IX Международная конференция Новые идеи в науках о земле. Доклады

Подождите немного. Документ загружается.

S-XXIV. Секция инженерной геологии 91

КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К ГЕОТЕХНИЧЕСКОМУ МОНИТОРИНГУ

ЗАГОРСКОЙ ГИДРОАККУМУЛИРУЮЩЕЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

И.В. Осика

Учреждение Российской академии наук Институт физики Земли

имени О.Ю.Шмидта РАН, Москва, Россия

По мере развития энергетики на основе тепловых, а затем и атомных

электростанций, и в связи с исчерпанием гидроэнергетических ресурсов в

Европейской части России, стал ощущаться недостаток маневренных

мощностей для регулирования графика и поддержания стандартной частоты. В

этих условиях наметилось развитие энергетики по пути ввода

высокоэкономичных базисных и специальных пиковых электростанций.

Видимые изменения в структуре энергопотребления придали актуальность

вопросам создания гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС).

Объект исследований – Загорская ГАЭС, расположенная в Сергиев

Посадском районе Московской области. Основная особенность – ежесуточное

перемещение 22.7 млн. м

воды из нижнего бассейна в верхний, и наоборот.

Перепад высот между верхним и нижним бассейном составляет 100 м. Объект

возведен на нескальном основании, сложенном преимущественно рыхлыми

породами четвертичного возраста и коренными породами мелового возраста.

На Загорской ГАЭС действует сеть геотехнического мониторинга. Особое

внимание уделяется склону напорных трубопроводов, как наиболее опасному,

с точки зрения устойчивости, участку. Осуществляются: пьезометрические

измерения, наблюдения по обратным отвесам, высокоточные спутниковые

координатные определения, визуальные и флористические наблюдения,

сейсмометрические работы и др. Для слежения за опасными отклонениями и

деформациями в здании водоприемника, расположенного практически на

бровке склона, установлены наклономеры и деформографы.

Наиболее информативными для Загорской ГАЭС, построенной на не-

скальном основании, являются: результаты пьезометрических наблюдений в

скважинах, которые позволяют корректировать работу дренажей и не допус-

кать избыточного увлажнения грунтов. Высокоточные спутниковые коорди-

натные определения и измерения с помощью обратных отвесов позволяют

фиксировать динамику деформаций грунтового массива. Сейсмометрические

наблюдения не позволяют определять изменения прочностных и деформаци-

онных свойств грунтов, но являются незаменимым источником информации о

распространении колебаний в массиве и характере их затухания для любых

режимов работы ГАЭС. Хорошие результаты дают методы компьютерного

моделирования, поскольку характерным для ГАЭС является наличие зонди-

рующего сигнала. Моделирование с учетом неоднородностей геологической

среды позволяет оконтуривать ослабленные области, модули сдвига которой

определяются изменениями режимов подземных и поверхностных вод. Анализ

результатов компьютерного моделирования позволил сформулировать прин-

ципы компоновки сети комплексного геотехнического мониторинга для по-

следующей обработки разнородных данных и получения компьютерной моде-

ли грунтового массива.

92 S-XXIV. Секция инженерной геологии

СОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЕМ ИПТС

«СООРУЖЕНИЯ КИРИЛЛО-БЕЛОЗЕРСКОГО МОНАСТЫРЯ –

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СРЕДА»

В.В. Пендин, Т.П. Дубина, В.О. Подборская

Российский Государственный Геологоразведочный Университет

имени Серго Орджоникидзе, Москва, Россия

Установлено, что функционирование большинства исторических при-

родно-технических систем, находящихся в условиях Русского Севера, под

влиянием техногенных изменений природной среды, происходит в неопти-

мальном режиме. Основными причинами нарушения режима функционирова-

ния являются экзогенные геологические процессы, протекающие в грунтах

оснований архитектурных комплексов. Разработанные положения концепции

раннего предупреждения развития негативных инженерно-геологических про-

цессов, базирующиеся на системном подходе, риск-анализе, теоретических

основах создания мониторинга литотехнических систем являются основой

создаваемой системы управления.

Система управления состоит из двух подсистем: информационной и соб-

ственно управляющей, каждая из которых состоит из двух, тесно связанных

блоков. Информационная подсистема разделяется на следящую за состоянием

«СВ» и следящую за деформациями и напряжениями конструкций памятни-

ков. Управляющая подсистема также решает задачу двуедино: обеспечение

требуемого режима грунтов «СВ» и обеспечение необходимого режима экс-

плуатации памятника.

