ИНСТРУКЦИЯ ПО НАБЛЮДЕНИЯМ ЗА СДВИЖЕНИЯМИ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ И РАСПОЛОЖЕННЫМИ НА НЕЙ ОБЪЕКТАМИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ В МОСКВЕ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ РД 07-166-97 ПОСТАНОВЛЕНИЕ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ГОРНЫЙ И ПРОМЫШЛЕННЫЙ НАДЗОР РОССИИ 17 сентября 1997 г. N 29 (Д) УТВЕРЖДЕНА Постановлением Госгортехнадзора России от 17 сентября 1997 года N 29 Введена в действие с 17 сентября 1997 года ПРЕДИСЛОВИЕ В настоящее время наблюдения за изменением геомеханического состояния породного массива и деформациями объектов при строительстве подземных сооружений ведутся различными организациями по ведомственным инструкциям, предназначенным для решения иных, как правило, более узких задач. Эти инструкции содержат неодинаковые требования к точности измерений, различные методики проведения наблюдений и обработки их результатов. Такие различия делают практически невозможным сопоставление полученных данных, их обобщение и использование, что может привести к крупным авариям, особенно в условиях интенсивного строительства подземных сооружений в плотно застроенных районах города. Отсюда возникла необходимость составления единой инструкции, содержащей научно-обоснованные нормы, требования и методы, позволяющие оперативно оценивать изменение геомеханического состояния породного массива при строительстве подземных сооружений и на основании полученной информации своевременно принимать надежные профилактические и защитные меры. При составлении настоящей Инструкции были использованы методы, приборы и инструменты, нормы и требования, содержащиеся в существующих отраслевых документах, особенно в Инструкции по наблюдениям за сдвижением горных пород, земной поверхности и подрабатываемыми сооружениями на угольных и сланцевых месторождениях, согласованной с Госгортехнадзором СССР 05.03.87 и утвержденной Министерством угольной промышленности СССР 30.12.87 (М., Недра, 1989). Одновременно в настоящей Инструкции отражены особенности развития деформационных процессов при строительстве подземных сооружений и учтена специфика проведения наблюдений в этих условиях. Основным отличием настоящей Инструкции от существующих нормативных документов является то, что составлению проекта наблюдательной станции предшествует прогноз ожидаемых сдвижений и деформаций, на основании которого выбираются наиболее надежные для рассматриваемых условий методы наблюдений, оптимальное расположение реперов, рациональная частота наблюдений и другие параметры станции, при которых обеспечивается оперативное получение информации о развитии деформационных процессов, необходимой для своевременного принятия профилактических и защитных мер. Инструкция составлена Институтом проблем комплексного освоения недр Российской академии наук совместно с Научно-исследовательским, проектно-изыскательским и конструкторско-технологическим институтом оснований и подземных сооружений им. Н.М. Герсеванова и Московским городским трестом геолого-геодезических и картографических работ при участии Управления развития Генплана г. Москвы и АО "Московский комитет по науке и технологиям". 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 1.1. Инструкция по наблюдениям за сдвижениями земной поверхности и расположенными на ней объектами при строительстве в Москве подземных сооружений составлена в соответствии с Законом Российской Федерации "О недрах" от 03.03.95 N 27-ФЗ (ст. 24) и регламентирует условия, порядок и методы проведения наблюдений за сдвижениями земной поверхности и расположенными на ней объектами при строительстве в Москве подземных сооружений, а также способы обработки результатов наблюдений и требования к их оформлению. 1.2. Инструкция предназначена для специалистов и работников предприятий, организаций, осуществляющих контроль за влиянием подземных сооружений на земную поверхность и расположенные на ней объекты. 1.3. Измерения сдвижений земной поверхности и расположенных на ней объектов должны проводиться по программе, отвечающей требованиям, приведенным в разд. 3 - 5 настоящей Инструкции, в целях: определения абсолютных и относительных величин деформаций и сравнения их с расчетными и допустимыми значениями; выявления причин возникновения и степени опасности деформаций для нормальной эксплуатации объектов; принятия своевременных мер по борьбе с возникающими деформациями или устранению их последствий; уточнения расчетных данных физико-механических характеристик грунтов; уточнения методов расчета и установления допустимых и предельных величин деформаций для различных типов зданий, сооружений и коммуникаций; установления эффективности принимаемых профилактических и защитных мер; уточнения закономерностей процесса сдвижения горных пород и зависимостей его параметров от основных влияющих факторов. Результаты измерений могут быть использованы также при решении спорных вопросов, связанных с определением причин деформирования объектов и степени влияния на них подземных сооружений. Программа проведения измерений составляется организацией (имеющей соответствующую лицензию), производящей измерения, на основе технического задания, выдаваемого проектно-изыскательской или научно-исследовательской организацией по согласованию с организациями, осуществляющими строительство или эксплуатацию сооружений и объектов. Составление программы проведения наблюдений за деформациями толщи горных пород и расположенными в ней объектами должно производиться с участием специалистов-геомехаников. Необходимость в проведении наблюдений должна определяться проектно-изыскательской или научно-исследовательской организацией в зависимости от ожидаемых деформаций земной поверхности, характера и состояния объектов, расположенных в зоне влияния подземного сооружения. Наблюдения проводятся в обязательном порядке при строительстве подземных сооружений на глубинах более пяти метров и вблизи особо ответственных объектов с повышенным риском эксплуатации. В спорных ситуациях вопрос о проведении наблюдений и интерпретации их результатов решается органами исполнительной власти города и Госгортехнадзора России с учетом рекомендаций независимой экспертизы. 