Предпосылки применения сейсморазведочных методов для мониторинга условий строительства Московского метрополитена
Рассмотрены возможности применения сейсморазведочных методов на базе анализа отраженных и преломленных волн при изучении сложных инженерно-геологических условий строительства тоннелей в дисперсных породах на примере возведения Кожуховской линии Московского метрополитена. By the example construction...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
|---|---|
| Дата: | 2015 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2015
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99577 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Предпосылки применения сейсморазведочных методов для мониторинга условий строительства Московского метрополитена / А.В. Анциферов, В.В. Туманов, Я.М. Юфа, А.В. Буждежан // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2015. — № 15. — С. 133-139. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859946235533721600 |
|---|---|
| author | Анциферов, А.В. Туманов, В.В. Юфа, Я.М. Буждежан, А.В. |
| author_facet | Анциферов, А.В. Туманов, В.В. Юфа, Я.М. Буждежан, А.В. |
| citation_txt | Предпосылки применения сейсморазведочных методов для мониторинга условий строительства Московского метрополитена / А.В. Анциферов, В.В. Туманов, Я.М. Юфа, А.В. Буждежан // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2015. — № 15. — С. 133-139. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| description | Рассмотрены возможности применения сейсморазведочных методов на базе анализа отраженных и преломленных волн при изучении сложных инженерно-геологических условий строительства тоннелей в дисперсных породах на примере возведения Кожуховской линии Московского метрополитена.
By the example construction of the Moscow metro line Kozhukhovskaya considered the possibility of forecasting methods of seismic refraction and reflection, as well as the method of seismic location, approach "quicksand" to the level of tunneling in dispersed rocks.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:14:21Z |
| format | Article |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015
133
УДК 550.834
ПРЕДПОСЫЛКИ ПРИМЕНЕНИЯ
СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫХ МЕТОДОВ ДЛЯ
МОНИТОРИНГА УСЛОВИЙ СТРОИТЕЛЬСТВА
МОСКОВСКОГО МЕТРОПОЛИТЕНА
Анциферов А. В., Туманов В. В., Юфа Я. М., Буждежан А. В.
(УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина)
Рассмотрены возможности применения сейсморазведочных
методов на базе анализа отраженных и преломленных волн при
изучении сложных инженерно-геологических условий строитель-
ства тоннелей в дисперсных породах на примере возведения Ко-
жуховской линии Московского метрополитена.
By the example construction of the Moscow metro line Kozhu-
khovskaya considered the possibility of forecasting methods of seismic
refraction and reflection, as well as the method of seismic location,
approach "quicksand" to the level of tunneling in dispersed rocks.
Большинство подземных сооружений требуют инженерно-
геологических исследований на всех стадиях проектирования и
строительства. Особенное значение их всестороннее и тщатель-
ное проведение имеет при строительстве тоннелей как сложных в
строительстве и эксплуатации, дорогостоящих, часто уникальных
сооружений. Относительно небольшие по протяженности тонне-
ли, такие как коммунальные, метрополитена или другие транс-
портные (в том числе с технологическими трубопроводами), про-
ектируются на относительно небольших глубинах, как в скаль-
ных, так и в дисперсных породах.
Сложность инженерно-геологических условий при строи-
тельстве тоннелей проявляется в виде разнообразных инженерно-
геологических процессов и явлений, недостаточное и неполное
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015
134
изучение которых может привести к возникновению значитель-
ных трудностей при строительстве.
По Г. С. Золотареву [1], виды, интенсивность развития,
масштабы и другие особенности инженерно-геологических явле-
ний, помимо конструктивно-строительных параметров подземно-
го сооружения, определяются, главным образом, факторами гео-
логической среды (закарстованность и трещиноватость вмещаю-
щих пород, их обводненность, тектоническая нарушенность, гео-
морфологические условия, развитие геологических процессов и
т.п.).
