Методическое пособие 764

при сложных погодных и экологических условиях / Ф.П. Гончаренко, Є.Д. Прусенко, В.Ф. Скорченко. — К.: Автомагістраль, 1999. — С. 89 — 93 с.

4.Иванов Д.В., Зарапин Ю.А. Методы регулирования водно-теплового режима земляного полотна автомобильных дорог // Научный вестник ТГТУ, 2008 г. с. 115-116.

5.Нестле Х. Справочник строителя. Строительная техника конструкции и технологии.

–М. Техносфера, 2007. – 394 с.

6.Апталаев М.Н., О методах теплоизоляции внутригрунтовых источников тепла // Безопасность жизнедеятельности предприятий в промышленно развитых регионах: сб. материалов. Кемерово, 2015. с. 68-72.

ФГБОУ ВО «Пермский национальный исследовательский университет», филиал в г. Лысьва

M.N. Aptalaev

ABOUT ARTIFICIAL INTRASOILED HEAT SOURCES INFLUENCE ON

THE AUTOMOBILE ROAD PAVEMENT CONDITION

The relationship between the formation and accumulation of pavement deformations and the water-thermal regime of structural pavement layers is demonstrated. A full-scale experiment on the study of the thermal regime of unpaved massifs with and without the presence of artificial heat sources inside the soil is described

Key words: road clothing, water-heat regime, internal heat source, experiment, abysses

Perm National Polytechnic University, Lysva branch

УДК 699.841

Т.Т. Абрамова, К.Э. Валиева

ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПО СНИЖЕНИЮ ВОЗДЕЙСТВИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НА ГРУНТЫ

В крупных городах постоянно существует техногенное вибрационное поле, образованное волнами напряжений, распространяющимися от различных источников, основными из которых являются транспорт и промышленные объекты. Первоочередной задачей является оценка наиболее перспективных мероприятий по устранению или снижению колебаний, распространяющихся в грунте. Наиболее перспективной из современных методов и технологий по улучшению деформационных свойств широкого спектра слабых грунтов на участках высоких динамических нагрузок является струйная цементация

Ключевые слова: динамическое воздействие, грунты, геотехнологии

Наблюдающаяся в настоящее время тенденция к росту городов и увеличению объема транспортных потоков приводит к росту интенсивности вибрационного поля и, соответственно, к увеличению силы его воздействия на грунтовые массивы.

Дисперсные грунты под действием динамических нагрузок могут проявлять следующие специфические свойства: виброкомпрессию, виброползучесть и разжижение водонасыщенных грунтов. Эти явления представляют серьезную опасность для возводимых зданий и сооружений из-за снижения несущей способности грунтового основания и возникновения сверхнормативных осадок. При длительном действии вибрационных нагрузок происходят не только объемные деформации – при наличии статических сдвигающих напряжений могут возникать сдвиговые деформации, имеющие характер виброползучести. Суммарные объемные и сдвиговые деформации приводят к возникновению кренов фундамента, которые могут накапливаться на протяжении десятков лет. Следовательно, при строительстве оснований зданий и сооружений на площадках, находящихся в зонах влияния длительно действующих машин, механизмов и оборудования, которые создают вибрационное воздействие на грунтовое основание, необходимо применять комплекс защитных мероприятий, в который входят методы технической мелиорации. Эти методы позволяют изменять свойства грунтов на дли-

33

тельную перспективу и реализуются с помощью различных технологий.

В строительстве широко распространены инъекционные методы глубинной обработки грунтов. Их применение позволяет осуществлять мероприятия по повышению несущей способности грунтов в таких инженерно-геологических условиях, когда использование других средств практически невозможно. В настоящее время в практике инъекционных работ используется несколько схем нагнетания растворов. Выбор конкретной схемы определяется инженерно-геологическими условиями участка работ, глубиной инъекционных работ и назначением инъекции.

