Динамические воздействия от железнодорожного транспорта на скальные объекты культурного наследия
Динамические воздействия от железнодорожного транспорта на скальные объекты культурного наследия
DOI:
https://doi.org/10.22337/2077-9038-2026-3-112-120Ключевые слова:
железнодорожная вибрация, скальный массив, объект культурного наследия, Свято-Климентовский мужской монастырь, проходческий комбайн, тоннель, передаточная функция, пиковая скорость колебаний, подбалластный матАннотация
В статье рассмотрена задача оценки динамических воздействий при строительстве и эксплуатации железно-дорожного тоннеля вблизи скального объекта культурного наследия. Объект исследования – церковные пещеры Свято-Климентовского мужского монастыря в толще Загайтанской скалы. Обоснована необходимость специальной оценки вибрации для памятников, высеченных в скальном массиве, где малое затухание, трещиноватость и прямой контакт конструкции с породой могут усиливать действие повторных колебаний. Выполнен обзор нормативных подходов и сопоставимых случаев воздействия рельсового транспорта и строительной техники на исторические сооружения. Предложен расчётно-экспериментальный подход, основанный на частотно-зависимых передаточных функциях между источником воздействия, скальным массивом и контрольными точками объекта культурного наследия. Рассмотрены воздействия от проходческого комбайна, тоннельного экскаватора и движения поездов. Показано, что на стадии проходки расчётные уровни пиковых скоростей колебаний не превышают принятого комплексного критерия. На стадии эксплуатации выявлены критические полосы 4 и 8 Гц, для которых в одном из сечений требуется снижение воздействия. Предложены ограничение скорости поездов, применение подбалластных матов и вибродинамический мониторинг.
Библиографические ссылки
1. Köksal, H.O. Vibration-Induced Damage in Historical Structures / H. Güllü, A. Kahriman, A. Kahriman // Journal of Cultural Heritage. 2011. № 12 (1). P. 36–42. https://doi.org/10.1016/j.culher.2010.03.004
Köksal H.O., Güllü H., Kahriman A. Vibration-Induced Damage in Historical Structures. In: Journal of Cultural Heritage, 2011, no. 12 (1), pp. 36–42. https://doi.org/10.1016/j.culher.2010.03.004. (In Engl.)
2. Auersch, L. Ground Vibration due to Railway Traffic: The Calculation of the Effects of Moving Static Loads and Their Experimental Verification / L. Auersch // Journal of Sound and Vibration. 2010. Vol. 293, Iss. 3-5. P. 599–610. https://doi.org/10.1016/J.JSV.2005.08.059.
Auersch L. Ground Vibration due to Railway Traffic – The Calculation of the Effects of Moving Static Loads and Their Experimental Verification. In: Journal of Sound and Vibration, 2010, Vol. 293, Iss. 3-5. P. 599–610. https://doi.org/10.1016/J. JSV.2005.08.059. (In Engl.)
3. Erkal, A. Response of Little Hagia Sophia (Church of SS Sergius and Bacchus) to adjacent Train-induced Vibrations / A. Erkal // Journal on Computing and Cultural Heritage. 2022. Vol. 15, Issue 3. 1–18. https://doi.org/10.1145/3495224
Erkal A. Response of Little Hagia Sophia (Church of SS Sergius and Bacchus) to Adjacent Train-Induced Vibrations. In: Journal on Computing and Cultural Heritage, 2022, Vol. 15, Issue 3. Pp.1–18. https://doi.org/10.1145/3495224. (In Engl.)
4. Kozioł, K. Historical Church Diagnostic with Regards to Impact of Traffic Included Vibrations / K. Kozioł // MATEC Web Conf. 2019. № 285. P. 00006. https://doi.org/10.1051/matecconf/201928500006
Kozioł K. Historical Church Diagnostic with Regards to Impact of Traffic Included Vibrations. In: MATEC Web Conf., 2019, 285, p. 00006. https://doi.org/10.1051/matecconf/201928500006. (In Engl.)
5. Time and Frequency Domain Analyses in the Experimental Dynamic Behaviour of the Marcus Aurelius’ Column / G. Bongiovanni, G. Buffarini, P. Clemente, F. Saitta // International Journal of Architectural Heritage. 2021. № 15 (1). P. 64–78. https://doi.org/10.1080/15583058.2019.1706785
Bongiovanni G., Buffarini G., Clemente P., Saitta F. Time and Frequency Domain Analyses in the Experimental Dynamic Behaviour of the Marcus Aurelius’ Column. In: International Journal of Architectural Heritage, 2021, no. 15 (1), pp. 64–78. https://doi.org/10.1080/15583058.2019.1706785. (In Engl.)
6. A Semi-Analytical Formulation for Estimating the Fundamental Vibration Frequency of Historical Masonry Towers / M.A. Najafgholipour, M.R. Maheri, H. Darvishi, S. M. Dehghan // Bulletin of Earthquake Engineering. 2019. Vol. 17, no. 5. P. 2627–2645.
