Геотехнічний моніторинг: поняття, програми системи стеження, цілі, завдання та застосування в будівництві

На будівельні процеси нерідко впливають зовнішні чинники, які стають причинами аварій. Для їх контролю розробляються спеціальні системи прогнозування і комплексного аналізу, що дозволяє попереджати подібні загрози, роблячи відповідні заходи або змінюючи тактику проведення робочих заходів. Одне з центральних напрямків такого контролю являє Геотехнічний моніторинг (ГТМ), за допомогою якого можна прогнозувати і навіть управляти станом цільового об’єкта з точки зору його взаємодії з факторами негативного впливу природного характеру.

поняття ГТМ

Під ГТМ розуміється комплекс заходів, пов’язаних з наглядом за станом конструкцій споруджуваного або реконструюється. Окрему увагу під час контролю відводиться основи несе масиву і навколишнім спорудам. Технологічно дані роботи організовуються на базі спостережних пунктів, розташованих як в зоні виробництва будівництва, так і за її межами в лабораторних умовах. При цьому Геотехнічний моніторинг будівель і споруд не обмежується тільки контролем стану цільового об’єкта на час його будівництва. Ще на стадії розробки проекту може бути передбачена можливість інтеграції системи ГТМ в комплекс обслуговуючих заходів в ході експлуатації об’єкта.

інструментарій геотехнічного моніторингу

цілі ГТМ

До основних цілей геотехнічного спостереження варто віднести забезпечення безпеки на час будівництва і експлуатації підконтрольного споруди, а також формування бази показників, за якими можна оцінювати ступінь його надійності. Це стосується не тільки споруджуваних і введених в експлуатацію об’єктів, але і робіт, вироблених в рамках ремонту та реконструкції. Досягаються цілі геотехнічного моніторингу за рахунок своєчасного виявлення процесів зміни досліджуваних параметрів. До уваги беруться як характеристики конструкції, так і властивості грунту основи.

завдання ГТМ

В процесі геотехнічного контролю вирішуються наступні завдання:

  • Регулярна фіксація змін параметрів геологічного масиву і розташованих на ній конструкцій.
  • Своєчасне виявлення відхилень параметрів, а також будь-яких змін, які можуть порушити очікувані тенденції в ході виробляються робіт.
  • Оцінка ризиків, які тягнуть за собою виявлені відхилення підконтрольних параметрів.
  • Установка причин зафіксованих змін.
  • На основі результатів геотехнічного моніторингу будівель і споруд розробляється комплекс заходів, які допоможуть попередити і усунути подальші негативні процеси.

Застосування ГТМ в будівництві

геотехнічна інженерія

До процесів будівництва ГТМ підключається на етапі нульового циклу при здійсненні геодезичних обстежень і проведенні земельних робіт.Зокрема, це стосується ґрунтової основи, фундаменту і базових несучих конструкцій. Стосовно до котлованів під будівництво моніторинг здійснюється щодо огороджувальних споруд, що виключають ризики обвалу. Зачіпають обстеження і підземні об’єкти - комунікації, інженерні споруди і тунелі. В рамках проведення геотехнічного моніторингу в будівництві враховуються фактори, що впливають на споруджуваний або реконструйований об’єкт. До уваги беруться як потенційно небезпечні геологічні процеси (осідання, зсуви, суфозія), так і динамічні дії, джерелами яких є безпосередньо будівельні роботи.

ГТМ при контролі грунтів

пристрій фундаменту

При здійсненні ГТМ оцінюється стан грунтового масиву, його поведінка і можливі зміни, пов’язані з надаваними навантаженнями в ході будівництва. Стосовно до органічних грунтів аналізуються наступні характеристики:

  • Деформація основи під фундаментом споруди, що зводиться.
  • Горизонтальне зміщення ґрунтового шару по глибині.
  • Рівень підземних вод.
  • Гідродинамічний тиск, що може виникнути в водонасичених органо і органічних грунтах через дії додаткового навантаження.
  • Характер зміни фізико-механічних властивостей масиву.

Відносно насипних ґрунтів Геотехнічний моніторинг передбачає виконання таких замірів підконтрольних параметрів:

  • Ступінь осаду, який має місце через самоущільнення знову відсипатися і існуючих грунтів.
  • Навантаження від фундаментної платформи споруджуваного споруди.
  • Навантаження від масивних будівельних матеріалів і обладнання, розміщеного на майданчику.
  • Базові характеристики насипних ґрунтів.

проби ґрунту для геотехнічного моніторингу

Склад робіт по ГТМ

Згідно з нормативами, Геотехнічний моніторинг включає в себе наступні заходи:

  • Розробка програми і проекту з контролю цільового об'єкта. Визначається перелік, обсяги і методи операцій на основі вироблених геологічних вишукувань на будмайданчику.
  • Визначення термінів і періодичності виконання операцій з моніторингу. Графік встановлюється в залежності від планованої тривалості будівництва з урахуванням земельних робіт і операцій, пов'язаних з усуненням виявлених чинників негативного впливу.
  • Визначення параметрів, що контролюються. В даному випадку беруться до уваги як місцеві геологічні умови, так і характеристики споруджуваного об'єкта - в тому числі рівень його відповідальності.
  • Обробка отриманих даних і складання звіту, на основі якого приймаються заходи по зниженню зафіксованих ризиків.