Инженерно-геологическая съемка, предваряющая строи-
тельство тоннелей, помимо геологоразведочных работ, должна
сопровождаться (особенно в сложных горно-геологических усло-
виях) геофизическими исследованиями, с помощью которых мо-
жет быть уточнен геологический разрез и выявлены неблагопри-
ятные для строительства подземных сооружений явления (карст,
зоны тектонических нарушений, другие ослабленные зоны и пр.).
Согласно [2], основными методами геофизического кон-
троля в шахтах и тоннелях являются сейсмические и электромет-
рические.
Исследования с использованием некоторых модификаций
этих методов были проведены при консультативном участии
УкрНИМИ на участках строительства технологических тоннелей
через горные хребты «Кобыла» и «Безымянный» в Краснодар-
ском крае, а также дополнительного технологического тоннеля
через Маркхотский хребет между нефтебазами «Грушовая» и
«Шесхарис» в районе г. Новороссийска [3].
В качестве примера оценки перспективности методов сей-
сморазведки при изучении сложных инженерно-геологических
условий строительства тоннелей в дисперсных породах рассмот-
рим строящуюся Кожуховскую линию Московского метрополи-
тена.
Проходка тоннелей планируется в четвертичных суглинках
с единичными линзами песка различной крупности. Сверху су-
глинки перекрываются четвертичными песками мелкими и пыле-
ватыми, водонасыщенными. Под четвертичными суглинками за-
легают верхнеюрские отложения титонского яруса (J3tt), пред-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015
135
ставленные в основном, суглинками тяжелыми, песчанистыми,
тугопластичными, но в верхней части верхнеюрских отложений
возможно присутствие плотных пылеватых водонасыщенных
песков. На протяжении проектируемой Кожуховской линии
наблюдается несколько размывов в породах юры и карбона, ве-
роятно, связанных с тектоническими нарушениями, которые мо-
гут быть заполнены песками. Встреча проходкой обводненных
песков («плывунов») чревата серьезными осложнениями техно-
логии проходческих работ, вплоть до возникновения аварийных
ситуаций.
С помощью геофизических наблюдений, сопутствующих
проходке тоннелей, возможен своевременный прогноз прибли-
жения песков к уровню проходки.
Приближение песков к уровню проходки тоннеля как свер-
ху, так и снизу, отслеживается профилированием вдоль стенки
тоннеля вплоть до забоя с помощью КМПВ (корреляционный ме-
тод преломленных волн) (при Vсуглинков < Vпесков) или МОВ
(метод отраженных волн) (при Vсуглинков>Vпесков). Принцип
определения положения контакта песков с суглинками методом
КМПВ основан на следующих предпосылках. Если скорости про-
дольных волн в суглинках, по которым идет проходка тоннеля,
меньше скорости продольных волн в песках (Vсуглинков< Vпес-
ков), то на некотором расстоянии от пункта возбуждения волна,
преломленная на контакте суглинков с наиболее близким к тон-
нелю пластом песков, выходит в первые вступления (рис. 1). Это
дает возможность вычислить расстояние от линии профиля
КМПВ, расположенного вдоль оси тоннеля, до рассматриваемого
пласта песков, который может располагаться как выше, так и ни-
же уровня проходки тоннеля.
Допустим, ближайший к линии проходки пласт песков
находится выше уровня проходки. В этом случае волна, прелом-
ленная на поверхности песков, залегающих ниже уровня проход-
ки, не выйдет в первые вступления и будет интерферировать в
последующих вступлениях с волной, преломленной на контакте
суглинков с вышезалегающими песками (рис. 1а). При равных
расстояниях до залегающих сверху и снизу песков волны, пре-
ломленные на контактах с вышележащими и нижележащими пес-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015
136
ками, будут взаимоподавляться. Если нижележащий пласт песка
начнет приближаться к уровню проходки, и в некоторый момент
расстояние до него станет меньше, чем расстояние до вышеле-
жащего пласта, волна, преломленная на его поверхности, выйдет
в первые вступления, обогнав волну, преломленную на контакте
суглинков с вышележащими песками. Определить, какая именно
волна вышла в первые вступления, всегда можно путем сопо-
ставления полярности данной волны с полярностью прямой вол-
ны. Таким образом, существует возможность однозначного опре-
деления расстояния до вышележащего и нижележащего пластов
песка и своевременного прогноза приближения пласта песков к
тоннелю.
