О физике прогнозирования разрушения инженерных сооружений

Гликман А.Г.
НТФ "ГЕОФИЗПРОГНОЗ"
11 августа 2016, Санкт-Петербург

Один из читателей нашего сайта и участник форума предложил нам приехать на какой-нибудь полигон, чтобы показать и доказать, что с помощью спектральной сейсморазведки можно прогнозировать разрушения инженерных сооружений.

На первый взгляд, это предложение приемлемо, но...

Чтобы разобраться в этой проблеме, рассмотрим историю вопроса.

В 1993 году мы сделали свой первый наземный (после 16 лет работы в угольных шахтах) профиль спектрально-сейсморазведочного профилирования (ССП). Наша задача была – посмотреть, возможно ли проведение наземных ССП-профилей и какая при этом может быть информативность. Этот профиль длиной примерно в 1км проходил по торфяной дороге, от Серафимовского кладбища, и заканчивался около школы-интерната по другую сторону от Богатырского проспекта, СПб. Шаг профилирования был 5м.

На всей длине этого профиля на ССП-разрезе были видны 4 воронкообразных (V-образных) объекта. Острие этих объектов было примерно на глубине 200м, а верхняя часть – близко к поверхности. Как оказалось, каждый из этих объектов находился в непосредственной близости к разрушающемуся инженерному сооружению. Признаки разрушения – один из объектов (ближайший к кладбищу) был в таком состоянии, будто в него попала бомба. Два дома имели вертикальные трещины в стенах и косые трещины между оконными переплетами. Последний – сам интернат. Вокруг него были провалы асфальта и вертикальные трещины в стенах.

У нас возникло предположение, что V-образные объекты как-то связаны с разрушением инженерных сооружений.

В дальнейшем вдоль линии нашего профиля была сделана радоновая съемка, которая показала резкое увеличение радона над каждым воронкообразным объектом. На этом основании был сделан вывод, что наша аппаратура регистрирует зоны тектонических нарушений (ЗТН). После многолетних исследований выяснилось, что ни один геофизический либо геологический исследовательский метод ЗТН не регистрирует.

Для того, чтобы выявить закономерность связи наличия ЗТН с разрушением инженерных сооружений, мы стали делать ССП-профилирования рядом с объектами, имеющими визуальные признаки разрушения. Эта связь оказалась практически 100-процентной. Далее, мы стали делать ССП-исследования на площадях, которые были предназначены для строительства. Так появились первые прогнозы. И каждый раз, когда были выявлены ЗТН, в строящихся домах в этом месте появлялись трещины.

Таким образом, мы получили информацию о первом свойстве ЗТН. Оно заключается в том, что наличие ЗТН вызывает разрушение инженерного сооружения. Замечу, что физика этого явления некоторое время была неизвестна.

В 1998-м году нам стало известно (от геодезистов), что на Земле существуют зоны, в которых имеет место явление, названное ими планетарной пульсацией. При геодезических работах в этих зонах в десятки раз увеличивается погрешность геодезической аппаратуры. В отличие от обычного, неподвижного грунта, в зонах планетарной пульсации происходят как бы колебания грунта. Период этих колебаний очень велик – это минуты, и поэтому визуально обнаружить это явление невозможно, несмотря на колоссальную амплитуду этих колебаний, достигающую 10 и более см.

В результате ССП-профилирования в указанных геодезистами зонах выяснилось, что зоны планетарной пульсации есть не что иное, как ЗТН. И сразу стал понятен механизм разрушения инженерных сооружений в ЗТН. В самом деле, если часть фундамента сооружения стоит на неподвижном грунте, а часть – на пульсирующем, то на границе между этими зонами возникают изгибные знакопеременные напряжения, в результате которых неизбежен излом фундамента и появление вертикальных трещин.

Как оказалось, в ЗТН разрушаются не только инженерные сооружения, но и сам грунт, и горные породы, и подземные инженерные сооружения (шахты). Остались два существенных вопроса – глубина, на которую распространяется действие ЗТН, и степень вертикальности структур, которые оконтуривают на земной поверхности ЗТН. Ответы на эти вопросы были получены следующим образом.

