Геологические процессы опасные для линейных транспортных систем

     Под мониторингом земляного полотна  в соответствие с ранее разработанными в МИИТе положениями понимается определенная процедура управления состоянием геотехнической системы – земляное полотно, осуществляемая по целевой программе и состоящая из следующих блоков:

     – диагностика объектов с нахождением  основных параметров;

     – выделение объектов, имеющих недостаточную  надежность;

     – режимные наблюдения и измерения  параметров на объектах, имеющих недостаточную надежность;

     – оценка по результатам наблюдений и  измерений параметров состояния  объектов, имеющих недостаточную  надежность;

     – прогноз развития состояния объектов, имеющих недостаточную надежность;

     – разработка сценариев по управлению состояния объектов, заключающихся  в рекомендациях (при необходимости) изменения их конструктивных параметров и (или) технологических режимов функционирования.

     В МИИТе по заказу Департамента пути и сооружений в 2006 году разработана система мониторинга состояния земляного полотна для деформаций, которые в наибольшей степени могут приводить к аварийным ситуациям. Это сплывы откосов высоких насыпей, оползни, наличие карста, земляное полотно на болотах и льдистых грунтах в условиях мерзлоты. В настоящее время производится апробация системы на полигоне Московской и Северо-Кавказской ж.д.

     Данная  система включает технологические  регламенты диагностики параметров земляного полотна и режимные наблюдения за их изменением с использованием комплекса инструментальных методов и технических средств, позволяющих выявлять возможность появления деформаций на ранней стадии их развития, благодаря чему повышается безопасность движения поездов и снижаются эксплуатационные потери ОАО «РЖД».

     Цель  достигается за счет:

     – полного использования всех данных (всей предыстории) по состоянию и  выполненным ранее ремонтам и усилению земляного полотна, а также проведенным противодеформационным мероприятиям;

     – использования комплексного набора диагностики и режимных наблюдений (измерений параметров состояния земляного полотна), позволяющих полнее оценивать параметры развития деформаций земляного полотна;

     – оперативной оценки текущего состояния  земляного полотна и прогнозирования  возможного развития деформаций и дефектов;

     – повышения качества управляющих  решений на основе оптимизации ресурсного обеспечения с применением информационных технологий и повышения объективности  контроля работ по ремонту и текущему содержанию земляного полотна.

     Важным  для организации мониторинга  состояния земляного полотна  является выбор участков пути, на которых он должен проводиться. Основой для выбора должны служить паспортные данные по земляному полотну. В соответствии с Инструкцией на объекты земляного полотна, на которых имелись или происходят деформации, составляется паспорт неустойчивого или деформируюшегося земляного полотна (форма ПУ-9), также отмечаются все участки с пучинами (форма ПУ-10). Вместе с тем анализ имеющейся информации о земляном полотне показывает, что она отрывочна и требует систематизации. Поэтому в качестве первоочередной задачи для организации мониторинга состояния земляного полотна предлагается проведение паспортизации земляного полотна. При этом выделение только дефектных, неустойчивых и деформирующихся объектов не способствует правильному выбору всех потенциально опасных мест.

     В первую очередь это важно для  потенциально опасных участков пути, которые проходят по территориям, где  развиты неблагоприятные геологические  процессы и явления. Для таких территорий, где имеется повышенная вероятность проявления природных катастроф, государственными органами для предупреждения чрезвычайных ситуаций (ЧС) предусматривается проведение мониторинга, по итогам которого разрабатываются мероприятия по инженерной защите. В перечень опасных геологических явлений внесены оползни, обвалы, осыпи, сели, карст, суффозия, размывы, подработка берега и др.

     Характерно, что и в Федеральном законе о железнодорожном транспорте в  Российской Федерации в статье 9 указывается, что для безопасной эксплуатации железнодорожных путей в местах, подверженных оползням, обвалам, размывам, селям и другим негативным воздействиям, устанавливаются охранные зоны.

     Поэтому представляется необходимым изменить классификацию дефектов и деформаций земляного полотна, выделив деформации земляного полотна и пути в целом, вызванные чрезвычайными природными ситуациями из-за опасных геологических процессов и явлений. Участки пути, проходящие по территориям с развитием опасных геологических процессов и явлений, должны быть выделены как потенциально опасные и на них необходимо проводить мониторинг. Перспективным для такого мониторинга являются аэрокосмические методы, охватывающие большие по площади прилегающие территории. При этом на такие протяженные участки пути должны составляться не паспорта, а карты, используя геоинформационные системы (ГИС).

     Система мониторинга земляного полотна  на сети дорог должна создаваться  как единая система, включающая комплекс различных методов диагностики  и режимных наблюдений, но, учитывая многообразие инженерно-геологических  условий, причин и типов деформаций земляного полотна, для каждого из них этот комплекс будет содержать различный набор методов и средств диагностики и режимных наблюдений.