Цель управления локальной ИПТС «Памятники Кирилло-Белозерского

монастыря-СВ» – минимизация потерь устойчивости при оптимальном режи-

ме эксплуатации памятника. В результате проведенных инженерно-

геологических исследований, режимных наблюдений по сетям мониторинга

проведена оценка состояния и режима функционирования 41 элементарных

ИПТС, выделенных на территории монастыря, установлены структура сферы

взаимодействия, парагенез процессов, влияющих на устойчивость памятников,

выявлены управляющие величины ( в большинстве случаев это грунтовые во-

ды, влажность грунтов перед промерзанием, литологический и гранулометри-

ческий состав грунтов основания и грунтов, примыкающих к боковым стенкам

фундаментов, глубина промерзания ) , определены режим и динамика измене-

ния их параметров. Полученная информация позволила дать рекомендации и

обоснование для проведения управляющих мероприятий элементарных ИПТС

Кирилло-Белозерского монастыря, в том числе комплекса Трапезной палаты и

Успенского собора. В состав управляющих мероприятий входят: создание в

холодных помещениях системы «теплые полы»; усиление фундаментов; пла-

нировка территории с учетом особенностей микрорельефа; сооружение около-

стенного дренажа, отмосток .

S-XXIV. Секция инженерной геологии 93

ИССЛЕДОВАНИЕ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

СОВРЕМЕННЫХ ЛАГУННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

В РАЙОНЕ ПРОЕКТИРУЕМОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ОЛИМПИЙСКОЙ ДЕРЕВНИ В ГОРОДЕ СОЧИ

А.И. Ракова

Российский Государственный Геологоразведочный Университет

имени Серго Орджоникидзе, Москва, Россия

В 2014 году в г. Сочи будут проведены XXII зимние олимпийские игры, к

этому времени планируется возведение большого числа спортивных сооруже-

ний и объектов инфраструктуры, неотъемлемой частью которой, является

комплекс зданий Олимпийской деревни.

Верхне-имеретинская бухта в Адлерском районе – живописное место,

расположенное в восьмистах метрах от моря, была выбрана для будущего раз-

мещения олимпийской деревни.

В 2008 г на данной территории были проведены комплексные изыскания.

Геологический разрез до глубины 90 м представлен четвертичными отложе-

ниями: биогенного, лагунного, морского и аллювиального генезиса.

Верхняя часть сложена современными биогенными отложениями (b IV )

представленными линзами торфа мощностью от 0,1-0,2 м до 1.0-1,7м. Торф

разной степени разложения, в основном, сильноразложившийся, высокозоль-

ный. Современные лагунные отложения (lgIV) распространены практически

повсеместно и представлены илами глинистыми (глинами тяжелыми, от мяг-

копластичных до текучих, разной степени оторфованности) с прослоями са-

пропелей и торфа. Толща илов прослоями и линзами оторфована, особенно в

кровле слоя. Мощность илов 12 метров. Ниже по разрезу до исследованной

глубины залегает комплекс современных нерасчлененных аллювиальных и

морских отложений (a,mIV). Мощная толща отложений представлена пере-

слаиванием гравийно-галечниковых грунтов с песками разной крупности, с

прослоями глин, суглинков и супесей различной консистенции. По литологи-

ческому составу отложения крайне неоднородны, не выдержаны по глубине и

в латеральной плоскости. Верхняя часть комплекса аллювиальных и морских

отложений до глубины 18–21 м характеризуется наличием прослоев суглинков

и глин от текучей до твердой консистенции, разной степени заторфованности.

Примеси в виде хорошо-разложившегося органического вещества присутст-

вуют в отложениях гнездами, прослоями и линзами мощностью от первых

сантиметров до 0,7 м. Отложения обводнены. Зафиксирована высокая корро-

зионная агрессивность подземных вод к алюминиевым и свинцовым оболоч-

кам кабелей.

Из вышесказанного можно сделать вывод о том, что верхняя часть разре-

за сложена слабыми грунтами инженерно-геологические свойства, которых

должны быть изучены более детально для принятия оптимального решения о

выборе типа фундаментов и возможной мелиорации грунтов основания.

94 S-XXIV. Секция инженерной геологии

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ СТРОИТЕЛЬСТВА

ШАХТНЫХ СТВОЛОВ НА КМА СПОСОБОМ ЗАМОРАЖИВАНИЯ

С.В. Сергеев

Белгородский госуниверситет, Россия

На КМА месторождения богатых железных и бокситовых руд характери-

зуются большой глубиной залегания. Сложность вскрытия этих месторожде-

ний заключается в том, что они перекрыты осадочной толщей 600-1000 м.