Инъекционная пропитка грунтов осуществляется специально подобранными растворами, обладающими цементирующими возможностями. Такой характер распространения растворов предусматривает применение давлений инъекций ниже «критических», т.е. давлений, исключающих разрыв грунта. Именно для этого варианта внедрения раствора проведено разделение грунтов на группы, в пределах которых эффективно применение тех или иных инъекционных рецептур. Например, для закрепления крупнозернистых песчаных разностей обычно используют цементные растворы. Для управления динамической неустойчивостью массивов лессовых грунтов, учитывая многообразие их состава и свойств, применяют различные модификации растворов на основе силиката натрия. Работы, проведенные в г. Волгодонске и Средней Азии по стабилизации просадочных лессовых грунтов в основаниях жилых зданий и промышленных сооружений, позволили значительно снизить их сейсмическую интенсивность [5].

При упрочнении широкого диапазона суглинистых и глинистых грунтов (гг. Уфа, Херсон, Душанбе и др.) наиболее эффективно и перспективно использовать высококонцентрированные растворы щелочи. Это наиболее полно отражено в исследованиях Ф.Е. Волкова [2]. По результатам статического зондирования, проведенного до и после защелачивания, отмечаются резкие пики, как лобового сопротивления, так и бокового трения [7].

В настоящее время для снижения уровня техногенных вибраций наиболее часто применяется метод цементации в различных его модификациях с образованием разрывов сплошности массива грунта. Давление разрыва зависит от механических свойств среды и глубины инъекции. Оно не зависит от проницаемости среды, вязкости раствора, диаметра скважины и радиуса инъекции. Полости разрыва рассматриваются в виде дополнительной поверхности инъектора. Разрывы могут быть вертикальными, горизонтальными или наклонными [6].

Современная технология высоконапорной инъекции (ВНИ), разработанная специалистами Уральского ПромстройНИИпроекта [12], включает несколько стадий: частичный гидроразрыв (давление 0,6-1,5 МПа) закрепляемого слоя неустойчивых глинистых грунтов с образованием искусственных полостей; заполнение этих полостей цементно-песчаным раствором и уплотнение зоны инъекции опрессовкой. Определено, что прочность грунтов на стадии твердения цементной смеси возрастает в 4-6 раз. Контроль состояния закрепленных грунтов показал, что происходит увеличение скоростей: поперечной волны в диапазоне от

Vs=70-600 м/с до Vs=700-1100 м/с, продольной волны – от Vp=500-700 м/с до Vp=1400-2000

м/с. Модуль упругости возрастает от начального уровня Ен=0,5-3,5 МПа до Ен=13-23 МПа.

С использованием гидроразрыва можно создавать направленные локальные включения в виде линз (прослоек) в массиве грунта путем поинтервального нагнетания цементнопесчаного раствора строго заданных объемов по композиционной схеме. Этот метод, наиболее широко известный в России, назван академиком В.И. Осиповым «Геокомпозит» [11]. Он успешно применен для усиления оснований аварийных зданий на слабых просадочных грунтах юга России. Проведенные на ряде строительных объектов в Москве и Подмосковье исследования показали, что усиление грунтового массива с помощью геокомпозитных включений изменяет сейсмические свойства грунта, в частности повышает его сейсмическую жесткость. Использование такого геотехногенного массива позволяет снизить уровень вибрации наземного, железнодорожного транспорта и метрополитена неглубокого заложения на 5-15

34

дБ [3].

В последнее время в сложных инженерно-геологических условиях Санкт-Петербурга при строительстве метро «Спортивная», «Адмиралтейская», «Новочеркасская» наиболее часто использовалась манжетная технология с гидроразрывом [4].

Уменьшить воздействие вибраций на слабые грунты возможно и с помощью метода глубинного перемешивания. Оно выполняется путем подачи вяжущего (цемент, известь, гипс, зола, шлак и др.) под давлением в дисперсный грунт с одновременным перемешиванием. Это позволяет в максимальной степени использовать переувлажненные структурнонеустойчивые грунты. Данный метод является быстрым и эффективным. Он позволяет достичь следующих параметров преобразованных грунтов: предел прочности при сжатии 9001500 кПа и выше, сопротивление сдвигу 450-750 кПа и выше, модуль деформации 45-75 МПа и выше [10].

К.Р. Массарш [9], оценивая метод глубинного перемешивания для слабой пластичной глины с известью, показал, что максимальная величина модуля сдвига закрепленного грунта составила 255 МПа при сдвиговой деформации 0,001%.