Проект геотехнічного моніторингу

В процесі розробки проекту ГТМ формується набір конструктивних рішень, які могли б забезпечити мінімальну ступінь впливу на об’єкт з боку негативних факторів впливу. При цьому враховується не тільки ефективність методів, а й економічна доцільність їх застосування. Складається технологічна карта виробництва аналітичних заходів, підбираються оптимальні методи обстеження території з урахуванням кліматичних і геофізичних параметрів конкретного регіону. У проекті геотехнічного моніторингу будівництва будівлі прописуються і вимоги до екологічної безпеки, що може проявлятися у вигляді обмежень щодо використання певних методів впливу на природний ландшафт, зокрема. В кінцевому підсумку розробники представляють комплексний набір заходів з графіком їх виконання і можливостями коригування в залежності від впливу сторонніх чинників.

Геотехнічне прогнозування

вплив грунтових зрушень на будівлю

Важливу роль в комплексі ГТМ відіграє прогнозування. Даний інструментарій задіють в процесах проектування підстав, підземних частин будівель і фундаментів. Під прогнозом такого роду розуміється оцінка можливого впливу будівельного процесу на стан і характеристики грунтового масиву. Подібні заходи також є необхідністю при розробці проектів прокладання інженерних комунікацій, що розміщуються на забудованій території. В якості вихідних даних для геотехнічного моніторингу з прогнозуванням використовуються параметри переміщень огороджувальних конструкцій, а також враховується характер напружено-деформованого впливу на грунт з боку споруджуваного споруди. У розрахунках для оцінки можливих змін використовуються чисельні та аналітичні методи. У прогнозуванні додаткових деформацій, які можуть бути викликані вертикальними навантаженнями від споруджуваного об’єкта, допускається застосування розрахункової схеми в формі лінійно-деформованого півпростору.

методи ГТМ

Для здійснення моніторингу застосовуються різні технологічні підходи, серед яких геодезичні, візуальні, віброметріческіе, параметричні і т. Д. Найпростіша і поширена група методів передбачає візуально-інструментальний контроль, при якому проводиться огляд об’єкта з подальшим зняттям необхідних замірів. Зокрема, Геотехнічний моніторинг будівель з візуальним контролем фіксує процеси розвитку тріщин в конструкціях, відхилення в положенні перекриттів і стін, характеристики пошкоджень і т. Д. Інший підхід до моніторингу пропонують геофізичні методи контролю. В даному випадку проводиться комплекс інженерно-геологічних і гідрогеологічних досліджень заходів, які зовсім можуть не зачіпати параметри будівельного об’єкта, однак в повному обсязі вивчають властивості місцевого грунту і його фізичні характеристики з урахуванням і рівнів залягання грунтових вод.

Інструменти фіксації даних ГТМ

засоби геотехнічного моніторингу

Практично всі методи сучасного геотехнічного контролю припускають використання технічних засобів і пристосувань для точного визначення контрольованих показників. Це може бути і найпростіший вимірювальний інструмент на зразок рівня або рулетки, і електронні пристрої, автоматично фіксують цільові параметри - не тільки фізичні і геометричні, але і мікрокліматичні. Наприклад, для вимірювання осаду і крену будівлі або окремих його конструкцій застосовуються комплексні системи геотехнічного моніторингу, що фіксують параметричні дані завдяки встановленим датчикам і маркерами. Протягом певного часу з них знімаються показання, що дозволяють відслідковувати динаміку прогресування крену або розкриття тріщини. Але для прогнозування також значущі і такі показники, як температурний режим з динамікою перепадів, коефіцієнти вологості, рівень тиску і т. Д. Для цих та інших операцій виміру використовуються п’єзометри, інклінометри, мессдози, динамометри, тензометри і інші пристрої.

Програми геотехнічного контролю

Після фіксації контрольованих значень геотехніки заносять конкретні дані в журнал для формування звіту. Далі проводиться всебічний аналіз отриманих відомостей з метою вироблення захисних заходів, якщо це необхідно. Для вирішення таких завдань застосовуються спеціальні програми геотехнічного моніторингу, в числі яких можна відзначити наступні рішення:

  • Система TUN2. Нескладний і простий в експлуатації програмний інструмент, призначений для виконання статичного розрахунку підземних споруд.
  • Програма POLUPROM. Алгоритм даної системи дозволяє виконувати розрахунок стержневих конструкцій і споруд, пропонуючи можливість моделювання ліній впливу. Також цю програму використовують як універсального інженерного калькулятора.
  • Комплекс Midas. Корейська багатофункціональний продукт, за допомогою якого виконують базові геотехнічні операції обробки даних, а також спеціалізовані розрахунки в області тунелебудування.

висновок

геотехнічний моніторинг на грунті

Геотехника в будівництві в примітивному вигляді використовувалася з найдавніших часів, коли при влаштуванні житла люди намагалися передбачати ризики впливів з боку природних явищ. У наші дні можна говорити про багатосторонньому і високотехнологічному геотехнічної моніторингу, який дозволяє виявляти, фіксувати, аналізувати і розробляти засоби усунення як наявних, так і потенційних загроз при будівництві або експлуатації різних об’єктів. При цьому не варто розглядати методи такого контролю тільки як засіб одностороннього інформування про проблеми. Сучасні методи ГТМ стають більшою мірою інтерактивними, що дає підстави розглядати їх і як засіб забезпечення безпеки, і як інструментарій для пошуку оптимальних економічних рішень при реалізації того чи іншого проекту.



ЩЕ ПОЧИТАТИ