Диссертация (1141548), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Поэтому вдиссертационном исследовании была предпринята попытка их решения.Глубинные репера широко используются в горном деле для осуществлениянаблюдений за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах [34,56], а также за сдвижением толщи пород над выработками [23, 35]. В последнемслучае они могут устраиваться (закладываться) как с земной поверхности, так и изгорных выработок. Конструкции подземных реперов достаточно подробнорассмотрены в Инструкции [35], некоторые из них показаны на рисунке 1.2.Разумеется, по ряду причин такие репера не могут быть использованы длярешения задач, связанных с прогнозированием карстовых деформаций.а)б)Рисунок 1.2. Примеры конструкций подземных реперов, применяемых в горномделе для пород средней прочности и устойчивости (а), а также плотных иустойчивых (б) [35].
Условные обозначения: а) 1 – трубчатый корпус; 2 –проволока связи; 3 – зубчатая крышка; 4 – кольцо; 5 – тяги; 6 – якорь (4 шт.) с«серьгами». б) 1 – круглый или плоский корпус; 2 – секционные или сплошныепластины; 3 – пружины; 4 – стаканы19Отечественных публикаций по конструкциям (хотя бы схематичным)подземных реперов для наблюдений за карстовыми процессами диссертантунайти не удалось.
Что касается зарубежных публикаций по данному вопросу, тоих относительно немного – всего было найдено три работы [126, 131, 139].В первых двух работах (J.E. Jennings, 1966; A.B. Brink, 1984) [126, 131]приведена схематичная конструкция глубинного телескопического репера(рисунок 1.3). Основным достоинством таких реперов является меньшаястоимость их устройства, поскольку все три анкера монтируются в одну скважину[126].
В качестве основных недостатков необходимо отметить сложности,связанные с технологией устройства телескопических реперов, а также возможноевлияние осадок нижних анкеров на осадки вышерасположенных.Рисунок 1.3. Схематичная конструкция глубинноготелескопического репера (Jennings J.E., 1966; Brink A.B.,1984) [126, 131].Условные обозначения, принятые автором настоящейдиссертации: II – номер анкера. 1 – бетонные анкера; 2 –стержень анкера I; 3 – обсадная труба для анкера I инаправляющая для анкера II; 4 – земная поверхностьВ третьей работе (F.
Reuter, V.V. Tolmačёv et al., 1990) [139] представленаконструкция подземного репера, состоящая из одного анкера (рисунок 1.4).Принцип работы всех грунтовых реперов одинаковый. Он заключается врегистрации осадок анкеров, которые возникают при протекании карстовыхпроцессов на глубинах, близких к глубине заложения анкеров.20Рисунок 1.4.
Конструкция подземного репера (Reuter F.,Tolmačёv V.V. et al., 1990) [139].Условные обозначения: 1 – наблюдательная марка; 2 –защитное покрытие; 3 – грунтовый конус; 4 – стерженьрепера; 5 – стенка буровой скважины; 6 – обсадная труба;7 – заполнитель; 8 – бетонный анкерПрименение глубинных реперов для мониторинга карстовых процессовнаиболее актуально при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений вусловиях глубокого карста. Это обстоятельство обусловлено тем, что при такомзалегании карстующихся пород значительно усложняется прогнозированиерасчетных параметров (размеров, местоположения и времени образования)карстовых деформаций в основании объектов, поскольку с увеличениеммощности покровной толщи грунтов, как правило, возрастает вероятностьвозникновения достаточно крупных карстовых провалов, характеризующихсянаибольшей внезапностью.
Именно поэтому их образование практически всегдасопровождается крупными аварийными ситуациями сооружений.1.3. Обзор основных положений нормативно-методических документов инаучно-технических публикаций по оценке опасности карстовыхдеформацийПосле выявления или обнаружения каких-либо карстовых деформаций вобязательном порядке должна быть произведена оценка их опасности для вновьвозводимых и существующих объектов. Решением указанной задачи занималисьмногие отечественные исследователи: Н.З. Готман [20, 22], В.С.
Крашенинников[42], И.А. Саваренский [68], В.В. Толмачев [66, 88, 89], Г.М. Троицкий [89],21В.П. Хоменко [89, 112], F. Reuter [139], G.F. Sowers [141] и др. Следует отметить,чтоосновныеположения,касающиесятакойоценкидляобъектовпромышленного, гражданского и транспортного строительства, несколькоразличаются для подземных и поверхностных проявлений карста.В случае выявления подземных карстовых деформаций при проведенииинженерных изысканий и геотехнического карстомониторинга, необходимовыполнить оценку их возможного проявления в сжимаемой толще (активнойзоне) основания за расчетный (или остаточный [134]) срок службы сооружения.Еслитакойсценарийявляетсявозможным,тозафиксированныекарстопроявления считаются опасными, в противном случае – неопасными [66,101]. Важно отметить, что результаты такой оценки зависят от множествафакторов, которые в процессе проведения изысканий и мониторинга достоверноопределить затруднительно или вовсе не представляется возможным.
