Мониторинг геологической среды - Королев В.А.
ISBN 5-211-03344-2
Скачать (прямая ссылка):
Техногенными воздействиями называются различные по своей природе, механизму, длительности и интенсивности влияния, оказываемые человеком на объ'екты геологической среды в процессе его жизнедеятельности и хозяйственного производства.
Взаимодействие инженерного сооружения с геологической средой определяется сочетанием типа сооружения с типом среды как принципиально различных по материалу: "материал" геологической среды "живет" по природным законам, а материал инженерного сооружения — по техническим. При этом задача проектировщик а (изыскателя, строителя, эксплуатационника) состоит в том, чтобы из этого разнообразного материала создать единую природно-техническую систему (ПТС), функционирующую в оптимальном по некоторым фиксированным критериям режиме. По В.К. Епи-шину (1985), природно-технической системой называется совокупность инженерного сооружения (комплекса инженерных сооруже-
ний) с частью геологической среды в зоне его (их) влияния, имеющей операционально фиксированные границы. Синонимом понятия ПТС, по ряду авторов, является термин "геотехническая система" (ГТС), под которой понимается совокупность взаимодействующие природных и техногенных систем. А.Л, Ревзон (1992) разделяет эти два понятия, считая, что "геотехническая система — совокупность форм взаимодействия инженерных сооружений с геологической средой, — является частью, подсистемой природно-технической системы. Последняя наряду с геотехнической включает в себя црд-системы; тропотехническую, акватехничеекую, биотехническую и историке»-архитектурную. Таким образом, по А.Л. Ревзоцу, ГТС представляет собой структурно-функциональную часть ПТС,
Г.К. Бондариком было предложено понятие "литотехническая си» схема". М.А. Шубиным введено понятие "геосистемы (природно-технической системы)", ориентированное на комдлексирование геосистемного и программно-целевого подходов.
Понятие "геотехническая система" не следует путать с понятием "геолого-техногенная система", под которой М*С, Голицын и В.Н. Островский понимают часть геологической среды, взаимодействующую с техногенными объектами. Определения геотехнической системы и геолого-техногенной системы подразумевают, что природные и техногенные компоненты взаимодействуют на равных.
Рис. 3. Схема взаимодействия инженерного сооружения с геологической средой (объяснения в тексте)
В общем виде взаимодействие инженерного сооружения с геологической средой можно представить в виде схем, по В.К. Епишину и В.Т. Трофимову, показанных на рис. 3, на которых дано (в разрезе) простейшее инженерное сооружение с эпюрами напряжений в массиве горных пород ("элементарная" ПТС, по М.А. Шубину). На рис.3,а показана проектируемая ПТС с теоретической эпюрой напряжений в основании сооружения.Она отличается от реальной
ПТС (построенного сооружения) тем, что эпюра напряжений в массиве горных пород имеет более сложный (отличный от теоретического) вид (рис.3,б), отражающий реальную неоднородность массива и различные его особенности, которые на стадии проектирования не всегда удается заранее оценить. Из этого следует, что уже на стадии проектирования ПТС должны быть выполнены прогнозы взаимодействия (не существующего пока) инженерного сооружения с изученной в процессе инженерно-геологических изысканий геологической средой, с тем чтобы в конечном итоге добиться максимального соответствия проектируемой и реальной ПТС. При этом понятие "проектирование ПТС" шире по объему, чем понятие "проектирование инженерного сооружения", так как помимо сооружения ПТС включает и часть геологической среды в границах взаимодействия с сооружением.
Действительные качественные и количественные характеристики фактического взаимодействия сооружения с геологической средой определяются лишь на стадии эксплуатации инженерного сооружения посредством различных процедур контроля функционирования ПТС. Такой контроль обеспечивается системой мониторинга геологической среды в пределах данной ПТС. Более подробно определение мониторинга геологической среды дано в гл. 2, здесь же отметим, что по результатам этого контроля, осуществляемого системой мониторинга, должны быть "вторично" выполнены определенные процедуры: корректировка целей ПТС, эмпирическая фиксация ПТС, корректировка оптимизации и управления (изменение режима эксплуатации, реконструкция инженерного сооружения, изменение системы инженерной защиты ПТС и т.д.).
В геодинамике воздействие геологической среды на механическую устойчивость и деформируемость инженерного сооружения может привести к переводу ПТС из стабильного (рис. 3,6) в аварийное состояние (рис. 3,г). Для исключения этого состояния прогноз корректируется осуществляемым с помощью мониторинга фактическим учетом изменения во времени прочностных и деформационных характеристик пород и оценкой вероятности воздействия на сооружение парагенетического комплекса эндо- и экзогенных геологических процессов, характерных для данного типа инженерно-геологических условий, а также с учетом фактических деформаций и изменения механической устойчивости инженерного сооружения. Помимо воздействия, оказываемого геологической средой на сооружение, происходит и обратное воздействие. Оно может проявляться в деформиру1 емости пород основания, их разрушении, увлажнении за.счет неконтролируемых утечек воды (рис. 3,в) и т.п., что может вызвать нарушение механической устойчивости сооружения. Это также вызывает
