CC BY
25
Экспертиза и оценка объектов недвижимости
УДК 711.4+502.3
ВЛИЯНИЕ ДИНАМИЧЕСКИ НАПРЯЖЕННЫХ ЗОН НА БЕЗОПАСНОСТЬ ГОРОДСКИХ ТЕРРИТОРИЙ
В.Д. Оленьков, Д.С. Попов
В работе освещается вопрос о неблагоприятном влиянии динамически напряженных зон земной коры на биосферу и безопасность зданий и сооружений. Рассмотрен процесс образования динамически напряженных зон, методы их выявления.
Представление проектировщиков и застройщиков о земной коре как о статичной, непрерывной, сплошной массе порождает при строительстве и эксплуатации объектов городской застройки массу проблем. Здания и системы коммуникации проектируют, строят и эксплуатируют таким образом, словно Земля неподвижна и неизменна во времени. Проектировщик в своей деятельности руководствуется довольно ограниченными знаниями о локальных объемах пород, на которых или в толщах которых он проектирует объекты.
Основываясь на данных последних геофизических исследований [2] можно сделать утверждение о том, что информация, получаемая с помощью классических инженерно-геологических изысканий (когда перед строительством сооружения осуществляется бурение с отбором керна в нескольких точках строительной площадки, и обследуются прочностные свойства извлеченного материала) не является исчерпывающей для оценки свойств грунта. Если сооружение попадает в зону влияния динамически напряженной зоны, то свойства грунта под этим сооружением могут изменяться с течением времени. Динамически напряженные зоны (ДНЗ) - это тектонические нарушения земной коры без нарушения ее сплошности. Исследование ДНЗ показало, что в этих зонах под воздействием сначала строительной техники, а затем и самого сооружения, снижается несущая способность грунта. То есть грунт, казавшийся перед началом строительных работ достаточно прочным, может спустя какое-то время размягчиться настолько, что не сможет служить опорой для этого сооружения. Происходит это из-за того, что тектонические нарушения невысокого ранга (т.е. ДНЗ) обладают достаточной подвижностью, которая носит как трендовый направленный характер, так и представлена динамическими колебаниями различной природы. Однако, как показывают исследования, даже на небольших участках
массива имеют место деформационные процессы с различными периодами и амплитудой [3].
Модель образования ДНЗ в общем случае показана на рис. 1. Процесс формирования ДНЗ первоначально зарождается в скальном фундаменте (рис. 1-1). В результате естественных подвижек тектонических блоков формируется разрывное нарушение (рис. 1-2), которое постепенно распространяется до земной поверхности в результате разуплотнения пород осадочного чехла (рис. 1-3). По этой зоне разуплотнения, как по проводящему каналу происходит циркуляция из более глубинных частей радона и продуктов его распада, фиксируемая в приповерхностных слоях атмосферы. В поверхностной части осадочного чехла породы, попадающие в зону разуплотнения (рис. 1-4), насыщаются водой за счет как атмосферных осадков, так и грунтовых вод, что подтверждается результатами геофизических исследований. Фиксируемые на земной поверхности короткопериодные колебания в этих разуплотненных зонах могут быть обусловлены различными причинами или совместным их воздействием. Поскольку породы внутри приповерхностной части разлома сильно обводнены и разуплотнены, не исключается возмущающее воздействие на них приливных колебаний, а поскольку породы внутри разломной зоны обводнены, может проявится некоторая инертность в затухании колебаний, отражение волн от более плотных поверхностей и др.
Динамические процессы, происходящие в земной коре, сопряжены с серьезной опасностью для объектов, оказавшихся в зоне влияния подвижных тектонических структур или динамически напряженных зон. Наиболее контрастно это проявляется на протяженных объектах, таких как нефтепроводы и газопроводы, подземные коллекторы и т.п. [6].
В настоящее время по территории Российской Федерации проложено более 200 тыс. км ма-
Экспертиза и оценка объектов недвижимости
-і
• 2
-І
Рис. 1. Модель формирования динамически напряженной зоны
гастральных нефте- и газопроводов, которые неминуемо пересекают множество региональных и локальных тектонических разломов. По имеющейся статистике, около 80 % всех аварий магистральных продуктопроводов приурочены к определенным областям - местам пересечения ими динамически напряженных зон.
Другая проблема, связанная с ДНЗ - геопатогенность. Согласно проведенным исследованиям [2], над ДНЗ зарегистрировано повышенное содержание радиоактивного радона и торона. Их дочерние продукты могут осаждаться в клетках дыхательных путей, где альфа-частицы способны повреждать ДНК и потенциально приводить к раку легких.
