6. Механизм изменения во времени несущей способности грунта в зонах тектонического нарушения
Осадочные породы, находящиеся над тектоническим нарушением, разрушаются под воздействием двух факторов - с одной стороны, эти породы покоятся на трещиноватом, податливом основании, а с другой, на них сверху давит породная толща. Понятно, что для приповерхностных пород (которые называют также и грунтами) второй фактор отсутствует. Поэтому в ЗТН приповерхностные породные слои могут оказаться достаточно прочными. То есть, по мере увеличения мощности осадочного чехла состояние повышенной микронарушенности поднимается снизу вверх, не достигая поверхности.
В случае ведения в зоне тектонического нарушения строительных работ, воздействие строительной техники, а затем и возведенного сооружения эквивалентно увеличению мощности осадочных пород. Это приводит к тому, что состояние повышенной микронарушенности поднимается снизу вверх, вплоть до того, что выходит на поверхность. При этом грунт, казавшийся перед началом строительных работ достаточно прочным, увеличивает свою податливость. Или, иначе говоря, уменьшает свою несущую способность.
В Мире известно очень много случаев, когда построенный по всем правилам дом вдруг, ни с того ни с сего, либо наклоняется, либо разрушается. При повторном исследовании грунта оказывается, что за время строительства он резко снизил свою несущую способность по сравнению с тем, что было получено при первых, еще до строительства, инженерно-геологических изысканиях. Причина такого явления до сих пор оставалась неизвестной. И в результате, наказанию подвергались люди, совершенно невиновные в происшедшей аварии. Их обычно обвиняют в недобросовестном исследовании грунта перед строительством.
Совершенно классическая и хрестоматийная, описанная в учебниках по строительному делу, история о разрушении Трансконского (Канада) элеватора в 1913 году. Только что построенный, он в течение 23 часов буквально лег набок. Под тем его углом, который ушел в грунт на 8 м, оказался не прочный сухой суглинок, как о том свидетельствовали результаты инженерно-геологических изысканий, выполненные перед строительством, а водонасыщенная разжиженная глина. Причину этого преобразования грунта можно понять, если внимательнее посмотреть на геологический разрез в этом месте.
Для того места, где находился Трансконский элеватор, характерно залегание карбонатных пород. И именно там, под этим элеватором, кровля карбонатных пород находилась на глубине 20 м. Так вот, различие в свойствах пород до и после аварии заключалось не только в том, что твердые глинистые породы стали жидкими, но и в том, что карбонатные породы, выявленные перед строительством на глубинах, превышающих 20 м, после аварии отсутствовали.
В многочисленных статьях, посвященных этой аварии, допускалось, что известняк мог оказаться выщелоченным в результате процесса карстообразования. Однако допустить какое-то влияние находящегося на глубинах, превышающих 15м, геологического объекта на состояние сооружения, было невозможно.
Согласно основам строительной науки, глубина, на которую распространяется влияние инженерного сооружения, не превышает 10-15 м. Логика здесь следующая. Прогиб породного слоя под воздействием инженерного сооружения тем меньше, чем больше толщина этого слоя. И 10-15-метровый породный слой прогибается столь незначительно, что с этим можно уже не считаться. А поскольку на породы, находящиеся на бóльших глубинах, сооружение не оказывает воздействия, то и со стороны геологических объектов, находящихся на бóльших глубинах, не должно быть воздействия на инженерное сооружение.
Считается, что эта точка зрения подтверждается моделированием. Однако, как оказалось, свойства материалов, на которых проводится моделирование, и свойства горных пород кардинально различаются. Для моделирования используют такие твердые среды, которые обладают упругостью. Это металлы, стекло, оргстекло... Породные же слои упругостью не обладают, и разного рода изгибы их - это следствие не упругой деформации, а накопления микронарушенности. Поэтому с глубиной влияние инженерных сооружений на горные породы не ослабевает. Так же точно, как не ослабевает влияние тектонического нарушения на инженерное сооружение, какова бы ни была мощность осадочного чехла.
Что же касается самой карбонатной толщи, то на какой бы глубине не находилась известняковая плита, влияние на нее строительных работ и самого сооружения в ЗТН вызовет ее разрушение, и проникающая снизу вверх по возникшим трещинам вода в случае ее кислотного характера вызовет карстообразование. Можно сказать, что это техногенное карстообразование. Ну, а далее, эта жидкость, будучи напорной, размягчает и находящиеся выше известняка глины, со всеми вытекающими отсюда последствиями. Одним из которых, в частности, является потеря несущей способности основания, на котором стоял Трансконский элеватор.
Скорость уменьшения несущей способности грунта зависит от целого ряда причин. В первую очередь, это параметры тектонического нарушения. Чем выше добротность гармонических составляющих, составляющих V-образный объект, и чем круче образующие этого объекта, тем стремительнее идет уменьшение несущей способности грунта. Бывает даже так, что разрушение инженерного сооружения начинается прямо в момент начала его строительства. Так, мы наблюдали, как стены строящегося дома начинают расходиться еще до того как дом подведен под крышу.
Кстати, очистные сооружения в Ольгино (СПб) начали разрушаться тоже с самого начала их строительства.
А в некоторых случаях, воздействие ЗТН на инженерное сооружение настолько незначительно, что приводит лишь к несущественному сокращению срока его службы.
Изменение несущей способности грунта во времени в сторону ее уменьшения в ЗТН радикальным образом изменяет условия эксплуатации сооружений. В результате этого явления возникают аварийные ситуации, причины которых остаются неизвестными. В приложении дается подборка таких аварийных ситуаций.
Заблаговременный учет этого фактора, который стал возможным в результате возникновения метода ССП, мог бы уменьшить количество разрушений и аварий, причины которых до сих пор были неизвестными.
