Автореферат диссертации (1141547), страница 4
Текст из файла (страница 4)
На основании получаемой динамики осадок подземных реперов становитсявозможным более объективное решение важнейших практических задач, которые заключаются вустановлении более точного механизма развития подземных и поверхностных карстопроявлений,а также в оперативной оценке их опасности. В дальнейшем на основании этих результатоввозможно произвести прогнозную оценку параметров (размеров, местоположения и временипроявления) ожидаемых карстовых деформаций в сжимаемой толще основания зданий исооружений.
Для определения их размеров целесообразно применять различныедетерминистические геомеханические методы, большинство из которых (более 20) реализовано вразработанном диссертантом программном комплексе «Karst diameter».В главе 3 «Изучение динамики эволюционного развития поверхностных карстовыхформ рельефа» рассматриваются проблемы классификации карстовых воронок, особенностиинженерно-строительного освоения площадок с наличием карстовых форм рельефа и методиканаблюдений за динамикой их развития с помощью беспилотных летательных аппаратов.При наличии на площадке строительства и в непосредственной близости от нее карстовых формрельефа (просадок, локальных оседаний, провалов, воронок различных типов и др.) ее инженерностроительное освоение характеризуется рядом особенностей, которые тщательным образомдолжны учитываться на всех стадиях жизненного цикла зданий и сооружений.
Они достаточноподробно изложены в тексте диссертации. Здесь остановимся на том обстоятельстве, что вокругповерхностных карстовых форм, как правило, располагаются ослабленные зоны. Их наличие былодоказано многими исследователями (Толмачев и др., 1986; Руководство, 1995; Хоменко, 2003;Крашенинников, 2016 и др.), в т.ч. диссертантом и его коллегами при детальном изучениикрупной карстово-провальной воронки, образовавшейся в р.п. Бутурлино Нижегородской области(рисунок 6).
В данном примере необходимо особое внимание обратить на достаточно большуюмощность разуплотненных грунтов (ИГЭ №2, 4; показаны оранжевым цветом) и их существенноеудаление от воронки (рисунок 7). Поэтому важнейшей инженерной задачей является определениеминимальных расстояний, на которые необходимо смещать здания и сооружения от контуровкарстовых форм рельефа.
При этом важно учитывать тот факт, что ослабленные зоны могутзначительно увеличиваться как в плане, так и по высоте за достаточно короткий промежутоквремени, соизмеримый с расчетным сроком службы большинства строительных объектов.Применительно к карстовым воронкам, указанные расстояния, полученные исходя извыполненного анализа аварийных ситуаций зданий и сооружений, приведены в работах,например, нижегородских карстоведов (Рекомендации, 2012; Толмачев и др., 2015). Однакоминимальные расстояния целесообразно определять и на основании результатов моделирования(физического или математического), поскольку их значения главным образом зависят отмеханизмов возникновения и дальнейшего развития карстопроявлений.15Рисунок 6.
Крупная карстово-провальная воронка, образовавшаяся в р.п. БутурлиноНижегородской области (фото диссертанта, апрель 2013 г.)Рисунок 7. Фрагмент инженерно-геологического разреза, примыкающего к южной частикарстово-провальной воронки (Уткин и др., 2015)По результатам исследований сделан вывод, что геотехнический карстомониторингстроительных площадок, на которых (или рядом с которыми) имеются поверхностные проявлениякарста, при необходимости должен основываться не только на результатах наблюдений задинамикой изменения рельефа, но также и на результатах наблюдений за изменениемнапряженно-деформированного состояния грунтовой толщи (основания объектов).16Определение динамики изменения рельефа (в т.ч.
развития поверхностных карстовыхдеформаций) предложено осуществлять с помощью БПЛА. Подтверждение такой возможностиявлялось целью наблюдений. Задача наблюдений заключалась в апробации рассматриваемойметодики наблюдений, на основании результатов которой возможно произвести оценку динамикиразвития изучаемой карстово-провальной воронки. В качестве объекта исследований выбранакрупная карстово-провальная воронка (рисунок 8, а), образовавшаяся в с. Чудь Навашинскогорайона Нижегородской области.
Инженерно-геологические условия участка ее расположенияприведены в диссертации.а)б)Рисунок 8. Крупная карстово-провальная воронка (а), образовавшаяся в с. Чудь Навашинскогорайона Нижегородской области (фото диссертанта, июль 2014 г.) и общий вид беспилотноголетательного аппарата (б)В ходе рекогносцировочного обследования (июль 2014 г.) диаметр карстово-провальнойворонки составил 30,5 м, а ее глубина – ≈12 м. В момент обследования бровки исследуемойпровальной воронки были чёткие, наблюдалось фрагментарное обрушение её бортов, крутизнасклонов на некоторых участках достигала ≈90°. В ≈50 м юго-восточнее от рассматриваемойворонки была обнаружена еще одна карстовая воронка существенно меньшего диаметра иглубины, заполненная водой, на месте которой в середине 90-х годов произошел провал.В сентябре 2014 г. и мае 2018 г.
диссертантом и Р.Б. Давыдько, совместно с к.т.н., проф.Е.К. Никольским и инж. Н.Ю. Королёвым (кафедра «Геоинформатики, геодезии и кадастра»ННГАСУ) были проведены повторные исследования изучаемой карстово-провальной воронки (см.рисунок 8, а) с использованием БПЛА, общий вид которого показан на рисунке 8, б.Описание оборудования. Проведение наблюдений осуществлялось с помощью БПЛАгексакоптера, конструкция которого состоит из стандартных блоков.