1.4. Наблюдения за сдвижениями земной поверхности, толщи пород и расположенными там объектами должны вестись с начала строительства подземных сооружений и в первые годы их эксплуатации до стабилизации деформаций. 1.5. Организация и проведение наблюдений должны осуществляться в несколько этапов. Вначале составляется прогноз ожидаемых сдвижений и оцениваются возможные последствия строительства подземных сооружений. Затем составляется проект наблюдательной станции, в котором излагаются цели и задачи измерений, намечается размещение стенных и грунтовых реперов, разрабатывается календарный план измерений, выбираются приборы и методы измерений в зависимости от прогноза ожидаемых сдвижений, экономической целесообразности и имеющихся в наличии материалов и инструментов. После этого производится вынос проекта наблюдательной станции в натуру. Непосредственные измерения и обработка их результатов должны выполняться в соответствии с проектом и с учетом характера и скорости развития деформационных процессов. При необходимости изменения частоты и методики измерений, расположения реперов и других элементов проекта подготавливается соответствующее обоснование. По результатам наблюдений составляются оперативные и итоговые отчеты, которые передаются заказчику. 1.6. При выполнении полевых работ по измерению сдвижений и деформаций кроме требований настоящей Инструкции следует соблюдать требования других действующих нормативных документов, относящихся к безопасности ведения геодезических, строительных и горных работ (СНиП 3.01.03-84 "Геодезические работы в строительстве", СНиП 1-4-80 "Техника безопасности в строительстве", Положение о порядке и контроле безопасного ведения горных работ в опасных зонах, согласованное с Госгортехнадзором России письмом от 26.02.93 N 01-17/70). 2. ПОНЯТИЯ, ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СДВИЖЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД, ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ И СООРУЖЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В НАСТОЯЩЕЙ ИНСТРУКЦИИ 2.1. Абсолютная величина горизонтального сдвижения земной поверхности (на данный момент времени) - его полная величина, получаемая по отношению к исходным геодезическим знакам, установленным вне зоны влияния подземного сооружения. 2.2. Активизация сдвижения толщи пород и земной поверхности - изменение характера распределения и величин сдвижений и деформаций земной поверхности и грунтовой толщи при строительстве сооружения в зоне влияния ранее пройденных выработок по сравнению со сдвижениями и деформациями от одиночного сооружения, возводимого в ненарушенном горными работами породном массиве. 2.3. Вероятные сдвижения и деформации - величины сдвижений и деформаций, определяемые на основании недостаточно полной информации о горно-геологических условиях возведения подземного сооружения. 2.4. Вертикальные деформации земной поверхности (наклоны, кривизна) - деформации земной поверхности в вертикальной плоскости, вызванные неравномерностью вертикальных сдвижений. 2.5. Вертикальные перемещения основания фундамента - осадки, происходящие под влиянием горных работ, а также в результате уплотнения грунта под воздействием внешних нагрузок и в отдельных случаях собственной массы грунта; просадки, происходящие в результате уплотнения под воздействием как внешних нагрузок и собственной массы грунта, так и дополнительно с ними действующих факторов (замачивание просадочного грунта, оттаивание ледовых прослоек в замерзшем грунте и т.п.); набухания и усадки, связанные с изменением объема некоторых видов глинистых грунтов при изменении их влажности, температуры (морозное пучение) или воздействия химических веществ. 2.6. Главные сечения мульды сдвижения - вертикальные сечения мульды вдоль и поперек подземного сооружения, проходящие через точки с максимальными оседаниями земной поверхности. 2.7. Горизонтальные деформации растяжения или сжатия - деформации земной поверхности в горизонтальной плоскости, вызванные неравномерностью горизонтальных сдвижений. В точках мульды сдвижения различают горизонтальные деформации: в продольном направлении, эпсилон ; х в поперечном направлении, эпсилон ; у в направлениях, параллельных продольному, эпсилон ; х1 в направлениях, параллельных поперечному, эпсилон ; у1 в заданном направлении, эпсилон . лямбда 2.8. Горизонтальное сдвижение земной поверхности (мм) - горизонтальная составляющая вектора сдвижения точки в мульде сдвижения земной поверхности. В точках мульды различают горизонтальные сдвижения: в продольном направлении, кси ; х в поперечном направлении, кси ; у в направлении, параллельном продольному, кси ; х1 в направлении, параллельном поперечному, кси ; у1 в заданном направлении, кси . лямбда 2.9. Граничные углы - внешние относительно выработанного пространства углы, образованные на вертикальных разрезах по главным сечениям мульды сдвижения горизонтальными линиями и линиями, соединяющими границу выработки с границей зоны влияния горных работ на земной поверхности. 2.10. Граница зоны влияния подземного сооружения или граница мульды сдвижения - контур зоны на земной поверхности, определяемый по -3 граничным углам или по деформациям: наклона 0,5 х 10 , растяжения 0,5 -3 х 10 , при длинах интервалов 15 - 20 м. 2.11. Граница зоны опасного влияния подземных горных работ - контур зоны опасного сдвижения земной поверхности, определяемый по углам сдвижения или критическим деформациям. 2.12. График сдвижений и деформаций земной поверхности - линии, изображающие в определенном масштабе распределение величин сдвижений и деформаций земной поверхности на профильной линии. Различают графики: а) оседания; б) горизонтального сдвижения; в) наклонов мульды сдвижения; г) горизонтальных деформаций (растяжений, сжатий); д) кривизны мульды сдвижения; е) скорости оседания. 2.13. Деформация горной выработки (котлована) - изменение ее формы и размеров под действием нагрузок. 2.14. Деформационная марка - геодезический знак, жестко укрепленный на конструкции здания или сооружения (фундаменте, колонне, стене), меняющий свое положение вследствие осадки, просадки, подъема, сдвига, крена или горизонтального перемещения фундамента. 