Сахалине).Поэтому после катастрофы в Армении, где погибло свыше 20 тыс.

человек,стала очевидна необходимость нового сейсмического районирования территориистраны.26В результате исследований ИФЗ РАН 1991-1997 гг. был создан комплектвероятностных карт – ОСР-97 (A, B, C, D), и составлены карты периодовповторяемости 6, 7, 8 и 9-балльных сотрясений. Карты – A, B и C предназначеныдля проектирования и строительства гражданских и промышленных объектовразных категорий ответственности и сроков службы. Они отражают вероятности90%, 95% и 99% непревышения указанного на них сейсмического эффекта втечение 50 лет (т.е.

риск возможного превышения соответствует 10%, 5% и 1%, аповторяемость сейсмического эффекта в любом пункте зон – в среднем один разза 500, 1000 и 5000 лет, соответственно). Карта D (не превышение 99,5%)используется при строительстве атомных станций и других особо опасныхобъектов.ОСР-97 доказали свою эффективность: прогнозы по землетрясениям вГорном Алтае и в восточной части Северного Кавказа, на границе ЧеченскойРеспублики и Республики Дагестан, сделанные на основе данных карт,подтвердились 27 сентября 2003 г. и 11 октября 2008 г. соответственно.На смену ОСР-97 создан комплект актуализированных карт общегосейсмического районирования территории Российской Федерации ОСР-2012,более точный по геофизической привязке, содержащий более расширенный иактуализированный набор карт, уточнѐнный по результатам общественногообсуждения и дополненный территорией Крыма в 2014 году.

Однако, донастоящего времени новые карты ОСР не утверждены [16].Комплект карт ОСР-2012 характеризует шесть уровней сейсмическойопасности (A, B, C, D, E, F) для применения при проектировании исейсмостойком строительстве объектов разных уровней ответственности и сроковслужбы.Степень сейсмической опасности по картам ОСР-2012 соответствуетвероятностям 39% (карта A), 10% (карта B), 5% (карта C), 2% (карта D), 1% (картаE) и 0,5% (карта F) возможного превышения (или соответственно вероятностямнепревышения 61; 90; 95; 98; 99 и 99,5%) расчѐтных максимальных значений27интенсивности, указанных на соответствующих картах, в течение 50-летнихинтервалов времени.На рисунке 2.1 на карту ОСР-2012-B нанесены крупные очаги природныхресурсов на Дальнем Востоке, а также перспективные направления строительствановых железнодорожных линий до 2030 года согласно «Стратегии-2030»ОАО «РЖД».28Рисунок 2.1 - Карта ОСР-2012-B с нанесѐнными на неѐ направлениями развития сети железных дорог ОАО «РЖД» и очагами природныхместорождений: 1 … 24 – очаги природных месторожденийВ таблице 2.1 представлен список очагов природных месторождений,отмеченных на рисунке 2.1 [25].Таблица 2.1 - Список очагов природных месторождений№ п/пНаименование№ п/пНаименование1Енисейский13Алданский2Оленекский14Нерюнгринский3Сусуманский15Удский4Магаданский16Гарьский5Якутский17Ургальский6Вилюйский18Амурский7Мирный19Кимканский8Верхнеленский20Северосахалинский9Усть-Илимский21Среднесахалинский10Северо-Байкальский22Лучегорский11Чарский23Уссурийский12Среднеленский24ЗабайкальскийОчевидно, что большинство крупных месторождений расположено врайонах с сейсмичностью выше 7 баллов и именно к ним ведут направленияновых грузообразующих и стратегических железнодорожных линий.Учитывая прогнозы по росту грузопотока [86] активное развитиетранспортной инфраструктуры Восточного Полигона [100] и дальнейшие планыРоссиипоразвитиюДальнегоВостокавопросысейсмозащитытрассыжелезнодорожной линии становятся особенно актуальны.2.3 Мероприятия по защите железных дорог от землетрясенийМеры по защите железных дорог от землетрясений регламентированыСводом правил [108], который распространяется на область проектированиязданий и сооружений, возводимых в районах сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов.30На площадках, сейсмичность которых превышает 9 баллов, возводитьздания и сооружения, как правило, не допускается.

