Гликман А.Г.
НТФ "ГЕОФИЗПРОГНОЗ"
март 2009, Санкт-Петербург
Сколько существует наша цивилизация, столько же происходят внезапные и необъяснимые разрушения инженерных сооружений. Когда-то это касалось только домов, поскольку других сооружений, в общем-то, и не было. А затем, с середины XIX века, в связи с возникновением и развитием железных дорог начался промышленный и строительный бум, и, соответственно, участились техногенные катастрофы.
История не сохранила имя того человека, которого осенила мысль, заключающаяся в том, что разрушения инженерных сооружений как-то связаны с особенностями геологического строения. Так возникла инженерная или, как ее вначале называли, подповерхностная геология. Предполагалось, что с помощью анализа результатов геологических исследований удастся найти признаки зон, в которых повышается вероятность разрушений.
К сожалению, эти надежды не оправдались, и за весь период существования инженерной геологии не удалось сделать ни одного прогноза разрушения какого-либо инженерного сооружения. И техногенные катастрофы как были, так и остались внезапными.
По этой причине во всем Мире проведение инженерно-геологических исследований стало необязательным. Их выполнение отдано на усмотрение строителей или инвесторов для каждого конкретного случая. У нас же, в РФ, проведение инженерных изысканий обязательно. При строительстве любого объекта на инженерные изыскания отводится определенный процент стоимости строительства. Но при этом смысл этих изысканий не в том, чтобы получить какую-то информацию, а в том, чтобы получить от изыскателей справочку о том, что строить можно так, как и собирались. Потому что когда есть такое вот разрешение, то если дом будет разрушаться, то эта справочка избавляет строителей от какой-либо ответственности.
Это как бы налог на безответственность.
Изыскатели хорошо понимают, что с помощью существующих методов они не в состоянии дать какую-либо значащую информацию. Поэтому естественно, что никаких стремлений получать информацию ожидать не следует. В результате, количество фактически пробуренных скважин существенно меньше заактированных, а геологический журнал на скважины в большинстве случаев заполняется еще до бурения. Заказчики изысканий тоже это понимают, но, во-первых, на нужную им справочку денег жалеть не следует, а во-вторых, деньги эти все равно уже заложены в смете на строительство.
Не предполагая получить от изыскателей какую-то неожиданную информацию, изыскания зачастую заказывают не на предпроектной стадии и даже не на стадии проектирования, а и вовсе во время строительства. Ну, и как следует относиться к расчету и проектированию сооружений при отсутствии информации о свойствах грунта, комментировать не нужно. Фиктивность инженерных изысканий своим следствием имеет фиктивность расчетов при проектировании.
В результате, процесс строительства распадается на 3 задачи:
сделать вид, что осуществлены инженерные изыскания,
сделать вид, что на основании этих инженерных изысканий осуществлены расчеты при проектировании,
Ненаказуемость и безнаказанность заразительна. И вот инженерные изыскания стали разрастаться за счет столь же нерезультативных инженерно-геофизических методов. Вслед за абсолютно нерезультативными сейсморазведочными и георадарными измерениями появились и другие, совершенно выморочные, высосанные из пальца методы.
Так, например, паразитирует на инженерных изысканиях одна из последних разработок, известная как "Стрела" (бывш. "Струна"). Эта разработка имеет сертификат МЧС и позиционируется как аппаратура, с помощью которой якобы может быть осуществлена диагностика состояния инженерных сооружений.
Результаты всех этих разработок прячут за мощной, неподъемной математикой, чтобы было непонятно, что же они дают на самом деле. А на самом деле, результативность определяется очень просто. Достаточно задать один лишь вопрос: могут ли изыскатели назвать хоть один случай, когда им удалось спрогнозировать разрушение сооружения? А если такого случая не было, то эффективность этих методов в дальнейших обсуждениях не нуждается.
Как показывает анализ докладов и статей, представители инженерной геологии забыли о том, что назначение инженерных изысканий - прогноз разрушений инженерных сооружений и тем самым, уменьшение техногенных катастроф. А отнюдь не создание рабочих мест для людей, которые не смогли найти себе применение в каких-то реальных областях знания.
В 1993 году выяснилось, что аппаратура спектрально-сейсморазведочного профилирования (ССП), созданная для прогнозирования горно-технической ситуации в угольных шахтах при подземных измерениях, при наземном ее использовании пригодна для прогнозирования техногенных катастроф. Было обнаружено, что действительно, как и предполагалось вначале, разрушения инженерных сооружений связаны с особенностями геологического строения, а геологическими объектами, оказывающими влияние на надежность инженерных сооружений оказались зоны тектонических нарушений.
Так сложилось, что наука о тектонике возникла и достигла огромных масштабов до того как появилась возможность проверять выводы этой науки. И когда такая возможность (то есть, метод ССП) появилась, то выяснилось, что свойства ЗТН, провозглашенные наукой о тектонике, не имеет ничего общего с реальными свойствами этих зон. На ССП-разрезах ЗТН прорисовывается воронкообразным (V-образным, острием вниз) объектом или одной его образующей ветвью.
Новым и неожиданным было то, что эти зоны тектонических нарушений, выявляемые с помощью метода ССП, напрямую связаны с разрушением того инженерного сооружения, вблизи которого эта ЗТН находится. Если дом оказался в этой зоне, то срок его эксплуатации окажется меньше, чем это задумывалось при строительстве. В зависимости от параметров ЗТН, сокращение времени эксплуатации варьируется в очень широких пределах. В отдельных случаях разрушение сооружения может начаться уже во время строительства.