Технология глубинного смешивания была применена ООО «Трансстроймеханизация и ООО «НордСтэбРаша» на двух участках дорог, прилегающих к трассе строящейся автомагистрали Москва – Санкт-Петербург. Основание насыпи сложено слаборазложившимся насыщенным водой торфом. В процессе работ применялись различные варианты укрепления цементом с применением оборудования финской фирмы ALLU. Этот метод применялся при сооружении скоростной железнодорожной трассы Санкт-Петербург — Хельсинки, при укреплении основания для кольцевой автодороги в Сан-Паулу (Бразилия), при строительстве контейнерного парка в Хельсинки (Финляндия), расширении автомобильной дороги во Флориде (США) [14].

Одной из наиболее перспективных геотехнологий закрепления грунтов является струйная. В ее основе лежит использование энергии струи жидкости для разрушения и перемешивания исходного природного грунта под давлением от 1 до 70 МПа. Она высокопроизводительно позволяет создавать грунтоцементные конструкции различных размеров и форм для всех типов грунтов, на любой глубине проводить работы с дневной поверхности или из подвалов, что особенно важно в стесненных городских условиях. По данным геотехнической литературы при закреплении глинистых грунтов с помощью этого метода прочность на сжатие грунтоцемента варьирует в пределах 0,8-7,1 МПа, а для суглинков – 2,4-10,5 МПа в зависимости от свойств грунтов и параметров технологии.

Данная технология была использована при строительстве объектов трассы «Формулы -1» на Имеретинской низменности (г. Сочи). Инженерно-геологические условия характеризовались как сложные и неблагоприятные для строительства из-за специфических грунтов, встреченных в разрезе, развития подтопления и сейсмичности (8-9 баллов) [13]. После закрепления модуль деформации грунтов основания составил 2 МПа. Модуль деформации материала колонн получился равным 200 МПа. Расчетное значение давления на основание фундаментальной плиты составил 192 кПа.

Яркими примерами использования струйной цементации, вошедшими в программу освоения подземного пространства Москвы, стали: укрепление грунтов при проходке Серебряноборского тоннеля, Алабяно-Балтийских тоннелей; строительство 3-го транспортного кольца, многофункционального комплекса «Царев сад», нового здания Московского музея изобразительных искусств им. А.С. Пушкина; реконструкция государственного заповедника Царицыно, гостиницы Метрополь и др. С применением этой технологии реализован и ряд крупных и значимых для Санкт-Петербурга, Перми, Казани и других городов проектов. Более подробно это освещено в работе [1].

Достаточно эффективную и производительную оценку качества грунтоцементных свай, закрепленных с помощью струйной цементации, удалось получить совместно ученым из ООО «НПО КОСМОС» и геологического факультета МГУ [8]. Применение скважинных

35

сейсмоакустических наблюдений позволяет следить за качеством искусственного закрепления грунтов на основании кинематики и динамики распространения объемных волн и гидроволн вдоль оси скважины.

Современные технологии являются сложными и поэтому требуют тщательного геотехнического обоснования и сопровождающего мониторинга качества работ и сохранности окружающей среды.

В заключение можно отметить, что при проектировании, строительстве и эксплуатации сооружений на структурно-неустойчивых и водонасыщенных грунтах, чувствительных к вибрационным воздействиям, необходимо использовать эффективные меры для их упрочнения.

С помощью всех вышеописанных методов показана возможность искусственного преобразования слабых грунтов, склонных к разжижению при сейсмических воздействиях.

Геофизические способы контроля продемонстрировали значительное улучшение фи- зико-механических свойств преобразованных грунтовых массивов, снижение вибрации до безопасного уровня.

Литература

1.Абрамова, Т.Т. Современные методы управления свойствами грунтов на участках высоких динамических нагрузок [Текст] / Т.Т. Абрамова, Е.А. Вознесенский // Геотехника. –

2015. – №4. – С. 6-25.

2.Волков, Ф.Е. Укрепление водонасыщенных глинистых грунтов растворами гидроксида натрия высоких концентраций / Ф.Е. Волков // Инженерная геология. – 2012. – №4. – С.51-59.

