Геологические процессы опасные для линейных транспортных систем

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Московский государственный университет путей

сообщения

(Волгоградский  филиал) 
 
 

РЕФЕРАТ 

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОПАСНЫЕ

  ДЛЯ ЛИНЕЙНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ  СИСТЕМ 
 
 
 
 

Студента II курса 
 
 
 
 
 
 

Волгоград-2011

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ЯВЛЯЮЩИЕСЯ ОПАСНЫМИ

  ДЛЯ ЛИНЕЙНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ  СИСТЕМ 
 

Введение

1. Изучение инженерно-геологических условий участков, подверженных деформациям

2. Создание на железных дорогах системы мониторинга состояния земляного полотна.

3. Стандарты СНиП применяемые к линейным транспортным системам

Заключение 

Литература 
 

     ВВЕДЕНИЕ 

"Природа, мир, тайник Вселенной, Я службу долгую твою, Объятый дрожью сокровенной, В слезах от счастья отстою!"

     Б. Пастернак

     Проблема  внезапной активизации деформаций земляного полотна, которая происходит как на уже деформировавшихся ранее объектах, так и на участках пути, которые не числились неустойчивыми, остается одной из наиболее острых в путевом хозяйстве. Ежегодно на сети дорог происходит несколько десятков случаев внезапных деформаций, нарушающих ритмичность работы железных дорог и угрожающих безопасности движения и требующих значительного времени и ресурсов на их восстановление. Учитывая дефицит денежных средств на усиление и ремонты земляного полотна, проблема обеспечения необходимой надежности земляного полотна может быть решена только организацией системы мониторинга земляного полотна на сети дорог.

     Вместе  с тем существующая сегодня на железных дорогах система надзора за земляным полотном в соответствии с инструкцией ЦП-544 основана главным образом на визуальных методах и обеспечивается силами работников дистанций пути, квалификация которых в части земляного полотна остается на недостаточном уровне. Инженерно-геологические базы и путеобследовательские станции по земляному полотну, имеющиеся на дорогах и входящие в дорожные центры диагностики, также очень неоднородны как по составу, так и по оснащению. Только отдельные из них имеют современное оборудование для диагностики земляного полотна, включая вагоны ВИГО, а в штате – квалифицированных специалистов-геофизиков.

     Надежность  земляного полотна зависит от большого количества факторов и переменны во времени, поэтому создание только системы его диагностики без организации режимных наблюдений за наиболее неустойчивыми объектами и прогноза на их основе развития деформаций (т.е. полноценного мониторинга) не позволят решить поставленную задачу предупреждения внезапных деформаций. 

1. Изучение инженерно-геологических условий участков,

подверженных деформациям 

     Геофизические исследования являются неотъемлемой частью инженерно-геологических изысканий  на железных дорогах. Во время их эксплуатации, а также при проведении реконструкции  и ремонта, геофизические методы позволяют изучить строение и состояние конструктивных слоев, наличие дефектов и неоднородностей в твердом покрытии и подстилающих грунтах. Геоэкологическое обследование региональных трубопроводов и сопутствующих объектов также подразумевает под собой использование геофизических методов. Применение неразрушающих методов контроля состояния линейных объектов позволяет свести к минимуму риск возникновения проблем во время эксплуатации. 

     Опасные геологические процессы и явления 

Геофизические исследования позволяют определять наличие опасных геологических  процессов и явлений, таких как:

• карстовые процессы (воронки, пещеры, каналы);
• мерзлотные явления (многолетнемерзлые породы, талики, зоны сезонного промерзания и протаивания);
• оползневые процессы;

     ослабленные зоны (разломы, плывуны и другие).  

     Поиск и картирование подземных  объектов 

Комплекс геофизических  методов позволяет решить следующие  задачи:

• поиск и картирование подземных трубопроводов;
• картирование кровли скального основания;
• определение уровня залегания грунтовых вод и наличия верховодки;
• выявление зон распространения специфических грунтов (торфы, илы, засоленные грунты и т.д.);
• определение положения кровли многолетнемерзлых пород;
• изучение таликов, криопегов;
• изучение динамики мерзлотных явлений (зоны сезонного промерзания);
• поиск подземных частей разрушенных инженерных сооружений;
• поиск неразорвавшихся боеприпасов;
• археологические задачи.

