УДК 53.082.2; 550.34.03; 699.84

PACS 93.00.00, 07.05.Hd


Реализация деформационно-сейсмического мониторинга технического состояния жилого здания, находящегося в зоне оседаний над горными выработками


А.В. Верхоланцев1, Р.В. Цветков2, А.С. Мурыськин1, Д.С. Пятков1


1 Горный институт УрО РАН, г. Пермь, Россия

2 Институт механики сплошных сред УрО РАН, г. Пермь, Россия


Автор для переписки: А.В. Верхоланцев, e-mail: vercholancev@gmail.com


Поступила в редакцию 09.06.2021 г.; после доработки 12.07.2021 г.

Принята к публикации 13.07.2021 г.


Аннотация. В статье представлены описание и первые результаты эксперимента по деформационно-сейсмическому мониторингу технического состояния жилого здания, находящегося в зоне оседаний над горными выработками. Мониторинг деформационных процессов осуществляется методом гидростатического нивелирования. Динамический мониторинг реализован контролем изменения резонансной (собственной) частоты с помощью сейсмологической аппаратуры. Дано описание аппаратной и программной реализации подсистем деформационно-сейсмического мониторинга. Приведены первые результаты за 8-месячный период непрерывных наблюдений. Сделаны выводы о перспективности такого вида мониторинга в случае наличия угрозы механической безопасности охраняемого здания. Представленный материал адресован специалистам, которые занимаются решением задач в области обследования и мониторинга технического состояния зданий и сооружений.


Ключевые слова: деформационный мониторинг, сейсмический мониторинг, собственная частота, резонансная частота, гидростатический нивелир, механическая безопасность


Цитирование: Верхоланцев А.В., Цветков Р.В., Мурыськин А.С., Пятков Д.С. Реализация деформационно-сейсмического мониторинга технического состояния жилого здания, находящегося в зоне оседаний над горными выработками // Вопросы инженерной сейсмологии. 2021. Т. 48, № 3. С. 60–73. https://doi.org/10.21455/VIS2021.3-3



Финансирование


Исследование выполнено при финансовой поддержке Программы ФНИ, проект № 0422-2019-0146-C-02 (регистрационный номер темы НИОКТР: АААА-А18-118040690028-5).

Литература


Адушкин В.В. Сейсмичность взрывных работ на территории Европейской части России // Физика Земли. 2013. № 2. С. 110–130. https://doi.org/10.7868/S000233371301002X

Алешин И.М., Иванов С.Д., Холодков К.И., Передерин Ф.В., Осика В.И., Павлов Е.И. Удаленный оперативный мониторинг сооружений на базе комплекса МИНИ-СМИК // Вопросы инженерной сейсмологии. 2019. Т. 46, № 1. С. 39–46. https://doi.org/10.21455/VIS2019.1-3

Бардин А.В., Улыбин А.В. Влияние дефектов и повреждений на динамические параметры зданий // Обследование зданий и сооружений: проблемы и пути их решения: Материалы IX научно-практической конференции, Санкт-Петербург, 11–12 октября 2018 г. Санкт-Петербург: СПбПУ, 2018. С. 13–21.

Бутырин П.Г., Верхоланцев Ф.Г., Верхоланцев А.В., Шулаков Д.Ю. Цифровой сейсмический регистратор «Ермак-5». Опыт разработки и внедрения // Сейсмические приборы. 2018. Т. 54, № 2. C. 5–23. https://doi.org/10.21455/si2018.2-1

Верхоланцев А.В. Использование спектрограмм для оценки собственных (резонансных) характеристик инженерных сооружений // Горное эхо. 2020. № 2 (79). С. 45–49.

Верхоланцев А.В. Влияние собственных (резонансных) колебаний здания на результаты натурных измерений // Горное эхо. 2021. № 1 (82). С. 74–78.

ГОСТ 31937-2011. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния. Дата введения 2014-01-01. М., 2014. 60 с.

ГОСТ 34081-2017. Здания и сооружения. Определение параметров основного тона собственных колебаний. Дата введения 2017-11-01. М., 2017. 19 с.

Гуляев Ю.П., Максименко Л.И., Хорошилов Е.В. Параметры осадок фундаментов как характеристики состояния зданий // Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. 2009. № 5. С. 44–48.