Как оказалось, ЗТН могут являться точками водопритока. Сопоставление анализа воды, полученной в ЗТН с водой из ближайшего родника показало, что ЗТН является точкой водопритока родниковой воды. С тех пор (с 1997г) мы начали поиски воды по заявкам людей, не имеющих воду на своих участках. Занимаясь этим с тех пор, мы получили большое количество информации о свойствах ЗТН. Во-первых, стала понятной связь между фактом обводнения шахт и местонахождением ЗТН. Обводнение шахт происходит при пересечении подземной выработки ЗТН.

Это происходит на любой глубине. В частности, и на шахтах в ЮАР, находящихся на глубинах 4км. Далее, многочисленные исследования с помощью ССП шахтных полей совместно с маркшейдерскими исследованиями в подземных выработках показали, что геологическая структура, оконтуренная на поверхности ЗТН, представляет собой строго вертикальный объект, уходящий весьма глубоко в Землю.

С помощью гипотезы Ларина В.Н. [1] удалось понять происхождение воды на Земле [2]. В дальнейшем удалось понять происхождение ЗТН и планетарной пульсации [3].

Теперь можно перейти к вопросу, поставленному в самом начале статьи. А именно, как можно доказать эффективность ССП при прогнозировании разрушения инженерных сооружений.

Прогнозирование – это исследовательская работа, заключающаяся в изучении причин и процессов, приводящих к прогнозируемому событию. Результат прогнозирования всегда имеет статистический характер. Так, например, если мы говорим, что курение приводит к различным заболеваниям, то это не значит, что мы предсказываем это для всех курящих или для какого-то конкретного человека. Здесь идет разговор только в смысле статистики.

Или вот конкретный пример по нашему вопросу. В результате исследования будущей стройплощадки по адресу ул.Замшина д.31 корп.4, СПб, была обнаружена ЗТН сдвигового типа¹. Мы сообщили (в отчете), что в этом месте неизбежен излом плиты плавающего основания, и предложили передвинуть строительную площадку на 10м. Строители, разумеется, не приняли во внимание наше предупреждения.

Спустя года 3 дом был построен, но трещины в стенах начали возникать еще до его заселения. Дело в том, что если плита треснула, то часть ее оказывается на неподвижном грунте, а часть – на пульсирующем. Значит, и стены, которые вмурованы в эту плиту, неизбежно потрескаются. Процесс растрескивания стен будет продолжаться в течение всего срока эксплуатации этого здания. На настоящий момент жители этого дома насчитали из своих квартир более 2000 трещин. Думаю, что стены в таком состоянии вряд ли могут считаться надежными несущими конструкциями. Можем ли мы сказать определенно, когда этот дом разрушится? Нет. Мы можем точно сказать, что вероятность его разрушения постоянно возрастает. Я думаю, что сильный порыв ветра может его разрушить.

Как считать, был ли в данном случае осуществлен прогноз? Подтвердился ли он? С точки зрения теории прогнозирования – да. А с точки зрения людей, предлагающих нам доказать эффективность наших прогнозов – не знаю.

Вот нам предлагают продемонстрировать подтверждение наших прогнозов. Но непонятно, как это сделать. Найти такую будущую строительную площадку, которая содержит сдвиговую ЗТН, и подождать, пока построенный здесь дом начнет разрушаться?... Пройти профилем около стенки с вертикальной трещиной? Так ведь обязательно найдется кто-нибудь, кто заявит, что это мы что-то схимичили при обработке, чтобы подогнать под ответ. Типа того джентльмена, который мог сказать, что мне там за что-то мало заплатили, вот я и напустился на сейсморазведку...

Продумайте программу испытаний, обсудим.

ЛИТЕРАТУРА

Ларин В.Н. Гипотеза изначально гидридной Земли. 2-е изд., перераб. и доп.. - М., Недра. 1980, 216 с., табл., илл. Библиогр. 256 назв.
Гликман А.Г. Вода – это очень просто. 2012
Гликман А.Г. О происхождении зон тектонических нарушений и планетарной пульсации. 2015

ЗТН бывает разрывного и сдвигового типа. Они очень различаются по характеру воздействия на инженерные сооружения. В разрывных можно получать воду, а сдвиговые крушат любые сооружения.