Спектральная сейсморазведка для инженерно-геологических изысканий и многое другое...
О нас Услуги Оборудование Книги по теме Примеры Связь Карта Форум Видео En

Как и почему рушатся дома в мирное время

Гликман А.Г.
НТФ "ГЕОФИЗПРОГНОЗ"
Санкт-Петербург, 7.02.06

     В субботу 28-го января 2006 года в Катовице (Польша) внезапно обрушилась крыша торгово-выставочного комплекса. Погибло 66 человек, пострадало - больше ста. Предположительная причина - большое количество снега на крыше этого сооружения.
     В течение последнего времени, в течение только этой зимы подобные же события, но при меньшем количестве пострадавших, произошли в России, Чехии, в Швейцарии, Германии...
     И каждый раз - растерянность и откровенное непонимание причин. Дежурные обвинения в ошибках строителей. А еще ссылки на снег, веса которого крыши совершенно не выдерживают.
     А вместе с тем, уж что-что, а запас по прочности несущих конструкций любых сооружений многократно превышает всяческие мыслимые нагрузки.
     Ключик к решению этой задачи забрезжил было, когда исследовался общеизвестный феномен ХХ века - разрушение трансконского элеватора (в Канаде). В 1913 году это гигантское сооружение, имеющее площадь 23,5х58м и высотой 31м, и установленное на железобетонную плиту толщиной 76 см, так называемый, плавающий фундамент, всего за 23 часа буквально легло набок. При этом один его угол ушел в землю на 8 метров, а противоположный поднялся на 2,5м. Поскольку элеватор не разрушился, то строителей было никак не обвинить в том, что произошло. И тогда были проверены результаты инженерно-геологических изысканий.
     В том месте, где угол элеватора ушел в землю на 8 метров, по результатам бурения перед строительством выяснили, что грунт был прочным. При повторном бурении, сделанном после аварии, грунт в этом же месте, на всю глубину бурения оказался полужидкой глинистой субстанцией. Первая мысль, естественно, заключалась в том, что результаты бурения перед строительством не соответствовали факту.
     Однако удалось доказать, что изыскания были сделаны грамотно и добросовестно. То есть, получается, что грунт в течение времени эксплуатации (а это, примерно, год) изменил свои свойства. Но почему и под воздействием каких причин - было непонятно.
     Интерес к разрушению трансконского элеватора не затухал более полувека, но причины происшедшего так и остались неразгаданными.
     На чисто логическом уровне, если при избыточных нагрузочных возможностях несущих конструкций инженерное сооружение внезапно разрушается, то должно возникнуть подозрение в отношении нагрузочных свойств грунта. В самом деле, если вдруг несущая способность грунта начинает уменьшаться, то следом за ней начинаются подвижки опор и всего сооружения. А какое за этим последует разрушение, зависит от типа опор и от того, как именно изменяется несущая способность грунта в пределах площади фундамента.
     Так сложилось, что за всю историю строительной практики все внимание уделяется строительным материалам, строительным технологиям, но не свойствам грунта на предмет его несущей способности. Нет-нет, формально здесь все в порядке. Перед строительством осуществляется бурение с отбором керна в нескольких точках строительной площадки, и обследуются прочностные свойства извлеченного материала. Однако давно замечено, что информация, получаемая с помощью таких вот инженерно-геологических изысканий, не позволяет уменьшить вероятность внезапных разрушений.
     Ситуация с прогнозированием внезапных разрушений инженерных сооружений изменилась после разработки нового геофизического метода.
     Бывает так, что возможности какого-то исследовательского аппарата оказываются шире того, для чего он создавался. Так произошло, когда испытывалась сейсморазведочная аппаратура, использующая спектральный состав сейсмосигнала. Эта разновидность сейсморазведки, получившая в дальнейшем название спектральной, позволила разгадать загадку преждевременного и бурного разрушения сооружений.
     Началось все с того, что с помощью спектральной сейсморазведки оказалось возможным выявлять зоны тектонических нарушений.
     Вопреки известным принципам методологии, бывает так, что некоторые области знания начинают свое развитие не с накопления фактов, как это должно быть, а с принятия некоторых положений, которые подтвердить невозможно, но они кажутся очевидными. Так произошло в частности, с наукой о тектонике. Среди множества утверждений, касающихся свойств тектонических нарушений, особое наше внимание привлекло то, что, по сложившемуся мнению, тектонические нарушения оказывают влияние на инженерные сооружения весьма незначительно, да и то в редких случаях. Это мнение даже нашло свое отражение в строительных нормах и правилах (СНиПах).
     Нас это заинтересовало, потому что при обследовании территорий, непосредственно примыкающих к разрушающимся или внезапно разрушенным объектам, каждый раз оказывалось, что это сооружение оказывалось в зоне тектонических нарушений. При дальнейшем изучении этой закономерности оказалось, что действительно, если инженерное сооружение оказалось в зоне тектонического нарушения (ЗТН), то оно неизбежно будет разрушаться в процессе эксплуатации.
     Исследование ЗТН показало, что в этих зонах под воздействием сначала строительной техники, а затем, и самого сооружения, снижается несущая способность грунта. То есть грунт, казавшийся перед началом строительных работ достаточно прочным, может спустя какое-то время после начала строительных работ размягчиться настолько, что не сможет служить опорой для этого сооружения.
     Если ЗТН только частично захватывает, скажем, половину площади фундамента, произойдет то, что как раз и имело место в случае с трансконским элеватором.