2.15. Длина полумульды - расстояние в главном сечении на продольном или поперечном разрезе между границей мульды и точкой пересечения с земной поверхностью линии, проведенной под углом полных сдвижений (при полной подработке) или под углом максимального оседания (при неполной подработке). Участок плоского дна при расчете сдвижений и деформаций в длину полумульды не включается. Различают длины полумульд (м): в продольном направлении, L ; 1 в поперечном направлении, L . 2 2.16. Допустимые деформации земной поверхности (основания сооружений) - деформации, могущие вызвать такие повреждения в сооружениях, при которых для дальнейшей эксплуатации их по прямому назначению достаточно проведения текущих наладочных и ремонтных работ. 2.17. Зона опасного влияния подземных горных работ - часть мульды сдвижения, на которой в результате влияния горных работ возникают деформации, опасные для зданий, сооружений и природных объектов. 2.18. Зона трещин и провалов на земной поверхности - часть мульды сдвижения, на которой в результате влияния горных работ возникают трещины и провалы. 2.19. Зона трещин и разломов горных пород - часть области сдвижения горных пород, подвергшаяся сдвижению в форме прогиба и сдвига с образованием трещин. 2.20. Зона обрушения горных пород - часть области сдвижения горных пород, подвергшаяся обрушению. 2.21. Зона прогиба - часть области сдвижения горных пород, подвергшаяся сдвижению в форме прогиба слоев без разрыва их сплошности. 2.22. Исходный репер - репер, заложенный в районе наблюдательной станции на участке, не подвергающемся сдвижению и служащий для передачи отметки на опорные реперы станции. 2.23. Коэффициент запаса устойчивости - отношение суммы удерживающих сил к сумме сдвигающих. 2.24. Коэффициент подработанности земной поверхности - отношение фактического размера выработанного пространства к минимальному размеру, при котором наступает полная подработка земной поверхности. Различают коэффициенты подработанности: в продольном направлении, n ; 1 в поперечном направлении, n . 2 При полной подработке земной поверхности коэффициенты подработанности в продольном и поперечном направлениях равны или больше единицы. 2.25. Крен фундамента - деформация в результате неравномерной осадки, просадки, подъема и т.п., характеризующая разность вертикальных перемещений точек, отнесенных к расстоянию между ними. 2.26. Кривизна мульды сдвижения (размерность 1/м) - отношение разности наклонов двух соседних интервалов мульды к полусумме длин этих интервалов. Различают кривизну мульды, определенную непосредственно по данным измерений и полученную по сглаженной кривой оседания. В точках мульды различают кривизну: в продольном направлении, К ; х в поперечном направлении, К ; у в направлении, параллельном продольному, К ; у1 в направлении, параллельном поперечному, К ; х1 в заданном направлении, К . лямбда 2.27. Критические деформации земной поверхности - величины деформаций земной поверхности, принятые для определения границ зоны опасного влияния подземных горных работ и углов сдвижения: кривизна К -3 -3 = 0,2 х 10 , 1/м, наклон i = 4 х 10 , горизонтальное растяжение -3 эпсилон = 2 х 10 , при длинах интервалов 15 - 20 м. 2.28. Максимальные горизонтальные деформации - наибольшие сжатия и растяжения интервалов мульды при закончившемся процессе сдвижения. В точках мульды различают максимальные сжатия и растяжения: в продольном направлении, эпсилон ; max,х в поперечном направлении, эпсилон ; max,у в направлении, параллельном продольному, эпсилон ; max,х1 в направлении, параллельном поперечному, эпсилон ; max,у1 в заданном направлении, эпсилон . лямбда 2.29. Максимальное горизонтальное сдвижение (мм) - наибольшая горизонтальная составляющая векторов сдвижения точек при закончившемся процессе сдвижения. В точках мульды различают максимальные горизонтальные сдвижения: в продольном направлении, кси ; max,х в поперечном направлении, кси ; max,у в направлении, параллельном продольному, кси ; max,х1 в направлении, параллельном поперечному, кси ; max,у1 в заданном направлении, кси . лямбда 2.30. Максимальная кривизна мульды сдвижения (1/м) - наибольшая кривизна мульды при закончившемся процессе сдвижения. В точках мульды различают максимальную кривизну: в продольном направлении, К ; max,х в поперечном направлении, К ; max,у в направлении, параллельном продольному, К ; max,х1 в направлении, параллельном поперечному, К ; max,у1 в заданном направлении, К . max лямбда 2.31. Максимальное оседание (мм) - наибольшая вертикальная составляющая векторов сдвижения точек при закончившемся процессе сдвижения. Различают максимальные оседания: при полной подработке, эта ; о при неполной подработке, эта . m 2.32. Максимальные наклоны мульды сдвижения - наибольшие наклоны интервалов мульды сдвижения при закончившемся процессе сдвижения. В точках мульды различают максимальные наклоны: в продольном направлении, i ; max,х в поперечном направлении, i ; max,у в направлении, параллельном продольному, i ; max,х1 в направлении, параллельном поперечному, i ; max,у1 в заданном направлении, i . max лямбда 2.33. Маяк - приспособление для наблюдения за развитием трещин: гипсовая или алебастровая плитка, прикрепляемая к обоим краям трещин на стене или потолке; две стеклянные или плексигласовые пластинки, имеющие риски для измерения величины раскрытия трещины и др. 2.34. Меры охраны объектов от вредного влияния горных разработок - мероприятия, направленные на уменьшение вредного влияния горных работ на здания, сооружения и природные объекты, в целях устранения причин нарушения нормальной эксплуатации объектов, могущих вызвать несчастные случаи. 2.35. Минимальный радиус кривизны (м) - радиус кривизны в точке сдвижения с максимальной кривизной. в продольном направлении, R ; min,х в поперечном направлении, R ; min,у в направлении, параллельном продольному, R ; min,х1 в направлении, параллельном поперечному, R ; min,у1 в заданном направлении, R . min лямбда 2.36. Мульда сдвижения земной поверхности - участок земной поверхности, подвергшийся сдвижению под влиянием горных работ. 2.37. Наблюдательная станция - совокупность реперов, заложенных по определенной системе на земной поверхности, в сооружениях или в подземных выработках в целях проведения наблюдений за сдвижением земной поверхности, сооружений или горных пород в толще. Различают типовые (рядовые и долговременные) и специальные наблюдательные станции. 