К локальным разломам земной коры приуро-
чены также магнитные аномалии, наличие которых обусловлено по сравнению со сплошным массивом иными составом, свойствами и обводненностью пород, слагающих межблоковое пространство. Аномальное магнитное поле может крайне негативно воздействовать на самочувствие и состояние человека и вызывать у него определенные заболевания. В общем виде неблагоприятное воздействие ДНЗ на биосферу, безопасность зданий, сооружений и территорий показано в таблице.
Несмотря на все вышеперечисленные воздействия на данный момент в нормативной литературе ДНЗ, как источник опасных для проживания людей факторов и снижения безопасности сооружений, практически не рассматривается.
Воздействие динамически напряженных зон на биосферу, безопасность зданий, сооружений и территорий
Фактор Воздействие
на биосферу на здания и сооружения
Механические процессы - Микросейсмы, находящиеся на пределе человеческого восприятия, способны негативно влиять на самочувствие - Повышенные динамические нагрузки вследствие вертикальных и горизонтальных колебаний земной коры. - Повышенная химическая агрессивность минерализованных вод приводит к ускорению процесса коррозии трубопроводов. - Повышенный уровень грунтовых вод. - Понижение несущей способности грунтов основания
Магнитные поля - Длительное воздействие геомагнитного поля на организм человека приводит к изменениям его физиологических функций, таких как электрическая активность мозга и нервных клеток - Ускорение процесса коррозии металла инженерных коммуникаций
Радиоактивное излучение - Эманации радона, торона и продуктов их распада могут приводить к аллергическим реакциям и заболеваниям органов дыхания, сердечно-сосудистые патологии, онкологические заболевания - Строительные конструкции накапливают радиацию и впоследствии сами являются источником радиоактивного излучения
4
Вестник ЮУрГУ, № 14, 2007
Оленьков В.Д., Попов Д. С.
Влияние динамически напряженных зон на безопасность городских территорий
Вместе с тем уже в настоящее время разработан ряд методов, с помощью которых можно выявлять ДНЗ в предпроектный, проектный период и на ранней стадии строительства. К таким методам относятся: спектрально-сейсморазведочное профилирование, исследование динамической активности локальных разломных структур с использованием заглубленного трубопровода в качестве датчика деформаций породы, применение ОРБ-технологий. Кроме того, ДНЗ можно выявлять с помощью линеаментного дешифрирования материалов дистанционного зондирования. Следует отметить, что линеаментное дешифрирование проведено еще во второй половине XX в. для территорий многих крупных российских городов (рис. 2), но в градостроительном проектировании эта ценнейшая информация по расположению ли-неаментов (локальных тектонических нарушений) до сих пор не учитывается.
Рис. 2. Дугообразные тектонические разломы (линеаменты) Москвы [1]
Выводы
1. Динамически напряженные зоны необходимо учитывать в градостроительном планировании, а также на стадиях проектирования, строительства и эксплуатации зданий и сооружений. Для этого должна быть разработана соответствующая нормативная литература.
2. Наряду с классическими инженерногеологическими изысканиями на начальной стадии проектирования нужно применять способы определения динамически напряженных зон. Наиболее целесообразным для выявления таких зон является метод спектрально-сейсморазведочного профилирования.
3. Для существующих зданий, попадающих под воздействие локальных тектонических нарушений должен быть разработан комплекс мер по нейтрализации или минимизации неблагоприятных воздействий динамически напряженных зон.
Литература
1. Давиденко, И.В. Ресурсы цивилизации / И.В. Давиденко, Я.А. Кеслер // Неизвестная планета. -М.: ЗАО «Всеобщие исследования». Изд-во ЭКСМО, 2005. - 544 с.
2. Кострюкова, Н.К. Локальные разломы земной коры - фактор природного риска / Н.К. Кострюкова, О.М. Кострюков. - М.: Изд-во Акад. горн, наук, 2002. - 239 с.
3. Ромашов, А.Н. О механизме формирования структур растяжения и сжатия в тектоносфере (глобальная геодинамика) / А.Н. Ромашов /7 Электр, науч.-инф. журн. «Вестник ОГГГГН РАН». -М.. ОИФЗРАН. - 1997. -Ne2'97. - Т. 1.
4. Сашурин, АД. Современная геодинамика и техногенные катастрофы / АД. Сашурин // Геомеханика в горном деле. - Екатеринбург: ИГД УрОРАН, 2003. - С. 180-191.
5. Мониторинг напряженно-деформированного состояния верхней части земной коры на шахте Сарановская-Рудная / АД. Сашурин, В.И. Ручкин, A.A. Панжин, В.В. Дубовик // Проблемы геотехнологии и Недроведения (Мельниковские чтения): Доклады Международной конференции 6-10 июля 1998 г. - Екатеринбург: УрО РАН, 1998. -С. 192-198.
6. Трифонов, ВТ. Активная тектоника и геоэкология / ВТ. Трифонов // Проблемы геодинамики и литосферы. - М.: Наука. - 1999. - Вып. 511 -С. 44-62.
