CC BY
64
54
Г. А. Корецкая, Д. С. Корецкий
УДК 528.482:69.058.2
Г. А. Корецкая, Д. С. Корецкий
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОГЕННЫХ И ПРИРОДНЫХ ФАКТОРОВ НА ОСАДКИ ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ БЕЛОВСКОЙ ГРЭС
В настоящее время детально изучаются сейсмические и геодинамические процессы южной части территории Кузбасса (Киселёвск, Осинники, Междуреченск, Новокузнецк и Таштагол), выполнено геодинамическое районирование. Этот регион наделён статусом высокой сейсмоопасности с возможной восьмибальной сотрясаемостью недр [1]. Беловский район Кемеровской области до недавнего времени относился к сравнительно спокойному региону в сейсмическом отношении. Однако за последние 2 года отмечается значительный рост количества землетрясений, приуроченных к Бачатскому разрезу (20 км от г. Белово). Наиболее сильные из них: 19.06.13 с магнитудой 3,4 балла; 11 августа 2014 - 5,6 баллов; 22.09.2014 - 3,6 балла.
23 августа 2013 г. «Беловский вестник» под заголовком «Подземный удар» опубликовал интервью с видным ученым-сейсмологом А.Ф. Ема-новым_ о причинах Бачатского землетрясения 19.06.2013 года (http://vestnik-belovo.ru/news/3388). Такие катастрофы, по его словам, связаны с двумя факторами - природное напряженное состояние земной коры и воздействие человека. Активизация процессов происходит из-за тектонических напряжений, накопленных в этом районе и из-за добычи угля.
По подсчетам специалистов на бортах Бачат-ского разреза лежит около двух миллиардов тонн породы. Горняки углубились на 350 метров в землю, разрезав ее на протяжении 12 км. Такой груз в сочетании с разрезом земли и ломает горные пласты, вызывая землетрясение (рис. 1).
К опасным природным и техногенным последствиям землетрясений следует отнести утечки и обводнения из водонесущих коммуникаций, фи-
зико-геологические процессы и явления, обусловленные присадочными свойствами грунтов, изменения режима грунтовых вод в период эксплуатации, воздействие высоких температур, вибрационные воздействия, воздействия агрессивной среды. Здания и сооружения, вследствие их конструктивных особенностей и постоянного влияния неблагоприятных факторов, могут претерпевать различного вида деформации [2]. Осадка бывает равномерная, которая со временем затухает и прекращается. Неравномерная осадка вызывает крены, прогибы, перекосы, кручения, разрывы объекта.
Цель геодезических наблюдений - получить численные данные, характеризующие абсолютные величины осадок и деформаций для осуществления мероприятий по предотвращению возможных разрушений.
В условиях серьёзно осложнившейся геодинамической и сейсмической обстановкой в Белов-ском районе весьма актуальным является проведение регулярных инженерно-геодезических наблюдений за осадками фундаментов зданий и сооружений Беловской ГРЭС.
Впервые такие наблюдения начаты в 1962 г. Для этого в качестве опорного обоснования были заложены три глубинных репера. В июне 2014 г. проведено их обследование. Реперы 1 и 2 находятся в полной сохранности, колодец глубинного репера №3 залит маслянистой субстанцией, что исключает возможность его использования. В табл. 1 приведены отметки реперов (условная система) за весь период измерений.
Репер №2 имеет устойчивую высотную отметку и не изменил своего положения с 1969 г. Репер №1 до 2003 г. продолжал опускаться и не обеспе-
Рис. 1. Схема техногенного землетрясения (на примере Бачатского разреза Беловского района): 1 - землетрясение (взрыв) 09.02.2012; 2 - землетрясение (взрыв) 05.03.2013; 3 - землетрясение (взрыв) 19.06.2013; 4, 5 - напряжённые пласты горных пород (очаги возможных землетрясений).
Геотехнология
55
Таблица 1. Высотные отметки реперов по годам наблюдения, мм
№ репера 1969 1974 1984 1989 2003 2009 2014
1 540,08 540,08 539,59 537,86 536,94 536,44 536,44
2 079,81 079,81 079,81 079,81 079,81 079,81 079,81
3 113,76 113,76 108,18 - - - -
чивал стабильности высотного обоснования. Тем не менее, за период с 2003 по 2014 годы репер №1 может быть признан устойчивым, поскольку по материалам наблюдений измеренное превышение Н реперами №1 и №2 удовлетворяет требованию пункта 2.6.3 СО 153-34.21.322-2003 [3]:
Н < 2• тс-42м , где тс - среднеквадратическая погрешность
определения превышения, принимаемая 0,15 мм, п - число станций в ходе.
Фактическое значение превышения отличается от теоретического (разность отметок реперов) на 0,2 мм, что меньше допустимого Н = 1,12 мм (п = 7). Следовательно, можно говорить о полной стабилизации репера №1.
Таким образом, сейсмическая и геодинамическая активность района не повлияли на устойчивость реперов №1 и №2, и они могут быть использованы в качестве опорного высотного обоснования в данном цикле наблюдений.
Для выполнения периодических наблюдений за осадками и деформациями на фундаментах зда-
ний, колоннах, стенах, перекрытиях и т. п. было заложено более 600 осадочных деформационных марок в соответствии с требованиями [3].
