Научно�технические

разработки

Федеральный центр науки и высоких технологий «Всероссийский научно�исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций »

59ТЕХНОЛОГИИ ГРАЖДАНСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

УДК 614.8

В.Е. Картавых, Д.В. Черняков, А.М. Шахраманьян, А.С. Маклаков

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДОВ ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОФИЗИКИ ПРИ ОЦЕНКЕ ИНЖЕНЕРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

В последнее время участились случаи обрушения зданий и соору-

жений, связанные с деформациями грунтового массива.

Деформации грунтового массива неизбежно приводят к де-

формациям конструктивных систем зданий (сооружений).

Для оценки состояния грунтового массива применяются следую-

щие методы:

• Динамическое зондирование грунтов с помощью ручной уста-

новки «РЗГ-2 » (рис.1 а);

• Георадиолокационное сканирование грунтового массива с помо-

щью прибора Георадар «ОКО-1М» (рис. 1 б);

• Лабораторные испытания грунтов основания фундаментов для

определения основных физико-механических свойств грунтов;

• Бурение скважин с помощью буровой установки «УЗБ-5М-3»

для отбора проб грунтов и построения геологического разреза исследу-

емой геологической площадки;

• Сейсморазведочные работы методами преломленных и отра-

женных волн (МПВ и МОВ) с помощью цифровой многоканальной

инженерной сейсморазведочной станции «Лакколит-24М» (рис.1 в).

Значительная часть грунтов территории нашей страны сложена

слабыми водонасыщенными глинистыми грунтами. По структуре,

литологическому составу и текстурным признакам к таким грунтам

относятся: глины, суглинки, морские и пресноводные илы, водона-

сыщенные лессовые грунты. К слабым грунтам можно отнести и за-

торфованные, которые, наряду со специфическими особенностями,

имеют показатели прочностных и деформационных свойств, близкие

к показателям слабых глинистых грунтов. Здания и сооружения на

таких грунтах претерпевают большую осадку, в отдельных случаях до

0,5 – 2,0 м, что приводит здания и сооружения к непригодным для

эксплуатации за короткий период времени.

Существует множество способов исследования геологической пло-

щадки. Самым достоверным и точным из них является бурение сква-

жин. Однако бурение дает точечные значения по параметрам грунтов.

Для получения достоверной информации необходимо увеличивать

количество точек бурения , что приводит к большим временным и фи-

нансовым затратам.

Наравне с методом бурения скважин при исследовании геоло-

гической площадки, можно использовать методы инженерной гео-

физики. Преимущество данного способа в том, что сейсморазведка

дает возможность вести площадные работы и определять глубинное

строение площадки, в то время как бурение скважин дает точную ин-

формацию о геологическом строении в одной конкретной точке.

Сейсмический метод основан на изучении полей упругих волн, рас-

пространяющихся в горных породах в результате искусственного вне-

шнего воздействия– взрыва, удара или иного начального импульса.

Инженерная сейсмика – молодое развивающееся направление

разведочной геофизики. Успех и признание комплекса сейсмических

методов исследований обусловлены тем, что они оказались весьма эф-

фективными при решении многих задач, имеющих важное значение

В данной статье рассматриваются вопросы использования геофизических работ при обследовании технического состояния зданий и сооружений

А.М. Шахраманьян

А.С. Маклаков

Д.В. Черняков

В.Е. Картавых

Научно�технические

разработки

60 ТЕХНОЛОГИИ ГРАЖДАНСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Федеральный центр науки и высоких технологий «Всероссийский научно�исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций »

как при инженерно- геологическом картировании,

так и при проведении изысканий под различные

виды строительства.

Эффективность методов инженерной сейсмики

позволила этому виду исследований стать необхо-

димой составной частью комплекса инженерно-

геологических изысканий. В настоящее время ни

один крупный проект гидротехнического, промыш-

ленного и гражданского строительства не обходится

без серьезного комплекса сейсмических исследова-

ний.

Безусловным достоинством сейсмического ме-

тода является возможность быстро и сравнительно

недорого изучить значительную площадь.

Задачи, связанные с определением свойств и со-

стояния грунтов, занимают большую часть объема

исследований.

Важным достоинством сейсмических методов

является возможность определения инженерно-гео-

логических показателей грунтов без отбора образцов,

т.е без нарушения сплошности массива и естествен-

ной структуры грунта. Это преимущество особенно

сказывается при изучении свойств рыхлых грунтов,

отбор ненарушенных образцов которых сложен, а

подчас невозможен.

Благодаря простоте и массовости исследований

сейсмические методы позволяют обоснованно рас-

пространять результаты единичных определений тех

или иных инженерно-геологических показателей по

площади и в глубину. Наконец, сейсмические методы

позволяют изучать интересующие нас свойства грун-

тов в любых объемах. Ни один из прямых методов не

обладает такой возможностью. Это особенно важно в

свете современных представлений о горных породах,

согласно которым свойства породы в малом образце

могут быть весьма далеки от свойств той же породы

в большом массиве в условиях естественного залега-

ния.

В инженерной сейсморазведке геологическое

строение площадки, упругие, физико-механические

и динамические характеристики грунтов определя-

ются корреляционным методом преломлённых волн

(КМПВ).

Сейсмические наблюдения выполняются по про-

филю, расположенному вдоль стены здания на удале-

нии примерно до 10 м.

Сейсмические исследования выполняются по

3-х точечной системе наблюдений встречных и на-

гоняющих годографов продольных и поперечных

сейсмических волн, в результате которых получается

сейсмограмма (рис. 2). Для обработки полученных

материалов сейсморазведки используется, разрабо-

танная В.Е. Картавых программа «MG Seis-123».

б) в)

Рис. 1. а) E Установка для динамического зондирования грунтов «РЗГ-2»; б) E Прибор для георадиолокационного сканирования грунтов Георадар «ОКО-1М»; в) E Сейсморазведочная станция «ЛАККОЛИТE24М»

Рис. 2. Сейсмограмма, отображающая упругие волны, распространяющихся в толще земной поверхности

а)

Научно�технические

разработки

Федеральный центр науки и высоких технологий «Всероссийский научно�исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций »

61ТЕХНОЛОГИИ ГРАЖДАНСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Литература1. Никитин В.Н. Основы инженерной сейсмики. М.,1981.

2 Швецов Г.И. Инженерная геология, механика грунтов, основания и фундаменты. М.,1997.

Рис. 3. Годографы и скоростные разрезы КМПВ

Рис. 4. Сейсмогеологический разрез исследуемой площадки

В результате обработки строятся скоростные и глу-

бинные разрезы, на основании которых составляется

сейсмогеологический разрез, отражающий строение

основания фундамента обследуемой строительной

площадки (рис. 3 и 4).

В результате полученных данных динамического

зондирования, георадиолокационного сканирования

и сейсморазведочных работ можно дать достоверную

оценку геологического строения обследуемой пло-

щадки, основная роль при этом принадлежит резуль-

татам сейсмического метода.

В настоящее время сейсмический метод ши-

роко применяется при изысканиях под гидротех-

ническое, промышленное, сейсмическое райони-

рование, дорожное и гражданское строительство,

а также используется для оценки технического

состояния зданий и сооружений при детальном

обследовании.