Отправить сообщение, заявку, вопрос

Зарегистрироваться для участия в конференции

Запросить консультацию специалистов по данному техническому решению

Рубрикатор материалов

Сейчас в информационной базе:
рубрик - 75 , авторов - 236 ,
всего информационных продуктов - 2160 , из них
статей журнала - 476 , статей базы знаний - 58 , новостей - 1565 , конференций - 3 ,
блогов - 8 , постов и видео - 40 , технических решений - 9

Copyright © 2016-2018 ГеоИнфо
Все права защищены

Разработка и сопровождение: InfoDesigner.ru
13 марта 2017 года

Изыскания и проектирование. Можно ли повысить достоверность?

Размышляя о том, можно ли повысить данные инженерных изысканий, автор статьи вновь обращается к двум экспериментам, результаты которых показывают, что сколько бы изыскатели ни трудились, они практически всегда будут получать отличные друг от друга цифры и графики. А вся остальная работа по обработке этих данных при подготовке отчета, а затем и при проектировании, является совершенно субъективной.

Барвашов Валерий АлександровичВедущий научный сотрудник НИИОСП им. Н.М.Герсеванова АО «НИЦ Строительство»

Мы живем в интересное с профессиональной точки зрения время, которое характеризуется особой ситуацией и в изысканиях, и в проектировании. Многие специалисты уже высказывались на этот счет. Вот, например, несколько цитат из статьи известных геологов, профессоров МГУ им. М.В. Ломоносова д.г.-м.н. Е.А.Вознесенского и д.г.-м.н. А.В.Брушкова, опубликованной в журнале «Инженерные изыскания» (№7/2014 г):

«1. Мы отлично знаем, что большое количество данных о составе и свойствах грунтов в ходе инженерно-геологических работ не получено экспериментально, а выдумано – «нарисовано» (так же, как и часть скважин и горных выработок). Это очевидно, потому что ряд лабораторий выдает огромное количество данных еще до того, как испытания могут быть даже теоретически завершены в соответствии с действующими стандартами.

2. Хорошо известно, что проектировщики часто берут для расчетов не экспериментально полученные показатели свойств грунтов, а просто «подходящие» величины из таблиц нормативных документов. И хорошо еще, если они понимают, что это за показатели.

3. В последние годы в разных городах официально – с разрезанием ленточки – в эксплуатацию вводились весьма ответственные сооружения еще до того, как были завершены изыскания. А это значит, что проектирование и строительство предшествовали проведению изысканий.

Нарушается ли во всех этих случаях Федеральный закон «О безопасности зданий и сооружений»? Безусловно. Означает ли это, что устойчивость и безопасность таких сооружений находится под угрозой? Самое смешное, что совсем необязательно – на это и расчет. Что же обеспечивает их устойчивость? Многократный запас прочности, заложенный при проектировании, который обеспечивается многократным удорожанием строительства».

Добавим к этому, что изыскания всегда выполняются в выработках, отстоящих на больших расстояниях друг от друга, поэтому изыскатели испытывают порядка 10-6 (частей на миллион, ppm) объема грунтов основания. Оплата труда изыскателей составляет всего 0,05-0,1% капитальных затрат на строительство сооружения. Об этом писали другие известные геологи: к.г.-м.н. А.А.Чайкин, д.г.-м.н., проф., Р.С.Зиангиров, к.г.-м.н. Д.И.Эппель в статье «О взаимодействии изыскательских и проектных организаций и о геотехнической экспертизе в условиях отмены обязательного применения СНиПов (Информационный вестник Мособлэкспертизы, №3/2007).

 

Неоднозначность данных

А ведь результаты изысканий, получаемые в выработках, например, при зондировании (СРТ) крайне неоднозначны. Почему-то эта неоднозначность не получает должного внимания. Нам известно всего два эксперимента, посвященных исследованию неоднозначности результатов изысканий.

Первый эксперимент был проведен в 2008 г в университете штата Луизиана по заказу Федеральной Администрации Автодорог США. Зондирование проводилось в 16 близко расположенных выработках глубиной около 20 м (см. схему на рисунках 1 и 2, радиусы концентрических окружностей 1 и 2 м).

Рис. 1. Фотография расположения точек статического зондирования Рис. 1. Фотография расположения точек статического зондирования

 

Рис. 2. Схема расположения точек статического зондирования Рис. 2. Схема расположения точек статического зондирования

 

Рис. 3. Удельный вес грунта Рис. 3. Удельный вес грунта Рис. 4. Сопротивление конуса по острию qc Рис. 4. Сопротивление конуса по острию qc

 

Второй эксперимент был выполнен в России менее 2 лет назад ООО «НПП Геотек» с помощью дилатометра Маркетти (рис. 5).

