12.3. Влияние на железнодорожные пути.
Исследование железнодорожных путей представляется наиболее интересным применением метода ССП. Дело в том, что при обследовании обычных объектов, скажем, жилых домов мы имеем очень уж многофакторную картину. Так, обнаружив под домом зону тектонического нарушения с незначительной величиной добротности сигнала, мы склонны считать, что дом простоит ненамного меньше запланированного срока. Однако может сложиться так, что подвал этого дома будет использован под кузнечно-прессовый цех или под спортзал для культуристов (как произошло в СПб, на ул. Двинской 8 корп. 3), и появление динамической составляющей резко ускорит выход на поверхность повышенной трещиноватости пород, а стало быть, и процесс разрушения дома. При эксплуатации железнодорожных путей динамическая составляющая всегда присутствует, и следовательно, скорости разрушения путей всегда максимально возможные. Поэтому не так уж долго приходится ждать проверки прогноза.
На рис.12-7 приведен ССП-разрез, полученный в результате профилирования вдоль проблемного участка железнодорожного полотна. Наша работа выполнялась по заданию железнодорожников, которые не понимали, почему на протяжении всего 400 метров на двух участках (130-180 и 400-440м профиля) приходится очень часто осуществлять ремонт, так как происходят постоянные провалы рельсового пути.
ССП-РАЗРЕЗ ПО ПРОФИЛЮ 1777 - 1773
(железнодорожная магистраль Москва - Красное)
Рис. 12-7
Мне кажется, что ССП-разрез настолько однозначный, что комментариев не требуется. При объяснении ситуации я отметил, что по моим понятиям, на участке 240-300м также приходится делать ремонт чаще, чем на других участках. Так и оказалось, однако поскольку это приходится делать вдвое реже, чем на указанных двух участках, то его уже и не упоминают.
При обследовании путей нам удалось встретить целый ряд ситуаций, которые можно считать типичными. Они показаны на рис.12-8 применительно к двухпутке.
Рис. 12-8
Наиболее частым является случай а), когда тектоническое нарушение под прямым или не очень острым углом пересекает оба пути. Чаще всего это бывает, когда путь пересекает засыпанный ручей. При этом зона влияния на каждый путь примерно одинакова по площади и по воздействию, и периодическую потребность в ремонте испытывает вся насыпь.
Когда железнодорожный путь проходит по краю болота, может так сложиться, что тектоническое нарушение захватывает только один путь (б, в).
Если тектоническое нарушение идет вдоль путей (в), и зона его захватывает край насыпи, возникает явление, известное как сплыв насыпи. Оно заключается в том, что проваливается грунт по склону насыпи, и иногда этот процесс захватывает и сам путь. Я наблюдал это явление под Орлом. Кроме того, что сам сплыв происходил там бурно и двигался вдоль путей с очень большой скоростью, оказалось, что это явление происходит там не в первый раз. Оно повторяется именно в одном и том же месте с периодичностью примерно в 20 лет.
На рис.12-9 приведен ССП-разрез, полученный при профилировании вдоль насыпи, только что восстановленной после сплыва. Наличие субгоризонтальных границ (помечены штриховыми линиями) свидетельствует о том, что насыпь расположилась как раз вдоль тектонического нарушения. И следовательно, сплыв насыпи в этом месте происходит, что называется, законно, в соответствии с реальными свойствами грунта, и будет происходить в этом месте и в дальнейшем.
Рис. 12-9
Наличие динамического воздействия на рельсовый путь со стороны проходящих поездов, а именно, периодического ударного воздействия колесами на рельсы, вызвало один очень интересный эффект.
Время от времени во всем Мире происходят очень непонятные, своеобразные крушения поездов, причина которых до сих пор была неизвестной. Своеобразие этих крушений заключается в том, что с рельс сходит только вторая часть поезда. Сколько-то вагонов проходит нормально, а начиная с какого-то вагона, состав сходит с рельс. Это сопровождается сильным разрушением рельсового пути. Естественно, что когда это происходит, то причину ищут в не вовремя переведенной стрелке. Однако в том-то и дело, что стрелка ни при чем.
Для того, чтобы понять физику этого явления, обратим внимание на приведенный на рис.12-10а ССП-разрез, полученный при прохождении профиля через зону, в которой произошло крушение поезда описанного выше типа. Здесь следует обратить внимание на резкое увеличение добротности одной из составляющих сейсмосигнала вблизи 1930-го метра профиля. Вид сейсмосигнала вблизи 1930-го метра профиля приведен на рис.12-10б. Столь медленное затухание низкочастотной составляющей сейсмосигнала свидетельствует о том, что в этой зоне возможны резонансные явления.
Рис. 12-10
Экстремальное значение сигнала соответствует глубине, равной 220м, или, иначе говоря, частоте, равной примерно 11,5 Гц. А это значит, что если в результате прохождения поезда возникают колебания с частотой, близкой к этому значению, происходит плавное возрастание амплитуды колебаний. Если при этом достигается амплитуда, при которой происходит достижение упругого предела, то возникает разрушение рельсового пути. Значение частоты колебаний, возникающих при движении поезда, определяется скоростью его движения, и на некоторой скорости при прохождении через указанную зону амплитуда колебаний возрастает от вагона к вагону. Почему и получается, что первые несколько вагонов спокойно проходят чрез эту зону, а затем происходит резкое, мгновенное разрушение пути. Это явление, не так уж редко возникающее на шахтах, рудниках и карьерах, носит название горного удара или техногенного землетрясения.
Последнее время это явление как-то участилось.
15 июня 2005г под Ржевом произошла такая авария. Товарный поезд вез цистерны с нефтью. Примерно половина состава отцепилась, цистерны перевернулись, нефть вытекла. Согласно описанию аварии, произошло мгновенное разрушение насыпи. Сослались чуть ли на Бога. А вместе с тем, признаки того, что авария произошла именно в ЗТН, были вопиющими. Так, свидетели того что происходило, с удивлением отметили, что в воронку, образовавшуюся в точке разрушения насыпи, засосало чуть ли не целую цистерну нефти. Более того, буквально через день эта нефть проявилась в колодцах в нескольких км от аварии.
А спустя 12 дней, 27-го июня практически то же самое произошло под Томском. Первые 29 вагонов прошли нормально, внезапно разрушилась насыпь и 30-й вагон отцепился, и 11 остальных вагонов сошли с рельс.
Эти аварии элементарно прогнозируются с помощью ССП. Но до тех пор, пока в подобной аварии не пострадают какие-нибудь уж очень значительные люди, этот прогноз не понадобится.
Кроме того, есть еще один аспект взаимодействия железнодорожных путей с ЗТН. Существуют исследовательские коллективы, которые работают над определением разрушений самих рельс. В результате моего общения с ними выяснилось, что трещины в рельсах возникают в одних и тех же местах. По той информации, которая была мне доступна, оказалось, что места эти - в ЗТН. К сожалению, эти исследователи отказались от совместного исследования этого момента. Понять их можно: ведь если это действительно так, то их исследования окажутся ненужными.
