Геотехнический мониторинг на этапах жизненного цикла объектов топливно-энергетического комплекса на многолетнемерзлых грунтах

В статье отмечена специфика строительства производственных объектов нефтегазового комплекса в сложных климатических условиях в зонах распространения многолетнемерзлых грунтов. Показано, что строительство таких объектов приводит к резкой активизации экзогенных процессов на территории их установки. Выявлена проблема влияния этих процессов на безопасную эксплуатацию площадных и линейных объектов нефтегазовых месторождений. Обоснована важность и актуальность проведения геотехнического мониторинга как необходимого условия для обеспечения техносферной безопасности на всех этапах жизненного цикла объектов, возводимых на многолетнемерзлых грунтах. Дано определение геотехнического мониторинга в соответствии с нормативными документами. Представлен перечень нормативных документов, регламентирующих его проведение. Описаны основные этапы жизненного цикла оснований и фундаментов на многолетнемерзлых грунтах с указанием выполняемых работ по геотехническому мониторингу для каждого этапа. Обозначен перечень работ при проведении геотехнического мониторинга. Дано подробное описание видов наблюдений за состоянием объектов при геотехническом мониторинге. Рассмотрены принципы проведения анализа результатов мониторинга с последующим применением компенсационных мероприятий. Отдельно представлен вопрос автоматизации процесса геотехнического мониторинга, обозначены достоинства автоматизации, а также факторы, препятствующие ее внедрению. Определены перспективы дальнейшего развития методов геотехнического мониторинга.

1. Владова А.Ю., Голофаст С.Л. Амплитудно-частотный анализ данных геотехнического мониторинга магистрального трубопровода // Наука и техника в газовой промышленности. 2017. № 1 (69). С. 88–99. EDN: ZULOMR.

2. Макарычева Е.М., Ибрагимов Э.Р., Кузнецов Т.И., Шуршин К.Ю. Применение воздушного лазерного сканирования для геотехнического мониторинга объектов магистрального трубопровода // Наука и технология трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2019. Т. 9. № 1. С. 21–31. https://doi.org/10.28999/2541-9595-2019-9-1-21-31. EDN: YZFJHF.

3. Мирсаяпов И.Т., Королева И.В. Особенности геотехнического мониторинга уникальных зданий и сооружений // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2013. № 4 (26). С. 147–154. EDN: RSTDXT.

4. Гаврилов А.Н., Грязнова Е.М. Экспресс методы в геотехническом мониторинге // Вестник МГСУ. 2010. № 4-5. С. 61–66. EDN: RTUJKJ.

5. Осокин А.И., Татаринов С.В., Макарова Е.В. Система геотехнического мониторинга как средство обеспечения безопасности строительства // Жилищное строительство. 2014. № 9. С. 10–18. EDN: SMVCMT.

6. Смирнов В.В., Земенков Ю.Д., Торопов С.Ю., Сероштанов И.В., Никифоров В.Н. Перспективы развития систем геотехнического мониторинга // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2014. № S4. С. 191–198. EDN: SXLUPR.

7. Карпов А.А., Мальцев А.В. Актуальность проведения геотехнического мониторинга в строительстве // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре: материалы 70-й юбилейной Всеросс. науч.-техн. конф. по итогам НИР 2012 (г. Самара, 15–19 апреля 2013 г.). Самара, 2013. С. 361–364. EDN: TLLHGF.

8. Реутских Н.В., М.А. Бережной М.А., Дуденко И.А. Геотехнический мониторинг для магистральных трубопроводов в различных типах многолетнемерзлых пород // Научный журнал российского газового сообщества. 2016. № 2. С. 22–26. EDN: WBMKHR.

9. Новиков Ю.А., Краев А.Н. Геодезические наблюдения за осадками здания в рамках проведения геотехнического мониторинга // Вестник Сибирского государственного университета геосистем и технологий. 2019. Т. 24. № 1. С. 28–41. https://doi.org/10.33764/2411-1759-2019-24-1-28-41. EDN: ZCHEFF.

10. Иванова А.В., Соловьева Т.А., Бугакова Т.Ю. Геотехнический мониторинг – основа жизненного цикла зданий и сооружений // Интерэкспо ГЕО-Сибирь. 2019. Т. 6. № 1. С. 214–220. https://doi.org/10.33764/2618-981X-2019-6-1-214-220. EDN: SSWSAM.

11. Верещагин А.Ю., Николенко С.Д., Сазонова С.Д. Информационная система геотехнического мониторинга строительных объектов // Информационные технологии в строительных, социальных и экономических системах. 2021. № 2 (24). С. 33–39. EDN: ZGOEVV.

12. Мельников В.П., Осипов В.И., Брушков А.В., Алексеев А.Г., Бадина С.В., Бердников Н.М. и др. Развитие геокриологического мониторинга природных и технических объектов в криолитозоне Российской Федерации на основе систем геотехнического мониторинга топливно-энергетического комплекса // Криосфера Земли. 2022. Т. 26. № 4. С. 3–18. https://doi.org/10.15372/KZ20220401. EDN: TMLZFZ.

13. Шашкин А.Г. Основы геотехнического мониторинга // Инженерные изыскания. 2013. № 10-11. С. 18–21. EDN: RMTVBT.

14. Jiaxiao Ma, Huafu Pei, Honghu Zhu, Bin Shi, Jianhua Yin A Review of Previous Studies on The Applications of Fiber Optic Sensing Technologies in Geotechnical Monitoring // Rock Mechanics Bulletin. 2023. Vol. 2. Iss. 1. P. 1–16. https://doi.org/10.1016/j.rockmb.2022.100021.

15. Lebedev M. Automated Systems as a Part of Geotechnical Monitoring in Construction and Operation of Transport Tunnels // Procedia Engineering. 2016. Vol. 165. P. 448–454. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.11.719.

16. Hongkui Gong, Kizil M.S., Zhongwei Chen, Moe Amanzadeh, Ben Yang, Aminossadati S.M. Advances in Fibre Optic Based Geotechnical Monitoring Systems for Underground Excavations // International Journal of Mining Science and Technology. 2019. Vol. 29. Iss. 2. P. 229–238. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2018.06.007.

17. Pies M., Velicka J., Hajovsky R. Advanced IoT-Based Wireless Sensors for Remote Geotechnical Monitoring and Structural Diagnostics // IFAC-PapersOnLine. 2024. Vol. 58. Iss. 9. P. 193–198. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2024.07.395.

18. Alekseev A., Shilova L., Mefedov E. An Approach for Automatization of Geotechnical Monitoring in Cryolithozone // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. Vol. 1083. P. 1–7. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1083/1/012080.

19. Di Gennaro L., Damiano E., De Cristofaro M., Netti N., Olivares L., Zona R. et al. An Innovative Geotechnical and Structural Monitoring System Based On the Use of NSHT // Smart Materials and Structures. 2022. Vol. 31. Iss. 6. P. 1–12. https://doi.org/10.1088/1361-665X/ac5fc6.

20. Dorofeev N.V., Grecheneva A.V., Romanov R.V., Pankina E.S. The Selection of Parameters and Control Points in The Geotechnical Monitoring System // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 873. P. 1–9. https://doi.org/10.1088/1757-899X/873/1/012030.

21. Dorofeev N.V., Pankina E.S. Decision Making in Geotechnical Monitoring Systems // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022. Vol. 988. P. 1–6. https://doi.org/10.1088/1755-1315/988/3/032049.

22. Gairabekov I.G., Kaimov Sh. S-E., Mishieva A.T., Ibragimova E.I., Gairabekov M-B. I., Gayrabekova A.I. Geotechnical Monitoring // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 905. P. 1–11. https://doi.org/10.1088/1757-899X/905/1/012026.

23. Olteanu A.K., Tomsa C., Malancu T. Geotechnical Monitoring - Reducing The Risks Related to The Construction of Infrastructure // Romanian Journal of Transport Infrastructure. 2023. Vol. 12. Iss. 2. P. 1–12. https://doi.org/10.2478/rjti-2023-0014.

24. Gryaznova E. Geotechnical Monitoring to Ensure Reliability of Construction and Operation of Buildings and Structures // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 365. Iss. 5. P. 1–8. https://doi.org/10.1088/1757-899X/365/5/052014.

25. Gryaznova E. Piled Raft Foundation Assessment Based On Geotechnical Monitoring Results // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1425. P. 1–7. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1425/1/012060.

26. Kudryavtsev S.A., Valtseva T.Yu., Gavrilov I.I., Kotenko Zh.I., Sokolova N. Geotechnical Monitoring Bearing Capacity Boring Pile Foundations of Bridge During Permafrost Degradation // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 1928. P. 1–8. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1928/1/012057.

27. Potapov A.I., Shikhov A.I., Dunaeva E.N. Geotechnical Monitoring of Frozen Soils: Problems and Possible Solutions // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. Vol. 1064. P. 1–6. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1064/1/012038.

28. Shakurova A.F., Shakurova A.F. Use of Geotechnical Monitoring Data in The Design of the Serginsky Field Development // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022. Vol. 1021. P. 1–9. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1021/1/012013.

29. Struchkova G., Kapitonova T., Efremov P. Geotechnical Monitoring of Pipeline Systems Operating Under Conditions of Permafrost (Yakutia) // IOP Conference Series: Earth and Evironmental Science. 2021. Vol. 666. P. 1–8. https://doi.org/10.1088/1755-1315/666/3/032088. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2024.07.395.