В случае если скорость продольных волн в суглинках, по
которым идет проходка тоннеля, больше скорости продольных
волн в песках (Vсугл>Vпесков), головная волна на контакте су-
глинок-песок не образуется, и наблюдается только отраженная от
данного контакта волна, годограф которой с расстоянием асимп-
тотически приближается к годографу прямой волны, не пересекая
его (рис. 1б). Все вышеприведенные соотношения между голов-
ными волнами, образующимися на контактах суглинков с выше-
лежащими и нижележащими песками, справедливы и для от-
раженных волн.
Таким образом, прогноз приближения пласта песков к тон-
нелю возможен и по результатам интерпретации данных МОВ.
Для наиболее точного построения отражающих границ (контак-
тов суглинки - пески) предполагается использовать способ эл-
липсов или способ полей времен.
Вероятна возможность прослеживания преломленными и
отраженными волнами поверхности пород карбона с целью вы-
деления в них тектонических трещиноватых зон как потенциаль-
ных источников повышенной обводненности.
МОВ-МСЛ (метод сейсмолокации отраженными волнами)
позволяет отслеживать приближение песков впереди забоя – чем
больше угол приближения слоя, тем больше расстояние прогноза
впереди забоя. Поскольку предполагается, что углы приближения
границы песков к выработке не превышают 10 ° - 15 °, локация
границы суглинок – песок возможна на относительно небольших
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015
137
расстояниях - до первых десятков метров впереди забоя (рис. 2).
Поэтому применение МОВ-МСЛ может быть наиболее эффек-
тивно в случаях, когда профилированием КМПВ (или МОВ) от-
мечено устойчивое приближение границы песков к выработке.
- пески; - суглинки; V1, V3 - скорости продольных
волн в песках; V2 - скорости продольных волн в суглинках; - тон-
нель; - пункт возбуждения колебаний; - сейсмоприемник; -
лучи прямых, преломленных и отраженных волн; i21, i23 - крити-
ческие углы; - годограф прямой продольной волны; - годо-
граф головной волны на контакте с вышележащими песками;
- годограф головной волны на контакте с нижележащими пес-
ками; - годограф волны, отраженной от контакта с вышеле-
жащими песками; - годограф волны, отраженной от контакта
с нижележащими песками
Рис. 1. К обоснованию использования КМПВ при Vсугл <
Vпесков (а) и МОВ при Vсугл>Vпесков (б)
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015
138
- пункт возбуждения; - пункт приема
Рис. 2. Схема сейсмолокации нарушения из выработки. Об-
работка способом эллипсов
Анализ сложных инженерно-геологических условий, воз-
никших при возведении Кожуховской линии Московского мет-
рополитена, показал определенную схожесть проблем, возника-
ющих при прокладке тоннелей, с задачами, которые решаются с
применением методов шахтной сейсморазведки. Детальный раз-
бор примера прогноза приближения песков к уровню проходки с
помощью сейсморазведочных методов обозначил возможность
достоверного определения расстояния до их границ, что, в свою
очередь, поможет избежать серьезных осложнений проходческих
работ. Все вышеизложенное может свидетельствовать о высокой
потенциальной перспективности расширения сферы использова-
ния методик сейсморазведки, характерных для исследования
шахт. Также следует отметить, что использование сейсморазве-
дочных методов целесообразно проводить комплексно, в конеч-
ном счете, анализируя массивы данных, полученных с помощью
таких методов, как КМПВ, МОВ и МОВ-МСЛ. В таком случае
выработка
пересечение плоскости
нарушения с плоскостью
отражения
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015
139
можно будет добиться максимальной релевантности обработан-
ных результатов наблюдений.
