Почему так часто
происходят землетрясения в Кузбассе? Чем сейсмологи могут помочь строителям?
Какую экономию дает мониторинг устойчивости зданий и сооружений? Об этом
рассказал лауреат премии Правительства РФ в области науки и техники 2022 года
заместитель директора Алтае-Саянского филиала Единой геофизической службы РАН
кандидат геолого-минералогических наук Алексей Александрович Еманов.
Алексей Александрович
Еманов.
Фото предоставлено Андреем Соболевским.
Стратегией
пространственного развития Российской Федерации предусмотрено повышение
качества и комфортности городской среды. При этом 45 % застроенных площадей
приходится на территории с особыми природными и техногенными условиями:
повышенной сейсмической активностью, многолетнемерзлыми грунтами и так далее.
Ситуация усугубляется неоднородным состоянием городской застройки. Наряду с
современными зданиями, иногда уникальной конструкции, повсеместно встречается
массовая застройка 1960–1980-х годов (составляющая боле 400 миллионов
квадратных метров), а также ветхие и аварийные строения: в жилом фонде они
расселяются, но постепенно.
«В этом плане
проблемной территорией является Кузбасс, – определил Алексей Еманов.
– С одной стороны, это самый урбанизированный регион Сибири, с другой –
многолетняя масштабная угледобыча вызывает изменения напряженности горных пород
и, как следствие, сейсмические события».
Одним из них ученый
назвал Бачатское землетрясение 2015 года с магнитудой 6,1.
«Его почувствовали и
в Новосибирске, – вспомнил А. Еманов, – а в эпицентре, вблизи
разреза и поселка Бачатский, интенсивность сотрясений достигала семи-восьми
баллов. Подобных событий меньшей магнитуды происходят сотни в год, поэтому
вопросами оценки сейсмической опасности и, соответственно, устойчивости
конструкций мы занимаемся давно и системно».
В числе объектов,
успешно обследованных сибирскими сейсмологами и геофизиками, лауреат упомянул
топливохранилища норильской ТЭЦ-3 и площадку под строительство источника
синхротронного излучения СКИФ вблизи наукограда Кольцово, а также ряд опасных
объектов, таких как территории строительства нефтеперерабатывающих заводов в
разных регионах страны.
Кузбасс же стал одной
из площадок испытаний и внедрения комплексной оценочной технологии, основанной
как на анализе изменений динамических параметров несущих конструкций в реальном
времени, так и на точном районировании степени опасности природных и техногенных
воздействий. Технология, по словам Алексея Еманова, представляет
собой единый программно-аппаратный комплекс цифрового управления техническим
состоянием строительных объектов. До его создания в Кемеровской области
последовательно наращивался объем сейсмологических наблюдений с целью оценки
техногенной опасности.
«В 2013 году на
Координационном совете Кемеровской области по сейсмическим событиям был поднят
вопрос о необходимости контроля и изучения техногенных сейсмических
активизаций, – вспомнил А. Еманов. – В рамках решения этого вопроса
установилось взаимодействие между учеными, строителями и угольной отраслью.
Было принято решение разместить в Кузбассе сеть станций, включенных в единую
федеральную сеть. Их приобретение и установку финансировали угледобывающие
компании. Вся информация с сейсмостанций в реальном времени передается в наш
центр обработки данных в Новосибирске и непрерывно анализируется в
круглосуточном режиме».
Алексей Еманов
показал на мониторе, что именно в Кузбассе сеть станций наиболее плотная, и там
же постоянно наблюдаются слабые сейсмические события.
Проект, удостоенный
правительственной премии, был инициирован Минстроем РФ, поэтому его головной
организацией стал ведомственный Центральный научно-исследовательский и
проектный институт.
«Поскольку разработку
и внедрение универсальной технологии оценки и контроля механической
безопасности строений нельзя представить без определения сейсмической опасности
и оценки сейсмических воздействий, – рассказал А. Еманов, – в
проектную команду были привлечены сейсмологи. Кроме меня, работал доктор
физико-математических наук Владислав Борисович Заалишвили из
Геофизического института (филиал Владикавказского научного центра РАН). Наш
коллектив стал „точкой сборки” уже имеющихся наработок (в том числе указанных
выше), а также их совмещения со вновь создаваемым оборудованием и программным
обеспечением». «У всех зданий и сооружений есть собственные частоты колебаний,
и важно отслеживать их изменения, сопоставляя с сейсмическими событиями и
другими факторами, – пояснил Алексей Еманов. – В проекте мы
предложили адаптировать этот метод (метод стоячих волн) в режиме реального
времени к задаче создания комплексной технологии оценки и контроля механической
безопасности строений и сооружений».
Различные комплексы
датчиков, наклономеров, сейсмических и других приборов, нормативная и
инструктивная документация консолидировались в единую технологию, которая
дорабатывалась, совершенствовалась и апробировалась не один год. Если не
вдаваться в статистические подробности и технические детали, она позволяет
оперативно выявлять объекты с недостаточным классом сейсмостойкости,
обследовать их в 5–6 раз быстрее и оценивать на 50 % точнее, а в итоге –
предотвращать их стихийный переход в аварийное или ограниченно работоспособное
состояние. Командой проекта по его тематике опубликовано 67 статей, шесть
монографий и защищено 10 диссертаций.
Отмеченная высокой
премией технология и ее элементы испытаны и уже применяются не только в
Кузбассе, но также в республиках Дагестан и Крым, Камчатском крае и других
регионах. Это позволило утвердить 12 новых нормативных документов (в том числе
уровня национальных стандартов) и получить девять патентов. Разработанная
технология внедрена на объектах зимних Олимпийских игр 2014 года в Сочи и
чемпионата мира по футболу 2018 года, расположенных в сейсмических районах
страны, а также на территориях комплексного развития. По информации А.
А. Еманова, это позволило получить экономический эффект свыше 27 миллиардов
рублей за счет снижения стоимости превентивных мероприятий по предотвращению
перехода объектов в ненадлежащее состояние. Только в 2021 году экономия от
внедрения новой технологии составила 9,7 миллиардов рублей.
Источник: «Наука в Сибири».
Текст: Андрей Соболевский.