Про фізику прогнозування руйнування інженерних споруд

Один із читачів нашого сайту та учасник форуму запропонував нам приїхати на якийсь полігон, щоб показати та довести, що за допомогою спектральної сейсморозвідки можна прогнозувати руйнування інженерних споруд.

На перший погляд, ця пропозиція є прийнятною, але.

Щоб розібратися у цій проблемі, розглянемо історію питання.

1993 року ми зробили свій перший наземний (після 16 років роботи у вугільних шахтах) профіль спектрально-сейсморозвідувального профілювання (ССП). Наше завдання було – подивитися, чи можливе проведення наземних ССП-профілів та яка при цьому може бути інформативність. Цей профіль завдовжки приблизно 1км проходив торф'яною дорогою, від Серафимовского кладовища, і закінчувався біля школи-інтернату з іншого боку від Богатирського проспекту, СПб. Крок профілювання був 5м.

На всій довжині цього профілю на ССП-розрізі було видно 4 воронкоподібних (V-подібних) об'єктів. Вістря цих об'єктів було приблизно на глибині 200м, а верхня частина – близько до поверхні. Як виявилося, кожен з цих об'єктів знаходився в безпосередній близькості до інженерної споруди, що руйнується. Ознаки руйнування – один із об'єктів (найближчий до цвинтаря) був у такому стані, ніби до нього потрапила бомба. Два будинки мали вертикальні тріщини у стінах та косі тріщини між віконними плетіннями. Останній – сам інтернат. Навколо нього були провали асфальту та вертикальні тріщини у стінах.

У нас виникло припущення, що V-подібні об'єкти пов'язані з руйнуванням інженерних споруд.

Надалі вздовж лінії нашого профілю було зроблено радонову зйомку, яка показала різке збільшення радону над кожним лійкоподібним об'єктом. На цій підставі було зроблено висновок, що наша апаратура реєструє тектонічні зонипорушень (ЗТН). Після багаторічних досліджень з'ясувалося, що жоден геофізичний чи геологічний дослідницький метод ЗТН не реєструє.

Для того, щоб виявити закономірність зв'язку наявності ЗТН із руйнуванням інженерних споруд, ми стали робити ССП-профілювання поряд з об'єктами, які мають візуальні ознаки руйнування. Цей зв'язок виявився практично 100-відсотковим. Далі ми почали робити ССП-дослідження на площах, які були призначені для будівництва. Так з'явилися перші прогнози. І щоразу, коли було виявлено ЗТН, у будинках, що будуються, в цьому місці з'являлися тріщини.

Таким чином, ми отримали інформацію про першу властивість ЗТН. Воно у тому, що наявність ЗТН викликає руйнація інженерного споруди. Зауважу, що фізика цього явища якийсь час була невідома.

У 1998 році нам стало відомо (від геодезистів), що на Землі існують зони, в яких має місце явище, назване ними планетарною пульсацією. При геодезичних роботах у цих зонах вдесятеро збільшується похибка геодезичної апаратури. На відміну від звичайного, нерухомого ґрунту, у зонах планетарної пульсації відбуваються хіба що коливання ґрунту. p align="justify"> Період цих коливань дуже великий - це хвилини, і тому візуально виявити це явище неможливо, незважаючи на колосальну амплітуду цих коливань, що досягає 10 і більше см.

В результаті ССП-профілювання у зазначених геодезистами зонах з'ясувалося, що зони планетарної пульсації є не що інше, як ЗТН. І відразу став зрозумілим механізм руйнування інженерних споруд у ЗТН. Справді, якщо частина фундаменту споруди стоїть на нерухомому ґрунті, а частина – на пульсуючій, то на кордоні між цими зонами виникають згинальні знакозмінні напруги, в результатіяких неминучий злам фундаменту та поява вертикальних тріщин.

Як виявилося, у ЗТН руйнуються не лише інженерні споруди, а й сам ґрунт, і гірські породи, і підземні інженерні споруди (шахти). Залишилися два суттєві питання – глибина, на яку поширюється дія ЗТН, та ступінь вертикальності структур, які оконтурюють на земній поверхні ЗТН. Відповіді ці запитання було отримано так.

