Оценка гидрогеологического риска при строительстве и эксплуатации подземных сооружений метрополитена

Рассмотрен комплексный анализ гидрогеологических рисков, сопровождающих строительство и эксплуатацию тоннелей метрополитена. Авторы подчеркивают, что подземные воды являются ключевым фактором, определяющим безопасность, стоимость и долговечность подземных сооружений. Описаны основные опасности, связанные с динамичным характером гидрогеологических условий: деформации конструкций, ускоренное старение обделки, прорывы воды и плывунов, а также последующие осадки земной поверхности, угрожающие наземной застройке. Представлена классификация гидрогеологических рисков, разделяющая их на природные (например, дефицит питания водоносных горизонтов, ухудшение качества воды) и техногенные (загрязнение, последствия интенсивной эксплуатации водозаборов). В качестве основного инструмента управления рисками предложен количественный метод оценки на основе нормированных коэффициентов. Даны приемы расчета рисков при котлованном и подземном способах строительства, а также представлены количественные величины рисков для различных негативных процессов. Сделан вывод о необходимости системного подхода к управлению гидрогеологическими рисками, который должен интегрировать глубокое изучение среды, современные инженерные решения, постоянный мониторинг и строгое соблюдение технологических нормативов на всех этапах жизненного цикла объекта. Статья представляет собой методически обоснованное исследование, акцентирующее внимание на том, что эффективное управление гидрогеологическими рисками является неотъемлемым условием безаварийного строительства и устойчивой эксплуатации объектов метрополитена.

Куликова Е. Ю., Розенталь О. М. Оценка гидрогеологического риска при строительстве и эксплуатации подземных сооружений метрополитена // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 1. – С. 5–15. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_1_0_5.

Куликова Елена Юрьевна — д-р техн. наук, профессор, НИТУ МИСИС;  зав. кафедрой, РТУ МИРЭА, e-mail: fragrante@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-9290-671X, 
Розенталь Олег Моисеевич — д-р техн. наук, профессор, главный научный сотрудник, Институт водных проблем РАН, e-mail: omro3@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0001-6261-60-60.

Куликова Е.Ю., e-mail: fragrante@mail.ru.

1. Kapanski A. A., Klyuev R. V., Boltrushevich A. E., Sorokova S. N., Efremenkov E. A., Demin A. Y., Martyushev N. V. Geospatial clustering in smart city resource management: An initial step in the optimisation of complex technical supply systems // Smart Cities. 2025, vol. 8, no. 1, article 14. DOI: 10.3390/smartcities8010014.

2. Klyuev A. V., Kashapov N. F., Klyuev S. V., Zolotareva S. V., Shchekina N. A., Shorstova E. S., Lesovik R. V., Ayubov N. A. Experimental studies of the processes of structure formation of composite mixtures with technogenic mechanoactivated silica component // Construction Materials and Products. 2023, vol. 6, no. 2, pp. 5—18. DOI: 10.58224/2618-7183-2023-6-2-5-18.

3. Panarin I. I., Fediuk R. S., Vykhodtsev I. А., Vavrenyuk S. V., Klyuev A. V. Injection mortars based on composite cements for soil fixation // Construction Materials and Products. 2023, vol. 6, no. 4, pp. 15—29. DOI: 10.58224/2618-7183-2023-6-4-15-29.

4. Haryono I. S., Booth P. W., Purwodihardjo A., Vorster B. Discrete fracture network combined with discontinuum based design for deep shafts — quantifiable risk assessment and design method / Expanding Underground — Knowledge and Passion to Make a Positive Impact on the World. Proceedings of the ITA-AITES World Tunnel Congress. WTC 2023. 2023, pp. 1923—1931. DOI: 10.1201/9781003348030-231.

5. Gobla M. Risk analysis for evaluation of mine impounded water // Mining Engineering. 2016, vol. 68, no. 12, pp. 33-40.

6. Верчеба А. А., Макаров В. А. Прикладная геология — базовое направление подготовки кадров горно-геологической отрасли // Горные науки и технологии. — 2023. — Т. 8. — № 2. — С. 183—190. DOI: 10.17073/2500-0632-2023-01-71.

7. Deplagni E. A., Kivliuk V. P., Konyukhov D. S. Fixing of unstable water-saturated soils by artificial freezing for construction of inter-tunnel joints during metro construction / Tunnelling for a Better Life Proceedings of the Ita Aites World Tunnel Congress Wtc 2024. 2024, pp. 689—694. DOI: 10.1201/9781003495505-93.

8. Kumar R., Mandal P. K., Das A. J., Bhattacharjee R., Tewari S. Design of underground structures under geotechnical uncertainties / Frontiers of Performability Engineering. Risk, Reliability and Safety Engineering. Springer, Singapore. 2024. DOI: 10.1007/978-981-99-8258-5_15.