В течение 15 лет, прошедших с тех пор, как это было обнаружено, были осуществлены сотни обследований самых различных инженерных сооружений. Цели, которые ставятся перед такими работами, и способы их выполнения можно разделить на несколько групп.
Выяснение причин разрушения сооружений. Если в строительном сооружении уже имеются признаки разрушения, т.е. вертикальные, субвертикальные, косые трещины в стенах, то производится ССП-профилирование непосредственно вблизи от визуально наблюдаемых разрушений строения (трещин). Выявляемые при этом ЗТН, с одной стороны, являются убедительной иллюстрацией происхождения визуально наблюдаемого разрушения, а с другой, позволяют наблюдать и изучать зависимость характера разрушений от параметров ЗТН.
Если в непосредственной близости от строения предполагается строительство соседнего сооружения или при выборе технологии реконструкции и реставрации. В таком случае ССП-профилирование выполняется вокруг строения, исследуются ССП-разрезы, и в зависимости от наличия ЗТН и их параметров осуществляется прогноз влияния нового строительства на функционирующее сооружение, и при необходимости даются рекомендации по технологии реконструкции.
Площадные исследования на стадии проектирования сооружения. Работы ведутся по сетке ортогональных профилей с шагом по каждому профилю от1м до 5м, расстояние между профилями 5-10 м. По каждому профилю строится ССП-разрез с выделением неблагоприятных для строительства участков вдоль линии каждого профиля, проводится площадная корреляция таких участков и зон. Таким образом, строители предупреждены о состоянии грунта на строительной площадке и о тех осложнениях, которые их ожидают во время строительства. Результаты этих измерений обычно приводят к корректировкам технологии строительства, к переносу места возведения сооружения, что позволяет избежать его преждевременного разрушения.
В 2008 году разработана методика диагностирования свайного фундамента. Как оказалось, далеко не всегда сваи способствуют увеличению надежности сооружения. В случае, когда сваи попадают в ЗТН, они ускоряют разрушение будущего сооружения.
На рис.1 приведен ССП-разрез, полученный при обследовании территории будущей строительной площадки в Ленинградской области. На оси Х показана линия или, иначе говоря, профиль длиной 30м, вдоль которого проводились сейсмоизмерения. Шаг измерений в данном случае 1м. На оси Y - глубина, на которую исследуется разрез.
Рис. 1
Каждый вертикальный объект - это изображение спектра сейсмосигнала, полученного в соответствующей точке профиля. Местонахождение центра каждого раздува соответствует глубине залегающей в земной толще границы.
Как видно из этого рисунка, при профилировании был пересечен V-образный объект с центром около 21м. Границы его - 16-26м. В пределах этих границ разрушаться будет любое сооружение. На рис.2 показано характерное разрушение кладки, если сооружение оказалось непосредственно над ЗТН.
Рис. 2
Свойства ЗТН различаются в зависимости от региона. Так, на Северо-Западе европейской части РФ при заглублении вблизи центра ЗТН, где поставлен крестик, следует ожидать выход глубинной напорной воды. Это свойство ЗТН широко используется для обеспечения людей родниковой водой. Но если этот водоприток вскроет строительный котлован, то хлопот не оберешься, так как остановить и откачать эту воду невозможно.
Разрушение сооружения, оказавшегося в ЗТН, не зависит от того, находится ли оно на поверхности или на какой-либо глубине, что широко используется для оценки и прогнозирования устойчивости подземных выработок. Если подобную структуру пересекает трубопровод, то он в этом месте рано или поздно будет порван. Учитывая, что ежегодно в РФ на трубопроводах, транспортирующих нефть и газ, происходит порядка 80 тыс. аварий, понятно, что могут дать опережающие изыскания методом ССП на трассах трубопроводов.
Физические эффекты, которые приводят к подобным разрушениям, а также физика влияния ЗТН на инженерные сооружения подробно рассматриваются на сайте http://www.newgeophys.spb.ru/.
Одна из самых больших неприятностей, которые встречаются практически на всей территории средней полосы РФ - это карсты. Карсты бывают самых различных размеров. Они находятся на различных глубинах, и в них внезапно проваливаются объекты вплоть до самых больших. Так, в 1992 году в г. Дзержинске (Нижегородской обл.) в карст целиком провалился цех объединения "Химмаш". При этом образовалась воронка радиусом 32м.
До сих пор не было средств, позволяющих выявлять карсты. Как оказалось, метод ССП позволяет надежно их выявлять. На рис.3 приведен ССП-разрез, который получен при пересечении профилем карста.
Рис. 3
Не требует комментарий, что произошло бы с домом, если бы его фундамент оказался на участке 24-48м этого профиля.
Получив возможность осуществлять прогноз техногенных катастроф, мы оказались в сфере интересов инженерных изысканий, поскольку они именно для этого, собственно, и создавались. Однако с тех пор, как мы стали заниматься инженерно-геофизическими изысканиями, мы стали получать своеобразные предложения. Не проходит и дня, чтобы к нам не обращались с просьбой сделать инженерные изыскания. Однако чаще всего при этом от нас требуют не информацию о реальном состоянии грунта, а лишь справку, позволяющую строить в соответствии с уже существующим проектом. То есть строители не заинтересованы в том, чтобы возводимые ими сооружения были надежны в эксплуатации. И, что самое замечательное, откровенно об этом говорят. Исключением из этого правила является частное коттеджное строительство и бизнесмены, собирающиеся возводить собственные доходные дома или производства.
Метод ССП решает задачу прогнозирования техногенных катастроф. Он выгоден экономически, и не вызывает сомнения, что когда уменьшение техногенных катастроф не будет противоречить интересам строителей, то этот метод будет востребован в должном объеме.