2.38. Наклоны интервалов в мульде сдвижения - отношение разности оседаний двух соседних точек мульды к расстоянию между ними. В точках мульды различают наклоны: в продольном направлении, i ; х в поперечном направлении, i ; у в направлении, параллельном продольному, i ; х1 в направлении, параллельном поперечному, i ; у1 в заданном направлении, i . лямбда 2.39. Нарушение устойчивости горной выработки, котлована или сооружения - состояние, когда их деформации превосходят допустимые значения, при которых дальнейшая эксплуатация объектов затруднена и может представлять опасность для жизни людей. 2.40. Неполная серия наблюдений - комплекс измерений, в результате которых определяется положение всех или части реперов в одной из плоскостей: в горизонтальной или вертикальной, может включать или не включать определение положения трещин. 2.41. Опорный репер - репер профильной линии, заложенный на участке наблюдательной станции, не подвергающемся сдвижению, и служащий исходным для наблюдения на данной профильной линии. 2.42. Оседание земной поверхности эта (мм) - вертикальная составляющая вектора сдвижения точки в мульде сдвижения земной поверхности. 2.43. Область сдвижения горных пород - часть массива горных пород, подвергшаяся сдвижению под влиянием горных работ. 2.44. Общая продолжительность процесса сдвижения - период, в течение которого земная поверхность под влиянием горных работ находится в состоянии сдвижения. За начало процесса сдвижения точки земной поверхности принимается дата, на которую оседание точки достигает 15 мм. За окончание процесса сдвижения принимается дата, после которой суммарные оседания на протяжении 6 месяцев не превышают 10% максимальных, но не более 30 мм. 2.45. Обрушение пород - беспорядочное перемещение разрушенных пород с потерей естественной структуры в результате ведения горных работ. 2.46. Ожидаемые сдвижения и деформации - величины сдвижений и деформаций, определяемые в условиях, когда имеются календарные планы развития горных работ и известны необходимые для расчетов исходные данные. 2.47. Оползень - медленное смещение масс горных пород, слагающих откос (а иногда и его основание), происходящее в виде скользящего движения между сдвигающимися породами и неподвижным массивом. Обрушение - быстрое смещение породных масс или блоков и пачек пород, слагающих откос, сопровождающееся дроблением смещающейся части массива. Оплывина - перемещение в виде потока насыщенных водой до текучего состояния некоторых разновидностей песчано-глинистых пород нарушенной структуры (пылеватых песков и глин, лессовидных суглинков, лессов и т.п.), которые растекаются по площади под углом 4 - 6ё и менее. Осыпь - разрушение и смещение приповерхностной части крутых откосов. Оплывание - фильтрационные деформации, вызываемые переносом и переотложением грунтовых частиц подземными водами, вытекающими на откос в пределах участка их высачивания. 2.48. Относительное максимальное оседание q - отношение величины 0 максимального оседания земной поверхности к величине прогиба кровли подземного сооружения при полной подработке и закончившемся процессе сдвижения. 2.49. Относительное максимальное горизонтальное сдвижение альфа - 0 отношение максимального горизонтального сдвижения к максимальному оседанию при полной подработке и закончившемся процессе сдвижения. 2.50. Относительные перемещения основания сооружения - перемещения одних частей фундамента сооружения по отношению к другим. 2.51. Параметры сдвижения земной поверхности - величины, характеризующие процесс сдвижения земной поверхности, зависящие от горно-геологических условий строительства подземного сооружения. К ним относятся: а) относительные максимальные оседания; б) относительные максимальные горизонтальные сдвижения; в) максимальные значения наклонов, кривизны, горизонтальных деформаций, скорости оседания; г) углы сдвижения; д) граничные углы; е) углы разрывов; ж) углы полных сдвижений; з) угол максимального оседания; и) общая продолжительность процесса сдвижения и продолжительность периода опасных деформаций. 2.52. Поверхность скольжения - траектория, по которой движутся оползающие породы и разделяющая в условиях предельного равновесия области движения и покоя. Верхнюю (близкую к вертикальной) часть поверхности скольжения, в которой действуют растягивающие напряжения, называют поверхностью отрыва. 2.53. Полная серия наблюдений - комплекс наблюдений на наблюдательной станции, включающий измерения по реперам в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также определение положения трещин относительно границ горных выработок. На профильных линиях, расположенных в главных сечениях мульды сдвижения, полная серия наблюдений состоит из нивелирования реперов, измерения расстояния между ними и определения положения трещин. 2.54. Период опасных деформаций земной поверхности - период интенсивных сдвижений земной поверхности, в течение которого проявляется опасное влияние горных работ на сооружения и природные объекты. К интенсивным сдвижениям относятся сдвижения со скоростью оседания более 30 мм в месяц. 2.55. Предельные деформации земной поверхности (основания сооружений) - деформации, превышение которых может вызвать аварийное состояние сооружений, повлечь угрозу опасности для жизни людей. 2.56. Приоткосная зона - часть массива горных пород, непосредственно примыкающая к откосу, в которой распределение напряжений зависит от угла откоса и где располагается поверхность скольжения. 2.57. Профильная линия наблюдательной станции - прямая или ломаная линия, вдоль которой расположены реперы наблюдательной станции. 2.58. Провал - участок земной поверхности, подвергшийся обрушению под влиянием подземных горных работ. 2.59. Радиус кривизны мульды сдвижения (м) - величина, обратная кривизне мульды сдвижения. В точках мульды различают радиусы кривизны: в продольном направлении, R ; х в поперечном направлении, R ; у в направлении, параллельном продольному, R ; х1 в направлении, параллельном поперечному, R ; у1 в заданном направлении, R . лямбда 2.60. Расчетные сдвижения и деформации - величины сдвижений и деформаций, получаемые путем умножения ожидаемых или вероятных сдвижений и деформаций на коэффициенты перегрузки; применяются для разработки мер охраны зданий и сооружений. 