Толща представлена породами четвертичного, третичного, мелового, юрского

и нижнекаменноугольного возраста и составлена глинами, песками, мелами,

мергелями, песчаниками и известняками. В общей сложности осадочная толща

представлена 40 слоями мощности от 1,4 до110 м и содержит 25 водоносных

горизонтов с максимальным напором до 5,1 МПа. В таких условиях сооруже-

ние вертикальных шахтных стволов обычным способом не представлялось

возможным. Хотя на ранней стадии освоения Яковлевского месторождения

рассматривался вариант бурения стволов диаметром 8,5 м. В итоге была при-

нята технология с предварительным замораживанием осадочной толщи. Были

пробурены 2 ряда из 66 скважин на глубину до 620 м.

Замораживание производилось тремя ступенями: 1 ступень – заморажи-

вание колонками внутреннего ряда с циркуляций холодоносителя в интервале

глубине 0 – 390 м; 2 ступень – колонками внутреннего ряда с циркуляций хо-

лодоносителя в интервале глубин 0 – 390 м и колонками наружного ряда с

циркуляций холодоносителя в интервале глубин 270 – 620 м; 3 ступень – ко-

лонками внутреннего ряда с циркуляций холодоносителя в интервале глубин

390 – 620 м и колонками наружного ряда с циркуляций холодоносителя в ин-

тервале глубин 270 – 620 м. В результате длительного замораживания вокруг

будущих стволов образовались ледопородные цилиндры (ЛПЦ) с диаметрами

20 – 22 м, способные воспринимать давления межпластовых вод. Температура

пород в ЛПЦ была неодинаковой и зависела от типа пород. Например, темпе-

ратура глин в среднем достигла до минус 18

С, а песков – минус 24

С. По-

скольку замораживание осадочных пород на такие глубины и температуры

ранее не производилось было принято решение о научном сопровождении ра-

бот по сооружению всех трех стволов Яковлевского рудника. Сопровождения

выполняли институты ВИОГЕМ и МГИ.

Состав работ научного сопровождения: 1 – контроль температуры замо-

раживания на всех этапах строительства (активное и пассивное заморажива-

ние, размораживание); 2 – отбор образцов и их лабораторное исследование; 3 –

измерение смещений породных стенок в период их обнажения; 4 – определе-

ние величин горного давления.

Лабораторные исследования проводились в специальной морозильной

камере института ВИОГЕМ. Изучались деформационные свойства и пучини-

стость пород при различной влажности. Измерения смещений породных сте-

нок и величин горного давлений производились по специальной методике,

разработанной в ВИОГЕМ. Результаты исследований были использованы при

корректировке технологии проходки и параметров крепи.

S-XXIV. Секция инженерной геологии 95

БАССЕЙН Р. КОКОМЕРЕН (КИРГИЗИЯ) – ПОЛИГОН ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ

МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ТИПОВ И ОСОБЕННОСТЕЙ ВНУТРЕННЕГО

СТРОЕНИЯ СКАЛЬНЫХ ОПОЛЗНЕЙ БОЛЬШОГО ОБЪЕМА

А.Л. Стром

, К.Е. Абдрахматов

Институт динамики геосфер РАН, Москва, Россия

Институт сейсмологии Национальной академии наук, Бишкек, Кыргызстан

Скальные оползни большого объема – одно из наиболее опасных при-

родных явлений в горных районах. Они характеризуются аномально высокой

подвижностью, поражая территории, удаленные на многие километры от под-

ножий склонов, а также образуют высокие завальные плотины. Важнейшее

значение для понимания механизмов формирования и перемещения оползней

имеет изучение морфологии и строения их отложений.

Одним из районов, где на сравнительно небольшой территории (~40×40

км) с развитой дорожной сетью находится около полутора десятков крупных

скальных оползней объемом от нескольких миллионов до более чем 1 милли-

арда кубических метров, произошедших на склонах высотой до 1.5 км, сло-

женных гранитоидами, терригенными и карбонатными породами, является

бассейн реки Кокомерен в Киргизии.