     Наибольшее  распространение получили традиционные способы диагностики, основанные на геологоразведочном бурении и шурфовании. Кроме этого, в зависимости от объекта и поставленных задач все шире начинают использоваться различные геофизические методы.

     Центральное место в мониторинге земляного  полотна должны занимать регулярные режимные наблюдения и измерения параметров, позволяющие оперативно в режиме реального времени оценивать возможность возникновения деформаций, угрожающих безопасности движения поездов. Методы и средства режимных наблюдений могут быть разделены на две большие группы – стационарные и передвижные. К первым относятся различные датчики и контрольно-оповестительные системы, устанавливаемые на объекте, съем информации, которая может быть осуществлена на переносные приборы либо с помощью передачи сигнала в автоматическом режиме. Примерами таких методов и средств являются для измерения:

     – деформаций – глубинные грунтовые  репера, инклинометры, тензодатчики;

     – напряжений – мессдозы, тензодатчики и датчики порового давления;

     – температуры – термокосы и электрические термометры, тепловизоры;

     – влажности – тензодатчики, сорбционные датчики;

     – уровня грунтовых вод – гидрометрические скважины и т.д. 

     К передвижным средствам относятся:

     – путеизмерительные вагоны;

     – нагрузочные устройства;

     – георадарные комплексы. 

     Одним из наиболее эффективных методов  режимных наблюдений за деформациями пути и земляного полотна может быть применение путеизмерительных вагонов, для чего в МИИТе была разработана методика оценки стабильности рельсовой колеи по данным путеизмерительных вагонов. К достоинствам такого метода следует отнести:

     – возможность получения информации из материалов наблюдений непосредственно за состоянием железнодорожного пути;

     – относительно низкую стоимость и  трудоемкость (по сравнению с полевыми инструментальными наблюдениями или различного вида съемками территорий) и как следствие – возможность организации наблюдений за достаточно большим количеством потенциально опасных участков;

     – регулярность получения информации без необходимости организации  дополнительной системы наблюдений.

     Эффективность выделения неустойчивых объектов, находящихся  в состоянии, близком к критическому, при мониторинге с применением показаний путеизмерительных вагонов была доказана на примере ряда объектов различных железных дорог.

3. Стандарты СНиП применяемые

к линейным транспортным системам

     Для защиты пути и сооружений от воздействий  развивающихся оврагов, оползней, осыпей, селей, водных потоков и других опасных  природных процессов следует  предусматривать почвоукрепительные лесонасаждения, которые при необходимости должны применяться в комплексе с другими инженерными сооружениями, предусматриваемыми по СНиП 2.01.15-90, при проектировании земляного полотна. Почвоукрепительные насаждения надлежит проектировать не только на территории, подверженной деформации грунтов, но и на потенциально опасных местах, а также на участках зарождения и формирования стока.

     При невозможности выноса трассы железнодорожной  линии из зон вероятного воздействия  потенциально опасных техногенных  процессов (подрабатываемые территории, затопление при прорыве плотин и т.п.) должны предусматриваться специальные защитные мероприятия.

     В сейсмоопасных (7 баллов и более) зонах  на участках, подверженных склоновым  процессам, положение трассы железнодорожной  линии и конструкции защитных сооружений подлежат технико-экономическому сравнению с вариантами выноса трассы за пределы воздействия склоновых процессов или ухода в тоннель.

     Строительство сооружений, защищающих железнодорожное  полотно от разрушающего воздействия опасных геологических и других природных явлений и процессов (лавин, обвалов, оползней, селевых потоков и т.п.), должно быть закончено до ввода соответствующих участков дороги во временную эксплуатацию, или эти участки должны иметь временную защиту.

     Устройство  задерживающих сооружений (заградительных и поддерживающих стен, улавливающих траншей и т.п.) должно быть закончено  одновременно с путевыми работами. Допускается обеспечение безопасного  пропуска поездов со строительными  грузами с использованием временных защитных сооружений только на период производства работ в пределах одного перегона. 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

     Решение глобальных задач, стоящих перед  человечеством в области охраны и рационального использования окружающей среды, невозможно без создания глобальной системы мониторинга Земли. Важнейшим звеном в этой системе является мониторинг геологической среды как один из методов инженерно-геологических, гидрогеологических, геохимических, геофизических и геокриологических исследований и выработки рекомендаций по рациональному использованию геологической среды с учетом решения эколого-геологических проблем.

     Таким образом, организация мониторинга  геологической среды вдоль трасс  трубопроводов и линейных транспортных сооружений является актуальной задачей, реализация которой позволит добиться повышения надежности работы этих инженерных сооружений, их долговечности, исключения возможных негативных явлений, связанных с загрязнением геологической среды, и неблагоприятных экологических последствий.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Королев В.А., Мониторинг геологической среды, М.: Изд-во МГУ, 1995.
2. Котлов Ф.В., Изменение геологической среды под влиянием деятельности человека. М.: Недра, 1978.