2.61. Репер - знак, с фиксированной точкой (центром), закрепленный в грунте, сооружении или горной выработке для наблюдений за их сдвижением. 2.62. Рабочий репер - репер профильной линии, предназначенный для определения величин сдвижений земной поверхности, положение которого в пространстве определяется относительно опорных реперов профильной линии. 2.63. Репер глубинный - геодезический знак, основание которого устанавливается на скальные, полускальные или другие коренные практически несжимаемые грунты. 2.64. Репер грунтовый - геодезический знак, основание которого устанавливается ниже глубины сезонного промерзания или перемещения грунта. 2.65. Репер стенной - геодезический знак, устанавливаемый на несущих конструкциях зданий и сооружений. 2.66. Опорный знак - знак, практически неподвижный в горизонтальной плоскости, относительно которого определяются сдвиги и крены фундаментов зданий или сооружений. 2.67. Центрировочное устройство - устройство на опорном знаке для многократной установки геодезических инструментов в одном и том же положении. 2.68. Ориентирный знак - знак, служащий для обеспечения исходного ориентирного направления при измерении сдвигов и кренов фундаментов зданий и сооружений. 2.69. Специальная наблюдательная станция - наблюдательная станция, заложенная в целях детального изучения отдельных вопросов сдвижения горных пород и земной поверхности: по взаимосвязи деформаций сооружения и основания (грунта), по влиянию деформаций подработанной толщи и земной поверхности на фильтрацию из водных объектов в горные выработки и других вопросов. 2.70. Сосредоточенные деформации - деформации (горизонтальные и вертикальные) на небольших (до 5 м) интервалах мульды сдвижения, резко превышающие соответствующие деформации на смежных таких же интервалах; на участках сосредоточенных деформаций обычно возникают трещины, ступени и уступы. При образовании ступени участок у края трещины, расположенный ближе к точке максимального оседания, оседает больше, чем расположенный дальше от этой точки. При образовании уступа - наоборот. 2.71. Расслоение горных пород - последовательное отделение от толщи слоев пород и перемещение их в сторону выработанного пространства без нарушения слоистости. 2.72. Смежные выработки - выработки, имеющие общую границу или разделенные целиком такого размера, при котором происходит активизация сдвижения горных пород и земной поверхности. 2.73. Сдвижение горных пород - перемещение и деформирование массива горных пород в результате нарушения их естественного равновесия при строительстве подземных сооружений. 2.74. Сдвижение земной поверхности - перемещение и деформирование земной поверхности в результате сдвижения массива горных пород при строительстве подземных сооружений. 2.75. Типовая наблюдательная станция - наблюдательная станция на земной поверхности, заложенная в целях получения основных параметров сдвижения при строительстве подземных сооружений в типовых горно-геологических условиях. Продолжительность существования станций от одного года (на рядовых) до нескольких десятков лет (на долговременных). 2.76. Точность измерений - качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины. Погрешность измерений - отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. 2.77. Углы сдвижения - внешние относительно выработанного пространства углы, образованные на вертикальных разрезах по главным сечениям мульды сдвижения при полной подработке горизонтальными линиями и линиями, соединяющими границу выработки с границей зоны опасного влияния на земной поверхности. 2.78. Угол максимального оседания ТЭТА (град.) - острый угол, образованный на вертикальном разрезе в главном сечении мульды сдвижения горизонтальной линией и линией, соединяющей середину подземного сооружения с точкой максимального оседания при неполной подработке земной поверхности. 2.79. Углы полных сдвижений - внутренние относительно выработанного пространства углы, образованные на вертикальных разрезах (по главным сечениям мульды) основанием подземного сооружения и линиями, соединяющими границы выработки с границами плоского дна мульды сдвижения. 2.80. Углы разрывов - внешние относительно выработанного пространства углы, образованные на вертикальных разрезах по главным сечениям мульды горизонтальными линиями и линиями, соединяющими границы выработки с ближайшими к границам мульды сдвижения трещинами на земной поверхности. 2.81. Управление устойчивостью горных выработок, котлованов и подземных сооружений - сохранение допустимого значения коэффициента запаса устойчивости в течение срока их службы. 2.82. Устойчивость - способность горных выработок и подземных сооружений сопротивляться силам, вызывающим нарушение равновесия. 2.83. Фильтрационный выпор - нарушение устойчивости подтопленных песчаных откосов, при котором приходит в движение некоторый его объем. Суффозия - вынос мелких минеральных частиц и растворенных веществ водой, фильтрующейся в толще горных пород. 2.84. Частотные наблюдения - часто повторяемые серии наблюдений на профильных линиях с промежутками во времени не более одного месяца в целях определения отдельных параметров сдвижения. 2.85. Щелемер - приспособление для измерения величины развития трещин по трем направлениям. 3. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ 3.1. Оценка и прогноз геомеханического состояния горных пород при составлении проекта наблюдательной станции должны производиться на основании исходных данных, перечисленных в табл. 1. Таблица 1 КЛАССИФИКАЦИЯ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ -------------------------------------------------------------------------------- | Класс | Группа | Вид | |---------------------|-------------------------|------------------------------| | 1 | 2 | 3 | |---------------------|-------------------------|------------------------------| |1. Горно- и гидро- |1.1. Способ строительства|1.1.1. Подземный | |геологические условия| |1.1.2. Открытый | |строительства |-------------------------|------------------------------| |подземного сооружения|1.2. Глубина горных работ|1.2.1. Менее 5 м | | | |1.2.2. Свыше 5 м | | |-------------------------|------------------------------| | |1.3. Обводненность |1.3.1. Сухой | | |участка строительства |1.3.2. Обводненный | | | |1.3.3. Наличие плывунов | |---------------------|-------------------------|------------------------------| |2. Стратиграфия и |2.1. Состав и |2.1.1. Мощность наносов | |тектоника района |чередуемость слоев толщи |2.1.2. Состав и мощность | | |горных пород |отдельных слоев толщи | | |-------------------------|------------------------------| | |2.2. Наличие и |2.2.1. Угол падения | | |характеристика |плоскости сместителя | | |тектонических |2.2.2. Современная активность | | |нарушений в районе |тектонического нарушения | | |строительства |2.2.3. Мощность перемятых | | | |пород | | | |2.2.4. Сейсмичность | | |-------------------------|------------------------------| | |2.3. Наличие и |2.3.1. Местоположение | | |характеристика карстов |потенциальной поверхности | | |и древних оползней |скольжения | | | |2.3.2. Размеры оползневой | | | |призмы | | | |2.3.3. Местоположение и | | | |размеры карстов | |---------------------|-------------------------|------------------------------| |3. Основные элементы |3.1. Перепад высот |3.1.1. Равнинная | |рельефа и | |3.1.2. Холмистая | |гидрографической | |3.1.3. Гористая | |сети |-------------------------|------------------------------| | |3.2. Наличие, |3.2.1. Реки | | |местоположение и |3.2.2. Ручьи | | |характеристика |3.2.3. Пруды | | |водных объектов | | |---------------------|-------------------------|------------------------------| |4. Физико - |4.1. Плотностные |4.1.1. Удельный и объемный | |механические | |веса | |свойства грунтов | |4.1.2. Плотность и пористость | | |-------------------------|------------------------------| | |4.2. Механические |4.2.1. Предел прочности на | | | |сжатие | | | |4.2.2. Предел прочности на | | | |растяжение | | | |4.2.3. Сцепление | | | |4.2.4. Угол внутреннего | | | |трения | | |-------------------------|------------------------------| | |4.3. Деформационные |4.3.1. Упругости | | |модули |4.3.2. Деформаций | | | |4.3.3. Сдвига | | |-------------------------|------------------------------| | |4.4. Реологические |4.4.1. Параметры ползучести | | | |4.4.2. Период релаксации | |---------------------|-------------------------|------------------------------| |5. Наличие и |5.1. Гражданские здания |5.1.1. Жилые здания | |характеристика | |5.1.2. Общественные здания | |застройки |-------------------------|------------------------------| |территории |5.2. Промышленные здания |5.2.1. Производственные | | | |предприятия | | | |5.2.2. Коммунальные службы | | |-------------------------|------------------------------| | |5.3. Инженерные |5.3.1. Подземные коммуникации | | |коммуникации |5.3.2. Наземные коммуникации | | |-------------------------|------------------------------| | |5.4. Подземные объекты |5.4.1. Объекты, расположенные | | | |ниже строящегося сооружения | | | |5.4.2. Объекты, расположенные | | | |выше строящегося сооружения | | | |5.4.3. Объекты, расположенные | | | |на уровне строящегося соору- | | | |жения | |---------------------|-------------------------|------------------------------| |6. Характеристика |6.1. Местоположение |6.1.1. В плане | |подземного сооружения|сооружения |6.1.2. На разрезе | | |-------------------------|------------------------------| | |6.2. Размеры сооружения |6.2.1. Ниже земной поверхности| | | |6.2.2. Выше земной поверхности| -------------------------------------------------------------------------------- 3.2. При описании горно- и гидрогеологических условий строительства подземного сооружения указываются способ строительства (подземный или открытый), вид и последовательность возведения крепи. Глубина горных работ учитывается при оформлении документов на строительство сооружения. При глубине более 5 м оформляется горный отвод. Обводненность участка строительства оценивается притоком воды к сооружению в различные сезоны года. Особое внимание уделяется изучению местоположения глинистых слоев, обводненных песков и плывунов. 3.3. При составлении характеристики стратиграфического строения и тектоники района указываются мощность и состав наносов, чередуемость, состав и мощность отдельных слоев толщи пород, углы падения плоскостей сместителя и выходы их на земную поверхность, мощность и местоположение перемятых пород, сейсмичность района, наличие и местоположение поверхностей скольжения древних оползней и карстовых образований. 3.4. При описании основных элементов рельефа и гидрографической сети дается характеристика местности (равнинная, холмистая), приводятся данные о перепаде высот, о направлении и величине уклона местности, сведения о наличии в районе строительства рек, ручьев, прудов и оврагов, их местоположении и пропускной способности в различные периоды года. 3.5. При изучении физико-механических свойств грунтов определяются их плотностные, механические, деформационные и реологические характеристики, оценивается представительность (репрезентативность) полученных данных, указываются пределы колебаний показателей свойств и их средние значения. 3.6. При описании застройки территории указываются условия эксплуатации и назначение объектов, возможные последствия при нарушении этих условий, габариты зданий и сооружений, глубина залегания подземных коммуникаций, диаметр и материал труб, угол и направление уклона самотечных сетей и коллекторов. Описание иллюстрируется графическими материалами. 3.7. Подземное сооружение характеризуется его размерами, назначением, условиями эксплуатации, видом и материалом крепи, глубиной подземной и высотой наземной частей. Описание сопровождается планом и разрезами, на которых указывается местоположение подземного сооружения. 3.8. В пояснительной записке к проекту наблюдательной станции приводятся сведения о наличии пунктов государственной геодезической сети, а также знаков, установленных для целей строительства, материалы ранее выполненных работ по измерению деформаций и связь их с последующими работами, а также данные о системе координат и высотных отметок, если в них имеется необходимость. 