Як виявилося, ЗТН можуть бути точками водопритоку. Зіставлення аналізу води, отриманої в ЗТН із водою з найближчого джерела, показало, що ЗТН є точкою водопритоку джерельної води. З того часу (з 1997 р.) ми почали пошуки води за заявками людей, які не мають води на своїх ділянках. Займаючись цим, ми отримали велику кількість інформації про властивості ЗТН. По-перше, став зрозумілим зв'язок між фактом обводнення шахт та місцезнаходженням ЗТН. Обводнення шахт відбувається при перетині підземного вироблення ЗТН.

Це відбувається на будь-якій глибині. Зокрема, і на шахтах у ПАР, що знаходяться на глибинах 4 км. Далі, численні дослідження за допомогою ССП шахтних полів спільно з маркшейдерськими дослідженнями в підземних виробках показали, що геологічна структура, оконтурена на поверхні ЗТН, є строго вертикальним об'єктом, що йде дуже глибоко в Землю.

За допомогою гіпотези Ларіна В.М. [1] Вдалось зрозуміти походження води на Землі [2]. Надалі вдалося зрозуміти походження ЗТН та планетарної пульсації [3].

Тепер можна перейти до питання, поставленого на початку статті. А саме, як можна довести ефективність СПД при прогнозуванні руйнування інженерних споруд.

Прогнозування – це дослідницька робота, яка полягає у вивченні причин іпроцесів, що призводять до прогнозованої події. Результат прогнозування має статистичний характер. Так, наприклад, якщо ми говоримо, що куріння призводить до різних захворювань, то це не означає, що ми передбачаємо це для всіх, хто палює, або для якоїсь конкретної людини. Тут йдеться лише в сенсі статистики.

Через рік 3 будинок був збудований, але тріщини у стінах почали виникати ще до його заселення. Справа в тому, що якщо плита тріснула, то частина її виявляється на нерухомому ґрунті, а частина – на пульсуючому. Значить, і стіни, вмуровані в цю плиту, неминуче потріскаються. Процес розтріскування стін триватиме протягом усього терміну експлуатації цієї будівлі. На даний момент мешканці цього будинку нарахували зі своїх квартир понад 2000 тріщин. Думаю, що стіни в такому стані навряд чи можуть вважатися надійними конструкціями, що несуть. Чи можемо ми сказати точно, коли цей будинок зруйнується? Ні. Ми можемо точно сказати, що ймовірність його руйнування постійно зростає. Я думаю, що сильний порив вітру може його зруйнувати.

Як вважати, чи було в цьому випадку здійснено прогноз? Чи підтвердився він? З погляду теорії прогнозування – так. А з погляду людей, які пропонують нам довести ефективність наших прогнозів, не знаю.

Ось нам пропонують продемонструвати підтвердження наших прогнозів. Але незрозуміло, як це зробити. Знайти такий майбутній будівельний майданчик, який містить зсувний ЗТН, і почекати, поки збудований тут будинок почне руйнуватися. Пройти профілем біля стінки із вертикальною тріщиною? Адже обов'язково знайдеться хтось, хто заявить, що це ми щось схимічили при обробці, щоб підігнати під відповідь. Тип того джентльмена, який міг сказати, що мені там за щосьмало заплатили, ось я і напустився на сейсморозвідку.

Ларін В.М. Гіпотеза спочатку гідридної Землі. 2-ге вид., перераб. і доп. - М., Надра. 1980, 216 с., Табл., Ілл. Бібліогр. 256 назв.
Глікман А.Г. Вода – це дуже просто. 2012
Глікман А.Г. Про походження зон тектонічних порушень та планетарної пульсації. 2015

ЗТН буває розривного та зсувного типу. Вони дуже різняться характером на інженерні споруди. У розривних можна отримувати воду, а зсувні трощать будь-які споруди.