3.Геокомпозиционный экран – эффективное средство снижения уровня техногенной вибрации / В.И. Осипов [и др.] [Текст] // Инженерно-геологические изыскания в строительстве: теоретические основы, методика, методы и практика: Сергеевские чтения. − Вып.8. − М.: ГЕОС, 2006. − С. 236-239.

4.Ермолаев, В.А. Закрепление оснований зданий и сооружений методом гидроразрыва при неоднократном инъектировании. Автореф. дис. … канд. техн. наук / В.А. Ермолаев. – Санкт-Петербург, 2013. − 24 с.

5.Ибрагимов, М.Н. Опыт закрепления лессовых грунтов силикатизацией [Текст] / М.Н. Ибрагимов // Геотехнические проблемы строительства на просадочных грунтах в сейсмических районах: труды III-го Центрально-Азиатского международного геотехнического симпозиума. − Душанбе, 2005. − С. 336-340.

6.Камбефор, А. Инъекция грунтов. Принципы и методы [Текст] / А. Камбефор. − М.: Энергия, 1971. – 112 с.

7.Коваленко, В.Г. Снижение геориска путем управления динамической устойчивостью массивов дисперсных грунтов [Текст] / В.Г. Коваленко // ГеоРиск. − 2007. − Декабрь. − С. 12-17.

8.Контроль качества геотехнических конструкций, созданных методом струйной цементации [Текст] / А.В. Черняков [и др.] // Технология сейсморазведки. – 2008. – №3. – С. 97103.

9.Массарш, К.Р. Деформационные свойства стабилизированных грунтовых колонн [Текст] / К.Р. Массарш // Развитие городов и геотехническое строительство. − 2006. − № 10.

−С. 158-175.

10.ОДМ 218.2.063-2015 Рекомендации по применению технологии глубинного смешивания для укрепления слабых грунтов оснований земляного полотна. Введен впервые

15.02.2016.

11.Осипов, В.И. Уплотнение и армирование слабых грунтов методом «Геокомпозит» [Текст] /В.И. Осипов, С.Д. Филимонов // ОФМГ. – 2002. – №5. – С.15-21.

12.Патент 2124091 Союз Советских Социалистических Республик, МПК Е02D 3/12

36

Способ стабилизации лессовых просадочных грунтов [Текст] / В.В. Лушников, А.Я. Эпп, В.А. Богомолов; заявитель и патентообладатель ОАО «УралНИИАСцентр» - № 97101720 - заявл. 4.02.97; опубл.27.12.98; Бюл. № 36.

13.Скрылев, Г.Е. Особенности использования метода струйной цементации для укрепления грунтов основания при строительстве объектов трассы «Формулы −1» на Имеретинской низменности [Текст] / Г.Е. Скрылев, А.Е. Монастырский, В.Ю. Тимофеев // Геотехника.

−2012. − №6. − С. 22-26.

14.Фомин, А.П. Применение технологии глубинного смешивания в массиве для укрепления слабых грунтов оснований насыпей автомобильных дорог [Текст] / А.П. Фомин, С.Н. Щукин, П.Н. Пудиков // Дороги и мосты. – 2014. – №1. – С.88-94.

ФГБОУ «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»

T.T. Abramova, K.E. Valieva

THE OVERVIEW OF MODERN TECHNOLOGIES TO REDUCE THE IMPACT

OF DYNAMIC LOADS ON SOILS

A field of technical vibrations caused by stress waves propagating from various sources, permanently exists in big cities and at industrial and transportation sites. A purposeful modification of liquefiable saturated soils can be made by various methods of their technical amelioration. Analysis of modern methods and technologies for the management of soil state and properties at the sites of high dynamic loads has revealed Jet-grouting method to be the most prospective one

Keywords: dynamic loading, soils, geotechnology

Lomonosov Moscow State University

УДК 614.841

Нгуен Тат Дат1, До Тхань Тунг2, Нгуен Ван Конг3

ОПАСНОСТИ ОТ ТОКСИЧНЫХ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ ПРИ ПОЖАРАХ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ ВЬЕТНАМА

Выполнен анализ особенностей и теоретическое исследование образования и распространения токсичных продуктов горения при пожарах в энергетических объектах Вьетнама

Ключевые слова: распространение токсичных продуктов, энергетические обеъкты Вьетнама

По докладу Главного управления ПАСС Вьетнама, в последние годы во Вьетнаме произошло много крупных пожаров на объектах энергетики. В энергетических объектах (ЭО) Вьетнама основные горючие вещества являются бензин и турбинное масло, а также изоляция кабелей, лоток, упаковка и строительные и отделочные материалы.

