Анализ деформационного поведения надшахтной конструкции в условиях таяния грунтов основания

DOI: https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-4S-23-26

Г.Н. Гусев, Р.В. Цветков, В.В. Епин, Ф.Д. Сологуб
Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук, г. Пермь, Российская Федерация
Russian Mining Industry №4S / 2025 p. 23-26

Резюме: Задачи обеспечения безопасной эксплуатации строящихся и эксплуатируемых ответственных строительных сооружений и конструкций как никогда актуальны сегодня. Технология проходки и строительства шахтного ствола на территории горно-обогатительного комбината в г. Петрикове (республика Беларусь) связана с замораживанием грунтового породного массива, поэтому возведение фундаментов надшахтной конструкции производилось на площадке, расположенной в зоне замороженных грунтов. При оттаивании породного массива, происходившего в течение многих месяцев, основание сооружения, построенного над шахтой для поднятия калийной руды, подвергалось опасному техногенному воздействию. В работе описан опыт применения системы непрерывного контроля деформационных параметров конструкции в процессе ее монтажа и промышленной эксплуатации. Представлены результаты долговременного мониторинга деформационного поведения строительных конструкций, демонстрирующие стабилизацию деформационных параметров при окончательной разморозке грунтов вокруг шахтного ствола. В силу того что задача размораживания грунтов основания на описанном объекте феноменологически схожа с проблематикой задач таяния многолетнемерзлых грунтов Севера РФ, результаты проведенного исследования являются основой разрабатываемого метода контроля и анализа деформационного поведения строительных конструкций для условий Арктики, в зоне опускания горизонта криолитозоны.

Ключевые слова: система деформационного мониторинга, датчики деформации, долговременные измерения, размораживание грунтового массива

Благодарности: Работа выполнена за счет средств государственной бюджетной темы №12440500016-9.

Для цитирования: Гусев Г.Н., Цветков Р.В., Епин В.В., Сологуб Ф.Д. Анализ деформационного поведения надшахтной конструкции в условиях таяния грунтов основания. Горная промышленность. 2025;(4S):23–26. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-4S-23-26

Информация о статье

Поступила в редакцию: 21.06.2025

Поступила после рецензирования: 07.08.2025

Принята к публикации: 15.08.2025

Информация об авторах

Гусев Георгий Николаевич – кандидат технических наук, заведующий лабораторией интеллектуального мониторинга, Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук, г. Пермь, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-9072-0030; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Цветков Роман Валерьевич – кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории интеллектуального мониторинга, Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук, г. Пермь, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0001-9617-407X; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Епин Валерий Валерьевич – младший научный сотрудник лаборатории интеллектуального мониторинга, Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук, г. Пермь, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0001-5625-2678; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Сологуб Федор Денисович – инженер-исследователь лаборатории интеллектуального мониторинга, Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук, г. Пермь, Российская Федерация; https://orcid.org/0009-0005-4283-5502; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Список литературы

1. Hao D., Li Y., Liu H., Xu Z., Zhang J., Ren J., Wu J. Deformation monitoring of large steel structure based on terrestrial laser scanning technology. Measurement. 2025;248:116962. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2025.116962

2. Xiong H.-B., Cao J.-X., Zhang F.-L. Inclinometer-based method to monitor displacement of high-rise buildings. Structural Monitoring and Maintenance. 2018;5(1):111–27. https://doi.org/10.12989/SMM.2018.5.1.111

3. Rusiński E., Moczko P., Odyjas P. Estimating the remaining operating time of mining headframe with consideration of its current technical condition. Procedia Engineering. 2013;57:958–966. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2013.04.122

4. Shardakov I., Glot I., Shestakov A., Tsvetkov R., Gusev G., Yepin V. System for monitoring deformation processes in high-rise metal structure. Procedia Structural Integrity. 2023;48:127–134. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2023.07.138

5. Levin L., Golovatyi I., Zaitsev A., Pugin A., Semin M. Thermal monitoring of frozen wall thawing after artificial ground freezing: Case study of Petrikov Potash Mine. Tunnelling and Underground Space Technology. 2021;107:103685. https://doi.org/10.1016/j.tust.2020.103685

6. Levin L., Semin M., Golovatyi I. Analysis of the structural integrity of a frozen wall during a mine shaft excavation using temperature monitoring data. Fracture and Structural Integrity. 2022;17(63):1–12. https://doi.org/10.3221/IGF-ESIS.63.01

7. Оглоблина А.А., Пугин А.В. Контроль размораживания ледопородного ограждения за крепью ствола при подготовке к тампонажным работам. Горное эхо. 2022;(3):88–92. https://doi.org/10.7242/echo.2022.3.14Ogloblina A.A., Pugin A.V. Control of the thawing of the ice fence behind the trunk anchorage in preparation for grouting operations. Gornoe Ekho. 2022;(3):88–92. (In Russ.) https://doi.org/10.7242/echo.2022.3.14

8. Meier E., Geiger A., Ingensand H., Licht H., Limpach P., Steiger A., Zwyssig R. Hydrostatic levelling systems: Measuring at the system limits. Journal of Applied Geodesy. 2010;4(2):91–102. https://doi.org/10.1515/jag.2010.009

9. Jacob T., Chéry J., Boudin F., Bayer R. Monitoring deformation from hydrologic processes in a karst aquifer using longbaseline tiltmeters. Water Resources Research. 2010;46(9):W09542. https://doi.org/10.1029/2009WR008082

10. Epin V., Glot I., Gusev G., Tsvetkov R., Shardakov I., Shestakov A. Hydrostatic leveling system for monitoring the headframe of the mine shaft. Procedia Structural Integrity. 2021;32:64–70. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2021.09.010

11. Glot I., Shardakov I., Shestakov A., Tsvetkov R., Gusev G. Inclinometer-based long-term monitoring of the headframe of salt mine shaft. Journal of Physics: Conference Series. 2021;1945:012009. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1945/1/012009

12. Gusev G., Glot I., Epin V., Tsvetkov R., Shardakov I., Shestakov A. Experience of using tensoresistive strain gauges in corrosive environments. Procedia Structural Integrity. 2021;32:49–55. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2021.09.008

13. Пугин А.В., Богомягков А.В., Оглоблина А.А., Агеева К.М. Особенности эксплуатации ледопородного ограждения в условиях действующего рудника. Горное эхо. 2023;(1):152–158. https://doi.org/10.7242/echo.2023.1.21Pugin A.V., Bogomyagkov A.V., Ogloblina A.A., Ageeva K.M. Features of the operation of the ice fence in the conditions of an operating mine. Gornoe Ekho. 2023;(1):152–158. (In Russ.) https://doi.org/10.7242/echo.2023.1.21