VIII.3.4. Выявление карстов и плывунов, и влияние их
на инженерные сооружения
С геомеханических позиций, по механическим свойствам между плывунами и карстами нет принципиальной разницы. В обоих случаях это некий объем, заполненный пастообразным веществом, заключенным в твердую непроницаемую оболочку. На ССП-разрезах эти объекты также имеют однотипные очертания. На ССП-разрезах карсты и плывуны прорисовываются как ореолы.
Отношение строителей к карстам и плывунам более или менее устоявшееся. Считается, что наличие их увеличивает вероятность разрушения возводимых над ними сооружений. Однако влияние их на сооружения признается только в тех случаях, когда глубина залегания этих объектов не велика, менее 10 м. Столь непоколебима уверенность строителей в наличии упругих свойств грунта, что влияние на сооружения любых объектов, находящихся на бóльших глубинах, отметается безапелляционно. По этой причине до сих пор, с 1903 года обсуждаются причины внезапного разрушения Трансконского (Канада) элеватора, карст под которым был на 20-метровой глубине.
Однако после того как оказалось, что как карсты, так и плывуны без проблем выявляются методом ССП, нам удалось понять физику влияния этих объектов на инженерные сооружения.
На рис. VIII.4 приведен ССП-разрез, полученный при профилировании вдоль газопровода "Уренгой – Новопсков", в 80 км от Уфы. Массив представлен карбонатными породами.
Рис. VIII.4.
На участке профиля 0 - 110м на глубине 70 - 80м видна граница. По ее четкости и характерным изломам (показано красной штриховой линией) можно судить, что граница эта обусловлена наличием известняковой плиты. На участке 120 - 220м прорисован воронкообразный объект (показано желтой штриховой линией). Синей штриховой линией показан ореол, оконтуривающий карст. Возник он в результате воздействия на известняк грунтовыми водами, имеющими кислотный характер. Мигрируют грунтовые воды в зонах тектонических нарушений, поэтому карсты всегда приурочены именно к воронкообразным объектам.
Верхняя граница карста находится на глубине 40м, однако это не помешало тому, что грунт на участке 130 - 250м профиля обладает пониженной несущей способностью. Это проявилось провисанием газопроводной трубы, которое завершилось ее разрывом.
Замечено, что как карсты, так и плывуны находятся несколько в стороне от воронкообразного объекта.
На рис.VIII.5 показан ССП-разрез, полученный при профилировании в Санкт-Петербурге вдоль Политехнической ул., непосредственно в зоне аварии метрополитена. Как видно из рисунка, участок разгерметизации тоннелей (то есть, непосредственно аварии) приходится на зону тектонического нарушения, соответствующую воронкообразному объекту, показанному желтой штриховой линией. Добротность сигналов в зоне тектонического нарушения (Q) имеет значение порядка 30.
Ореол (показан синей штриховой линией), центр которого приходится на 575-й м профиля на глубине около 70 м, соответствует плывуну, который в 1995-м году устремился в разгерметизировавшийся тоннель. Эти два процесса происходили отдельно.
1-й процесс - это погружение тоннелей в зону пониженной несущей способности грунта. Процесс этот шел толчками, и к этому мы еще вернемся в разделе VIII.7, и завершился изломом тоннелей. 2-й процесс - проникновение материала плывуна в трещины, образовавшиеся в тоннелях. Здесь совершенно не видно роли размыва, о котором непрерывно говорят как о виновнике аварии. И к тому же, зона аварии 40 м, а размыв простирается вдоль тоннелей на полкилометра.
Материал плывуна представляет собой что-то вроде водонасыщенного ила. Природа возникновения плывунов, по-видимому, не вполне понятна. Существует даже гипотеза об их органическом происхождении. Для нас главное состоит в том, что, согласно нашим наблюдениям с помощью метода ССП, плывуны, так же как и карсты, всегда приурочены к тектоническим нарушениям. Из этого следуют два очень важных вывода.
1. Обнаружив под инженерным сооружением тектоническое нарушение, можно с большой степенью вероятности предполагать также и наличие плывунов.
2. Как показывает опыт, инженерное сооружение может себя удовлетворительно чувствовать, имея под собой плывун. Но при этом очень важно не потревожить систему, в которую вместе с плывуном входит связанное с ним тектоническое нарушение. В противном случае, давление в плывуне может уменьшиться, и произойдет резкая осадка фундамента сооружения.
Рис. VIII.5