 

     Расчленение геологического разреза 

     Расчленение разреза подразумевает определение  мощностей слоев, их состава и  некоторых механических свойств. Применение геофизики в комплексе с бурением позволяет прослеживать поведение слоев в межскважинном пространстве. Особенностью геофизических методов является возможность их применения в труднодоступных местах, а также получение в итоге детального геолого-геофизического разреза. 

     Картирование  уровня грунтовых  вод (УГВ) 

     В рамках поисковых задач картирование уровня грунтовых вод (УГВ) геофизическими методами необходимо для выявления наиболее удачных мест расположения источников пресной воды. При решении инженерно-геологических задач в строительстве определение УГВ является решающим при проектировании конструкций фундаментов для капитального строительства, а также при проектировании линейных сооружений. Изучение динамики УГВ дает возможность принять правильные решения при ремонте или реконструкции инженерных сооружений.

     Одной из возможностей геофизических методов  является проведение мониторинга в  местах распространения опасных  геологических процессов с целью  изучения их динамики.

2. Создание на железных дорогах системы мониторинга

состояния земляного полотна.

     Свои  специфические особенности у  мониторинга геологической среды  и на территориях, по которым проходят различные линейные транспортные геотехнические системы. Среди них первостепенное значение имеют железные дороги и автомобильные трассы. Главными особенностями этих ПТС (природно-технических систем), которые необходимо учитывать при организации мониторинга геологической среды, являются:

1. большая протяженность транспортных линейных магистралей и вследствие этого - большое разнообразие вдоль трасс инженерно-геологических условий;
2. возрастающая год от года нагрузка на транспортные магистрали, обусловленная общей тенденцией увеличения грузоперевозок, внедрением перевозок сдвоенными тяжеловесными составами и т.п.;
3. усиливающиеся тенденции активизации техногенных изменений геологической среды вдоль транспортных магистралей.

     Иногда  ошибочно думают, что воздействия  транспорта на геологическую среду  локальны, не учитывая, что сеть железных и автомобильных дорог разного класса, воздушных трасс, судоходных рек, ЛЭП охватывает все регионы страны. Продукты неполного сгорания транспорта попадают, прежде всего, в атмосферу и разносятся ветром, но они накапливаются в течение времени во всех компонентах окружающей, и в том числе геологической среды. Наибольшему загрязнению, естественно, подвергаются придорожные зоны. Исследования показывают, что в полосе магистральных автомобильных дорог первого класса шириной 30-50 м в почвах, грунтовых водах и растительности накапливаются нефтепродукты, свинец, цинк и другие тяжелые металлы в концентрациях, значительно превышающих ПДК. Таким образом, одна такая трасса длиной 100 км загрязняет геологическую среду сверх ПДК на площади 500 га. В районах аэродромов образуются устойчивые зоны загрязнения почв и грунтовых вод керосином и некоторыми тяжелыми металлами, при этом очаги загрязнения выходят за территорию взлетно-посадочных полос.

     На  инженерно-геологические условия  территории воздействует как строительство, так и эксплуатация транспортных систем. Они способны активизировать природные или вызвать к жизни  техногенные экзогенные геологические  процессы — оползни, обвалы, плывуны, суффозию, карст, эрозию, заболачивание  и т.д. Вибрационное воздействие от тяжелогруженых автомашин и поездов интенсифицирует оползни, обвалы, осыпи, лавины и другие гравитационные явления.

     В настоящее время ни одна автомобильная  или железная дорога страны не имеет  не только собственных сил для  обеспечения надежности инженерной защиты эксплуатирующихся сооружений, но и достаточно обоснованной картины современного состояния транспортных геотехнических систем с точки зрения наличия опасных участков, не говоря уже о прогнозных данных по изменению геологической среды. В связи с этим организация систем мониторинга по основным трассам автомобильных и железных дорог является важнейшей государственной задачей.