9. Mishra R. K., Uotinen L., Rinne M. A bayesian network approach for geotechnical risk assessment in underground mines // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2021, vol. 121, no. 6. DOI: 10.17159/2411-9717/581/2021.

10. Chee-Min Khoo, Teik-Aun Ooi Geotechnical challenges and innovations in urban underground construction — The Klang Valley Mass Rapid Transit project // Geomechanik und Tunnelbau. 2023, vol. 16, no. 3, pp. 243—262. DOI: 10.1002/geot.202300007.

11. Kalaiselvi M., Sarma Y. K., Raju G. D. Advanced geotechnical investigation and data interpretation for complex underground structures / Deep Foundations for Infrastructure Development in India. 2023, pp. 3—15. DOI: 10.1007/978-981-19-8598-0_1.

12. Chunyuk D., Selviyan S. Monitoring of geotechnical and underground construction facilities as part of risk management // E3S Web of Conferences. 2023, vol. 410, article 02014. DOI: 10.1051/e3sconf/202341002014.

13. Wan Y. Luo Ya. Analysis of geotechnical engineering safety technology in urban underground space construction // Journal of Architectural Research and Development. 2022, vol. 6, no. 1, pp. 1—6. DOI: 10.26689/jard.v6i1.2887.

14. Жуков С. А. Обоснование экологической безопасности при эксплуатации объектов метрополитена с учетом гидрогеологического риска // Горные науки и технологии. — 2024. — Т. 9. — № 3. — С. 283—291. DOI: 10.17073/2500-0632-2024-04-259.

15. Liang Y., Xu N., Chang H., Qian Sh., Liu Ya. Automatic construction of risk transmission network about subway construction based on deep learning models // Scientific Reports. 2025, vol. 15, article 16383. DOI: 10.1038/s41598-025-99561-0.

16. Ren Z., Liu Y., Zhao D., He Yu., Zhang J. A deep learning-driven framework for real-time recognition and quantification of subway tunnel surface defects using high-resolution imaging // Urban Rail Transit. 2025, vol. 11, pp. 279—299. DOI: 10.1007/s40864-025-00246-8.

17. Sun X., Wu L., Wu D. Risk evaluation of metro tunnel shield construction based on game variable weight extension cloud theory // Scientific Reports. 2025, vol. 15, article 18961. DOI: 10.1038/s41598-025-03345-5.

18. Funikova V. V., Dudler I. V., Butaev R. T. Anthropogenic changes in the groundwater regime of built-up areas: Geoecological, engineering geological, and hydrogeological aspects // Water Resources. 2022, vol. 49, pp. S59—S68. DOI: 10.1134/S0097807822080036.

19. Shi Y., Liu X., Jia J., Song Z., Song L., Ge L., Zhang Q., Xue Ch. Research on the starting control technology of ultra-deep shield near existing line in soft soil urban area with microconfined water / Geotechnical Engineering and Intelligent Disaster Prediction. GHS 2024. Sustainable Civil Infrastructures. Springer, Cham. 2025. DOI: 10.1007/978-3-031-85787-4_18.

20. Sartirana D., Rotiroti M., Bonomi T., Mattia De Amicis, Nava V., Fumagalli L., Zanotti Ch. Data-driven decision management of urban underground infrastructure through groundwater-level time-series cluster analysis: the case of Milan (Italy) // Hydrogeology Journal. 2022, vol. 30, pp. 1157—1177. DOI: 10.1007/s10040-022-02494-5.

21. Feng Z., Cheng B., Shao Y., Zhang B., Li X., Wang X., Liu P. Predicting and mitigating twin-tunnel settlement in coastal soft soils: An integrated monitoring and modeling approach // Geotechnical and Geological Engineering. 2025, vol. 43, article 435. DOI: 10.1007/s10706-025-03336-3.

22. Jing M., Lu C., Sun C., Pujades E., Ye Yu, Xu T., Sun X. Assessing the effect of construction-induced consolidation on groundwater travel time distribution under unconfined conditions // Hydrogeology Journal. 2023, vol. 31, article 275—292. DOI: 10.1007/s10040-022-02579-1.

23. Wang D., Ye S., Zhang J. Risk reduction measures and monitoring analysis of deep foundation pit with water in a metro station in hefei // Water. 2023, vol. 15, no. 16, article 3007. DOI: 10.3390/w15163007.

24. Куликова Е. Ю., Баловцев С. В., Скопинцева О. В. Управление геотехническими рисками в шахтном и подземном строительстве // Устойчивое развитие горных территорий. — 2025. — Т. 17. — № 1. — С. 556—563. DOI: 10.21177/1998-4502-2025-17-1-556-563.

25. Kulikova E. Yu. Estimation of factors of aggressive influence and corrosion wear of underground structures // Materials Science Forum. 2018, vol. 931, pp. 385—390. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.931.385.