В сложившейся маркшейдерской практике при оценке вредного влияния подземного строительства на земную поверхность и подрабатываемые объекты традиционно рассматривают геотехническую систему подземное сооружение – породный массив, которая не включает в себя саму наземную инфраструктуру. Такой подход может приводить к искаженным оценкам уровней нагрузок, воздействий и потенциальных деформаций как для зданий, так и для земной поверхности. С целью определения влияния здания и оценки взаимодействия элементов геотехнической системы тоннель – массив – здание в исследовании рассматривается анализ подработки здания исторической сцены Мариинского театра комплексом выработок станции Санкт-Петербургского метрополитена «Театральная». Применяется численное моделирование методом конечных элементов в программном комплексе PLAXIS 3D, геотехническая модель калибруется в соответствии с данными натурных маркшейдерско-геодезических измерений. На моделях показано, что при подработке зданий их неоднородная структура, вес и пространственная жесткость существенно влияют на распределение деформаций в основании сооружения, что подтверждается локализацией трещин в несущих конструкциях, возникших после начала ведения горных работ. При оценке и прогнозе деформаций численными методами не всегда достаточно моделировать систему массив – тоннель, так как это может привести к завышенным прогнозным значениям деформаций земной поверхности, заниженным значениям оседаний и некорректной оценке вредного влияния на подрабатываемый объект. Сделан вывод, что только комплексный подход с использованием моделирования, натурных измерений и данных обследований способен обеспечить правильный анализ взаимодействия породного массива, подземных сооружений и наземных объектов инфраструктуры сложной пространственной геометрии и позволить надежно оценить вредное влияние на подрабатываемый объект с привязкой к конструктивным повреждениям. Это способствует принятию адекватных и своевременных мер охраны для зданий и сооружений.

Работа посвящена изучению процессов сдвижений и деформаций поверхности при строительстве эскалаторных тоннелей метрополитена способом искусственного замораживания грунтов. Рассмотрены особенности технологии строительства и замораживания, характеристики пород, в которых производится проходка эскалаторных тоннелей. Представлены данные специально организованных, натурных маркшейдерских наблюдений за деформациями на земной поверхности. Определены основные факторы, влияющие на деформационные процессы в замороженной толще слоистого неоднородного массива с наклонной выработкой, показана сложность прогнозной задачи и необходимость упрощения расчетной схемы. Работа ориентирована на оценку наименее изученных геомеханических процессов пучений-поднятий и деформаций в периоды активной и пассивной стадий замораживания. При изучении процессов сдвижений земной поверхности и породного массива использовался метод конечных элементов и анализ полученных данных c использованием натурных наблюдений за сдвижениями. Для моделирования предложена упрощенная расчетная схема, позволяющая учитывать неравномерное влияние замораживаемых пород неоднородной слоистой толщи массива с крупной наклонной тоннельной выработкой. Показана удовлетворительная сходимость данных натурных маркшейдерских наблюдений на земной поверхности и результатов моделирования геомеханических процессов для периода активной и пассивной стадий замораживания. Предложенная схема расчета рекомендована для прогноза деформаций на стадиях подземного строительства, характеризующихся развитием на поверхности наиболее опасных для зданий и сооружений деформаций растяжения.