Najafgholipour M.A., Maheri M.R., Darvishi H., Dehghan S.M. A Semi-Analytical Formulation for Estimating the Fundamental Vibration Frequency of Historical Masonry Towers. In: Bulletin of Earthquake Engineering, 2019, Vol. 17, no. 5, pp. 2627–2645. (In Engl.)
7. Tram- and Train-Induced Vibrations in the National Etruscan Museum of Villa Giulia in Rome / G. Bongiovanni, G. Buffarini, P. Clemente, A. Colucci // Journal of Civil Structural Health Monitoring. 2024. Vol. 15. P. 191–205. https://doi.org/10.1007/s13349-024-00837-2.
Bongiovanni G., Buffarini G., Clemente P., Colucci A Tram-and Train-Induced Vibrations in the National Etruscan Museum of Villa Giulia in Rome. In: Journal of Civil Structural Health Monitoring, 2024, Vol. 15, pp. 191–205. https://doi.org/10.1007/s13349-024-00837-2. (In Engl.)
8. Dynamic Effect of Metro-Induced Vibration on the Rammed Earth Base of the Bell Tower / Lai Jinxing, Niu Fangyuan, Wang Ke // SpringerPlus. 2016. № 5. P. 935. https://doi.org/10.1186/s40064-016-2627-1. Lai Jinxing, Niu Fangyuan, Wang Ke et al. Dynamic Effect
of Metro-Induced Vibration on the Rammed Earth Base of theBell Tower. In: SpringerPlus, 2016, no. 5, p. 935. https://doi.org/10.1186/s40064-016-2627-1. (In Engl.)
9. Chen, R.C. Study on Effects on Bell Tower due to Train-Induced Vibrations on Metro in Xi’an : Ph.D. Thesis. Beijing Jiaotong University, 2008.
Chen R.C. Study on Effects on Bell Tower due to Train-Induced Vibrations on Metro in Xi’an, Ph.D. Thesis. Beijing Jiaotong University, 2008. (In Engl.)
10. Azadeh, Ghobadi. Hydrogeological Survey for Interpretation of Damaging Process in Ancient Grave of Naqsh-e-Rostam / DOI:10.17265/2328-2193/2014.03.006 // Iran. Journal of Geological Resource and Engineering. 2014. № 3. P. 180–188. Azadeh Ghobadi, Emami Mohammadamin, Aslani Hesam. Hydrogeological Survey for Interpretation of Damaging Process in Ancient Grave of Naqsh-e-Rostam. In: Iran. Journal of Geological Resource and Engineering, 2014, no. № 3, pp. 180–188. DOI:10.17265/2328-2193/2014.03.006. (In Engl.)
11. Train Vibrations Threaten Tomb of Xerxes I // Tehran Times. URL: https://clck.ru/3VMzha (дата обращения 22.08.2026). Train Vibrations Threaten Tomb of Xerxes I. Tehran Times. URL: https://clck.ru/3VMzha (Accessed 08/22/2026). (In Engl.)
12. Sadeghi, J. Safe Distance of Cultural and Historical Buildings from Subway Lines / J. Sadeghi, M. Esmaeili // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 2017. № 96. P. 89–103. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2017.02.008
https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2017.02.008
Sadeghi J., Esmaeili M. Safe Distance of Cultural and Historical Buildings from Subway Lines. In: Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2017, no. 96, pp. 89–103. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2017.02.008. (In Engl.)
13. Vogiatzis, K. Protection of the Cultural Heritage from Underground Metro Vibration and Ground-Borne Noise in Athens Centre: The Case of the Kerameikos Archaeological Museum and Gazi Cultural Centre. International / K. Vogiatzis. DOI: 10.20855/ijav.2012.17.2301 // Journal of Acoustics and Vibrations. 2012. № 17. P. 59–72. URL: https://clck.ru/3VMzvm (дата обращения 22.08.2026).
Vogiatzis, K. Protection of the Cultural Heritage from Underground Metro Vibration and Ground-Borne Noise in Athens Centre: The Case of the Kerameikos Archaeological Museum and Gazi Cultural Centre. International. In: Journal of Acoustics and Vibrations. 2012. № 17. P. 59–72. DOI: 10.20855/
ijav.2012.17.2301. URL: https://clck.ru/3VMzvm
14. Hawley, C. UNESCO Looks into Subway Vibrations at Cologne Cathedral / C. Hawley // DER SPIEGEL. 2013, January 10. URL: https://clck.ru/3VQj9W (дата обращения 22.08.2026).
Hawley, C. UNESCO Looks into Subway Vibrations at Cologne Cathedral / C. Hawley // DER SPIEGEL. 2013, January 10. URL:https://clck.ru/3VQj9W (Accessed 08/22/2026). (In Engl.)
15. Effects of Ambient Vibrations on Heritage Buildings:Overview and Wireless Dynamic Monitoring Application / Fumagalli Fabio, Marano Giuseppe [и др.] // Mатериалы конференции «Dynamic interaction of soil and structure». 2013, Roma. URL: https://clck.ru/3VN54J (дата обращения 22.08.2026).
