Инженерно-геологическая оценка техногенеза компонентов подземного пространства при его освоении и использовании (на примере санкт-петербурга)



Скачать 291.08 Kb.
страница1/3
Дата18.03.2013
Размер291.08 Kb.
ТипДокументы
  1   2   3


На правах рукописи
ПАНКРАТОВА Ксения Викторовна

Инженерно-геологическАЯ ОЦЕНКА ТЕХНОГЕНЕЗА КОМПОНЕНТОВ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА ПРИ ЕГО ОСВОЕНИИ И ИСПОЛЬЗОВАНИИ

(НА ПРИМЕРЕ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА)


Специальность 25.00.08 – Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2012

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный горный университет»
Научный руководитель доктор геолого-минералогических наук, профессор

Дашко Регина Эдуардовна
Официальные оппоненты:

Кнатько Василий Михайлович - доктор технических наук, профессор, Санкт-Петербургский государственный университет, профессор кафедры грунтоведения и инженерной геологии

Плечкова Ирина Львовна - кандидат геолого-минералогических наук, главный геолог ООО «ПИ Геореконструкция»
Ведущее предприятие – Петербургский государственный университет путей сообщения
Защита диссертации состоится 31 мая 2012 г. в 11 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.224.11 при Санкт-Петербургском государственном горном университете по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд. № 4312.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного университета.
Автореферат разослан 28 апреля 2012 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

диссертационного совета

канд. геол.-минерал. наук А.В. ШИДЛОВСКАЯ





ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современная тенденция развития мегаполисов предполагает обязательное использование подземного пространства (ПП) при возведении гражданских и промышленных сооружений, строительстве транспортных магистралей, а также объектов специального назначения. Повышение безопасности использования ПП предопределяет необходимость комплексного исследования изменения его компонентов (горных пород, подземных вод, газов, биоты, конструкционных материалов сооружений) в процессе техногенеза при различных видах техногенного воздействия, в том числе загрязнения органическими и неорганическими соединениями, влияния температуры, ультрафиолетового излучения, а также принимая во внимание технологический режим эксплуатации сооружений.

Понятие «техногенез» ввел в 1934 году академик А.Е. Ферсман, анализируя его как совокупность процессов, вызываемых технической (инженерной) деятельностью человека.
Вопросы техногенного изменения инженерно-геологических условий в пределах городских агломераций освещены в работах Ф.В. Котлова, Е.М. Сергеева, В.И. Осипова, В.Т. Трофимова, В.Д. Ломтадзе, В.А. Королева, Г.Л. Коффа, Ю.Б. Осипова, Р.С. Зиангирова, Г.С. Голодковской, В.М. Кнатько, Р.Э. Дашко и др.

Участившиеся случаи перехода сооружений в аварийное и предаварийное состояние в период их строительства и эксплуатации в Санкт-Петербурге требуют анализа причин возникновения таких ситуаций, причем особое внимание должно быть обращено не только на нарушение технологии ведения строительных работ, но и на период эксплуатации зданий, во время которого происходят необратимые изменения пород в зоне влияния сооружений за счет изменения их напряженно-деформированного состояния, а также факторов, которые не учитываются в теории и практике инженерно-геологических исследований и соответственно при проектировании сооружений. По данным исследований института НИИПромстроя (г. Уфа) 63-71% случаев перехода сооружений в аварийное состояние определяется факторами, действующими в период эксплуатации объектов, поскольку отсутствует важный этап – прогнозирование изменения инженерно-геологических условий, включая преобразование гидродинамической и гидрохимической обстановки, температурного режима в зоне влияния сооружения. Негативное влияние на песчано-глинистые грунты оказывают утечки из систем водоотведения, вызывающие повышение уровня подземных вод, изменение химического состава водоносных горизонтов, загрязнение водоупоров, и, как следствие, преобразование кислотно-щелочной и окислительно-восстановительной обстановки, часто приводящее к активизации подземной микробиоты, что вызывает развитие опасных природно-техногенных процессов.

Цель работы. Повышение безопасности функционирования сооружений различного назначения в различных инженерно-геологических условиях на основе использования экспериментально полученных закономерностей преобразования песчано-глинистых отложений под воздействием техногенных факторов, позволяющих вести прогнозирование их длительной устойчивости.