Всоответствии с [1] при полном сгорании полимеров, содержащих углерод и водород,

скислородом воздуха образуются углекислый газ и пары воды. В случае неполного сгорания при пламенном и тлеющем горении выделяется намного больше газообразных продуктов горения. При недостатке кислорода в помещении при горении большинства материалов обра-

зуются СО, СО2 и Н2О.

Если материалы содержат азот, то вероятнее всего образуются циановодород (HCN) и

диоксид азота (NO2). Галогено-содержащие и огнезадерживающие материалы обычно выделяют HCl и HBr. Среди других наиболее распространенных газов, входящих в состав газовой

среды на пожаре, можно отметить оксиды азота (NOx), аммиак (NH3), сульфид водорода (H2S), диоксид серы (SO2) и соединения фтора. Пониженная концентрация кислорода также дает дополнительный отрицательный эффект на физиологию организма [1].

Количество выделяющихся токсичных газов определяется химическим составом и концентрацией газообразных продуктов газификации твѐрдых и жидких горючих веществ и материалов, а также термогазодинамическими условиями пожара. В настоящее время эта

37

проблема не решена с теоретической и экспериментальной точек зрения из-за сложности фи- зико-химических условий протекания процессов газификации и горения, а также неопределенности химического состава современных строительных материалов.

Основными местами возникновения пожаров на ЭО являются:

-основные производственные помещения, цеха;

-подсобные и вспомогательные помещения производств;

-кабельные туннели и полуэтажи;

-помещения котельной и др. вспомогательные устройства.

Из анализа аварий на ЭО были выявлены основные причины возникновения и дальнейшего распространения пожара:

-повреждения масляного выключателя;

-разрушение бандажного кольца ротора генератора со стороны контактных колец, с разрушением маслоочистительного цилиндра и частей обмотки статора, ведущее к внутреннему короткому замыканию в турбо-генераторе;

-короткое замыкание в трансформаторе, ведущее к разрушению его корпуса;

-повреждение изолятора трансформатора;

-повреждение трубопровода жидкого топлива и попадания его на горячую поверх-

ность.

При аварии маслосистем ситуация, как правило, осложняется выбросом и растеканием масла через проемы и неплотности, в расположенные ниже помещения, кабельные туннели и полуэтажи. При горении дуги в масле образуются продукты глубокого разложения углеводородов. В первую очередь это газы при смешении с воздухом образующие взрывоопасные смеси.

Таким образом, наибольший риск возникновения пожара возникает при эксплуатации трансформаторов и масляного хозяйства с последующим выбросом масла и его воспламенением. Распространение токсичных газов при пожаре в зданиях и сооружениях вызвано естественной конвекцией.

При пожаре, в работе [4] показано, что эффективность работы СДУ может существенно уменьшаться из-за возникновения режима «поддува» (―plugholing‖). В этом случае чистый воздух из-под припотолочного дымового слоя за счет действия подъемных сил и перепада давлений внутри и снаружи помещения проходит через дымоудаляющее отверстие и препятствует удалению продуктов горения из помещения.

В работе [2] показано, что среднеобъемная плотность токсичного газа может быть описана следующей зависимостью:

(1)

где г.ср – среднеобъемная плотность токсичного газа, кг/м3; K – коэффициент пропорциональности между среднеобъемной плотностью токсичного газа и отношением L/Qнр, Дж/м3; Lг – удельный коэффициент образования токсичного газа; Qнр – низшая рабочая теплота сгорания горючего материала, Дж/кг.

