Таблица 2. Показатели механических свойств пород, используемые при моделировании.
Показатели Породы | Мощ ность слоя | с, МПа | φ, град | Е, МПа | µ | ψ, град (0<ψ<φ) |
Литориновые отложения | 20 | 0,02 | 16 | 7 | 0,35 | 5 |
0,02 | 25 | 10 | ||||
Озерно-ледниковые отложения | 10 | 0,017 | 0 | 0,27 | 0,45 | 0 |
0,028 | 6 | 4 | 2 | |||
Лужская морена и озерно-ледниковые суглинки лужского возраста | 35 | 0,045 | 0 | 0,9 | 0,40 | 0 |
0,040 | 12 | 10 | 6 | |||
Дислоцированная толща вендских глин | 15 | 0,13 | 5 | 40 | 0,42 | 3 |
Верхнекотлинские глины венда | 20 | 0,6 | 16 | 160 | 0,35 | 5 |
Примечание с – сцепление, φ – угол внутреннего трения, Е – модуль деформации, µ - коэффициент Пуассона, ψ – угол дилатансии |
В расчетах деформации земной поверхности использовались две модели: линейно-деформируемой и упруго-пластической сред.
Рисунок 3. Мульда оседания земной поверхности, полученная по результатам моделирования оседания земной поверхности от строительства станции «Адмиралтейская» в программном пакете SIGMA.
Для адаптации модели к реальным условиям применялись данные натурных измерений оседаний земной поверхности, производившихся во время строительства станции и в последующие периоды. По результатам проведенного моделирования получены параметры мульды оседания земной поверхности (рис. 3).
Из приведенного рисунка видно, что в радиусе 75 м от оси станции оседание земной поверхности и соответственно зданий снижается до 20 мм. Согласно действующим нормам ТСН 50-302-2004 дополнительные осадки в 20-30 мм способствуют переводу старинных зданий в предаварийное состояние.
3. Характер и динамика развития вертикальных перемещений перегонных тоннелей «Невский проспект – Горьковская» и «Гостиный двор – Василеостровская» зависит от их расположения по отношению к тальвеговой либо склоновой части погребенной долины Пра-Невы, определяющей степень дезинтеграции верхнекотлинских глин и интенсивность комплексного воздействия подземных вод вендского водоносного комплекса.
Исследуемые трассы перегонных тоннелей центральной части города «Невский проспект – Горьковская» и «Гостиный двор – Василеостровская» пройдены под тальвегом погребенной долины Пра-Невы на глубине более 90 м. В пределах склоновой части палеодолины вмещающей средой тоннелей служат верхнекотлинские глины верхнего венда, а в тальвеговой части – толща переслаивания песчаников с прослоями глин, ниже которой прослеживается вендский водоносный комплекс, содержащий хлоридные натриевые воды.
Согласно данным, приведенным в приложении 2, существенные снижения величины вертикальных перемещений тоннелей отчетливо прослеживаются в зоне тальвега, при их проложении на минимальном расстоянии от кровли напорного вендского водоносного комплекса, где действуют наибольшие градиенты напора (свыше 9,0), определяющие величину гидродинамического давления при восходящем перетекании хлоридно-натриевых вод через трещиноватую толщу водоупоров.
Величина вертикальных перемещений (S) тоннельных конструкций по трассам определяется как результирующая от действия следующих составляющих: S = S1 + S2 + S3 + S4 – S5,
где S1 – деформация оседания, зависящая от действия давления собственного веса пород (природное давление над кровлей тоннеля), мм; S2 – деформация, создаваемое тоннельной конструкцией, мм; S3 – деформация оседания, определяемая образованием пустот при растворении и выщелачивании гидроизоляционного слоя, мм; S4 – деформация, обусловленная изменением состояния и деформационных свойств вмещающих пород при физико-химическом воздействии хлоридно-натриевых вод вендского водоносного комплекса, мм; S5 – деформация подъема, создаваемая за счет действия напоров вендского водоносного комплекса, мм.
Если S1 + S2 + S3 + S4 > S5, то тоннели испытывают только перемещения оседания.
Гидродинамический режим вендского водоносного комплекса, характеризуется чередованием спадов и подъемов пьезометрической поверхности. В настоящее время уровень горизонта постепенно растет во времени на территории всего города. При восстановлении пьезометрической поверхности вендского водоносного комплекса до естественного уровня (выше земной поверхности), снижается величина оседания тоннеля.
Постепенное разрушение гидроизоляционного слоя за счет растворения и выщелачивания тампонажного цемента также оказывает влияние на увеличение значений оседания тоннелей (S3).
