Транспортные тоннели и геодинамика горных массивов

Abstract

В статье рассматриваются особенности проектирования транспортных тоннелей при активной геодинамике в неоднородных горных массивах, разбитых на блоки зонами разломов. Актуальность проблемы вызвана развитием повреждений в обделках тоннелей, эксплуатируемых в рамках проектных предпосылок. Проблема заключается в недостаточном учете при проектировании особенностей работы обделок в горных неоднородных массивах. Проводится библиографический анализ форм проявления геодинамики. Отмечается, что для транспортных тоннелей наиболее актуальным является учет сейсмических воздействий и активность разломной тектоники. Приводятся примеры смещения земной поверхности и горных блоков, регистрируемые инструментальными методами. Численным моделированием горной перемычки с СевероМуйским тоннелем с использованием проектных данных и акселерограммы на землетрясение 5.5 баллов выявлено, что по границам горных блоков в разломных зонах фиксируется смещение до 7 мм и напряжений до 2.5 МПа, опасных для бетонных конструкций. Показано, что для территорий с активной геодинамикой частое повторение сейсмических землетрясений даже малой и средней интенсивности опасно накоплениями геодеформационных воздействий на тоннель. Формируются рекомендации по проектированию тоннелей в зонах разломов на территории активной геодинамики. Выстраиваются цели и задачи автоматизированных систем мониторинга как основы контроля соблюдения проектных условий в течение гарантийного срока и дальнейшей эксплуатации сооружения. При контроле внешних параметров внешних нагрузок и воздействий обращается внимание на важность наблюдений за смещением горных блоков геодезическими системами и контроля напряженнодеформированного состояния обделок в зоне разломов в соответствие с геологическим разрезом. Структура автоматизированной системы мониторинга железнодорожного тоннеля должна включать оперативный, аналитический контур и блок управления движением поездов. Оперативный контур осуществляет сбор данных о параметрах внешних воздействий и реакции на них тоннельных обделок. Аналитический контур включает блок математического моделирования работы конструкций, контроля проектных решений, формирования конструктивнотехнологических решений и оценки технической безопасности. Блок управления назначает режим движения поездов в зависимости от контроля критериев опасности, формируемых оперативным и аналитическим контурами и оценкой геодинамической и технической безопасности сооружения.