Специалисты Пермского национального исследовательского политехнического университета создали метод диагностики аварийных сооружений, который позволяет на 40% сократить затраты на исследования и на 50% уменьшить время работ.
Об этом сообщили ТАСС в пресс-службе вуза. Традиционные методы анализа грунта — бурение скважин и лабораторные испытания — часто неприменимы в условиях плотной городской застройки или на сложном рельефе из-за высокой стоимости и длительности работ. Ученые Пермского политеха предложили альтернативный подход: анализ поверхностных волн. Этот геофизический метод позволяет проверять грунт под существующими объектами без проведения масштабных буровых работ и нарушения его целостности.
Метод основан на принципе сейсмического просвечивания: по поверхности передается вибрация, а специальные датчики улавливают, как вызванные волны проходят через подземные слои. С помощью инженерных программ специалисты обрабатывают сигналы и восстанавливают последовательность грунтовых слоев.
Точность метода ученые подтвердили на реальном оползневом склоне с аварийным объектом. Они установили на участке несколько датчиков, «просканировали» подземные слои и получили детальную картину их строения.
«Этот метод позволяет быстро и без бурения определить актуальную структуру грунта — последовательность и мощность слоев, — пояснил кандидат технических наук, доцент кафедры "Строительное производство и геотехника" ПНИПУ Даниил Татьянников. — Но для полноценных инженерных расчетов этого недостаточно. Необходимы физико-механические характеристики каждого слоя: угол внутреннего трения, удельное сцепление, плотность, модуль деформации. Получить эти цифры напрямую из сейсмических данных сложно, для этого традиционно требуются лабораторные испытания образцов, отобранных при бурении».
Однако для многих стареющих объектов такие данные уже существуют — они были получены десятилетиями ранее при изысканиях перед строительством и хранятся в архивных отчетах. Как отметил старший преподаватель кафедры Ян Офрихтер, разработанный метод позволяет проверить, совпадает ли нынешнее строение грунтового массива с тем, что описано в архивах.
«Если структура слоев идентична, это значит, что и их физико-механические характеристики остались прежними, — добавил Офрихтер. — Так мы получаем возможность обоснованно использовать массив архивных данных для точных расчетов по усилению конструкции. Несовпадение результатов служит для инженера сигналом о недостоверности старых отчетов».
В ходе эксперимента ученые ПНИПУ сравнили данные сейсмического просвечивания с архивными сведениями. Строение слоев грунта полностью совпало. Это означает, что вместо дорогостоящего бурения достаточно «просканировать» участок методом поверхностных волн и сопоставить результаты с архивными данными.
Такой подход позволяет сократить объем буровых работ: если сейсмическое исследование подтверждает актуальность архивных данных, достаточно сделать лишь контрольные скважины. Это экономит около 40% средств и 50% трудозатрат по сравнению с полным комплексом традиционных исследований.
Новый метод может применяться для обследования различных аварийных объектов: подпорных стен, мостовых опор, фундаментов исторических зданий и других сооружений, где долгие и дорогостоящие исследования невозможны или экономически невыгодны.