     Коренным  вопросом при этом является организация  систем наблюдений и контроля состояния дорог, имеющих огромную протяженность. В условиях России протяженность железных дорог, например, меняется от нескольких сотен до нескольких тысяч километров. Поэтому оценка подверженности всей зоны пролегания той или иной трассы неблагоприятным инженерно-геологическим и геологическим процессам наиболее эффективно осуществляется всевозможными дистанционными, в том числе аэрокосмическими методами. Среди них нужно, прежде всего отметить многозональную и тепловую инфракрасную съемку. В сочетании со ставшими уже традиционными методами аэрофотосъемки и наземных экспресс-инженерно-геологических изысканий они представляют собой мощный современный комплекс методов обеспечения оперативного контроля за состоянием транспортных геотехнических систем.

     На  всех трассах автомобильных и  железных дорог существует геотехнический контроль, призванный обеспечивать надежное, безаварийное функционирование трасс, сохранность и обслуживание системы инженерной защиты магистралей. Геотехнический контроль призван обеспечивать и режимные наблюдения по трассам. При организации мониторинга геологической среды, согласно A.JI. Ревзону, Е.А. Толстых и другим, существующая система геотехнического контроля должна входить составной частью в систему мониторинга.

     На  железных дорогах России геотехнический контроль осуществляется в соответствии со сложившейся организационной структурой управления, которая включает в себя следующие подразделения: управление дороги, отделение дороги, дистанция пути, околоток. В состав отделения дороги включаются обычно две-три дистанции пути, а в составе дистанции - ряд околотков. Каждый околоток охватывает 20-25 км трассы железной дороги. Поэтому уровневая система мониторинга геологической среды железнодорожных трасс должна строиться с учетом этой структуры.

     Так, по A.JI. Ревзону (1992), мониторинг детального уровня должен охватывать каждый околоток железной дороги. Для каждого околотка инженерно-геологические исследования и наблюдения в системе мониторинга ведутся в целях выявления состояний элементов геотехнической транспортной системы, представляющих опасность для ее функционирования, в целях прогноза времени, места и масштаба возможных критических ситуаций, а также назначения конкретных мероприятий по предотвращению аварий, т.е. управления состоянием ПТС на детальном уровне. Здесь основными видами работ и наблюдений в системе мониторинга являются детальные наземные топогеодезические и инженерно-геологические работы, а также тепловая аэросъемка и фототеодолитная съемка, в результате которых строятся картографические модели прогноза конкретных критических ситуаций масштаба 1:500 и 1:2000. Пример составления карты оценки опасности состояния железной дороги показан на рис. 43.

     Мониторинг  геологической среды дистанции  пути соответствует локальному уровню, основной задачей которого является оценка состояния инженерной защиты дистанции с разработкой рекомендаций по комплексу защитных мероприятий и укрупненным определением их стоимости. На этом уровне проводится оценка динамики развития различных неблагоприятных геологических и инженерно-геологических процессов за периоды строительства и эксплуатации дороги, разрабатываются управляющие решения и рекомендации по функционированию системы защитных мероприятий. Исследования и наблюдения ведутся с помощью аэрофотосъемки, с анализом материалов обычных аэрофотосъемок залетов разных лет, а также с помощью наземных инженерно-геологических обследований. Карта прогноза состояния геологической среды вдоль дистанции пути по степени устойчивости ее элементов к техногенным воздействиям строится в масштабе 1:10000 или 1:25000. 

     

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Мониторинг  геологической среды железнодорожной  трассы отделения дороги соответствует региональному уровню. Он объединяет в себе локальные информационные сети детального и локального уровней в пределах всего отделения дороги. На этом уровне мониторинга обосновывается финансирование системы защитных мероприятий по предотвращению аварийных ситуаций, составляется кадастр проявлений геологических и инженерно-геологических процессов, оценка их активности и возможного воздействия на инженерные сооружения. Обобщение всех данных по отделению проводится в АИС (автоматизированной информационной системе). Помимо информации, получаемой по локальным сетям, на этом уровне новые данные наблюдений получаются с помощью космической многозональной фотосъемки, наземных инженерно-геологических обследований и аэровизуальных работ. Картографические модели на уровне отделения строятся в масштабе 1:100 000 или 1:200 000.