CC BY
9УДК 624.131:551.252
ОЦЕНКА ВИБРАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ В
ИСТОРИЧЕСКОЙ ЧАСТИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА НА ПРИМЕРЕ ВАСИЛЬЕВСКОГО ОСТРОВА
В.А. Изотова® Санкт-Петербургский горный университет, 199106, Санкт-Петербург, Васильевский остров, 21 линия д.2, e-mail: violettaizotova@yandex.ru
Научный руководитель - ассистент, к.г.-м.н. К.В. Панкратова
В данной работе произведен качественный анализ свойств вибрационного поля на территории Васильевского острова Санкт-Петербурга. Рассмотрены источники вибрации, характерные для мегаполисов. Проанализированы характеристики таких источников, как: метрополитен, трамваи, автодороги, строительные площадки. Для оценки вибрационного воздействия использовался способ поквадратной оценки территорий. Составлена карта-схема вибрационного поля мегаполиса (на примере Васильевского острова Санкт-Петербурга).
Ключевые слова: вибрация, техногенное воздействие, тиксотропия, виброскорость, виброускорение.
В связи с тенденцией возникновения новых городов и увеличения площади уже существующих, а также соединения отдельных городских поселений в агломерации решение задачи прогнозирования изменения гидрогеологической и инженерно-геологической обстановки в городах приобретает первостепенное значение.
Осваивая новые районы, проектируя новые города и промышленные центры, мы одновременно «проектируем» и новый импульс техногенного воздействия на геологическую среду. При этом с возрастанием промышленного и энергетического потенциала неуклонно увеличивается интенсивность физического воздействия на природную среду [4].
Вибрационное воздействие является неотъемлемой частью техногенного воздействия. Вибрационное воздействие представляет собой сообщение среде энергии вынужденных механических колебаний от источников с последующей передачей ее на инженерные объекты. Вибрационное воздействие на геологическую среду урбанизированных территорий формируется в основном за счет движения различных видов транспорта.
® Изотова В.А., 2016
Основными факторами, определяющими интенсивность вибрационного воздействия, частотный состав колебаний и размеры зоны влияния транспортных источников вибрации, являются интенсивность и состав транспортного потока, а также состояние и качество дорожного покрытия (табл.1) [3].
Таблица 1.
Характеристика источников вибрационного воздействия
(по Жигалину А.Д., Локшину Г.П.)
Источ ник Классификация источников Характеристики
Основ ная часто та, Гц Виброскорост ь виброускорен ие Зона дейст вия, м
По форме и разме рам По положе нию относи тельно земной поверхн ости По времени и продол житель ности деятель ности По местанах ождению на территор ии ¡а3, м/с дБ м/с2 дБ
Автом обиль ная магист раль Линей ный Наземн ый Постоян ный периоди ческий 10-20 0,0050,07 4065 0,000 30,011 До 31 40-100
Желез ная дорога Наземн ый подземн ый Период ический Зональны й, экстеррит ориальны й 10-30 16-50 110 120 1,022,0 7097 150300
Метро полит ен Линей ный объем ный Наземн ый подземн ый Общегоро дской 30-60 0,30,9 505000 7585 120 160 0,060,3 10,01800 4560 90135 60-120
Трамв ай Линей ный Наземн ый 20-45 1,6160 90130 0,245,2 56103 150300
Вибра ционн ый каток Точеч ный Времен ный Локальны й 10-30 0,0020,003 3035 0,000 30,000 6 До 5 До 40
Совместное действие на фундамент статистических и динамических нагрузок приводит к изменению состояния грунта основания.
При этом различаются три фазы:
1) уплотнения, приводящие к нарушению структуры непрочных тиксотропных грунтов. Следствием этого является увеличение осадки зданий на 3-8 мм;
2) образования начальных сдвигов, в результате которых появляются области пластических деформаций;
3) разрушения [1,6].
В водонасыщенных дисперсных грунтах, слагающие разрез Васильевского острова могут развиваться специфические явления, выражающиеся в потере прочности грунта - разжижение [2, 5].
Динамическое воздействие на геологическую среду приводит к уплотнению рыхлых и недоуплотненных грунтов, что особенно существенно в условиях распространения искусственных так называемых техногенных отложений, к нарушению структуры непрочных тиксотропных грунтов. Как следствие этого здания и сооружения, располагающиеся вдоль магистралей с интенсивным движением транспорта, могут испытывать осадку в среднем на 3—8 мм больше, чем здания и сооружения, находящиеся в стороне от магистралей. В пределах зон вибрационного воздействия метрополитена наблюдается дополнительная осадка зданий на 50—200 мм [3].