4. УПРАВЛЕНИЕ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИМ СОСТОЯНИЕМ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД 4.1. Составлению проекта наблюдательной станции должны предшествовать оценка и прогноз геомеханического состояния породного массива в районе строительства подземного сооружения и в зоне его влияния на объекты, расположенные на земной поверхности и в толще пород. 4.2. Оценка геомеханического состояния до начала горных работ производится на основании геологических данных и инженерных изысканий, при этом основное внимание уделяется определению природного (естественного) поля напряжений, характеристике тектонических нарушений, трещиноватости, слоистости, водообильности, карстообразования и других особенностей массива. 4.3. Прогноз изменения геомеханического состояния породного массива под влиянием горных работ производится как для типовых условий строительства и эксплуатации подземного сооружения, так и для аварийных ситуаций (разрушение крепи выработок, прорывов в них плывунов, развитие карстовых образований, активизация древних оползней и т.д.). Он состоит из определения ожидаемых параметров развития геомеханических процессов, основными из которых являются: размеры и местоположения зон сдвижения; значения максимальных сдвижений и деформаций; характер распределения деформаций в мульде сдвижения; общая продолжительность процесса сдвижения и периода опасных деформаций. 4.4. При прогнозе геомеханического состояния следует учитывать, что при аварийных ситуациях в породном массиве может образовываться 15 зон, отличающихся по характеру и степени деформирования пород, а также по последствиям, которые возникают при попадании объектов в эти зоны (Приложение 1). 4.5. Внешние границы мульды сдвижения на земной поверхности при подземном способе возведения сооружения следует определять по граничным углам, а внешние границы опасной ее части - по углам сдвижения. Значения этих углов зависят от свойств горных пород и определяются опытным путем. При отсутствии опытных данных значения граничных углов и углов сдвижения определяются по табл. 2. Углы разрывов принимаются на 10 град. круче углов сдвижения при f <= 1,5 и на 5ё круче при f > 1,5. Таблица 2 ЗНАЧЕНИЯ ГРАНИЧНЫХ УГЛОВ ДЕЛЬТА И УГЛОВ СДВИЖЕНИЯ 0 ДЕЛЬТА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ КОЭФФИЦИЕНТОВ КРЕПОСТИ ПОРОД ПО М.М. ПРОТОДЬЯКОНОВУ ------------------------------------------------------------------ | Значения коэффициента f | Значения углов, град. | |-------------------------------------|--------------------------| | Среднее | Предел изменения | дельта | дельта | | | | 0 | | |--------------|----------------------|-------------|------------| |0,1 |До 0,3 |40 |45 | |--------------|----------------------|-------------|------------| |0,5 |0,3 - 0,7 |45 |55 | |--------------|----------------------|-------------|------------| |1,0 |0,7 - 1,2 |50 |60 | |--------------|----------------------|-------------|------------| |1,5 |1,2 - 2,0 |55 |65 | |--------------|----------------------|-------------|------------| |2,5 |2,0 - 3,5 |60 |70 | |--------------|----------------------|-------------|------------| |4,0 |3,5 - 4,5 |65 |75 | |--------------|----------------------|-------------|------------| |5,0 |4,5 - 6,0 |70 |80 | ------------------------------------------------------------------ 4.6. Значения ожидаемых максимальных сдвижений и деформаций земной поверхности при подземном способе возведения сооружений следует вычислять по формулам: а) максимальное оседание земной поверхности: ----- эта = q m \/n n , (1) m 0 1 2 где: q - коэффициент, учитывающий характер затухания сдвижений от 0 выработки к земной поверхности, колеблется для условий Московского региона в пределах от 0,7 до 0,9 (чем породы прочнее, тем q меньше); 0 m - величина прогиба кровли выработки; n , n - коэффициенты подработанности, определяемые из выражений: 1 2 ------ n = 0,9 \/D / Н; 1 1 ------ n = 0,9 \/D / Н, 2 2 здесь D и D - поперечный и продольный размеры подземной 1 2 выработки; Н - глубина расположения выработки. При значениях D и D > 1 1 2 принимаются n и n = 1; 1 2 б) максимальный наклон: i = С m / Н, (2) m i где С - коэффициент, зависящий от горно - геологических условий i строительства и эксплуатации подземного сооружения, определяется опытным путем. Значения С колеблются в пределах от 1,4 до 1,8; i в) максимальная кривизна: m К = С --, (3) m k 2 Н где С - коэффициент, зависящий от мощности наносов и других k рыхлых отложений, определяется по результатам натурных наблюдений. Значения С колеблются в пределах от 3 до 4, при этом чем больше k мощность наносов, тем больше значение С ; k г) максимальное горизонтальное сдвижение: кси = С эта , (4) m кси m где С - коэффициент, зависящий от мощности наносов и других кси рыхлых отложений, определяется по результатам натурных наблюдений. Значения С колеблются в пределах от 0,3 до 0,4, при этом чем кси больше мощность наносов, тем больше значение С ; кси д) максимальная горизонтальная деформация: m эпсилон = С -, (5) m эпсилон Н где С - коэффициент, зависящий от горно - геологических эпсилон условий проведения и эксплуатации подземного сооружения и мощности наносов, определяется опытным путем. Значения С колеблются эпсилон в пределах от 0,6 до 0,8, при этом чем больше мощность наносов, тем больше значение С . эпсилон 4.7. Расчет ожидаемых сдвижений и деформаций в точках мульды сдвижения следует производить по формулам: эта = эта S(Z); (6) х m эта m i = +/- ---- S`(Z); (7) х L эта m К = ---- S"(Z); (8) х 2 L кси = 0,2 эта F(Z); (9) х m эта m эпсилон = 0,2 ---- F`(Z), (10) х L где: эта , i , К , кси и эпсилон - оседание, наклон, кривизна, х х х х х горизонтальное сдвижение и относительная горизонтальная деформация в точке с абсциссой Х (начало координат в точке максимального оседания) соответственно; L - длина полумульды (часть мульды между границей и точкой максимального оседания), определяемая графически (рис. 1 - здесь и далее рисунки не приводятся); Z = Х / L - относительная координата; S(Z), S`(Z), S"(Z), F(Z), F`(Z) - переменные коэффициенты (функциональные зависимости), отражающие характер распределения деформаций в мульде сдвижения. Численные значения этих коэффициентов находятся из анализа результатов натурных