Основные задачи исследований

1. Установление общих тенденций динамики техногенеза четвертичных и дочетвертичных песчано-глинистых пород в разрезе Санкт-Петербурга при наличии болотных отложений (торфов), под воздействием температуры, загрязнения органическими и неорганическими соединениями. 2. Оценка изменения состояния и физико-механических свойств песчано-глинистых отложений различного генезиса при изменении физико-химических условий и активизации микробной деятельности в подземной среде для установления эмпирических зависимостей между водопроницаемостью и сопротивлением сдвигу от величины микробной массы. 3. Прогнозирование природно-техногенных процессов, определяющих безопасность функционирования сооружений различного назначения в условиях активного техногенеза при освоении и использовании подземного пространства мегаполисов. 4. Обеспечение длительной устойчивости наземных и подземных сооружений при использовании переменных во времени параметров физико-механических свойств песчано-глинистых грунтов с учетом их техногенных преобразований под воздействием природной органической компоненты и загрязнения подземной среды.

Фактический материал и личный вклад автора. Диссертация является продолжением научных исследований, которые проводились при непосредственном участии автора на кафедре гидрогеологии и инженерной геологии СПГГУ в ходе обучения в бакалавриате и магистратуре. Для получения количественных параметров динамики преобразования песчано-глинистых отложений различного генезиса и возраста под воздействием природной органической компоненты и активизации микробной деятельности автором был выполнен большой объем экспериментальных полевых и лабораторных исследований. Для установления влияния факторов техногенеза проводились различные виды работ на следующих объектах: в перегонных тоннелях Санкт-Петербургского метрополитена по трассе «Елизаровская-Ломоносовская», в автодорожном тоннеле неглубокого заложения «Санкт-Петербург-Пушкин», в котлованах Второй сцены Мариинского театра и бизнес-центра «Невская Ратуша», в зонах влияния действующих кладбищ и свалок хозяйственно-бытовых отходов, на участках заболачивания в черте города и пригородах Санкт-Петербурга. Автором были получены закономерности влияния ультрафиолетового излучения и вибрационных нагрузок на снижение величины микробной масс в песчано-глинистых грунтах за счет сокращения численности микроорганизмов и соответственно продуктов их метаболизма.

Основные методы исследований. Теоретические и научно-практические методы оценки развития техногенных преобразований песчано-глинистых грунтов различного генезиса и возраста, экспериментальные исследования с использованием оборудования на основе метода лазерной дифракции для изучения гранулометрического состава, определения характеристик прочности и деформируемости с применением комплекса оборудования, включающего стабилометры, приборы одноплоскостного сдвига; усовершенствованный биохимический метод М. Бредфорд определения микробной массы по величине микробного белка, впервые предложенный на кафедре грунтоведения и инженерной геологии СПбГУ. Микробиологические исследования с помощью посевов и выделения чистых культур, а также использования электронной и световой микроскопии для выявления численности видового и родового состава микроорганизмов, в том числе аэробных и анаэробных групп, выполнены в лабораториях биолого-почвенного факультета СПбГУ; компьютерное моделирование производилось с помощью программного комплекса FEM models на основе метода конечных элементов, разработанного ООО «ПИ Геореконструкция».

Реализация результатов исследований. Установленные закономерности трансформации состава, состояния, физико-механических свойств дисперсных грунтов и развития инженерно-геологических процессов при техногенном воздействии используются при подготовке проектов строительства новых сооружений, реконструкции и реставрации старинных зданий рядом организаций, в том числе ООО «ПИ Геореконструкция», ОАО «ЛЕННИИПРОЕКТ», материалы по биокоррозии переданы службе ТОИС ГУП «Петербургский метрополитен». Результаты работы будут использованы при совершенствовании нормативных документов по проведению инженерных изысканий и территориальных строительных норм.

Научная новизна работы

  • Экспериментально установлены закономерности изменений состава, состояния, снижения параметров сопротивления сдвигу и деформационной способности водонасыщенных песчано-глинистых грунтов различного генезиса, возраста и степени литификации под воздействием природной органической компоненты и активизации микробной деятельности.

  • Получены закономерности снижения численности микроорганизмов (по величине микробной массы) под влиянием ультрафиолетового излучения и вибрационных воздействий в водонасыщенных песчано-глинистых грунтах.

  • Разработаны схематические карты особенностей и интенсивности загрязнения верхней части разреза подземного пространства Санкт-Петербурга под воздействием контаминантов характерных для мегаполисов, история развитие которых насчитывает нескольких веков.

Защищаемые положения

  1. Интенсивность техногенеза основных компонентов подземного пространства мегаполиса определяет уровень сложности инженерно-геологических условий за счет нестабильности показателей состава, состояния и физико-механических свойств песчано-глинистых отложений в период функционирования сооружений и развития неуправляемых природно-техногенных процессов в подземной среде, взаимодействующей с сооружением.