СПИСОК ССЫЛОК
1. Золотарев Г. С. Вопросы инженерно-геологических исследо-
ваний для проектирования и строительства подземных соо-
ружений в горно-складчатых областях // Тр. Гидропроекта. –
1974. – № 36.
2. Глушко В. Т. Геофизический контроль в шахтах и тоннелях /
Глушко В. Т., Ямщиков В. С., Яланский А. А. – М.: Недра,
1987. – 278 с.
3. Туманов В. В. Оценка условий строительства подземных ли-
нейных сооружений в горной части Краснодарского края гео-
физическими методами / Туманов В. В., Компанец А. И., Ар-
хипенко А. И. // Горный информационно-аналитический бюл-
летень. – М.: МГГУ, 2005. – № 1.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99577 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1996-885X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:14:21Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Анциферов, А.В. Туманов, В.В. Юфа, Я.М. Буждежан, А.В. 2016-04-30T13:43:24Z 2016-04-30T13:43:24Z 2015 Предпосылки применения сейсморазведочных методов для мониторинга условий строительства Московского метрополитена / А.В. Анциферов, В.В. Туманов, Я.М. Юфа, А.В. Буждежан // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2015. — № 15. — С. 133-139. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99577 550.834 Рассмотрены возможности применения сейсморазведочных методов на базе анализа отраженных и преломленных волн при изучении сложных инженерно-геологических условий строительства тоннелей в дисперсных породах на примере возведения Кожуховской линии Московского метрополитена. By the example construction of the Moscow metro line Kozhukhovskaya considered the possibility of forecasting methods of seismic refraction and reflection, as well as the method of seismic location, approach "quicksand" to the level of tunneling in dispersed rocks. ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України Наукові праці УкрНДМІ НАН України Предпосылки применения сейсморазведочных методов для мониторинга условий строительства Московского метрополитена Seismic exploration methods premises for monitoring Moscow metro building conditions Article published earlier |
| spellingShingle | Предпосылки применения сейсморазведочных методов для мониторинга условий строительства Московского метрополитена Анциферов, А.В. Туманов, В.В. Юфа, Я.М. Буждежан, А.В. |
| title | Предпосылки применения сейсморазведочных методов для мониторинга условий строительства Московского метрополитена |
| title_alt | Seismic exploration methods premises for monitoring Moscow metro building conditions |
| title_full | Предпосылки применения сейсморазведочных методов для мониторинга условий строительства Московского метрополитена |
| title_fullStr | Предпосылки применения сейсморазведочных методов для мониторинга условий строительства Московского метрополитена |
| title_full_unstemmed | Предпосылки применения сейсморазведочных методов для мониторинга условий строительства Московского метрополитена |
| title_short | Предпосылки применения сейсморазведочных методов для мониторинга условий строительства Московского метрополитена |
| title_sort | предпосылки применения сейсморазведочных методов для мониторинга условий строительства московского метрополитена |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99577 |
| work_keys_str_mv | AT anciferovav predposylkiprimeneniâseismorazvedočnyhmetodovdlâmonitoringausloviistroitelʹstvamoskovskogometropolitena AT tumanovvv predposylkiprimeneniâseismorazvedočnyhmetodovdlâmonitoringausloviistroitelʹstvamoskovskogometropolitena AT ûfaâm predposylkiprimeneniâseismorazvedočnyhmetodovdlâmonitoringausloviistroitelʹstvamoskovskogometropolitena AT buždežanav predposylkiprimeneniâseismorazvedočnyhmetodovdlâmonitoringausloviistroitelʹstvamoskovskogometropolitena AT anciferovav seismicexplorationmethodspremisesformonitoringmoscowmetrobuildingconditions AT tumanovvv seismicexplorationmethodspremisesformonitoringmoscowmetrobuildingconditions AT ûfaâm seismicexplorationmethodspremisesformonitoringmoscowmetrobuildingconditions AT buždežanav seismicexplorationmethodspremisesformonitoringmoscowmetrobuildingconditions |