Предпосылки оперативного прогноза опасных геомеханических явлений при строительстве подземных сооружений метрополитена в Санкт-Петербурге
Лебедев М.О.1, Романевич К.В.1, Мулёв С.Н2., Старников В.Н.2
1 ОАО «Научно-исследовательский, проектно-изыскательский институт «Ленметрогипротранс», г. Санкт-Петербург, Российская Федерация
2 Научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела – межотраслевой научный центр «ВНИМИ», г. Санкт-Петербург, Российская Федерация
Горная Промышленность №1S / 2023 стр. 150-158
Резюме: Приведено краткое описание геологического строения города Санкт-Петербурга, рассмотрены основные особенности инженерно-геологических условий толщи коренных глин и их влияние на безопасность строительства и эксплуатации подземных сооружений метрополитена. Рассмотрены особенности горного способа проходки при строительстве капитальных и вспомогательных горных выработок, приведены примеры аварийных ситуаций в ходе их строительства. Подчеркивается необходимость совершенствования методик предупреждения и прогнозирования опасных геомеханических процессов и явлений при оценке устойчивости забоя тоннеля и расчете параметров крепи. В качестве перспективного метода прогноза опасных геомеханических явлений рассмотрен метод регистрации естественного электромагнитного излучения горных пород, применяемый для решения аналогичных задач в других геологических условиях. Приводятся результаты экспериментальных измерений естественного электромагнитного излучения горных пород, выполненных при строительстве вспомогательных горных выработок и перегонных тоннелей Санкт-Петербургского метрополитена в толще верхнекотлинских коренных глин. Приводятся результаты лабораторных испытаний образцов при одноосном сжатии до их разрушения с одновременной регистрацией акустической и электромагнитной эмиссии. В результате проведенных натурных и экспериментальных работ получены однозначные предпосылки возможности оперативного прогноза опасных геомеханических явлений при строительстве подземных сооружений метрополитена
в Санкт-Петербурге.
Ключевые слова: верхнекотлинские глины верхнего венда, горный способ строительства, горная выработка, перегонный тоннель, метрополитен, вывал, одноосное сжатие, естественное электромагнитное излучение
Для цитирования: Лебедев М.О., Романевич К.В., Мулёв С.Н., Старников В.Н. Предпосылки оперативного прогноза опасных геомеханических явлений при строительстве подземных сооружений метрополитена в Санкт-Петербурге. Горная промышленность. 2023;(S1):150–158. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-S1-150-158
Информация о статье
Поступила в редакцию: 15.12.2022
Поступила после рецензирования: 23.01.2023
Принята к публикации: 26.01.2023
Информация об авторах
Лебедев Михаил Олегович – кандидат технических наук, заместитель генерального директора по научно-исследовательской работе, ОАО «Научно-исследовательский, проектно-изыскательский институт «Ленметрогипротранс», г. Санкт-Петербург, Российская Федерация, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Романевич Кирилл Викторович – кандидат технических наук, старший научный сотрудник научно-исследовательского отдела, ОАО «Научно-исследовательский, проектноизыскательский институт «Ленметрогипротранс», г. Санкт-Петербург, Российская Федерация, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Мулёв Сергей Николаевич – директор по науке, АО «Научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела – межотраслевой научный центр «ВНИМИ», г. Санкт-Петербург, Российская Федерация, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Старников Валерий Николаевич – инженер геофизической лаборатории, АО «Научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела – межотраслевой научный центр «ВНИМИ», г. Санкт-Петербург, Российская Федерация, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Список литературы
1. Бахарев Т.С., Жамойда В.А., Зубарев С.Э., Кляйн Й., Мишин В.И., Могиленко Ю.А. и др. Геологический атлас Санкт-Петербурга. СПб.: Комильфо; 2009. 57 с. Режим доступа: https://www.geokniga.org/bookfiles/geokniga-geologicheskiy-atlas-sanktpeterburga.pdf
2. Дашко Р.Э., Александрова О.Ю., Котюков П.В., Шидловская А.В. Особенности инженерно-геологических условий Санкт-Петербурга. Развитие городов и геотехническое строительство. 2011;(1):1–47. Режим доступа: http://urban-development.ru/2011/2.pdf
3. Кулагин Н.И. (ред.) Размыв: история преодоления. М.: ТА Инжиниринг; 2005. 119 с.