  2. Активизация микробной деятельности в подземном пространстве мегаполисов при поступлении питательных и энергетических субстратов, отепляющем эффекте, дополнительном привносе микроорганизмов из различных природных и техногенных источников контаминации, а также за счет формирования анаэробных условий оказывают негативное воздействие на песчано-глинистые отложения, которое постепенно уменьшается по мере повышения содержания глинистой фракции в дисперсных грунтах и степени их литификации.

  3. Для повышения безопасности функционирования системы сооружение – многокомпонентная подземная среда необходимо вести проектирование на основе прогнозирования изменения состояния и физико-механических свойств песчано-глинистых отложений, преобразования состава подземных вод и активизации природно-техногенных процессов с использованием результатов экспериментальных исследований, которые не предусмотрены в системе инженерных изысканий.

Практическая значимость работы

    • Произведена экспериментальная оценка влияния изменения физико-химических и биохимических условий в подземном пространстве Санкт-Петербурга на песчано-глинистые грунты для повышения степени достоверности инженерно-геологической информации о негативном преобразовании песчано-глинистых отложений (их состава, состояния и физико-механических свойств), которые используются для анализа перехода ряда сооружений в предаварийное либо аварийное состояние.

    • Усовершенствованы и опробованы методики испытания песчано-глинистых грунтов при их загрязнении органическими контаминантами биогенного и абиогенного генезиса, температурном воздействии с целью повышения достоверности получения характеристик прочности и деформационной способности.

    • Предложены рекомендации для расчета длительной устойчивости наземных и подземных сооружений с учетом преобразования физико-механических свойств песчано-глинистых грунтов при техногенезе в период их эксплуатации.

Достоверность научных положений и выводов, сформулированных в диссертационной работе, базируется на большом объеме выполненных теоретических, научно-практических и экспериментальных исследований по трансформации состава, состояния и физико-механических свойств песчано-глинистых отложений различного генезиса и возраста при воздействии техногенных факторов (органических контаминантов биогенного и абиогенного генезиса, температурного и вибрационного влияния), повышающих либо снижающих численность микробной массы. Результаты микробиологических исследований по определению физиологических групп, родового и видового состава микроорганизмов и их численности в разрезах загрязненных грунтов Санкт-Петербурга позволили оценить их агрессивность по отношению к конструкционным материалам. В основу диссертации положены результаты, полученные в ходе проведения научно-исследовательских работ, при непосредственном участии автора: «Инженерно-геологическое и гидрогеологическое обеспечение высотного строительства и освоения подземного пространства в мегаполисах» (2009 г.), «Состояние и стратегия развития научной школы «Инженерная геология» по приоритетным направлениям НИУ» (2010 г.), «Преобразование компонентов подземного пространства для прогнозирования устойчивого развития мегаполисов» (2010-2011 гг.), «Разработка инновационных технологий по приоритетному направлению научной школы «Инженерная геология» (2011 г.), а также при поддержке персональных грантов Санкт-Петербурга для студентов, аспирантов, молодых ученых, молодых кандидатов наук в 2009 и 2010 годах.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях: «Полезные ископаемые России и их освоение» (СПГГУ, Санкт-Петербург, 2009, 2010, 2011 гг.), «Сергеевские чтения Х» (Научный совет РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии, Москва, 2008 г.), «Инженерные изыскания в строительстве» (ОАО «ПНИИИС», Москва, 2010, 2011 гг.), международном форуме молодых ученых «Проблемы недропользования» (СПГГУ, Санкт-Петербург, 2011 г.), международных конференциях молодых ученых в Краковской горно-металлургической академии (Краков, Польша, 2009 и 2011 гг.) и Фрайбергской горной академии (Фрайберг, Германия, 2011 г.).

Публикации.

Основные результаты диссертации содержатся в 11 опубликованных работах, в том числе 4 статьи в журналах, входящих в перечень, рекомендованный ВАК Минобрнауки России.

Структура работы.

Диссертация изложена на 234 страницах, состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 154 наименований, содержит 67 рисунков, 57 таблиц.

Автор выражает глубокую и искреннюю признательность за постоянную помощь и поддержку на всех этапах подготовки диссертационной работы научному руководителю д.г.-м.н. проф. Р.Э. Дашко. Автор благодарит заведующего кафедрой ГиИГ д.г.-м.н. проф. В.В. Антонова, д.г.-м.н. проф. И.П. Иванова, к.г.-м.н. доц. Н.С. Петрова, к.г-м.н., доц. А.В. Шидловскую, к.г-м.н., доц. Т.Н. Николаеву, к.г-м.н., доц. Г.Б. Поспехова, к.г-м.н., доц. Л.П. Норову, к.г.-м.н. асс. О.Ю. Александрову и остальных сотрудников кафедры за обсуждение материалов диссертации. Отдельную благодарность автор выражает к.г.-м.н, асс. А.М. Жуковой, студ. А.А. Коробко, А.Н. Мудла, Ю.Г. Шкаруппа за содействие в проведении полевых и лабораторных работ. Автор выражает благодарность д.б.н., заведующему лабораторией микологии и альгологии СПбГУ Д.Ю. Власову за помощь в проведении микробиологических исследований.
  1   2   3