Для оценки вибрационного воздействия использовался способ поквадратной оценки территорий. Для этого территория Васильевского острова разбивается на квадраты (250*250 м) и в пределах каждого из них определяются параметры, характеризующие рассматриваемое воздействие (рис.1). Оценка вибрационного воздействия проводится для каждого вида транспорта отдельно. Это связано с тем, что механизм вибрационного воздействия, создаваемого автомобильным и рельсовым транспортом, несколько различается.
В качестве основных оценочных характеристик вибрационного воздействия автотранспорта выбраны интенсивности транспортного потока на них и уровня вибрации, создаваемой движущимися транспортными средствами.
Оценка вибрационного воздействия, оказываемого рельсовым транспортом (трамваем), включает определение в пределах квадрата площади зон, непосредственно примыкающих к источнику, с различным уровнем вибрации. Также учитывалось наличие на Васильевском острове линии метрополитена.
Конечная оценка выполнена с учетом суммирования вибрационного воздействия от различных источников для каждого квадрата. Участки, где отсутствует влияние выделенных факторов, рассматриваются как без вибрационного воздействия. Для зон, где отмечено воздействие одного фактора - низкий уровень воздействия; два - средний уровень; три - высокий.
Оценка транспортного вибрационного воздействия показала, что значительная часть территории Васильевского острова является
областью с низким уровнем воздействия (43%). 5% территории В.О. испытывают высокие уровнем вибрационного воздействия. Участки, характеризующиеся средним уровнем вибрационного воздействия, занимают 18% всей территории острова и не формируют единой области. На отдельных участках (34% от общей площади) вибрационное воздействие практически отсутствует.
Рис.1. Карта-схема вибрационного поля Васильевского острова Санкт-Петербурга
При низком уровне вибрации негативных последствий вибрационного воздействия на геологическую среду не наблюдается. При среднем уровне воздействия предполагается, что геологическая среда может претерпевать изменения, не выходящие за рамки допустимых изменений. В этом случае мероприятия, направленные на оптимизацию инженерно-геологических условий при их негативных изменениях при вибрационном воздействии соответствуют инженерной подготовки территории. Воздействие высокого уровня отвечает такому воздействию, которое может вызывать изменения геологической среды, выходящие за рамки предельно допустимых. В такой ситуации поддержание нормального состояния геологической среды, испытывающей вибрационное воздействие, требует осуществления специальных мероприятий применительно к конкретным создавшимся условиям [4,6].
В дальнейшем данная работа будет направлена на проведение количественной оценки вибрационного влияния на грунты.
Библиографический список
1. Вознесенский Е.А. Динамическая неустойчивость грунтов -М.: Изд-во «Эдиториал», 1999 - 264 с.
2. Гениев Г.А. Вопросы динамики сыпучей среды - М.: Госстройиздат, 1958 - 122 с.
3. Жигалин А.Д., Локшин Г.П. Формирование вибрационного поля в геологической среде // Инженерная геология - № 6, 1991 - с. 110-120.
4. Жигалин, А.Д. Техногенные физические поля и их роль в изменении геологической среды городов/А.Д. Жигалин//Гидрогеологические и инженерно-геологические условия территории городов. - 1989. - с.31-37.
5. Иванов П. Л. Разжижение песчаных грунтов - Л.: Госэнергоиздат, 1962 - 260 c.
6. Локшин Г.П., Чеснокова И.В. Транспортные магистрали и геологическая среда (оценка техногенного воздействия). -М. :Наука,1992.112 с.
ASSESSMENT OF VIBRATION EXPOSURE IN THE HISTORICAL PART OF ST.
PETERSBURG ON THE EXAMPLE OF VASILIEVSKY ISLAND Izotova Violetta Andreevna Saint-Petersburg Mining University 199106, Saint-Petersburg, Vasilievsky island, 21 line, 2 Scientific adviserPankratovaK.V., phDr, g.-m. Sci., Assistant
In this work, we made qualitative analysis of the properties of vibration field on the territory of Vasilievsky island of St. Petersburg. The sources of vibrations, characteristic of big cities were reviewed. We have analyzed the characteristics of sources such as: metro, trams, roads, construction sites. For the assessment of vibration exposure was used the method of a square of area estimations. A map-diagram of the vibration field of the metropolis (on the example of Vasilievsky island Saint-Petersburg) was made.
Key words: vibration, anthropogenic influence, thixotropy, velocity, acceleration.