Fumagalli Fabio, Marano Giuseppe et al. Effects of Ambient Vibrations on Heritage Buildings: Overview and Wireless Dynamic Monitoring Application. In: Proceedings of the conference "Dynamic interaction of soil and structure". Roma, 2013. URL: https://clck.ru/3VN54J (Accessed 08/22/2026). (In Engl.)
16. Railway Ground Vibrations Induced by Wheel and Rail Singular Defects / G. Kouroussis, D.P. Connolly, G. Alexandrou, K. Vogiatzis // Vehicle System Dynamics. 2015. № 53 (10). P. 1500–1519. URL: https://clck.ru/3VN58p (дата обращения 22.08.2026).
Kouroussis G., Connolly D.P., Alexandrou G., K. Vogiatzis. Ground Vibrations Induced by Wheel and Rail Singular Defects. In: Vehicle System Dynamics, 2015, no. 53 (10), pp. 1500–1519. URL: https://clck.ru/3VN58p (Accessed 08/22/2026). (In Engl.)
17. Blast Vibration and Seismology // Proceedings of the 8th European Federation of Explosives Engineers World Conference on Explosives and Blasting, 2016. P. 1–10.
Blast Vibration and Seismology. In: Proceedings of the 8th European Federation of Explosives Engineers World Conference on Explosives and Blasting, 2016, pp. 1–10. (In Engl.)
18. Contribution of Anthropogenic Vibration Sources to Crack Growth in Natural Rock Arches / DOI: 10.3389/feart.2022.1035652 // Frontiers in Earth Science. 2022. № 10. P. 1035652. URL: https://clck.ru/3VN5ER (дата обращения 22.08.2026).
Finnegan R., Moore J.R., Geimer P.R. Contribution of Anthropogenic Vibration Sources to Crack Growth in Natural Rock. In: Frontiers in Earth Science, 2022, no. 10, pp. 1035652. DOI: 10.3389/feart.2022.1035652 URL: https://clck.ru/3VN5ER (Accessed 08/22/2026). (In Engl.)
19. Дрёмова, Н. Ну, поехали! Как связали Крым с «материком» 145 лет назад / Н. Дрёмова // РИА. Новости Крыма. 15.09.2020 г. URL: https://clck.ru/3VN5HF (дата обращения 22.08.2026).
Dremova N. “Nu, poekhali!” How Crimea was connected to the “mainland” 145 years ago. RIA. Novosti Kryma. URL: https://clck.ru/3VN5HF (Accessed 08/22/2026). (In Russ.)
20. Cheluszka, P. Vibration Identification of the Roadheader Cutting head Using High-Speed Cameras / Cheluszka P., Mann R. DOI: 10.1051/matecconf/201925203018 // MATEC Web Conf. 2019. № 252. P. 03018. URL: https://clck.ru/3VN5NY (дата обращения 22.08.2026).
Cheluszka P., Mann R. Vibration Identification of the Roadheader Cutting head Using High-Speed Cameras. In: MATEC Web Conf., 2019, no. 252, pp. 03018. URL: https://clck.ru/3VN5NY (Accessed 08/22/2026). (In Engl.)
21. Amick, H. Frecuency-Dependent Soil Propagation Model / H. Amick // Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. 1999. № 9. P. 72–80. URL: https://clck.ru/3VN5RZ (дата обращения 22.08.2026).
Amick H. Frecuency-Dependent Soil Propagation Model. In: Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng., 1999, no. 9, pp. 72–80.URL: https://clck.ru/3VN5RZ (Accessed 08/22/2026). (In Engl.)
22. Speakman, C. Tunnelling Induced Ground-Borne Noise Modelling / C. Speakman, S. Lyons // Proceedings of ACOUSTICS, Adelaide, Australia November 23–25. URL: https://clck.ru/3VN5Tk (дата обращения 22.08.2026).
Speakman C., Lyons S. Tunnelling Induced Ground-Borne Noise Modelling. In: Proceedings of ACOUSTICS, Adelaide, Australia November 23–25. URL: https://clck.ru/3VN5Tk (Accessed 08/22/2026). (In Engl.)
23. Rodríguez, R. Vibration Analysis and Empirical Law Definition for Different Equipment in a Civil Construction / R. Rodríguez, M. Bascompta // Appl. Sci. 2020. № 10. P. 4689. https://doi.org/10.3390/app10144689.
Rodríguez R.; Bascompta M. Vibration Analysis and Empirical Law Definition for Different Equipment in a Civil Construction. In: Appl. Sci., 2020, no. 10, p. 4689. https://doi.org/10.3390/app10144689. (In Engl.)
24. Smirnov, V. Vibration Protection of Historical Buildings Located near the Lines of Urban Rail Transport / Smirnov, V. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.945.318 // Materials Science Forum. 2019. № 945. P. 318–324. URL: https://clck.ru/3VN5Yw (дата обращения 22.08.2026).
Smirnov V. Vibration Protection of Historical Buildings Located near the Lines of Urban Rail Transport. In: Materials Science Forum, 2019, no. 945, pp. 318–324. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.945.318. URL: https://clck.ru/3VN5Yw (Accessed 08/22/2026). (In Engl.)
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» («Атрибуция — Некоммерческое использование — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
