Способ мониторинга эксплуатируемого гидротехнического сооружения, попадающего в зону гидравлического влияния нового строительства Российский патент 2020 года по МПК E02B3/00 

Область техники

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может найти применение для мониторинга технического состояния гидротехнического сооружения, попадающего в зону влияния нового строительства, которое сопровождается фильтрационными изменениями гидравлического режима. Эти изменения проявляются в виде изменения уровня грунтовых вод в нескальном основании эксплуатируемых гидротехнических сооружений и являются основной причиной их деформаций под влиянием нового строительства.

Уровень техники

Известны способы мониторинга эксплуатируемых гидросооружений, включающие формирование в фильтрационных потоках наблюдательных створов с датчиками уровня грунтовых вод и контроль показаний указанных датчиков [RU 2393290, RU 2709040]. Общий недостаток указанных аналогов - наблюдательные створы формируют в процессе строительства плотины без учета возможного попадания построенной и эксплуатируемой плотины в зону влияния нового строительства.

Известен способ мониторинга технического состояния сооружений, попадающих в зону влияния нового строительства, заключающийся в установке системы контролируемых реперов деформации в элементы конструкции эксплуатируемых сооружений и в примыкающие к ним участки грунта, инструментальных наблюдениях за горизонтальным и вертикальным сдвижением контролируемых реперов, и последующем проведении технических мероприятий, препятствующих дальнейшему развитию выявленных деформаций [ГОСТ Р 53778-2010. «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния», п. 6.4 «Мониторинг технического состояния зданий и сооружений, попадающих в зону влияния нового строительства, реконструкции или природно-техногенных воздействий»].

Недостаток известного способа состоит в том, что он фиксирует уже произошедшие деформации, предотвратить которые не представляется возможным.

Например, при строительстве глубокого тоннеля около метро «Сокол» г. Москва, сопровождающимся проведением работ по водопонижению, жилые дома, находящиеся в непосредственной близости, получили значительные деформации с образованием сквозных трещин в капитальных стенах [А.И. Мороз «К вопросу о дополнительных осадках зданий при строительстве транспортной развязки у метро «Сокол», Вестник НИЦ «Строительство», Геотехника и подземное пространство, №2 (13), 2017 г., стр. 95].

При осушении котлована для строительства Загорской ГАЭС-2 произошло оседание здания близко расположенной Загорской ГАЭС-1, приведшее к образованию трещин.

Сущность изобретения

Техническим результатом изобретения является своевременное прогнозирование опасности необратимых деформаций сооружений, расположенных в зоне влияния нового строительства, и, как следствие, возможность предотвращения таких деформаций путем разработки и реализации защитных инженерных мероприятий.

Предметом изобретения является способ мониторинга эксплуатируемого гидротехнического сооружения, попадающего в зону гидравлического влияния нового строительства на общем (для эксплуатируемого и строящегося сооружений) грунтовом основании, характеризующийся тем, что формируют в зоне между эксплуатируемым и строящимся сооружениями, по меньшей мере, один наблюдательный створ из скважин, оборудованных датчиками уровня грунтовых вод, создают компьютерную геофильтрационную модель общего грунтового основания эксплуатируемого и строящегося сооружений и компьютерную геомеханическую модель «основание - эксплуатируемое сооружение», рассчитывают с помощью указанных моделей предельно-допустимый нижний и/или верхний уровни грунтовых вод для каждого указанного датчика, наблюдают за показаниями указанных датчиков и сигнализируют об опасности необратимых деформаций эксплуатируемого сооружения, если показания, по меньшей мере, одного из указанных датчиков достигают рассчитанного предельно-допустимого уровня.

Отличие заявляемого способа состоит в том, что, по меньшей мере, один наблюдательный створ из скважин, оборудованных датчиками уровня грунтовых вод, формируют в зоне между эксплуатируемым и строящимся сооружениями, создают компьютерную геофильтрационную модель общего грунтового основания эксплуатируемого и строящегося сооружений и компьютерную геомеханическую модель «основание - эксплуатируемое сооружение», рассчитывают с помощью указанных моделей предельно-допустимый нижний или верхний уровни грунтовых вод для каждого указанного датчика, наблюдают за показаниями указанных датчиков и сигнализируют об опасности необратимых деформаций эксплуатируемого сооружения, если показания, по меньшей мере, одного из указанных датчиков достигают рассчитанного предельно-допустимого уровня.

Это позволяет получить вышеуказанный технический результат.

Осуществление изобретения

На фиг.1 схематически показана схема, иллюстрирующая осуществление предлагаемого способа.