Соответственно динамике перемещений выделены три зоны по трассе «Невский проспект – Горьковская» и четыре зоны по трассе «Гостиный двор – Василеостровская» (приложение 2).
4. Компонентный состав разрушенных конструкционных материалов и натечных форм в эскалаторном и глубоких перегонных тоннелях зависит от гидрогеохимических условий водоносных горизонтов, воздействующих на обделку, а также техногенных источников загрязнения подземной среды.
По трассам перегонных тоннелей центральной части города «Невский проспект – Горьковская» и «Гостиный двор – Василеостровская» была проведена специализированная съемка состояния тоннельных конструкций с отбором проб разрушенных несущих материалов (бетон, железобетон, чугун) и натечных форм, образующихся на теле тюбингов, а также в горизонтальных и вертикальных стыках и болтовых отверстиях. Следует принимать во внимание, что для перегонных тоннелей вмещающей средой являются верхнекотлинские глины венда и толща переслаивания глин и песчаников.
По результатам проведенного анализа химического состава водных вытяжек, приготовленных из отобранных проб, была определена направленность процессов разрушения несущих обделок и гидроизоляционных материалов перегонных тоннелей.
На перегоне «Невский проспект – Горьковская», ремонт которого был закончен за 4 месяца до начала обследования (июнь 2006г), преобладающими компонентами во всех образцах являются гидрокарбонаты (968,8–22 632,00 мг/л), сульфаты (327,4 – 3 818,00 мг/л) и натрий (2 330,4 – 13 775,00 мг/л), подчиненное значение имели хлориды (297,8 – 1 985,00 мг/л) (приложение 3). Доказательством активности разрушения цементов является наличие высокого содержания кремниевой кислоты (до 205мг/л), что объясняется протеканием начальной стадии разрушения материалов нового гидроизоляционного слоя, в составе которого содержится гидросульфоалюминат кальция и свободный гипс, и отремонтированных несущих обделок за счет химической и биохимической коррозии. Повышенные значения сульфатов связаны также с деятельностью тионовых бактерий, обнаруженных в ходе микробиологических исследований.
По трассе перегонных тоннелей «Гостиный двор – Василеостровская», которая эксплуатировалась без ремонта в течение 39 лет, в водных вытяжках, приготовленных из всех разновидностей отобранных образцов, преобладающими компонентами является хлориды (567,2 – 32 704,0 мг/л) и натрий (396,8 – 27 215,0 мг/л), что доказывает длительное агрессивное воздействие восходящего перетекания минерализованных вод вендского водоносного комплекса на разрушенные материалы конструкций (см. приложение 3). Максимальное количество хлоридов (32 704,00 мг/л) и натрия (27 215 мг/л), а также наибольшая поврежденность конструкционных материалов и гидроизоляции наблюдалось при расположении тоннеля под тальвегом погребенной долины, при этом, значение градиентов напора при перетекании превышало 9. На рассматриваемой трассе содержание гидрокарбонатов в 50 раз ниже, а сульфатов более чем на порядок меньше (HCO32- до 429 мг/л; SO42- до 3091 мг/л), чем по трассе «Невский проспект – Горьковская», что свидетельствует о высокой степени разрушения конструкционных материалов и кристаллизации хлоридных солей.
Результаты обследования перегонных тоннелей «Невский проспект – Горьковская» и «Гостиный двор – Василеостровская», а также эскалаторного хода ст. м. «Площадь Александра Невского-I» показали идентичных характер разрушения несущих материалов и гидроизоляции. Однако, наблюдается сильное расхождение в значениях преобладающих компонентов (см. приложение 3), что объясняется различием в составе подземных вод, воздействующих на конструкции и наличием источников загрязнения в верхней части разреза четвертичной толщи (см. табл. 1).
В водных вытяжках образцов, отобранных по эскалаторному ходу ст. м. «Площадь Александра Невского–I», по сравнению с пробами, полученными из перегонных тоннелей, наблюдается уменьшение содержания всех макрокомпонентов (Cl- 1 430 мг/л; HCO32- 1 600 мг/л; Na 1 680 мг/л) (см. приложение 3). При этом, по всей глубине эскалаторного тоннеля прослеживается четкая закономерность влияния химического состава подземных вод на разрушение материалов несущих конструкций и гидроизоляционного слоя, что сказывается на составе водных вытяжек (см. рисунки 1, 2).
Таблица 3. Некоторые микробиологические показатели (максимальные значения) по трассам перегонных тоннелей «Невский проспект – Горьковская», «Гостиный двор – Василеостровская» и эскалаторному ходу ст. м. «Пл. Ал. Невского-I».
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
Основные порталы (построено редакторами)