CC BY
43
УДК 528.004.13
Ю.П. Гуляев, О.Г. Павловская
СГГ А, Новосибирск
ГЕОДЕЗИЧЕСКОЕ ВЫЯВЛЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ РЕАКЦИИ ОПОЛЗНЕЙ НА ВЗРЫВЫ И РАЗГРУЗКУ СКЛОНОВ
Представлена методика выявления реакции оползня на техногенные воздействия.
Yu.P. Gulyayev, O.G. Pavlovskaya Siberian State Academy of Geodesy (SSGA)
10 Plakhotnogo Ul., Novosibirsk, 630108, Russian Federation
GEODETIC DETECTION OF THE REGULARITY OF THE SLIDING REACTION TO THE EXPLOSION AND THE SLOPE DISCHARGE
The methods of detecting the reaction of the slide to the technogenic impacts are considered.
Актуальность исследований сложных и опасных оползневых процессов общеизвестна. Реакция оползней на различные техногенные воздействия малоизучена. В докладе демонстрируются основные этапы разработанной нами методики выявления по геодезическим данным особенностей и закономерностей динамики оползней в условиях выполнения взрывных работ и разгрузки склонов. Разработка методики осуществлялись с использованием материалов геодезических наблюдений за перемещениями правобережных оползневых склонов в зоне строительства на реке Ангаре каменнонабросной плотины Богучанской ГЭС [1]. Взрывы выполнялись для добычи скальных пород, большие массы которых затем вывозились из карьеров в кавальеры плотины и, таким образом, происходила разгрузка склонов. К сожалению, отсутствовала ретроспективная информация о местах, времени, мощности производимых взрывов и соответственно - о разгрузке склонов.
Объектом исследования служил единственный оползневой склон, где на протяжении девяти лет сохранились от взрывов пять реперов, многоцикловые наблюдения за вертикальными перемещениями которых производились нивелированием III класса. Однако межцикловые интервалы времени наблюдений значительно различались между собой, а выполнение циклов, по-видимому, не охватывало кульминации и спады техногенных воздействий. Даже в условиях такой неполноты информации обнаружилось проявление чередующихся во времени отрицательных и положительных вертикальных перемещений реперов [2]. Очевидно, что отрицательные перемещения обусловлены естественным скольжением оползня вниз по склону, значительно усиленным воздействием взрывов. Положительные перемещения возникают вследствие известного в механике грунтов разуплотнения грунта после снятия в процессе разгрузки так называемого бытового давления.
Для подтверждения обнаружившихся особенностей реакции оползневого склона на взрывы и разгрузку были проведены дополнительные исследования. Исходными данными при этом служили поцикловые значения высот пяти реперов и их средние квадратические ошибки, полученные Е.А. Васильевым из межциклового уравнивания всей нивелирной сети разработанным им методом [3]. В начале были скорректированы имеющиеся высоты всех реперов исследуемой группы методом Ю.Е. Федосеева [4], позволяющим в условиях взаимной неустойчивости перемещающихся реперов определить их собственные относительные смещения, т.е. найти фактические высоты. Затем по скорректированным высотам определялись скорости межцикловых перемещений реперов и оценивалась их точность. Таким способом осуществлялось нормирование контролируемых параметров процесса, давшее возможность произвести сравнительный анализ его развития безотносительно продолжительности межцикловых промежутков времени.
В результате выполненного анализа установлено, что в 21 случае из 120 значения скоростей существенно превышают погрешности их вычисления. Близость значений скоростей и их погрешностей обусловлена преимущественно малыми скоростями, развивающимися на коротких межцикловых интервалах времени, а также недостаточной точностью нивелирования III класса. При этом следует учитывать, что оцениваемые значения плюсовых скоростей несколько преуменьшены продолжающимися в процессе разгрузки склона естественным скольжением оползня вниз, а минусовые скорости снижены инерционным влиянием предшествующей разгрузки. Как показано ниже, отмеченное влияние было подтверждено последующими исследованиями.