Похожие:

Инженерно-геологическая оценка техногенеза компонентов подземного пространства при его освоении и использовании (на примере санкт-петербурга) iconЗакон санкт-петербурга о выборах Губернатора Санкт-Петербурга Принят Законодательным Собранием Санкт-Петербурга
Губернатор Санкт-Петербурга избирается гражданами Российской Федерации на основе всеобщего равного и прямого избирательного права...
Инженерно-геологическая оценка техногенеза компонентов подземного пространства при его освоении и использовании (на примере санкт-петербурга) iconПравительство Санкт-Петербурга комитет по земельным ресурсам и землеустройству санкт-петербурга прика з от 13 ноября 2007 года №216 о внесении изменений в Версию 11 Классификаторов пункт 8 «Особые режимы использования участка и его частей»
Законе Санкт-Петербурга от 22. 12. 2005 года №728-99 “о генеральном плане Санкт-Петербурга и границах зон охраны объектов культурного...
Инженерно-геологическая оценка техногенеза компонентов подземного пространства при его освоении и использовании (на примере санкт-петербурга) iconЗакон санкт-петербурга о правительстве Санкт-Петербурга Принят Законодательным Собранием Санкт-Петербурга 24 июня 2009 года Статья 1
...
Инженерно-геологическая оценка техногенеза компонентов подземного пространства при его освоении и использовании (на примере санкт-петербурга) iconЗакон санкт-петербурга о правилах землепользования и застройки Санкт-Петербурга Принят Законодательным Собранием Санкт-Петербурга 4 февраля 2009 года Статья 1
Санкт-Петербурга в части границ территориальных зон согласно приложению 2 к настоящему Закону Санкт-Петербурга
Инженерно-геологическая оценка техногенеза компонентов подземного пространства при его освоении и использовании (на примере санкт-петербурга) iconЗакон санкт-петербурга о градостроительной деятельности в Санкт-Петербурге Принят Законодательным Собранием Санкт-Петербурга 28 октября 2009 года
Настоящий Закон Санкт-Петербурга устанавливает разграничение полномочий органов государственной власти Санкт-Петербурга в сфере регулирования...
Инженерно-геологическая оценка техногенеза компонентов подземного пространства при его освоении и использовании (на примере санкт-петербурга) iconОценка эффективности использования сельскохозяйственных земель, расположенных на территории Санкт-Петербурга
Материалы презентации были подготовлены по заказу кэрппит санкт-Петербургским государственным аграрным университетом. Заседание вел...
Инженерно-геологическая оценка техногенеза компонентов подземного пространства при его освоении и использовании (на примере санкт-петербурга) iconЗакон санкт-петербурга о государственных информационных системах санкт-петербурга принят Законодательным Собранием Санкт-Петербурга 1 июля 2009 года
Санкт-Петербурга, и иным имеющимся в распоряжении государственных органов Санкт-Петербурга сведениям и документам
Инженерно-геологическая оценка техногенеза компонентов подземного пространства при его освоении и использовании (на примере санкт-петербурга) iconЗакон санкт-петербурга о порядке проведения публичных слушаний по проекту бюджета санкт-петербурга и проекту годового отчета об исполнении бюджета санкт-петербурга принят Законодательным Собранием Санкт-Петербурга
Федерации и пунктом 7 статьи 73 Устава Санкт-Петербурга определяет порядок проведения в Санкт-Петербурге публичных слушаний по проекту...
Инженерно-геологическая оценка техногенеза компонентов подземного пространства при его освоении и использовании (на примере санкт-петербурга) icon27-29 июня 2012 г., Санкт-Петербург, Невский пр., 57, отель «Коринтия Санкт-Петербург»
Пленарное заседание – 1 часть: «Комплексное освоение подземного пространства мегаполисов – как одно из важнейших направлений государственного...
Инженерно-геологическая оценка техногенеза компонентов подземного пространства при его освоении и использовании (на примере санкт-петербурга) iconЗакона Санкт-Петербурга «О внесении дополнения в Закон Санкт-Петербурга «О льготах по уплате земельного налога»
Законодательное собрание санкт-петербурга аппарат законодательного собрания санкт-петербурга
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org