Управление мультикоптеромосуществляется с помощью двух пультов, первый из которых отвечает за его перемещение впространстве, второй – за управление зеркальной фотокамерой высокого разрешения(Canon 550d). Разработанная система управления полностью автоматизирована.Подготовка к проведению наблюдений состояла из двух этапов.
На первом этапеосуществлялась проверка работоспособности всех блоков БПЛА и комплексный анализ погодных17условий съемки. На втором этапе по всему периметру исследуемой карстово-провальной воронкибыла произведена установка опознавательных знаков. После этого их координаты и высота былиопределены с помощью электронного тахеометра.Проведение наблюдений осуществлялось в два этапа. На первом этапе с помощьюзапущенного БПЛА определялась оптимальная высота съемки, с учетом размеров карстовойформы и фокусного расстояния объектива фотокамеры (18 мм). В итоге высота съемки былапринята равной 70 м. Второй этап заключался непосредственно в фото фиксации рельефа, привыполнении которой обеспечено продольное перекрытие всех снимков приблизительно на 80%.Камеральная обработка материалов полевых работ производилась в программномобеспечении Credo Topoplan, Credo Transform и Agisoft PhotoScan.
Полученный снимок площадкирасположения карстово-провальной воронки без каких-либо значимых искажений приведен нарисунке 9, а ее высокоточная текстурированная 3D-модель – на рисунке 10.Результаты наблюдений наглядным образом свидетельствуют о возможности ицелесообразности использования БПЛА для определения динамики изменения рельефа (в т.ч.развития поверхностных карстовых деформаций). В рассматриваемом случае, исходя изполученных результатов наблюдений, необходимо отметить два обстоятельства. Во-первых,обрушение различных бортов исследуемой карстово-провальной воронки происходит с разнойинтенсивностью и носит затухающий характер. Во-вторых, площадь провальной воронки за почти4-х летний период наблюдений увеличилась с 582 до 706 м2 (+21,3%), а ее глубина уменьшилась с12,0 до 7,1 м (-40,8%).
В совокупности полученные результаты свидетельствуют о достаточномедленной скорости развития изучаемой карстово-провальной воронки в карстовую воронку, чтов первую очередь обусловлено литологическим составом покровной толщи грунтов игидрогеологическими условиями.Рисунок 9. Фрагмент снимка площадкирасположения карстово-провальной воронки(май 2018 г.) с наложенными на него бровкамиворонки по состоянию на сентябрь 2014 г.(показана синим цветом) и май 2018 г.(показана красным цветом)18а)б)Рисунок 10. 3D-модели площадки расположения карстово-провальной воронки с указаниемопознавательных знаков, полученные в сентябре 2014 г.
(а) и мае 2018 г. (б)В главе 4 «Оценка карстовой опасности оснований зданий и сооружений и ее учет приразработке комплекса противокарстовых мероприятий» рассматриваются положения пооценке карстоопасности площадок с наличием подземных и поверхностных карстовыхдеформаций, а также учет ее результатов при разработке комплекса защитных мероприятий.Основные положения, касающиеся оценки карстовой опасности изложены в диссертации.Следует отметить, что одним из главных критериев, согласно которому карстопроявлениесчитается опасным, является его возможное проявление в сжимаемой толще основания зарасчетный или остаточный (Katzenbach, 1995) срок службы объекта. Основная сложность,возникающая при выполнении такой оценки, заключается в установлении объективной динамикиразвития карстопроявлений, которая зависит от инженерно-геологических условий площадки истроительных параметров объекта. При этом они обязательно должны рассматриваться в рамкахединой (геотехнической) системы «карст-сооружение».Основные подходы к оценке опасности подземных и поверхностных проявлений карста, настадиях строительства и эксплуатации объектов, практически идентичны.
Однако, стадийностьочень важна при выборе и разработке противокарстовых мероприятий. Оба указанныхобстоятельства отчетливо прослеживаются в методике оценки опасности карстопроявлений,которая показана в виде блок-схемы на рисунке 11.На всех стадиях жизненного цикла зданий и сооружений, расположенных накарстоопасных территориях, действующими нормативными и методическими документамирегламентируется проведение защитных (противокарстовых) мероприятий. Основная их цельзаключается в обеспечении безопасности объектов и сохранности экологической обстановки, атакже в экономичности проектных решений.
В диссертационной работе рассмотрены основныеархитектурно-планировочные, конструктивные, геотехнические, гидрогеологические, контрольномониторинговые и организационно-технические мероприятия с точки зрения их необходимости,эффективности и надежности. Приведены основные типы фундаментов, применяемые приинженерно-строительном освоении закарстованных территорий (на примере г.
ДзержинскаНижегородской области).На основании проведенных исследований основные положения по назначениюрационального комплекса защитных мероприятий, сформулированы следующим образом:19Выявление карстопроявления в процессе выполнения инженерных изысканий или наблюденийОпределение динамики развития выявленного карстопроявления в рамках геотехнической системы«карст-сооружение»Оценка возможности проявления карстовых деформаций в сжимаемой толще основаниясооружения за расчетный (или остаточный) срок его службыПрактич. искл.ДаКарстопроявление является практическиКарстопроявление является опаснымнеопаснымНазначается минимальный комплекспротивокарстовых мероприятийОпределяются его расчетные (прогнозные)параметры (размеры, местоположение ивремя образования) в кровле и подошвесжимаемой толщи основанияНа стадии нового строительства назначается необходимый комплекс защитных мероприятий.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