Коэффициент пропорциональности не зависит от свойств горючего материала, размеров помещения и площади открытой поверхности горючего материала и является функцией только трех параметров, характер изующих термодинамическую картину пожара [3]:

(2)

где Tср – среднеобъемная температура газовой среды, К; Tв – температура воздуха в помещении, К; коэффициент теплопотерь, равный доле теплоты, выделившейся в очаге горения и поступающей в ограждающие конструкции помещения из всего объема помещения.

В работе [3], представлены резултаты численных экспериментов по определению плотности СО в характерных помещениях ТЭС и ГЭС Вьетнама. Показано что расчетные

38

значения СО в полномасштавных помещениях достаточно точно для инженерного метода, расчеты можно получить с использованием зависимости СО=f( O2), полученной в мелкомасштавной экспериментальной установке.

Литература

1.Иличкин В. С. Токсичность продуктов горения полимерных мате-риалов. Принципы и методы определения. – М.: Химия, 1993. – 136 с.

2.Доан Вьет Мань, Пузач С.В., Пузач В.Г. К определению показателя токсичности продуктов горения горючих веществ и материалов в помещении // Пожаровзрывобезопасность. – 2011. – Т. 20, №4. – С. 4-13.

3.Пузач С. В., Нгуен Тат Дат Экспериментально-теоретический подход к расчету концентраций моноксида углерода и показателя токсичности при пожаре в условно герметичном помещении // Пожаровзрывобезопасность. – 2017. – Т. 26. – № 2. – С. 36-43.

4.До, Т. Т. Условия возникновения «поддува» при работе систем дымоудаления с естественным побуждением [Текст] / Т. Т. До, С. В. Пузач // Пожаровзрывобезопасность. – 2014. – Т. 23. – №9. – С. 5763.

1Академия Государственной противопожарной службы МЧС России.

2Главное управление ПАСС Вьетнама.

3Институт пожарной Безопасности Вьетнма.

Nguyen Tat Dat, Do Thanh Tung, Nguyen Van Cong

FEATURES OF FORMATION AND SPREAD OF TOXIC COMBUSTION PRODUCTS IN A FIRE IN THE POWER PLANT IN VIETNAM

The analysis of features of formation and spread of toxic combustion products in a fire in the power plant in Vietnam Keywords: spread of toxic products, the power plant of Vietnam

1The State Fire Academy of Emercom of Russia

2Vietnam fire and rescue police department

3The University of fire fighting and prevention of Viet Nam

УДК 614.841

Дао Ань Туан

СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СИТУАЦИИ С ПОЖАРАМИ ВО ВЬЕТНАМЕ

Проведен анализ пожарной обстановки во Вьетнаме в 2001-2015 гг Ключевые слова: пожарная обстановка, потери, Вьетнам

Впоследние 10 лет (2006-2015 годы) во Вьетнаме в связи с его бурным экономическим и демографическим развитием, в сочетании с экстремальными погодными условиями, в частности - с длительной засухой, в стране наблюдается высокаяпожарнаяопасность и рост ущербаот пожаров (табл. 1).

Итак, во Вьетнаме, в течение последних десяти лет произошло 20323пожаров, погибли 637 и ранены1769человек, ущерб составил 442,32 млрд. долларов. В табл. 2 приведена статистика причин пожаровво Вьетнаме (2006-2015 гг.)

Анализ причин пожаров (см. табл. 2), произошедших во Вьетнаме за последние 10 лет, показывает, что главной причиной их возникновения является неосторожное обращение с огнѐм (при приготовлении пищи, использовании огня, электрического оборудования, топ-

39

лива, газа, химических веществ, т.д.). С этой причиной связано 48,53% случаев от общего количества пожаров.

Второй важной причиной возникновения пожаров являются техногенные причины, на них приходится 24,97% от общего числа пожаров.

Третьей причиной возникновения пожаров во Вьетнаме являются умышленные поджоги, на которые приходится 7,99% от общего числа пожаров. Целью поджога, как правило, является желание получить незаконное страховое возмещение.

В иных случаях виновниками являются психически ненормальные люди, пьяные или дети, которые играют с огнѐм.

Таблица 1

Динамика числа пожаров, гибели людей и ущерба от них во Вьетнаме за период 2006-2015 гг.

Рис. 1. Количество пожаров во Вьетнаме (2006-2015 гг.)

40