Еманов А.А., Еманов А.Ф., Фатеев А.В., Лескова Е.В. Одновременное воздействие открытых и подземных горных работ на недра и наведенная сейсмичность // Вопросы инженерной сейсмологии. 2017. Т. 44. № 4. С. 51–62. https://doi.org/10.21455/VIS2017.4-3

Еманов А.A. , Еманов А.Ф., Фатеев А.В. Мониторинг сейсмической активизации в районе Калтанского разреза и шахты Алардинская (Кузбасс) // Вопросы инженерной сейсмологии. 2019. Т. 46, № 3. С. 5–15. https://doi.org/10.21455/VIS2019.3-1

Еманов А.Ф., Красников А.А. Применение метода стоячих волн для исследования сейсмоизолированных зданий // Вопросы инженерной сейсмологии. 2015. Т. 42, № 4. С. 37–64.

Еманов А.Ф., Еманов А.А., Фатеев А.В., Лескова Е.В. Техногенное Бачатское землетрясение 18.06.2013 г. (ML = 6.1) в Кузбассе – сильнейшее в мире при добыче твердых полезных ископаемых // Вопросы инженерной сейсмологии. 2016. Т. 43, № 4. С. 34–60.

Еманов А.Ф., Еманов А.А., Фатеев А.В., Шевкунова Е.В., Ворона У.Ю., Серёжников Н.А. Сейсмический эффект промышленных взрывов в Западной Сибири и наведенная сейсмичность // Вопросы инженерной сейсмологии. 2018. Т. 45, № 4. С. 5–24. https://doi.org/10.21455/VIS2018.4-1

Еманов А.Ф., Бах А.А., Еманов А.А. Инженерно-сейсмологический мониторинг зданий и сооружений: физико-математические основы метода, возможности, результаты // Научный вестник Арктики. 2019а. № 7. С. 34–43.

Еманов А.Ф., Еманов А.А., Павленко О.В., Фатеев А.В., Куприш О.В., Подкорытова В.Г. Колыванское землетрясение 09.01.2019 г. с ML = 4.3 и особенности наведенной сейсмичности в условиях Горловского угольного бассейна // Вопросы инженерной сейсмологии. 2019б. Т. 46, № 4. С. 29–45. https://doi.org/10.21455/VIS2019.4-2

Еманов А.Ф., Бах А.А., Еманов Ф.А. Изучение вертикальных собственных колебаний зданий методом стоячих волн // Вопросы инженерной сейсмологии. 2020. Т. 47, № 4. С. 43–54. https://doi.org/10.21455/VIS2020.4-3

Епин В.В., Цветков Р.В., Шардаков И.Н. Деформационный мониторинг фундаментов зданий методом гидростатического нивелирования // Инженерно-строительный журнал. 2015. №3. С. 21–28.

Епин В.В., Лекомцев С.В., Цветков Р.В., Шестаков А.П. Адаптация систем гидростатического нивелирования к условиям эксплуатации на реальных сооружениях // Вестник Пермского федерального исследовательского центра. 2019. № 3. С. 41–48.

Калошина С.В., Кудашева М.И., Золотозубов Д.Г. Исследование влияния разработки траншеи на дополнительные осадки существующего здания // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. 2018. Т. 9, № 4. С. 115–130. https://doi.org/10.15593/2224-9826/2018.4.11

Корепанов В.В., Цветков Р.В. Сезонные изменения собственных частот колебаний здания на свайном фундаменте // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2014. № 2. С. 153–167.

Кузичкин О.Р., Романов Р.В., Греченева А.В., Дорофеев Н.В., Коськин А.В., Еременко В.Т. Применение фазометрического метода инклинометрического контроля в системе геотехнического мониторинга сооружений // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2019. № 3 (335). С. 150–156.

Методика оценки и сертификации инженерной безопасности зданий и сооружений М.: ВНИИ ГОЧС МЧС России, 2002.

Мирсаяпов И.Т., Айсин Н.Н. Развитие вертикальных деформаций здания в зоне влияния глубокого котлована // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2020. № 1 (51). С. 101–108.

Орунбаев С.Ж., Мендекеев Р.А., Молдобеков Б.Д., Родкин М.В. Микросейсмические и вибросейсмические испытания дома: результаты и их сравнение на примере типового частного жилого дома в г. Бишкек, Киргизия // Вопросы инженерной сейсмологии. 2018. Т. 45, № 1. С. 49–58. https://doi.org/10.21455/VIS2018.1-5

Панжин А.А., Панжина Н.А. Деформационный мониторинг воздействия строительства метрополитена на здания и сооружения // Проектирование, строительство и эксплуатация комплексов подземных сооружений. Труды VI Международной конференции / Отв. за выпуск М.Н. Волков. 2019. С. 4–10.