Таким образом, была доказана разнознаковая реакция оползневого склона на взрывные и разгрузочные воздействия. Это дало основание на следующем этапе исследований конструктивно раздельно рассматривать отрицательные и положительные составляющие процесса вертикальных перемещений в соответствии с его детерминировано-вероятностных природой [5]. Производилось раздельное центрирование вышеуказанных составляющих процесса, в результате которого выявился характер двух видов влияния техногенных воздействий в форме изменений во времени средних значений перемещений, зафиксированных наблюдениями. Центрированные значения минусовой составляющей процесса имели преимущественно положительную тенденцию развития, а плюсовой составляющей -отрицательную, что подтвердило отмеченное выше компенсационное и инерционное влияние факторов.
Очевидно, что центрированные значения обеих составляющих процесса отражают преимущественно естественный характер его развития с малой долей влияния техногенных воздействий. Поэтому они оказались близкими между собой, что позволило объединить их путем осреднения по близрасположенным соседним сечениям и включения центрированных значений отдельных удаленных сечений. В целом мы получили пять
объединенных реализаций центрированного процесса и два графика развития средних минусовых и плюсовых вертикальных перемещений, характеризующих степень влияния каждого из рассматриваемых техногенных воздействий.
Тренды минусового и плюсового развития во времени вертикальных перемещений под влиянием техногенных воздействий аппроксимировались с достаточной теснотой зависимости полиномами 4-ой и 5-ой степеней. Однако такая аппроксимация представляла лишь математическое описание наблюдаемого процесса, но недостаточно синтезировала общую закономерность его развития. Поэтому полученные тренды допустимо использовать для приближенной прогнозной оценки динамики оползневого склона, поскольку в данном случае отсутствовала возможность идентифицировать места, время и уровень воздействий с графиком наблюдавшейся реакции на них. Очевидно, при наличии такой информации можно получить достаточно точные результаты прогнозирования методами, представленными в монографии [5].
Закономерности кинематического развития выделенного центрированного процесса были определены нами на основе корреляционной теории случайных функций в виде основных параметров закона его распределения. Предварительно была оценена и обеспечена нормальность процесса в каждом сечении. Линейность тренда центрированного процесса обусловлена его нулевым математическим ожиданием во всех моделируемых сечениях. В результате было аппроксимировано с высокой теснотой зависимости развитие во времени стандарта и нормированной автокорреляционной функции [5]. Выявленные закономерности позволяют оценить ожидаемую динамику оползней в данных или подобных условиях.
Предлагаемая методика выявления особенностей и закономерностей развития оползней разработана нами для решения осложненной задачи в условиях неполной информации. Убеждены, что применение такой методики для решения аналогичных задач с другими видами воздействий при достаточной полноте информации будет значительно проще и эффективнее.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Гуляев, Ю.П. Геодезические исследования техногенной геодинамики на строящейся Богучанской ГЭС / Ю.П. Гуляев, А.П. Павлов // Гидротехническое строительство. - 1993. - № 9. - С. 8-11.
2. Павловская, О.Г. Выявление однородных групп перемещений оползней / О.Г. Павловская, Ю.П. Гуляев // ГЕО-Сибирь-2009. Т.1. Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия. Ч 2.: сб. матер. V Междунар. Науч. Конгресса «Гео-Сибирь-2009, 20-24 апреля 2009 г.- Новосибирск: СГГА, 2009. - С. 117-121.
3. Васильев, Е.А. Рекуррентный алгоритм уравниваний в задачах анализа устойчивости геодезической основы / Е.А. Васильев // Геодезия и фотограмметрия в горном деле. - Свердловск: СГИ, 1985. - С. 3-8.
4. Практикум по прикладной геодезии / Е.Б. Клюшин, Д.Ш. Михеев, Д.П. Барков и др. - М.: Недра, 1993. - 368 с.
5. Гуляев, Ю.П. Прогнозирование деформаций сооружений на основе результатов геодезических наблюдений / Ю.П. Гуляев. - Новосибирск: СГГА, 2008. - 256 с.
© Ю.П. Гуляев, О.Г. Павловская, 2010
