В начальной части статьи мы рассмотрели сейсмостойкость Крымского моста с точки зрения колебаний земной поверхности при землетрясении. Ответили на замечания оппонентов-противников моста, утверждавших что заложенная в проект расчетная сейсмичность площадки строительства 9 баллов недостаточна. Популярно (в меру своей возможности) рассказали о сейсмическом районировании, способах оценки интенсивности землетрясений, методиках расчета сооружений на сейсмостойкость. Не освещенной осталась важная проблема поведения грунтов основания при землетрясении.
Из цитат интервью с ведущими специалистами-создателями моста мы узнали о сложных инженерно-геологических условиях в районе строительства и способах преодоления возникших трудностей. Рассмотрим подробнее геологическое строение массива, на котором возведены опоры, их конструкцию и факторы негативного воздействия.
На рисунке выше очень схематично изображен геологический разрез створа моста. Но для нашего обсуждения бОльшая детализация не потребуется. Как видим на глубине 50—60 м залегают коренные глины, выше слой песка, затем слой пластичных глин и поверхностный слой представлен илом. Породы, лежащие на коренных глинах водонасыщенные, т.е. имеют максимальное содержание воды. Эти грунты склонны к разжижению при внешнем воздействии.
Впервые современная наука обратила внимание на это явление после аварии на гидроузле Шеффилд, штат Калифорния, США, где после землетрясения 29 июля 1925 г. интенсивностью 6,3 балла по шкале Рихтера в результате разжижения грунта плотина высотой 7,5 м «стекла» в нижний бьеф. В мире произошло и происходит множество аналогичных аварий, причем разжижению подвергается не только тело, но и основания плотин.
Для тоннелестроителей встреча с плывунами достаточно частое событие. Так при строительстве Северо-Муйского тоннеля были вскрыты десятки разломов, заполненных водонасыщенными дисперсными грунтами, смесью от песков до глин, которые переходили в плывунное состояние. В 1979 г. разовое поступление плывуна в тоннель составило 12 тыс. м3 и привело к человеческим жертвам. Поступление значительных масс плывуна в тоннель происходили в 1986 и 1987 гг. Аналогичных примеров можно привести множество.
Расскажу случай из опыта автора. На причале на р. Оке была установлена щековая дробилка, перерабатывающая рваный камень в щебень. Процесс продолжался достаточно долго. При очередной отгрузке щебня причальная стенка рухнула. Владелец камнедробилки обвинял капитана судна в чрезмерном навале на причальную стенку. Однако причина обрушения была в другом. Пока рваного камня и щебня на причале было много, создавалась высокая нагрузка на скелет грунта, слагающего берег за причальной стенкой, и поровое давление, вызываемое динамическим воздействием дробилки, не превышало эффективных напряжений. Когда щебень был погружен на баржу, а новый рваный камень завезен не был, вертикальная нагрузка на причал снизилась, водонасыщенный песок берега разжижился при работе дробилки, и причальная стенка обрушилась.
Что собою представляют плывуны, и какие мероприятия позволят избежать неприятных эксцессов при строительстве и эксплуатации объекта? Если обратиться к БСЭ, то там под плывуном понимают насыщенные водой рыхлые слаболитифицированные, главным образом песчаные породы, способные растекаться и оплывать. Однако современные представления о плывунах гораздо шире. Постараемся кратко изложить вопрос о плывунности, разжижаемости и тиксотропности грунтов.
Опытами показано, что статическое давление воды не передается на частицы водонасыщенного грунта, и не сказывается на его механических свойствах. При динамическом воздействии (например, землетрясении) движение воды в порах грунта раздвигает частицы ослабляя их взаимосвязь, снижая механическую прочность.
При разжижении, и при проявлении плывунности задействованы механизмы разрушения связей между частицами грунта. Но при разжижении разрушение связей происходит на макроуровне, т.е. таком, когда действуют механизмы трения между твердыми телами - частицами. При проявлении плывунности происходят процессы микроуровня – молекулярного взаимодействия, изучаемые коллоидной химией. Под тиксотропными явлениями понимается способность некоторых коллоидных систем разжижаться под влиянием механического воздействия (встряхивания, размешивания, вибрации, воздействия ультразвуком и т. д.) а, когда это воздействие устранено, переходить в прежнее гелеобразное состояние. Существует еще один вид разжижения грунта – биологический (биологические плывуны), как процесс жизнедеятельности специфических бактерий.
Для строителей не важны эти подробности. Важно, что при внешнем воздействии грунт может перейти в текучее состояние. Это воздействие не обязательно землетрясение. Это может быть динамическая эксплуатационная нагрузка или внешне воздействие (навал судна, взрыв и т.п.). Псевдопатриотам и их противникам сообщаю: скакание вне объекта и скандирование речевок воздействия на мост не окажут.
Как видно из приведенных интервью с создателями моста, они прекрасно понимали и учли возможное негативное последствие от внешнего динамического воздействия. Для этого свайное основание моста заглублено в коренные глины. И не просто заглублено, но в особо ответственных местах (где расположены пролеты для прохода судов) сваи имеют длину 200м и опираются на известняки. Кроме того, часть свай погружено в грунт под углом, что увеличивает их устойчивость на опрокидывание. Свайное поле каждой опоры объединено ростверком, на котором уже возведены сами опоры моста. При такой конструкции влияние разжижения на несущую способность основания исключена, т.к. нагрузка от сооружения передается на коренные глины и известняки, обладающие высокой несущей способностью и не подвержены разжижению.
Мы рассмотрели возможное влияние сейсмического воздействия на грунты основания. Увидели, что верхние слои, сложенные илами, текучими глинами, песком склонны к разжижению. Познакомились с механизмом и видами разжижения грунтов. Пришли к выводу: сейсмическое и динамические эксплуатационные воздействия не приведут к повреждению Крымского моста. Можно переходить к рассмотрению других возможных причин обрушения объекта, указанных оппонентами. Напомню, это грязевой вулкан, тектонический разлом, воздействие льда и ветра, теракт и военная атака.
Однако бурная реакция Читателей на публикацию вынуждает ответить на некоторые замечания.
Меня порадовал высокий патриотический настрой Читателей. Однако не следует дискредитировать другие народы. Особенно так называемых «украинцев». Еще всего 30 лет назад мы не знали о нашем якобы противостоянии, а 113 лет назад не знали о наличии «украинцев» в нашей Отчизне. Те, кто будирует вопрос о якобы противостояния русских и «украинцев» действует на пользу нашим врагам в соответствии с планом "квази американца" польского еврея Збигнева Бжезинского, известного русофоба и врага нашей Родины, который говорил, что без отделения Украины от России последнюю не победить.
Зачем пишу такие «заумные» статьи? Зауми тут особой нет. А информация соответствует научной и нормативной литературе. Если не всегда удается сделать изложение популярным, так прощения просим, учимся. Когда я был маленьким издавался журнал «Техника молодежи». В нем популярно и наукообразно рассказывалось о многих интересных вещах. Мне это очень пригодилось в жизни. К сожалению ДЗЭН не та площадка. Но какая есть.
Читателей использующих ненормативную лексику, коверкающих родной язык я игнорирую.
Для особой части Читателей сообщаю: за эти публикации получил 30 серебряных гривен. Интересующимся рекомендую обратиться в Посольство Украины на Москве. Там Вас примут с распростертыми объятьями. Чем сражаться за лайки в ДЗЭНе с неясным исходом, там найдете постоянный заработок. Гарантирую.