CC BY
8
© Т.В. Каллистова, 2013
УДК 622.833.+662.838.54. Т.В. Каллистова
ВЛИЯНИЕ ТЕКТОНИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ МАССИВА НА ДЕФОРМАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ОСНОВАНИЙ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Приведен пример решения проблемы выявления причин деформации моста, связанный с недостаточной полнотой инженерно-геологических и геофизических исследований на этапе проектирования, когда, в том числе, выбирается наиболее благоприятное место под строительство. Нередко объекты оказываются в активной зоне тектонических разломов. Мероприятия по укреплению и восстановлению последствий геодинамических проявлений влечет за собой не только экономические затраты, но и является зоной риска при эксплуатации объекта. Комплекс геофизических методов и геодезические показатели позволяют решить задачу выбора наиболее благоприятного места, не имеющего существенных неоднородно-стей и опасных тектонических нарушений.
Ключевые слова: тектонический разлом, геодинамика, комплекс геофизических методов, деформации.
Очевидно, что современная проблема при строительстве сооружений повышенной ответственности заключается в недостатке инженерно-геологических и геофизических данных по горному участку, предназначенному для строительства [1]. В условиях сложных городских и геологических условий существует проблема в определении места под строительство. В итоге объект порой располагается в тектонически-неустойчивых зонах, что приводит к большим деформациям объекта и вытекает в существенные финансовые затраты по устранению последствий этих деформаций. Поэтому важно и целесообразно уже на этапе проектирования изучать не только геологическое строение и гидрогеологические условия массива, но и тектонику строительного участка [2—4].
Примером может служить мостовой переход через реку Сосьва (рис. 1), Свердловская область, протяженностью более 210 м, где на эта-
пе проектирования было проведено недостаточно изыскательских работ и мост был поставлен прямо на разлом. В итоге уже во время строительства опоры 2 и 3 (рис. 1, 2) просели на 29,0 и 18,0 см, соответственно, нарушив профиль моста. Цель исследования заключалась в выяснении причин деформирования мостового перехода путем изучения, оценки инженерно-геологических условий площадки и выявлении потенциально опасных тектонических нарушений и неоднородностей массива.
В процессе проведения полевых исследований выполнен комплекс работ [5], включающий:
• вертикальное электрическое зондирование;
• срединный градиент;
• георадарное зондирование;
• спектральное сейсмопрофилиро-вание;
• короткопериодные геодинамические исследования.
Как видно из рис. 2, все основание моста расположено в пределах распространения грунтов с низкими значениями удельного электрического сопротивления, что может давать тектоническое нарушение. Глубинная часть основания опор 2 и 3 представлена плывунным грунтом, что, возможно, привело к просадкам мостового перехода.
Для уточнения структурных параметров выявленного нарушения проведены исследования методами спектрального сейсмопрофилирования и георадарного зондирования, а для выявления современной геодинамической активности проведены геодезические наблюдения с помощью GPS.
По георадарным данным видно (рис. 3), что в районе опор 1—3 в самой тектонически нарушенной зоне выделяется куполообразная аномальная зона, в которой породы с пониженными прочностными и деформационными свойствами распространя-
ются на всю глубину зондирования, что крайне негативно должно влиять на несущую способность опор моста.
Изучение спектральных сейсмо-разрезов по профилям, проложенными по правобережному примыканию также показало, что все они находятся в зоне тектонического нарушения (рис. 4). Массив горных пород на этом участке имеет близкое строение по всем профилям:
• до глубины 30—40 м залегают слабоструктурированные отложения с локальными деструктурированными зонами;
• глубже с 35—40 м до 50—65 м залегают породы с сохранившейся структурой, разбитые поперечными к профилю нарушениями на отдельные блоки;
• глубже за ними залегают отложения мозаичной структуры бесформенного чередования деструктуриро-ванных пород плывунистого типа с участками, сохранившими свою структуру.
Аналогичное строение имеет массив и по данным зондирования по поперечным к руслу реки профилям. Отдельные локальные зоны деструк-турированных пород плывунистого
типа прослеживаются на глубинах до 30—35 м и приурочены они к внутренним структурным нарушениям. Основные плывунистые зоны находятся также на глубинах свыше 50 м.
Время поморский, ч:м
Рис. 5. Изменение геометрии интервала 1 —3
В выявленной структуре массива горных пород на обоих примыканиях характерно двухъярусное залегание ослабленных плывунных зон. Менее распространенный первый ярус залегает с 45—50 м и уходит за пределы глубины зондирования 100 м.
Из анализа результатов непрерывных измерений следует, что в целом геодинамическая активность уча-
стка размещения моста, выявления по наземным реперам, распределяется неравномерно и на левобережном примыкании уровень ее выше. На правом берегу амплитуда вертикальных смещений составляет 29 мм, вектор полных смещений — 12 мм, а на левом берегу — соответственно, 20—45 мм и 12—28 мм. На межбереговых интервалах амплитуды вертикальных смещений колеблются в
пределах 14—46 мм, а полных векторов 6—18 мм. Из всех наземных реперов наибольшей подвижностью обладает участок третьего репера, так как все интервалы, замыкающиеся на него, имеют максимальные значения смещений (рис. 5).
Исследование геодинамической активности подтверждает, что мост посажен полностью в зону дизъюнктивного тектонического нарушения, массив горных пород обладает достаточно высоким уровнем цикличных геодинамических движений, способным поддерживать деструктурированный
и обводненный массив в тиксотроп-ном состоянии.
Таким образом, размещение моста без проведения инженерно-геофизических и инженерно-геодезических изысканий на стадии проектирования создало серьезные проблемы, влекущие за собой ряд мероприятий по укреплению опор дополнительными опорами, скрепленными под землей ростверком. В дальнейшем вероятно, что оседания опор 1, 2, 3 будут продолжаться в процессе эксплуатации моста и понадобятся более серьезные работы по его восстановлению.
1. http://www.giswelland.eom/promo/1/ once_more_on_the_quality_of_engi.htm
2. Замятин А.Л. Изучение влияния геодинамических характеристик массива горных пород на безопасную эксплуатацию объектов недропользования / А.Л. Замятин // Уральская молодежная научная школа по геофизике. — 2011 г. Сборник докладов. — Екатеринбург: ГИ УрО РАН. — 2011. — С. 86—86.
3. Мельник В. В., Турсуков А. Л. Роль структурно-тектонического строения массива горных пород в развитии опасных геотехногенных процессов, происходящих при строительстве и эксплуатации объектов недропользования / В. В. Мельник, А. Л. Тур-суков // Двенадцатая уральская молодежная
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
научная школа по геофизике: Сборник научных материалов. Пермь: ГИ УрО РАН, 2011. — С. 141—144.
4. Григорьев Д. В. Результаты исследования массива горных пород в районе строительства Екатеринбургского метрополитена / Д. В. Григорьев // Двенадцатая уральская молодежная научная школа по геофизике: Сборник научных материалов. Пермь: ГИ УрО РАН, 2011. — С. 59—62.
5. Мельник В. В. Оценка опасности кар-стопроявлений геофизическими методами /
B.В. Мельник // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2011. — № 7. —
C. 151—155.. 1233
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Каллистова Татьяна Вячеславовна — младший научный сотрудник, Институт горного дела Уральского отделения РАН, [email protected]
_Д