Патрикеев А.В. Актуальные вопросы периодического вибрационного контроля зданий и сооружений // Вестник МГСУ. 2020. Т. 15, № 9. С. 1221–1227.

Патрикеев А.В., Салатов Е.К. Основы методики динамического мониторинга деформационных характеристик зданий и сооружений // Вестник МГСУ. 2013. № 1. С. 133–138.

Пашкин Е.М., Багмет А.Л., Осика В.И., Новак Ю.В., Сухов А.А. Мониторинг деформаций как основа безопасной эксплуатации зданий и сооружений // Инженерная геология. 2008. № 3. С. 40–50.

Строительные нормы и правила (СНиП) 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. М.: ЦИТП, 1995. 64 с.

Сущев С.П., Ларионов В.И., Галиуллин Р.Р. О практическом применении метода динамических испытаний для оценки категории технического состояния и сейсмостойкости зданий и сооружений при слабых и сильных импульсных воздействиях // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2014. № 3. С. 52–59.

Улыбин А.В. Измерение периодов и декрементов колебаний многоэтажных зданий // Обследование зданий и сооружений: проблемы и пути их решения: Материалы VIII международной научно-практической конференции, Санкт-Петербург, 13 октября 2017 г. Санкт-Петербург: СПбПУ, 2017. С. 192–202.

Ушаков А.Ю., Зинкевич Е.С. Методы диагностики технического состояния конструкций зданий и сооружений // Строительное производство. 2020. № 2. С. 35–39.

Шашкин А.Г., Васенин В.А., Парамонов В.Н. Развитие сверхнормативных деформаций городской застройки при строительстве подземных сооружений метрополитена // Жилищное строительство. 2020. № 9. С. 34–43.

Шевченко А.А., Буртасова А.Э., Глазков Р.Е. О необходимости выполнения постоянного геодезического деформационного мониторинга // Электронный сетевой политематический журнал «Научные труды КубГТУ». 2016. № 10. С. 39–48.

Шулаков Д.Ю. Сейсмологический мониторинг Верхнекамского месторождения: задачи, проблемы, решения // Горный журнал. 2018. № 6. С. 25–29.

Epin V.V., Tsvetkov R.V., Shestakov A.P. Application of feature recognition to hydrostatic leveling systems // Measurement Techniques. 2016. V. 59, Iss. 4. P. 405–409.

Karadogan A., Kahriman A., Ozer U. A new damage criteria norm for blast-induced ground vibrations in Turkey // Arab. J. Geosci. 2013. V. 7, N 4. P. 1617–1626. https://doi.org/10.1007/s12517-013-0830-8

Lee S., Wolberg G., Shin S. Scattered data interpolation with multilevel B-splines // Visualization and Computer Graphics, IEEE Transactions. 1997. V. 3. P. 228–244.

McNamara D.E., Buland R.P. Ambient Noise Levels in the Continental United States // Bull. Seismol. Soc. Amer. 2004. V. 94 (4). P. 1517–1527.

Michel C., Karbassi P., Lestuzzi P. Evaluation of the seismic retrofitting of an unreinforced masonry building using numerical modeling and ambient vibration measurements // Engineering Structures. 2018. V. 158. P. 124–135. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2017.12.016

Nigmetov G.M. Assessment of the category of technical condition and seismic stability of historic structures using the method of dynamic geophysical tests // J. Archit. Eng. Tech. 2018. V. 7, Iss. 1. 214. 6 p. https://doi.org/10.4172/2168-9717.1000214

Salawu O.S. Detection of structural damage through changes in frequency: a review // Engineering Structures. 1997. V. 19 (9). P. 718–723.


Сведения об авторах


ВЕРХОЛАНЦЕВ Александр Викторович – Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук, филиал «Горный институт Уральского отделения Российской академии наук». Россия, 614007, г. Пермь, ул. Сибирская, д. 78а. E-mail: vercholancev@gmail.com


ЦВЕТКОВ Роман Валерьевич – Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук, филиал «Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук». Россия, 614013, г. Пермь, ул. Академика Королева, д. 1. E-mail: flower@icmm.ru


МУРЫСЬКИН Алексей Сергеевич – Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук, филиал «Горный институт Уральского отделения Российской академии наук». Россия, 614007, г. Пермь, ул. Сибирская, д. 78а. E-mail: muriskinas@gmail.com


ПЯТКОВ Денис Сергеевич – Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук, филиал «Горный институт Уральского отделения Российской академии наук». Россия, 614007, г. Пермь, ул. Сибирская, д. 78а. E-mail: dpyatkov@mi-perm.ru