При необходимостистроительство на таких площадках допускается при обязательном научномсопровождениииучастииспециализированнойнаучно-исследовательскойорганизации.При размещении промышленных и гражданских сооружений следуетвыбирать территории, характеризующиеся спокойным рельефом, полускальнымии плотными крупнообломочными породами, с глубоко залегающими подземнымиводами [108]. Однако это далеко не всегда возможно на практике, вследствие чегоприходится прибегать к мероприятиям по защите сооружений и устройств отвредного воздействия землетрясений.Сейсмическое воздействие влияет на железную дорогу не только какстатическую систему, состоящую из земляного полотна, верхнего строения пути,контактной сети и т.д., но и как на динамическую – вызывая «сбои» в движениипоездов: при сейсмическом воздействии запрещено движение поездов (всоответствии с распоряжением ОАО «РЖД» №2817р утв.

01.02.2011) [79].Также землетрясения оказывают негативное воздействие на многолетнююмерзлоту. В результате деформируются насыпи произвольной высоты иконструкции в любое время года [34].ПоданнымСпитакскогообследованияземлетрясенияКировоканской7 декабря1988г.дистанциинаблюдалисьпутипослеследующиеповреждения железнодорожного пути:1) нарушения положения рельсовой колеи в плане и профиле при просадкахземляного полотна на высоких насыпях, особенно на подходах к устоям мостов ина подходах насыпей в скальные выемки (рисунок 2.2);2) деформации земляного полотна:- обвалы и срывы откосов выемок, верховых откосов полувыемок, а такженизовых откосов полувыемок и откосов насыпей;- осыпи щебѐночных, галечных и мелкообломочных грунтов;31- осадки земляного полотна на отдельных участках, в том числе на подходах кмостам;- трещины в скальных откосах выемок и полувыемок;- трещины в основной площадке, рыхлых грунтах откосов насыпей иполувыемок (рисунок 2.3), а также в отдельных местах – в балластной призме;3) сдвиг земляного полотна станционной площадки вниз по косогору (приэтом произошли осадки земляного полотна до 5 м на протяжении 350 м);4) завалы пути горной породой в результате обрушения откосов скальныхвыемок и крутых скальных косогоров;5) повреждения мостов (рисунок 2.4), труб и тоннелей [64].Рисунок 2.2 – Смещение рельсошпальной решѐтки (1) в сторону откоса полунасыпи32Рисунок 2.3 – Трещина по обочине полунасыпиРисунок 2.4 – Повреждение опоры моста подъездного пути к сахарному заводу в г.

Спитак33Согласно СП [109] в районах сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов, как правило,следует обходить трассой особо неблагоприятные в инженерно-геологическомотношении участки, в частности зоны возможных обвалов, оползней и лавин, но втех случаях, когда это сделать невозможно или нецелесообразно, трассированиедорог по нескальным косогорам с крутизной откоса более 1:1,5 допускается наосновании результатов специальных инженерно-геологических изысканий.При расчетной сейсмичности 9 баллов и высоте насыпей (глубине выемок)более 4 м откосы земляного полотна из нескальных грунтов следует принимать на1:0,25 положе откосов, проектируемых для несейсмических районов. Откосыкрутизной 1:2,25 и менее крутые допускается проектировать по нормам длянесейсмических районов.При сейсмичности 7 и 8 баллов на рыхлых, неустойчивых породах нерекомендуется возводить насыпи выше 20 м и устраивать выемки глубже 15 м.При сейсмичности 9 баллов не разрешается строить насыпи выше 15 м и выемкиглубже 12 м.Трасса железнодорожной линии, по возможности, должна избегать мест, гдепроявляются размывы склонов, селевые потоки, обвалы.Осыпи рекомендуется преодолевать эстакадами [108].При устройстве земляного полотна на косогорах основную площадку, какправило, следует размещать или полностью на полке, врезанной в склон, илицеликом на насыпи.

Протяженность переходных участков должна бытьминимальной.В проекте железнодорожного земляного полотна, расположенного наскально-обвальном косогоре, необходимо предусматривать мероприятия позащите пути от обвалов – устройство улавливающей траншеи, подпорной стены, атакже при соответствующем технико-экономическом обосновании улавливающиестены и другие.Верхнее строение пути следует укладывать на щебеночном балласте.Большие мосты должны располагаться вне зон тектонических разломов, научастках речных долин с устойчивыми склонами. В сейсмических районах34преимущественно применяются мосты балочной системы с разрезными инеразрезными пролетными строениями.Арочные мосты допускается применять только при наличии скальногооснования.