Инженерное освоение подземного пространства — одна из наиболее древних и, в то же время, постоянно и динамично развивающихся строительных отраслей в мире. Искусственные пещеры и подземные горные выработки на территории Российской Федерации и стран СНГ известны с древнейших времён. В них располагались оборонные, жилые, культовые, хозяйственные и др. помещения. Веками совершенствовалась технология производства работ, увеличивалась глубина заложения, появлялись всё новые и новые направления использования подземного пространства. Современное состояние отрасли характеризуется тенденцией комплексного использования подземного, наземного и надземного пространства, строительства многофункциональных подземных комплексов, решающих многие экологические, транспортные, инженерные и социальные проблемы крупных городов и городов-мегаполисов. Такие комплексы органично вписываются в историческую застройку городов, сочетая в себе современные архитектурные решения, обеспечивающие эмоциональный и психологический комфорт находящихся в них людей, эргономику и максимальное обеспечение безопасности.
Важным резервом инженерного освоения подземного пространства является повторное использование подземных сооружений различного назначения: отработанных горных выработок, объектов гражданской обороны, сооружений, имеющих историческое значение и т.п. В них можно размещать подземные гаражи и автостоянки, складские, торговые помещения, спортивные сооружения, развлекательные комплексы, археологические музеи, экскурсионные маршруты по подземной части старых русских городов.
Обеспечение современного уровня надёжности и безопасности использования подземного пространства невозможно без ре-
шения проблемы производственных рисков при строительстве и эксплуатации подземных объектов. Важную роль в решении этой задачи играет разработка теории надежности и безопасности подземных сооружений и её реализация на каждом строящемся и реконструируемом объекте.
С увеличением численности населения нашей планеты, ростом городского населения, появлением новых, экологичных видов энергии всё более длительное время люди будут находится под землёй. Значит, в третьем тысячелетии проблема инженерного освоения подземного пространства приобретёт ещё большую актуальность. Об этом свидетельствуют разрабатывающиеся уже сейчас как отечественными, так и зарубежными архитекторами концепции вертикальных городов будущего. А для успешной реализации подобных концепций необходимы разработка и обоснование общей теории использования подземного пространства, решающей не только современные, но и будущие проблемы комплексности, эргономики, обеспечения надёжности, безопасности, психологического и эмоционального комфорта людей.
Для качественного анализа причин и последствий возможных рисков применяют различные математические методы, в частности:
— аналитический, базирующийся на жёстко последовательном расчёте по заданным формулам и нормативам;
* В дальнейшем примем, что рисковой является та ситуация, которая приводит к возникновению негативных последствий (аварий).
— алгоритмический — использующий систему логических построений, позволяющих более полно учесть имеющиеся условия и ограничения;
— статистический — требующий наличия статистических данных об аварийных ситуациях на объектах-аналогах. Этот метод малоприменим при строительстве уникальных сооружений, каковыми являются многие крупные подземные объекты;
— имитационное моделирование — позволяет наиболее полно и адекватно описывать все процессы, происходящие при строительстве и эксплуатации подземного сооружения и отслеживать последствия имитируемых и фактических сбоев. Для этого, нередко, общее алгоритмическое представление системы реализуется с помощью ЭВМ.
Наиболее сложной задачей становится количественная оценка последствий проявления каждого вида риска и их совокупности, связанная с существованием множества вариантов решений и, как следствие, неопределённостью рисковых ситуаций. Для выявления вероятности возникновения каждого вида риска необходимо составить классификацию всех возникающих рисков, произвести расчёт базовых значений рисков и выделить из них основные. В первую очередь на возникновение различных рисковых ситуаций при строительстве и эксплуатации подземных сооружений влияют факторы, представленные на рис. 6.6.
Рис. 6.6. Классификация факторов производственного риска [Онуфрие-ва, 1997]
торые ситуации являются взаимоисключающими. Соответственно, величина риска будет увеличиваться или уменьшаться.
В соотношении между математическим ожиданием ущерба и разбросом случайных значений ущерба (дисперсией) всегда имеется некоторая точка безразличия. Для дискретных случайных величин дисперсия Д определяется как:
Чем больше дисперсия, тем, при меньшем среднем ущербе, раньше наступает точка безразличия. При значении дисперсии, равном нулю, гарантирован максимальный ущерб. При некотором значении дисперсии, равном D e , наступает равновесное состояние, при котором как ущерб, так и эффективность принятого решения становятся равными нулю. При дальнейшем возрастании дисперсии снижается риск возникновения аварийной ситуации и повышается эффективность принятого решения.
По результатам качественной и количественной оценки рисков разрабатываются мероприятия по предупреждению аварийных ситуаций и нейтрализации их последствий.