Реперы высотного съёмочного обоснования определялись методом высокоточного нивелирования I класса. Для этого использовался цифровой нивелир Trimble DiNi 0.3 и инварные штрих-кодовые рейки длинной 2,0 м и 1,0 м. Методика измерений обеспечивает точность взаимного положения знаков со средней квадратической погрешностью не более 0,5 мм. Нивелирование выполнялось в соответствии с инструкцией [4] короткими лучами (не более 25 м). Неравенство расстояний от прибора до реек (неравенство плеч) допускалось не более 0,5 м. Накопление неравенства плеч в ходе - не более 2,0 м. Максимальное количество станций между реперами составило 13 (предельный допуск - 14). Уравнивание нивелирной сети выполнялось по способу проф. В. В. Попова. По результатам измерений составлен каталог высотных отметок осадочных марок на фундаментах сооружений и оборудования, а также величин их осадок.
Таблица 2. Суммарные осадки фундаментов сооружений и оборудования Беловской ГРЭС
№ п/п Участки фундаментов Номер-марки Максимальная суммарная осадка, мм Максимальное поднятие, мм (2009-2014)
(1969-2014) (2009-2014)
1 Колонны каркаса главного корпуса А-16 Г-6 Д-16 -100,1 -7,1 +1,6
2 Турбогенераторы ТГ1 ТГ3 ТГ6 -88,0 -6,9 +0,6
3 Котлоагрегаты №1 №5 №1 -66,4 -57,5 -1,3
4 Стволы дымовых труб Тр1-2 -87,1 -1,2 -
5 Газоходы дымовых труб Г1-5 -86,5 -2,0 -
6 Главный щит управления Гщ-1 -35,6 -1,3 -
7 Здания насосных станций Нс-1 -56,1 -2,8 -
8 Вспомогательный корпус В2-1 -37,3 -5,7 -
10 Здание дробильного корпуса Др-1 -19,9 -2,4 -
11 Вагоноопрокидыватель Во-8 - -2,8 -
56
Г. А. Корецкая, Д. С. Корецкий
Таблица 3. Осадки фундаментов, превышающие норму стабилизации
№ Участки фундаментов Местоположение Осадка,
п/п осадочной марки мм/год
1 Колонны каркаса Ряд «А» - ось 16 марка А -1,3
главного корпуса Ряд «А» - ось 16 марка Б -1,4
Ряд «Б» - ось 23 марка А -1,2
2 Турбогенераторы ТГ3 - марка 6 -1,3
3 Котлоагрегаты Котел №1 - марка 12 -1,3
Котел №1 - марки 34, 32 -1,1
Котел №5 - марка 32 -1,3
Котел №6 - марки 7, 12 -1,1
В табл. 2 приведены максимальные суммарные осадки за весь период (1969-2014 г.г.) и за последний цикл наблюдений (2009-2014 г.г.).
Измерения цикла (2009-2014) г. показали, что осадки фундаментов колонн каркаса главного корпуса по ряду А и здания вспомогательного корпуса продолжаются.
Норма стабилизации осадки фундаментов согласно ПТЭ [5] составляет 1 мм в год и менее -для уникальных зданий и длительное время (более 50 лет) находящихся в эксплуатации. В соответствии методическими указаниями [3] рекомендуется проводить очередные циклы наблюдений каждые 5 лет. При обнаружении очага интенсивной осадки фундаментов дальнейшее измерение выполняется по специально разработанной программе в зависимости от влияния деформаций на
прочность и устойчивость сооружений, а также на допустимость осадки с учетом характера технологического процесса.
В табл. 3. приведены осадки, превышающие установленный допуск.
Максимальное значение осадки составляет -1,4 мм. Нельзя с уверенностью говорить о полной стабилизации процесса деформаций, т. к. динамика процесса неизвестна: происходила ли она равномерно в течении 5-и лет или резко в определенный момент времени. Однако, несмотря на ухудшение сейсмической и техногенной обстановки на территории Беловского района, величины осадок незначительны, и не могут причинить вреда устойчивой, бесперебойной и долгосрочной работе Беловской ГРЭС.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Лазаревич, Т. И. Геодинамическое районирование Южного Кузбасса / Т. И. Лазаревич [и др.]. -Кемерово: Научно-исслед. ин-т горной геомеханики и маркшейдерского дела. Кемеровское Представительство, 2006. - 181 с.
2. Шеховцов, Г. А. Современные геодезические методы определения деформаций инженерных сооружений / Г. А. Шеховцов, Р. П. Шеховцова. - Новгород: Нижегород. гос. архит.-строит. ун-т, 2009.156 с.
3. СО 153-34.21.322-2003. Методические указания по организации и проведению наблюдений за осадками и деформациями зданий и сооружений строящихся и эксплуатируемых тепловых электростанций. - Москва: Минэнерго РФ, 2003 г.
4. ГКИНП 03-010-02. Инструкция по нивелированию I, II, III и IV классов. - М: ЦНИИГАиК, 2003 г.
5. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. - М.: СПО ОРГРЭС, 2003 г.
Авторы статьи:
Корецкая Корецкий
Галина Александровна, Дмитрий Сергеевич,
старший преподаватель каф. инженер-геодезист маркшейдерского дела, кадастра ООО «Геострой», г. Кемерово,
и геодезии КузГТУ. Email: [email protected] Email: [email protected]
Поступило в редакцию 14.11.2014