4. Лавренко С.А., Чуприн А.В., Дунаев А.А., Ракитин И.В. Обоснование эффективности трехмассовых ударных систем для ударных исполнительных органов при проходке выработок метро Санкт-Петербурга. В кн.: Высокие технологии и инновации в науке: сборник избранных статей Международной научной конференции, г. Санкт-Петербург, 29 марта 2020 г. СПб.: ГНИИ Гуманитарный национальный исследовательский институт «Нацразвитие»; 2020. С. 115–120.
5. Власов С.Н., Маковский Л.В., Меркин В.Е. Аварийные ситуации при строительстве и эксплуатации транспортных тоннелей и метрополитенов. 2-е изд. М.: ТИМР; 2000. 201 с.
6. Протосеня А.Г., Алексеев А.В., Вербило П.Э. Прогноз напряженно-деформированного состояния и устойчивости лба забоя тоннеля при пересечении нарушенных зон грунтового массива. Записки Горного института. 2022;254:252–260. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.26
7. Трушко В.Л., Шоков А.Н. Геомеханическое обоснование устойчивости лба забоя выработок большого сечения в протерозойских глинах. Записки Горного института. 2012;195:146–148. Режим доступа: https://pmi.spmi.ru/index.php/pmi/article/view/6122
8. Беляков Н.А., Карасев М.А. Анализ влияния опережающего крепления лба забоя тоннеля анкерами на развитие геомеханических процессов в породном массиве. В кн.: Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации. М.: Академическая наука; 2015. С. 120–127.
9. Лебедев М.О, Карасев М.А. Беляков Н.А. Влияние крепления лба забоя тоннеля на развитие геомеханических процессов в породном массиве. Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2016;(3):24–32.
10. Лебедев М.О., Протосеня А.Г., Карасев М.А., Беляков Н.А. Способ крепления лба забоя тоннеля. Патент № 2723422 РФ. Oпубл. 11.06.2020. Бюл. № 17.
11. Карасев М.А. Прогноз геомеханических процессов в слоистых породных массивах при строительстве подземных сооружений сложной пространственной конфигурации в условиях плотной городской застройки: дис. … д-ра техн. наук. СПб.; 2017. 307 с.
12. Лебедев М.О., Романевич К.В., Басов А.Д. Оценка взаимного влияния подземных сооружений метрополитена при строительстве и эксплуатации. Геотехника. 2018;10(1–2):82–92.
13. Tani T., Koga Y., Hayasaka T., Honma N. A novel watcher system for securing works at tunnel face. In: Peila D., Viggiani G., Celestino T. (eds) Tunnels and Underground Cities. Engineering and Innovation Meet Archaeology, Architecture and Art. Proceedings of the WTC 2019 ITA-AITES World Tunnel Congress (WTC 2019), May 3–9, 2019, Naples, Italy. CRC Press; 2019. https://doi.org/10.1201/9780429424441
14. Zhang L., Chao W., Liu Z., Cong Y., Wang Z. Crack propagation characteristics during progressive failure of circular tunnels and the early warning thereof based on multi-sensor data fusion. Geomechanics and Geophysics for Geo-Energy and Geo-Resources. 2022;8(5):172. https://doi.org/10.1007/s40948-022-00482-3
15. Sharma S.K., Chauhan V.S., Sinapius M. A review on deformation-induced electromagnetic radiation detection: history and current status of the technique. Journal of Materials Science. 2021;56(7):4500–4551. https://doi.org/10.1007/s10853-020-05538-x
16. Безродный К.П., Исаев Ю.С., Басов А.Д., Романевич К.В. Проблемы оценки напряженно-деформированного состояния горных пород методом ЕЭМИ. В кн.: Геодинамика и напряженное состояние недр Земли: труды Всероссийской конференции. Новосибирск: Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН; 2011. Т. 1. С. 233–238.
17. Frid V., Wang E.Y., Mulev S.N., Li D.X. The fracture induced electromagnetic radiation: approach and protocol for the stress state assessment for mining. Geotechnical and Geological Engineering. 2021;39(4):3285–3291. https://doi.org/10.1007/s10706-021-01682-6
18. Романевич К.В., Басов А.Д. О возможности применения метода регистрации естественного электромагнитного излучения для контроля устойчивости выработок Петербургского метрополитена. Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. 2016;3(1):163–167.
19. Song D., Wang E., He X., Jia H., Qiu L., Chen P., Wang S. Use of electromagnetic radiation from fractures for mining-induced stress field assessment. Journal of Geophysics and Engineering. 2018;15(4):1093–1103. https://doi.org/10.1088/1742-2140/aaa26d
