26.09.2017

Молоді науковці НГУ розробили новий підхід до прогнозування та попередження зсувних процесів

Молоді науковці Національного гірничого університету - Наталя Деревягіна, Тетяна Перкова, Катерина Причина, Ніна Шепель - запропонували принципово новий підхід до прогнозування та попередження зсувних процесів в умовах постійно зростаючих рівнів підземних вод у містах та інтенсивній забудові території. Про це повідомляє журнал «Технополіс» за серпень 2017 р.

 

У сучасному світі сили природи, поєднані з людською діяльністю, інколи можуть приносити такі збитки і негаразди, що людина не може не прагнути їх передбачити і своєчасно попереджати.

         В Україні відома своєю гостротою проблема зсувних процесів, особливо на забудованих територіях. Можна згадати катастрофічний зсув на ж/м Тополя у 1997 р. (м.Дніпро), що буквально за кілька годин стер з лиця землі дев'ятиповерховий будинок, школу та частково два дитячих садка. Тоді лише дивом обійшлося без людських жертв. А скільки нещасних випадків фіксується внаслідок аналогічних за динамікою небезпечних інженерно-геологічних проявів в світі, навіть важко уявити...

Переважна частина зсувів в Україні пов'язана зі специфічними особливостями льосових порід, що покривають більше половини території країни. У зв'язку з техногенним підтопленням ці породи втрачають свою стійкість як основи цивільних та промислових будівель, зазнаючи різних за формами та інтенсивністю деформацій з можливими катастрофічними наслідками. Тут на допомогу безпеці людини приходить вітчизняна наука, що дійсно має практичні доробки й результати та неабиякі успіхи  у вирішенні зазначеної проблеми.

Колектив молодих вчених Національного гірничого університету (ДВНЗ "НГУ", м. Дніпро) - Н.І. Деревягіна, Т.І. Перкова, К.С. Причина, Н.М. Шепель - запропонували принципово новий підхід до прогнозування та попередження зсувних процесів в умовах постійно зростаючих рівнів підземних вод у містах та інтенсивній забудові території. Ні для кого не секрет, що більшість нормативів, які застосовуються для проектування й будівництва на льосових ґрунтах, були розроблені у другій половині ХХ століття, хоча і перезатверджувались з незначними корективами. Тому сьогодні необхідно вивчати закономірності розвитку зсувів у льосах  з використанням комплексного підходу, який враховує фізико-хімічні процеси і геомеханічні, які в цілому складають енергетичну основу складної природно-техногенної системи.

 Маючи нове сучасне лабораторне обладнання та спираючись на потужну наукову школу, колектив встановив нові явища й закономірності в льосових породах в умовах реалій розвитку сучасного міста - підтопленні, нерегульованості поверхневого стоку (або навпаки його зарегульованості гідротехнічними спорудами), вібронавантаженнях від транспорту, впливом хімічного складу підземних вод  та комплексу інших факторів. Виявляється,  під впливом зазначених факторів льосові породи кардинально змінюють свої властивості, й використання загальноприйнятих методик для їх оцінки стає некоректним. Встановлене явище техногенної фільтраційної інверсії льосів, а саме зміна векторів проникненості на протилежний напрям, змінило уявлення про них і допомогло пояснити початковий поштовх виникнення і подальшого розвитку зсуву-течії, що стався на ж/м Тополя. До цього часу доволі консервативно трактувалися можливі причини тієї катастрофи, без глибокого аналізу наукових фактів.

Ці розробки, насамперед, актуальні не тільки при забудові потенційно небезпечних ділянок, а й при оцінці вже давно забудованих житлових масивів. Більшість програм нашої країни щодо зсувобезпеки, на жаль, направлені лише на ліквідацію зсувів, що вже відбулися, а не на їх попередження. Хоча грамотна попередня оцінка та постійний моніторинг допомогли б уникнути багатьох деформацій будинків, схилів та зекономити значні кошти держбюджету.

Молоді кандидати наук запропонували принципово новий комплексний підхід до оцінки будь-якого потенційно небезпечного схилу, як на даний момент, так і через 5, 10 чи 20 років, з врахуванням всіх потенційних змін на ньому. Це досягається побудовою сучасних математичних моделей з врахуванням отриманих лабораторних результатів та натурних вимірів саме в льосових породах. Можна також оцінити стан конкретного будинку чи промислового об'єкту, для яких розроблені різні схеми захисту основ.

Окремо розглядається питання використання льосових порід поза межами міст, для спорудження водойм, водосховищ, відстійників, шламосховищ - з розробкою методик прогнозування гідродинамічних і фізико-хімічних процесів при фільтрації вод різного хімічного складу. 

Буде доречним навести коментар професора І.О. Садовенка щодо представленої роботи (http://www.kdpu-nt.gov.ua/work/geoenergetika-fiziko-himiya-ta-gidrogeomehanika-tehnogenezu-losovih-masiviv-yak-osnova-inzhener): "Вважаю своїм обов’язком відгукнутись на науково-технічну роботу молодих вчених, що присвячена вирішенню проблеми, яка багато років стосувалась мене особисто, коли мені було доручено очолити експертну раду при міськвиконкомі м.Дніпро з питань зсувонебезпечних об’єктів.

З часу відомої за масштабами зсувної аварії льосового схилу на ж/м Тополя (м.Дніпро) та дотепер проведені різнопланові наукові дослідження, а представлена робота відображує зміст і практичну цінність їхніх результатів. Це кваліфіковано представлено в роботі. Зазначу два найважливіші, на мій погляд, аспекти.        

По-перше, експериментально встановлене явище інверсії фільтраційної анізотропії льосових ґрунтів, що відповідає за сутністю науковому відкриттю.

По-друге, на основі встановленого явища пояснений механізм і надані нові критерії, що характеризують зсув-течію. Використання цих критеріїв стало вирішальним у реалізації проекту стабілізації основи житлового комплексу. Засвідчую, як науковий консультант цього проекту, що досягнення ефекту стабілізації основи було досягнуте зі скороченням витрат на 2,5 млн грн у порівнянні з діючими нормативами.    

Представлена робота в цілому є комплексним, науково зрілим дослідженням. Молодий колектив науковців є дуже перспективним і заслуговує підтримки на всіх етапах".

 Таким чином, реалізація принципово нових підходів до оцінки зсувонебезпечності льосових масивів, дає змогу гарантувати безпеку життя і праці громадян нашої країни,  своєчасно виявляти потенційну небезпеку та ліквідувати її.

 

За матеріалами журналу «Технополіс» (серпень 2017 р.)