Рис. 5. Эпюры модулей деформации E1 and E2, измеренных дилатометром Маркетти, и их отношение в выработках, расположенных на расстоянии 2 м друг от друга, а также отношение Е1/Е2. Рис. 5. Эпюры модулей деформации E1 and E2, измеренных дилатометром Маркетти, и их отношение в выработках, расположенных на расстоянии 2 м друг от друга, а также отношение Е1/Е2.

 

Из рисунка 5 видно, что модули Е1 и Е2 отличаются друг от друга в разы.

Почему же так мало таких экспериментальных исследований? Ведь неопределенность данных ИГИ – это ключевой вопрос для проектирования.

 

Субъективные данные

Для интерпретации инженерно-геологических данных, например, данных зондирования, разными авторами предложено большое число различных корреляционных формул, полученных статистической обработкой данных ИГИ. Но, во-первых, эти данные явно нестатистические, а во-вторых, коэффициенты в этих формулах в ряде источников имеют порой до 5 и более цифр, якобы соответствующих их точности. Эти «лишние» цифры получаются при статистической обработке ограниченного объема реальных данных и должны отражать именно эту ограниченность. Правильнее указывать реальный разброс результатов обработки данных, задавая верхний и нижний пределы этого разброса. Ведь возможны случаи, когда реален только диапазон разброса, при этом ни одна цифра не является точной, например, 2-5 (от двух до пяти). Приписывать «лишние» цифры после запятой только потому, что они получаются осреднением по формулам неверно. Читатель легко найдет такие публикации.

Кроме того, получив данные из выработок, геологи приступают к «творческой» работе: они субъективно «размазывают» скудные данные ИГИ о свойствах грунтов по всему объему основания под сооружением либо вручную, либо с помощью компьютерных программ, представляя стратификацию всего лишь на нескольких разрезах, но, увы, не между ними, а уж эту «невидимую» работу завершают проектировщики, которым приходится «размазывать» эту стратификацию между разрезами. И это еще одна субъективная операция.

При этом аварий построенных сооружений очень мало (десятые доли процента от общего числа). Спасает то, что во многом «чувствительность» сооружений к описанному выше «размазанному» многообразию данных ИГИ весьма ограничена. Правда, неизвестно насколько.

Строго говоря, неопределенность исходных данных характерна и для многих других технических областей. Например, в космическом секторе, в автомобильной и авиационной промышленности и т.п. В таких задачах исходные данные для расчетов чаще всего неизвестны заранее. И хотя свойства материалов, из которых выполняются эти объекты, хорошо изучены и тысячекратно испытаны физически и виртуально, так же, как и сами объекты, поведение внешней среды часто непредсказуемо. Поэтому доля аварий, например, при космических запусках, достигает 2%, несмотря на многочисленные расчеты и испытания.

В таких проектах рассматривают самые различные нештатные ситуации, разрабатывают и хранят в памяти компьютера тысячи виртуальных сценариев их парирования. Например, при полете спутника возможна весьма гибельная встреча с космическим мусором, летящим с огромной скоростью. Локация такого мусора выполняется с упреждением, и затем автоматически срабатывает маневр ухода. Библиотека таких нештатных ситуаций огромна и постоянно пополняется. Это стимулирует теоретические исследования и физические эксперименты.

 

Аварийные сценарии

Аналогичный подход возможен и в строительстве. Весьма перспективно разрабатывать аварийные сценарии на будущее и хранить их в компьютерной памяти. В таком случае можно было бы выполнять не один, а серию расчетов системы «основание-сооружение», а не полагаться на личный опыт и на авось. Это даст стимул для развития теоретических и практических методов корректного проектирования. Иметь электронную базу нештатных ситуаций и соответствующих мероприятий очень удобно, т.к. ответы на любые вопросы можно было бы получать очень быстро. Доступ в такую базу данных позволит предсказывать поведение системы «основание-сооружение» на интуитивном уровне, минуя расчеты, на уровне компьютерных игр. Должны быть включены виртуальные нештатные ситуации и т.д. Такая база должна постоянно расти за счет новых кейсов, а такие компьютерные игры (тренажеры) позволят приобрести практический опыт в кратчайшие сроки и покажут, чего нужно опасаться.