Кроме того,в ходе эксплуатации объектов главенство факторов может изменяться.Итак, для выполнения оценки опасности выявленных подземных карстовыхдеформаций, необходимо определить фактическую скорость (динамику) ихразвития. К сожалению, методики ее оценки практически не освещены вдействующих нормативно-методических документах. На практике значениеуказанной величины, хотя и затруднительно, но возможно определить, наблюдаяза изменением напряженно-деформированного состояния покровной толщигрунтов на различных глубинах, например, с помощью реперных конструкций.Правомерность данного подхода наглядным образом продемонстрирована впроцессе выполнения соответствующих экспериментальных исследований (см.подраздел 2.2.3).
Следует отметить, что эксперименты также были направлены наустановлениеосновныхфакторов,влияющихнаразвитиеподземныхкарстопроявлений. По мнению диссертанта, мониторинг основания с помощьюглубинных реперов полностью оправдан для тех объектов, аварии которыхсопряжены с большими экономическими, экологическими и социальнымиущербами. В особенности это обстоятельство относится к точечным элементамразличных транспортных объектов (например, к опорам мостов, эстакад,22путепроводов и т.д.), а также к самим точечным сооружениям (опоры ЛЭП,базовые станции и т.д.) [103].В случае обнаружения поверхностных карстовых деформаций такжеследует выполнить оценку их опасности на весь период расчетного (илиостаточного [134]) срока службы сооружения.
Как правило, такая оценкапроизводится с использованием «метода удаленности от ближайшего соседнегоповерхностного проявления карста», который был предложен И.А. Саваренским ив последствие включен в различные нормативно-методические документы [66, 68,76]. Несмотря на некоторую трудоемкость данного метода [116] и слишкомстрогиеограниченияпоегоприменению[68],наложенныесамимиразработчиками, он неоднократно подтверждал свою состоятельность на практике[89, 108, 109]. Однако при его использовании необходимо учитывать несколькообстоятельств. Во-первых, тип поверхностного проявления карста. В качествеодного из примеров целесообразно рассмотреть карстовые просадки, которыехарактеризуются незначительными размерами (d ≤ 2 м; h ≤ 0,5 м [66]).
Однако, несмотря на это обстоятельство, они очень часто являются своеобразнымпредвестником (симптомом) будущего образования на их месте или внепосредственной близости от них карстовых провалов (в т.ч. крупных) [89, 97,101, 108]. Поэтому в случае выявления просадок важной задачей являетсяопределение размеров вероятных карстовых провалов и, затем, провальныхворонок. Другим показательным примером являются различные карстовыеворонки, которые на земной поверхности могут развиваться очень медленно.Однако зачастую в непосредственной близости от них возникают другиеповерхностные (просадки, локальные оседания, провалы, провальные воронки идр.) и подземные (ослабленные зоны, промежуточные полости и др.)карстопроявления, которые неоднократно приводили к разрушениям объектовили к их оперативному демонтажу [75, 101, 109, 118].
Исходя из этогообстоятельства, становится очевидным, что полноценный мониторинг карстовыхформ рельефа должен заключаться не только в наблюдениях за дневнойповерхностью, но и в наблюдениях за напряженно-деформированным состоянием23покровной толщи, которое напрямую зависит от механизма образования иразвития подземных карстовых деформаций. В этом заключается второеобстоятельство. Его учет позволит определить предельные размеры карстовыхворонок и связанных с ними ослабленных зон, учет которых, в конечном счете,позволит предотвратить аварийные ситуации зданий и сооружений.1.4.
Выводы1) Новым направлением в инженерных изысканиях является применениебеспилотных летательных аппаратов для решения различных изыскательскихзадач, в особенности связанных с мониторингом опасных геологическихпроцессов. Следует отметить, что в настоящее время в действующих нормативнометодических документах отсутствуют положения, которые регламентируютпроведение изысканий с применением БПЛА.2) В настоящее время в недостаточной степени разработаны методикиоперативного выявления и дальнейшего мониторинга ранних признаков будущихкарстовых деформаций (обвальных, суффозионных, смешанных) в основаниизданий и сооружений. Поскольку карстовые процессы в покровной толще грунтовпротекают снизу вверх, то указанная задача может быть решена с помощьюрегулярных наблюдений за напряженно-деформированным состоянием ее нижнейчасти.
В случае глубокого карста такие наблюдения целесообразно производить сприменением глубинных реперов. Однако в действующих нормативных иметодических документах содержатся только лишь упоминания о возможности ихприменения.3) Порезультатамвыполненногоанализанормативно-методическихдокументов можно констатировать, что в настоящее время целесообразно болеедетально регламентировать основные положения по оценке опасности подземныхиповерхностныхпроявленийкарста,применительноквозводимымиэксплуатируемым объектам промышленного, гражданского и транспортногостроительства.24ГЛАВА 2.
ИЗУЧЕНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГОСОСТОЯНИЯ ПОКРОВНОЙ ТОЛЩИ ГРУНТОВ ПРИ ПРОЯВЛЕНИИКАРСТОВЫХ ПРОЦЕССОВ2.1. Механизмы возникновения карстовых проваловВ инженерном карстоведении наибольшее распространение получилагенетическая дифференциация кастовых провалов на три типа: карстовообвальные,карстово-суффозионныеикарстово-суффозионно-обвальные(смешанные) [68]. Однако в 2015 г. д.г.-м.н., проф. В.П. Хоменко она быласущественно расширена за счет того, что дополнительно было предложеноподразделять карстово-обвальные провалы на три типа (А1, А2а, А2б), акарстово-суффозионные – на два (В1, В2) [113].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