наблюдений. Усредненные значения указанных коэффициентов, необходимые для приближенных инженерных расчетов ожидаемых сдвижений и деформаций, приведены в табл. 3. Таблица 3 ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ S(Z), S`(Z), S"(Z), F(Z), F`(Z) ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- |Z = X / L| S(Z) | S`(Z) | S"(Z) | F(Z) | F`(Z) | | |-----------------------|-----------------------|-----------------------|-----------------------|-----------------------| | | при | при | при | при | при | при | при | при | при | при | при | при | при | при | при | | |n >= 1|n = 0,8|n <= 0,6|n >= 1|n = 0,8|n <= 0,6|n >= 1|n = 0,8|n <= 0,6|n >= 1|n = 0,8|n <= 0,6|n >= 1|n = 0,8|n <= 0,6| |---------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------| |0 |1,00 |1,00 |1,00 |0 |0 |0 |0 |-4,51 |-8,60 |0 |0 |0 |0 |-7,4 |-9,4 | |---------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------| |0,1 |0,99 |0,98 |0,96 |-0,19 |-0,48 |-0,83 |-2,10 |-5,17 |-7,83 |0,19 |0,73 |0,91 |-2,1 |-7,0 |-8,2 | |---------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------| |0,2 |0,95 |0,90 |0,84 |-0,56 |-1,04 |-1,25 |-5,11 |-6,07 |-5,50 |0,56 |1,36 |1,59 |-5,1 |-5,6 |-5,2 | |---------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------| |0,3 |0,86 |0,77 |0,66 |-1,20 |-1,63 |-1,89 |-7,25 |-5,17 |-1,91 |1,20 |1,83 |1,90 |-7,3 |-3,0 |-1,8 | |---------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------| |0,4 |0,71 |0,58 |0,47 |-1,89 |-1,98 |-1,89 |-5,70 |-1,55 |1,79 |1,89 |1,91 |1,85 |-5,7 |0,7 |2,3 | |---------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------| |0,5 |0,50 |0,39 |0,30 |-2,20 |-1,91 |-1,57 |0 |3,01 |4,33 |2,20 |1,67 |1,49 |0 |3,9 |4,3 | |---------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------| |0,6 |0,29 |0,22 |0,16 |-1,89 |-1,44 |-1,09 |5,70 |5,68 |4,91 |1,89 |1,20 |1,04 |5,7 |5,1 |4,6 | |---------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------| |0,7 |0,14 |0,10 |0,08 |-1,20 |-0,85 |-0,64 |7,25 |5,45 |3,97 |1,20 |0,71 |0,62 |7,3 |4,4 |3,7 | |---------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------| |0,8 |0,08 |0,04 |0,03 |-0,56 |-0,41 |-0,31 |5,11 |3,56 |2,49 |0,56 |0,35 |0,32 |5,1 |2,8 |2,3 | |---------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------| |0,9 |0,01 |0,01 |0,01 |-0,19 |-0,15 |-0,11 |2,10 |1,50 |1,10 |0,19 |0,13 |0,12 |2,1 |1,2 |1,1 | |---------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------|------|-------|--------| |1,0 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |0 | ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4.8. Общая продолжительность процесса сдвижения земной поверхности Т над проводимой подземной выработкой рассчитывается по общ формуле: Т = К Н / с, (11) общ Т где: К - коэффициент, зависящий от механических свойств, Т литологических и других особенностей массива горных пород, определяется опытным путем. Его значения колеблются, как правило, в пределах от 1,5 до 2,5; с - скорость подвигания забоя выработки, м/мес. Период опасных деформаций также устанавливается опытным путем или рассчитывается по формуле: t = р Т , (12) оп общ где р - коэффициент, определяемый по табл. 4. Таблица 4 ЗНАЧЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА Р ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРИОДА ОПАСНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ------------------------------------------------------------------ | эта / Т , мм/мес. |10|20 |30 |40 |60 |100|200|100| | общ | | | | | | | | | |---------------------------------|--|---|---|---|---|---|---|---| |р |0 |0,1|0,3|0,4|0,5|0,6|0,7|0,8| ------------------------------------------------------------------ 4.9. При аварийных ситуациях следует учитывать, что в породном массиве, прилегающем к котлованам и поверхностным сооружениям, в пределах приоткосной зоны образуются поверхности скольжения, по которым происходят оползни. Размеры приоткосной зоны и местоположение наиболее вероятной поверхности скольжения могут быть определены по графикам рис. 2 и 3. Соотношение между размерами приоткосной зоны и местоположением наиболее вероятной поверхности скольжения показано на рис. 4. 5. НАБЛЮДЕНИЯ ЗА РАЗВИТИЕМ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В ТОЛЩЕ ПОРОД, НА ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ И В СООРУЖЕНИЯХ 5.1. Инструментальные наблюдения за сдвижением земной поверхности и расположенными на ней объектами при строительстве в Москве подземных сооружений производятся в целях получения оперативной информации об изменении геомеханического состояния породного массива, на основании которой можно своевременно принимать необходимые профилактические и защитные меры. Одновременно полученная информация используется для решения задач, приведенных в разделе 1. 5.2. Инструментальные наблюдения за сдвижением земной поверхности и сооружений следует проводить на наблюдательных станциях, состоящих из системы реперов, закладываемых в грунт и в конструкции сооружений, а за сдвижением толщи горных пород - по глубинным реперам, закладываемым в скважины. На застроенных территориях для исключения возможности повреждений подземных коммуникаций места закладки реперов должны согласовываться с органами исполнительной власти. Закладка реперов и начальные наблюдения на них должны проводиться до начала горных работ. Схема наблюдательной станции приведена в приложении 2 (не приводится). 5.3. Закладка наблюдательной станции и наблюдения на ней производятся по специальному проекту, состоящему из графической части и пояснительной записки. Графическая часть включает план наблюдательной станции в масштабе 1:500, 1:1000 или 1:2000 (в зависимости от размеров выработанного пространства и контролируемой территории), геологические разрезы по профильным линиям (в том же масштабе, что и план станции) и чертежи конструкции реперов. На план наносятся: рельеф земной поверхности, проектируемые и существующие подземные сооружения, выходы под наносы тектонических нарушений, местоположение плывунов и карстов, глинистых прослойков, расположение зданий, сооружений и подземных коммуникаций, профильные линии и все реперы, как грунтовые и глубинные, так и закладываемые в здания и сооружения. |