     Уменьшение несущей способности в ЗТН, как оказалось, происходит не равномерно, а пульсирующим образом. И далее, после уже происшедшего уменьшения несущей способности, в грунте наблюдаются пульсации, которые усугубляют процесс разрушения находящегося там сооружения. Эта пульсация имеет планетарное происхождение, частота ее очень низкая - десятые и сотые доли Герца, а амплитуда колебаний весьма значительна, и может достигать 10см. В результате, опора, попавшая в ЗТН, не просто уходит в грунт, но еще и раскачивается. Это проявляется в том, что опора при уходе в грунт может еще и наклоняться.
     Очень хорошо известный факт - это наклон свай при их заглублении. На строительных площадках С-Петербурга это можно увидеть достаточно часто. Чаще всего, подобные сложности при строительстве преодолевают, строительство объектов доводят до конца, но свойства грунта никуда не деваются, и рано или поздно они проявляются, и несущие конструкции здания начнут уходить в грунт.
     При каких-то посторонних, дополнительных воздействиях на здание процесс разрушения может быть ускорен. Примеры таких воздействий - установка в здании разного рода вибрирующих механизмов, кузнечно-прессового оборудования, насосов. К таким результатам приводит также какая-либо частичная перестройка дома. Известно, например, что часто происходит разрушение домов при его надстройке даже на один этаж.
     При уходе опор в грунт, если они при этом наклоняются, балки выходят из зацепления, и происходит именно то, что произошло в Катовице. Насколько это актуально, можно убедиться с помощью интернета, если задать в поисковике тему разрушения домов, обрушения крыш...
     Теперь вернемся к трансконскому элеватору. Он был установлен на плавающем фундаменте, который не разрушился при наклоне. Неизбежно возникает вопрос - может ли такая технология уменьшить риск разрушения домов, попавших в ЗТН. Как оказалось, нет.
     Плавающий фундамент сейчас считается передовой технологией и применяется именно в условиях слабых грунтов. Однако известны разрушения, которые как раз и инициируются изломом плиты-основания. Самый, пожалуй, яркий случай - это разрушение Трансвааль-аквапарка в Ясенево, в Москве.
     Дело в том, что железобетон является материалом хрупким, неспособным к изгибу. Попав же в условия, когда воздействует планетарная пульсация, плита под воздействием знакопеременной нагрузке начинает разрушаться. К тому же технология изготовления плиты такова, что такой фундамент не является монолитным. Заливают раствор порциями. Каждая последующая порция раствора ложится на уже слегка схватившийся бетон, и в результате, плита получается как бы слоистой. Понятно, что сопротивление изгибу такой плиты будет меньше, чем если бы она была действительно монолитной. Кроме того, в образовавшиеся в плите в начале ее разрушения микротрещины попадает агрессивная среда, которая окисляет арматуру. В результате, при разрушении плиты бывает так, что в месте ее излома от арматуры остается один только коричневый окисел.
     Таким образом, причины внезапных разрушений домов оказались элементарными, и стало возможным сказать заранее, еще до начала строительства, будут ли они разрушаться. Казалось бы, проблема могла быть решена. Однако это оказалось не так просто.
     Применяя спектральную сейсморазведку, приходится зачастую давать рекомендации, принять которые строителям очень сложно. Так, серьезнейшей проблемой является выполнение рекомендации по смещению строительной площадки. Само по себе является огромным трудом получить и утвердить место под строительство. И когда мы рекомендуем сместить будущей дом метров, скажем, на 10-15 в какую-то сторону, то это оказывается невыполнимым.
     В результате, мы имеем возможность без всяческих затрат с нашей стороны осуществлять прогнозные эксперименты и наблюдать ход предсказанных нами разрушений. В числе таких объектов - машинный зал Северо-Западной ТЭЦ, СПб, под которым было выявлено пересечение двух зон тектонических нарушений, и в котором сейчас идет практически непрерывный ремонт фундаментов электрических машин. Далее, 16-этажный дом N31, корп.4 по ул. Замшина, СПб, который построен на плавающем фундаменте. Плита лопнула в выявленной нами еще до начала строительства ЗТН, и только что построенный, еще незаселенный дом пытаются удержать стальными стяжками.
     В настоящее время, мы ожидаем внезапного разрушения дома N11 по Шпалерной ул., СПб, и наблюдаем за несколькими объектами, которые пока что функционируют, но характер их будущего разрушения уже понятен1. Кроме того, большой научный интерес представляет, успеют ли ввести в строй новый коллектор, который должен заменить участок трубы, проходящий под ул. Карбышева, над тоннелем метрополитена участка "Лесная" - "пл. Мужества", пересекая при этом ЗТН.
     На сегодняшний день, не вызывает ни малейших сомнений, что со временем спектральная сейсморазведка будет повсеместно использоваться для инженерно-геологических изысканий, и внезапные разрушения домов в мирное время прекратятся.

     При подготовке статьи к передаче на сайт было получено следующее сообщение:
     "14:31 07.02.2006

     По предварительным данным, 12 человек пострадали в результате обрушения крыши супермаркета в Баварии.
     Инцидент произошел в городе Тёгинг-ам-Инн. Все пострадавшие - покупатели. Сотрудникам магазина удалось спастись. Сейчас на месте происшествия работает большое число спасателей. Они приехали из близлежащих городов. Полицейские оцепили место ЧП и пока отказываются сообщать какие-либо подробности. В последние дни в Баварии сильные снегопады."


  1. Лиц, ответственных за эти дома, мы предупреждаем, но не имеем права назвать их в публикации.


Обсудить статью 



При использовании материалов сайта ссылка на www.newgeophys.spb.ru обязательна Публикации о нас

Начало | О нас | Услуги | Оборудование | Книга 1 Книга 2 Книга 3 |  Примеры | Связь | Карта сайта | Форум | Ссылки | О проекте | En

Поддержка и продвижение сайта "Геофизпрогноз"


Rambler's Top100 Rambler's Top100

Реклама на сайте: