630

ции и ликвидации последствий аварий на опасном производственном объекте; принимать меры по защите жизни и здоровья работников и окружающей природной среды. Руководитель организации несет ответственность за невыполнение вышеизложенных требований в соответствии с законодательством Российской Федерации.

Техническое расследование аварии направлено на установление обстоятельств и причин аварии, размера причиненного вреда, разработку мер по устранению ее последствий и мероприятий для предупреждения аналогичных аварий на данном и других опасных производственных объектах. Комиссия по техническому расследованию причин аварии должна незамедлительно приступить к работе и в течение 10 дней составить акт расследования по форме прил. 1 и другие необходимые документы и материалы, перечисленные в разд. 3 Положения о расследовании причин аварий на промышленно-опасных объектах. Акт расследования подписывается всеми членами комиссии. Срок расследования может быть увеличен органом, назначившим комиссию, в зависимости от характера аварии и необходимости проведения дополнительных исследований и экспертиз. Комиссия может привлекать к расследованию экспертные организации или их специалистов-экспертов и специалистов в области промышленной безопасности, изысканий, проектирования, научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, изготовления оборудования, страхования и в других областях. Для проведения экспертизы причин и характера разрушений сооружений и (или) технических устройств решением комиссии по техническому расследованию аварии могут образовываться экспертные комиссии. Заключения экспертных комиссий представляются комиссии по расследованию аварии и прилагаются

вкачестве материалов расследования.

Входе расследования комиссия осуществляет осмотр, фиксирование (фотоили видеосъемки, схемы и эскизы) состояния места аварии и оформляет протокол осмотра места аварии, взаимодействует со спасательными подразделениями, опрашивает очевидцев аварии, запрашивает письменные объяснения от должностных лиц, выясняет обстоятельства, предшествующие аварии, устанавливает причины их возникновения, выясняет характер нарушения технологических процессов, условий эксплуатации оборудования, выявляет нарушения требований норм и правил промышленной безопасности, проверяет соответствие объекта или технологического процесса проектным решениям,

91

качество проектных решений, соответствие применяемого оборудования местным условиям, наличие и исправность средств защиты, квалификацию обслуживающего персонала, устанавливает причины аварии и ход ее развития на основе опроса очевидцев, рассмотрения технической документации, результатов осмотра и проведенной проверки, определяет допущенные нарушения требований промышленной безопасности и лиц, допустивших нарушения, разрабатывает меры по устранению причин аварии, предупреждению возникновения подобного, определяет размер причиненного ущерба, включающего прямые и социально-экономические потери, потери из-за неиспользованных возможностей, а также вред, причиненный окружающей природной среде.

Расчет экономического ущерба осуществляет организация, на объекте которой произошла авария, по методикам, утвержденным в установленном порядке. Документ об экономических последствиях аварии подписывает руководитель организации, проводившей расчет. Материалы расследования должны включать: приказ о назначении комиссии для расследования причин аварии, акт технического расследования аварии по установленной форме с протоколом осмотра места аварии и необходимыми графическими, фото- и видеоматериалами, распоряжение о назначении экспертной комиссии (при необходимости) и другие документы комиссии по расследованию аварии, заключение экспертной комиссии об обстоятельствах и причинах аварии с необходимыми расчетами и графическими материалами, докладные записки принимавших участие в ликвидации аварии подразделений ВГСЧ, газоспасательных служб (ГСС), противофонтанных военизированных частей (ПФВЧ) и служб предприятия о ходе ее ликвидации, протоколы опроса и объяснения лиц, причастных к аварии, и должностных лиц, ответственных за соблюдение требований промышленной безопасности, справки о размере причиненного вреда, об обученности и проведении инструктажа по технике безопасности и проверке знаний производственного персонала, форму учета и анализа аварий, другие материалы, характеризующие аварию, в том числе о лицах, пострадавших от аварии.

Организация не позднее трех дней после окончания расследования рассылает материалы расследования аварии Ростехнадзору и его территориальному органу, производившему расследование, соответствующим органам (организациям), представители которых принимали участие в расследовании причин аварии,

92

территориальному объединению профсоюзов, органам прокуратуры по месту нахождения организации, НТЦ «Промышленная безопасность» Ростехнадзора. По результатам расследования аварии руководитель организации издает приказ, предусматривающий осуществление соответствующих мер по устранению причин и последствий аварии и обеспечению безаварийной и стабильной эксплуатации производства, а также по привлечению к ответственности лиц, допустивших нарушения правил безопасности. Руководитель организации представляет письменную информацию о выполнении мероприятий, предложенных комиссией по расследованию аварии, организациям, представители которых участвовали в расследовании. Информация представляется в течение десяти дней по окончании сроков выполнения мероприятий, предложенных комиссией по расследованию аварии.

Организация, эксплуатирующая опасный производственный объект, ведет учет аварий по установленной форме, анализирует причины их возникновения; один раз в полугодие представляет в территориальный орган Ростехнадзора информацию о количестве аварий, причинах их возникновения и принятых мерах. По мотивированным запросам органов власти субъектов РФ или органов местного самоуправления, федеральных органов исполнительной власти или их территориальных органов организация должна представлять информацию о причинах возникновения аварий и принимаемых мерах по их устранению. Территориальные органы Ростехнадзора в течение суток с момента происшедшей аварии передают в Ростехнадзор оперативные сведения об авариях на опасном производственном объекте по установленной форме. Учет аварий осуществляется в соответствии с примерным перечнем видов аварий по отраслям (направлениям) надзора. Материалы по результатам расследования причин аварий и мерах по их предупреждению, в зависимости от масштабов аварии и предлагаемых мер, рассматриваются на советах территориальных органов, коллегии Ростехнадзора, органов исполнительной власти с участием представителей Рострудинспекции. На основе анализа причин аварии на опасном производственном объекте Ростехнадзор и органы исполнительной власти, которым в установленном порядке предоставлено право осуществлять регулирование в области промышленной безопасности, при необходимости вносят соответствующие дополнения, изменения в нормативно-правовые акты, содержащие тре-

93

бования безопасного ведения работ на опасных производственных объектах, в пределах их компетенции.

В случаях аварий, не оговоренных в Положении о расследовании аварий, расследование причин и обстоятельств аварий производится на предприятии. Для этого на предприятии назначается рабочая комиссия под руководством технического руководителя, состоящая из представителей производственного подразделения, службы главного инженера и других служб в зависимости от характера аварии. В состав рабочей комиссии включают представителей генподрядной и субподрядных организаций, проектной организации, разработавшей проект, заказчика или эксплуатационной организации. В состав комиссии могут также быть включены на договорной основе высококвалифицированные специалисты научно-исследовательских и проектных организаций. Рабочая комиссия решает вопросы организации спасения застигнутых аварией, осмотра обрушившихся (поврежденных) конструкций и фиксирования их положения (на фотографиях, фотопленках и т. д.), принятия мер по предотвращению дальнейшего распространения разрушений, обеспечения безопасности работ при разборке или усилении конструкций, ограничению доступа в зону аварии, установления причин возникновения аварии.

Для восстановления сооружения производится разборка обрушившихся конструкций, освобождение проездов и технологического оборудования. Разобранные конструкции и оборудование сохраняются для дальнейшего обследования технической комиссией. Рабочая комиссия составляет акт предварительного расследования аварии, который передается руководителю предприятия, а затем председателю технической комиссии. В случаях, когда расследование производится только рабочей комиссией, организация ее работы и оформление документов осуществляются по регламенту работы для технической комиссии. В процессе расследования причин аварии рабочая комиссия производит анализ местных условий строительства и обстоятельств случившегося, устанавливает причины аварии, разрабатывает рекомендации по ликвидации последствий и исключению условий возникновения новых происшествий, осуществляет другие мероприятия, необходимость в которых выявляется в ходе расследования. По результатам работы комиссии составляется акт расследования причин и обстоятельств аварии. Рабочая комиссия имеет право организовывать подкомиссии для изучения отдельных вопросов и при необходимости привлекать к работе

94

экспертов и специалистов. Материалы рабочей комиссии должны быть представлены на утверждение руководителю предприятия в двухнедельный срок. Служба главного инженера осуществляет анализ, подготавливает оперативную информацию и технический обзор причин аварий, разрабатывает мероприятия по предупреждению новых аварий, при необходимости готовит предложения о внесении изменений в нормативную и проектную документацию.

3.9. Анализ рисков как составная часть системы безопасности

Риск является результатом установленной опасности с возможным вредом. Основные характеристики риска [43]: вероятность или частота, последствия для людей или имущества, выгоды, которые появятся в случае принятия рискованного решения. К возникновению опасности могут привести: применение опасных материалов и веществ, опасных механизмов и оборудования, опасных методов и несоблюдение технологии работ, содержания рабочих мест; опасные природные факторы

икатаклизмы окружающей среды. Дополнительная сложность заключается в том, что определенные опасности могут стать причиной сразу нескольких рисков. Идентификация рисков делается на основе выгод, которые получаются в результате принятия опасного решения.

Из анализа статистических данных об авариях в тоннелестроении можно заключить, что наиболее частыми причинами их являются неудачные прогноз и планирование критических изменений в свойствах среды, ошибки в выборе методов проходки

ивозведения обделки, ошибки в процессе строительства, в том числе взаимодействия всех участников проекта; неудачное управление и пр. Одним из важных условий предотвращения рисков является совершенствование инженерной проработки вариантов на стадии проектирования. При планировании и проектировании должна быть проработана стратегия преодоления опасностей, которые могут возникнуть при строительстве. Проект должен быть ориентирован на предотвращение всех опасных ситуаций, при этом риски должны быть сведены к минимуму, технологические процессы адаптированы к человеку, особенно в отношении оборудования и оснащения рабочих мест; преимущество должно отдаваться прогрессивным решениям. Чем больше обсуждений проекта, тем больше рациональных проектных решений. Важно, чтобы подход к выбору реше-

95

ний включал оценку последствий. Для разработки стратегии оценки рисков создают группу экспертов. На начальной стадии проектирования определяют основные области возможного риска, готовят обзор опыта строительства подобных объектов, разрабатывают концепцию, проводят анализ характера и сложности возможных критических ситуаций. К проектированию приступают после получения заключения экспертов по управлению рисками.

При проектировании продолжают изучение условий строительства и оценивание возможных альтернативных вариантов.

В России методики анализа рисков только формируются. Разработаны методики по сооружению конструкций в условиях сейсмических воздействий. Изданы Методические указания по проведению анализа риска опасных промышленных объектов РД 08-120-96, утвержденные Госгортехнадзором России 12.07.1996 г. (применительно к объектам нефтяной и газовой промышленности). В основу концепции управления рисками положен анализ риска, который включает три аспекта: идентификация риска, оценка частоты и последствий. Такой анализ позволяет обосновать приемлемую степень риска для принятия решений. Приемлемый риск – это риск, уровень которого допустим и обоснован, исходя из экономических и социальных условий. При проведении анализа риска должны быть выявлены параметры, определяющие минимальное значение показателя надежности – вероятности безотказной работы, и затем проведен анализ возможных сценариев, приводящих к выходу параметров за пределы безопасного функционирования систем жизнеобеспечения. К таким параметрам можно отнести структурное строение грунтового массива, состав и физико-механичес- кие характеристики грунтов, степень их обводненности, прочностные и деформационные характеристики строительных материалов, конструктивные особенности несущих конструкций, технологические параметры и др.

После проведения идентификации рисковых ситуаций, анализа частоты и возможных последствий определяются допустимые пределы приемлемого риска. Например, при анализе конструктивного риска на основе решения задачи оптимального распределения финансовых затрат определяются величины возможного ущерба и устанавливается степень приемлемого риска. Полученные результаты позволяют разработать систему распределения ответственности между проектировщиком, подрядчи-

96

ком и заказчиком в условиях современных экономических и производственных отношений.

Выводы по главе 3

Безопасность в тоннелестроении может быть обеспечена только комплексным подходом с учетом всех факторов опасностей, а также параметров обеспечения жизнедеятельности, начиная с оценки степени возможного проявления неблагоприятных факторов на стадии проектирования, мониторинга состояния объекта в целом и всех систем жизнеобеспечения при ведении работ, включая подготовку персонала к действиям в экстремальных ситуациях.

Контрольные вопросы к главе 3

1.В чем заключаются организационные, технические и технологические меры, обеспечивающие надежность функционирования всех систем в тоннелестроении?

2.Перечислите и охарактеризуйте оценки потребительских свойств тоннельных сооружений.

3.Какие виды мониторинга и диагностики должны вестись в подземном сооружении?

4.Какие средства индивидуальной и коллективной защиты людей применяют в подземных выработках?

5.Перечислите меры предотвращения террористических актов на объектах тоннелестроения.

6.Как осуществляются учет, анализ аварий на опасных производственных объектах и их расследование?

7.Как оценивают риски в тоннелестроении?

97

ГЛАВА 4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗВИТИЯ

ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ СИТУАЦИЙ

4.1.Основы механики разрушения строительных материалов

иконструкций

4.1.1. Общие сведения

Разрушение материалов и конструкций в зависимости от вида материала и характера нагрузки (вид напряженного состояния, скорость возрастания напряжений, температура и состав окружающей среды и пр.) может быть хрупким, вязким или усталос-

тным [47–48].

Хрупкое разрушение происходит путем отрыва, т. е. разделения материала под воздействием растягивающих напряжений и характеризуется высокой скоростью развития трещин, которая в сталях может достигать 5…...7 тыс. км/ч. Развитие хрупких трещин происходит при малых затратах энергии. Различают идеально хрупкое (упругое) разрушение без пластических деформаций и квазихрупкое разрушение – с образованием небольшой пластической зоны перед краем трещины (для упрощения квазихрупким называют разрушение, при котором разрушающее напряжение в нетто-сечении выше предела текучести, но ниже предела прочности). Квазихрупкому разрушению, как правило, способствуют низкие температуры, высокие скорости нагружения и концентрации напряжений.

Вязкому разрушению предшествуют значительные пластические деформации по всему объему тела. Этот вид разрушения характерен для элементов, работающих на одноосное растяжение, однако он возможен и при других напряженных состояниях. Вязкому разрушению присущи значительные затраты работы внешних сил на создание деформаций.

Усталостное разрушение происходит в результате накопления необратимых повреждений при многократном воздействии циклических нагрузок. Процесс усталостного разрушения происходит в три стадии (1 – подготовительная, т. е. предшествующая образованию трещины, 2 – рост трещины и 3 – разрушение). Усталостные трещины, в отличие от хрупких, характеризуются очень низкой скоростью роста, составляющей 10–7...…10–4 мм за цикл нагружения. При больших значениях напряжений и пределов текучести появляется малоцикловая усталость (нагружаемый элемент получает остаточные удлинения и нарушения формы за малое число циклов нагружения). При воздействии

98

переменных напряжений меньше предела текучести имеет место многоцикловая усталость (число циклов до разрушения велико, внешние признаки деформаций отсутствуют). Как и в случае хрупкого разрушения, концентрация напряжений неблагоприятно отражается на усталостных характеристиках материала, долговечности, пределе выносливости. Влияние температуры проявляется неоднозначно: ее понижение замедляет зарождение трещин и скорость их развития, но может вызвать переход к хрупкому разрушению. Разрушение металлических конструкций проявляется чаще всего в виде хрупкого. Кроме названных, существуют специфические виды разрушения: в форме ползучести (при повышенных температурах) и коррозионное (при воздействии агрессивных сред).

Хрупкое разрушение описывает линейная механика. Ее основной принцип строится на предположении, что вокруг трещины существует поле напряжений упругости, а в вершине трещины напряжения стремятся к бесконечности. В реальности, прежде чем напряжения станут чрезмерными, появляются пластические деформации и определение границ пластической зоны осложняется. В нелинейной механике предполагается, что перед разрезом имеется тонкий слой ослабленных связей, в котором закон Гука не соблюдается. Этот слой можно рассматривать как область нисходящей ветви кривой силового взаимодействия (пластическая деформация).

4.1.2. Особенности деформирования и разрушения грунтов

Законы деформирования и разрушения грунтов рассматривает механика подземных сооружений [48–49 и др.]. Поскольку непосредственно измерять напряжения при разрушении массива, нарушенного выработкой, весьма проблематично, моделью проявления механических процессов в грунте считают диаграмму напряжений-деформаций при одноосном сжатии.

На первом этапе нагружения внешней силой деформации образца возрастают от нуля до некоторого значения по линейной зависимости, что объясняется способностью грунта к уплотнению. Дальнейшее изменение линейных размеров происходит за счет упругого сжатия минерального скелета. Затем деформации становятся неупругими в связи с трещинообразованием, коэффициент связи напряжений и деформаций Е из модуля упругости превращается в модуль деформации. При развитии трещин пропорциональная зависимость деформаций от напряжений нарушается, появляются необратимые (пластические)

99

деформации. В точке, соответствующей пределу прочности грунта, начинается незатухающий процесс трещинообразования. На этом этапе сопротивляемость грунта внешним силам еще сохраняется, но заметно снижается до достижения так называемого предела остаточной прочности, когда полностью теряется сцепление по плоскостям сдвига и образец грунта разделяется на отдельные куски.

Таким образом, деформирование грунтов под действием внешних сил характеризуется стадиями упругого, линейного, пластического деформирования и так называемого руинного разрушения. Скальным грунтам, имеющим прочные структурные связи, присущи более протяженные стадия упругого и стадия линейного деформирования и короткая стадия пластических деформаций (т. е. хрупкое разрушение). Для грунтов с ослабленными структурными связями более характерно отсутствие стадий упругого и даже линейного деформирования, но протяженная стадия пластических деформаций. Однако, поскольку в процессе развития деформаций грунты переходят в различные состояния, необходимо учитывать их начальное (до проходки выработки) и конечное (после проходки) состояния.

4.1.3. Механика разрушения бетонов

Бетоны являются неоднородными материалами, механизм разрушения которых исследован меньше, чем однородных материалов. Для анализа закономерностей развития трещин в бетоне используют упрощающие гипотезы, заключающиеся в следующем: учет различия в упругих свойствах компонентов производят с использованием зависимостей теории упругости о концентрации напряжений около включений (зерен заполнителя), находящихся в однородной матрице; трещины в неоднородном материале могут распространяться не только в составляющих структуры материала, но и по зоне их контакта. Если трещиностойкость контактной зоны достаточно велика (выше прочности каждого из материалов), то развитие трещины на поверхности контакта не пойдет по этой поверхности, а будет распространяться в глубь материалов, как в однородных телах. Если трещиностойкость контактной зоны недостаточна, то трещина распространится по поверхности контакта.

Возможны следующие виды разрушения растворов и бетонов.

1. Магистральные трещины проходят через матрицу – в растворах без крупного заполнителя, так как при его наличии

100