На схеме обозначено:

1 - эксплуатируемое гидросооружение (например, ГАЭС-1);

2 - строящееся гидросооружение (например, ГАЭС-2);

3 - общее грунтовое (нескальное) основание гидросооружений;

4 - поверхность земли;

5 - начальное (до нового строительства) положение уровня грунтовых вод;

6 - линия рассчитанных верхних предельно-допустимых уровней грунтовых вод;

7 - линия рассчитанных нижних предельно-допустимых уровней грунтовых вод:

8 - скважины, в которых установлены датчики уровня грунтовых вод (безнапорные пьезометры), пробуренные при формировании наблюдательного створа.

Способ осуществляют следующим образом.

В зоне между сооружениями 1 и 2, расположенными на общем основании 3, формируют один или несколько продольных (вдоль фильтрационного потока грунтовых вод) наблюдательных створов (на фигуре условно показаны скважины 8 одного створа), каждый из которых представляет собой группу наблюдательных скважин, оборудованных датчиками уровня грунтовых вод, например, безнапорными пьезометрами.

Расстояние между скважинами 8, по меньшей мере, в одном (основном) створе должно быть не более 50-100 м. При сложных гидрогеологических условиях в основании и значительных размерах основания наблюдательные скважины 8 могут размещаться в двух-трех продольных створах, смещенных в поперечном направлении.

Используя результаты ранее проведенных инженерно-геологических изысканий и данные наблюдений за показаниями датчиков уровня грунтовых вод, создают компьютерные модели: геофильтрационную модель общего грунтового основания эксплуатируемого и строящегося сооружений (например, в программе Visual ModFlow) и геомеханическую модель «основание - эксплуатируемое сооружение» (например, в программе Plaxis).

С помощью указанных моделей рассчитывают для каждого датчика уровня грунтовых вод, по меньшей мере, один (верхний 6 или нижний 7) предельно-допустимый (т.е. безопасный для эксплуатируемого объекта) уровень грунтовых вод.

Нижние предельно-допустимые уровни контролируют при выполнении на строящемся объекте работ по водопонижению, а верхние - при затоплениях.

До начала строительства гидросооружения 2 уровни грунтовых вод, контролируемые датчиками, установленными в скважинах 8, находятся на линии 5. При достижении показаний, по меньшей мере, одного контролируемого датчика любого из предельно-допустимых уровней 6 или 7 проводят соответствующие технические мероприятия на объекте 2 нового строительства и/или на эксплуатируемом сооружении 3, препятствующие дальнейшему снижению или повышению уровня грунтовых вод в общем грунтовом основании эксплуатируемого и строящегося сооружений.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может найти применение для мониторинга технического состояния гидротехнического сооружения, попадающего в зону влияния нового строительства, которое сопровождается фильтрационными изменениями гидравлического режима. В зоне между эксплуатируемым (1) и строящимся (2) сооружениями формируют наблюдательный створ из скважин (8), оборудованных датчиками уровня грунтовых вод. Создают компьютерную геофильтрационную модель общего грунтового основания (3) сооружений (1) и (2). Создают компьютерную геомеханическую модель «основание - эксплуатируемое сооружение», рассчитывают с помощью указанных моделей предельно-допустимый нижний или верхний уровни грунтовых вод для каждого датчика в скважинах (8). Наблюдают за показаниями указанных датчиков и сигнализируют об опасности необратимых деформаций сооружения (1), если показания, по меньшей мере, одного из датчиков в скважинах (8) достигают предельно-допустимого уровня. Техническим результатом изобретения является своевременное прогнозирование опасности необратимых деформаций сооружений, расположенных в зоне влияния нового строительства, и, как следствие, возможность предотвращения таких деформаций путем разработки и реализации защитных инженерных мероприятий. 1 ил.

Способ мониторинга эксплуатируемого гидротехнического сооружения, попадающего в зону гидравлического влияния нового строительства на общем грунтовом основании, характеризующийся тем, что формируют в зоне между эксплуатируемым и строящимся сооружениями, по меньшей мере, один наблюдательный створ из скважин, оборудованных датчиками уровня грунтовых вод, создают компьютерную геофильтрационную модель общего грунтового основания эксплуатируемого и строящегося сооружений и компьютерную геомеханическую модель «основание - эксплуатируемое сооружение», рассчитывают с помощью указанных моделей предельно-допустимый нижний или верхний уровни грунтовых вод для каждого указанного датчика, наблюдают за показаниями указанных датчиков и сигнализируют об опасности необратимых деформаций эксплуатируемого сооружения, если показания, по меньшей мере, одного из указанных датчиков достигают рассчитанного предельно-допустимого уровня.