Здесь широко развиты высокомобильные каменные лавины, прошедшие

до 4.5 км и характеризующиеся различным распределением материала в зоне

транзита и аккумуляции. Среди них можно выделить так называемые «пер-

вичные лавины», когда практически весь обрушившийся материал сконцен-

трировался в конце зоны транзита; «вторичные лавины», у которых часть ма-

териала образует компактные тела у основания стенки отрыва, в то время, как

другая часть образует протяженную каменную лавину. Некоторые «вторичные

лавины» приобрели аномально высокую подвижность, пройдя через сужение

(эффект «бутылочного горлышка»). Их изучение показывает, что при быстром

движении крупномасштабных скальных оползней может происходить пере-

распределение импульса от резко остановившейся части материала к его

части, способной продолжать движение. Выделяются также оползни, поверх-

ности скольжения которых выходят на склон, так что оползень как бы «прыга-

ет с трамплина» и его фронтальная часть раздавливается, образуя лавинооб-

разный язык.

Другие оползни образовывали компактные плотины высотой от несколь-

ких десятков до 400 м. При этом некоторые из них сложены породами не-

скольких типов и глубоко эродированы, что создает уникальную возможность

детально изучить внутреннее строение высоких оползневых плотин и характер

дробления слагающего их материала.

Помимо многочисленных оползней бассейн р. Кокомерен характеризует-

ся яркими проявлениями новейшей и современной тектоники, образующими

тот «фон», на котором и происходят катастрофические обрушения скальных

склонов.

96 S-XXIV. Секция инженерной геологии

THE KOKOMEREN RIVER BASIN (KYRGYZIA) – TRAINING AREA

TO STUDY THE LARGE-SCALE ROCKSLIDES' MORPHOLOGICAL

TYPES AND PECULIARITIES OF THEIR INTERNAL STRUCTURE

A.L. Strom

, K.E Abdrakhmatov

Institute of Geospheres Dynamics, Moscow, Russia

Institute of Seismology of National Academy of Sciences, Bishkek, Kyrgyzstan

Large-scale bedrock landslides are among the most hazardous natural phenom-

ena in mountainous regions. They are characterized by abnormally high mobility

and can affect areas many kilometers far from the slopes' feet. They form high natu-

ral dams as well. Study of the morphology and internal structure of their deposits is

critical for better understanding of rockslide origin and motion mechanisms.

One of the regions where more than dozen large-scale rockslides ranging from

few millions to more than one billion cubic meters in volume, which had occurred

on slopes up to 1.5 km high composed of granites, terigenous and carbonate rocks

could be found within the relatively small area (~40×40 km) with good road system

is the Kokomeren River basin.

Highly mobile rock avalanches that traveled up to 4.5 km could be found here

being characterized by variable debris distribution along their path. There are the so

called «primary avalanches» where almost all debris accumulates at the distal part of

the path; the «secondary avalanches» that have compact part at the foot of the col-

lapsed slope, while other part forms long runout rock avalanche. Some of the «sec-

ondary avalanches» became abnormally mobile when they passed through the nar-

rowing (the «bottleneck» effect). Their study show that rapid rockslide motion could

be associated with momentum transfer from the abruptly decelerating part to that

part that retains possibility of further motion. Several rockslides, which sliding sur-

faces came out on the slope so that debris «jumps from the jumping-off place» and

its frontal part is squashed and forms the avalanche-like tongue could be identified

as well.

Other rockslides had formed compact blockages from dozens of meters to 400

m high. Some of them, being composed of alternating rock types, have been deeply

eroded providing unique possibility to study the internal structure of high natural

dams and extent of crushing of rockslide debris.

Besides numerous rockslides the Kokomeren River basin is characterized by

the expressive manifestations of the newest and modern tectonics that form the

background of the catastrophic failures of slopes composed of bedrock.

S-XXIV. Секция инженерной геологии 97

ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБНОСТИ К РАЗМОКАНИЮ

ПОКРОВНЫХ СУГЛИНКОВ (НА ПРИМЕРЕ ГРУНТОВ

С ТЕРРИИТОРИИ ЗАГОРСКОГО УЧЕБНОГО ПОЛИГОНА РГГРУ)

Чжан Цзе (Zhang Ze)

Российский Государственный Геологоразведочный Университет

имени Серго Орджоникидзе, Москва, Россия

Многолетний опыт изучения покровных суглинков показал, что покров-

ные суглинки не являются размокаемыми грунтами при естественных влажно-

стях. Как известно, перечисленные характеристики размокания во много име-

ют условный характер, поскольку зависят от объема, формы и других,

исходных параметров образца, в том числе влажности грунта.

С целью изучения размокаемости покровных суглинков были проанали-

зированы 7 образцов при разных влажностях.

Размокание покровных суглинков зависит от влажности. При увеличении

влажности размокание покровных суглинков уменьшается, и увеличивается

водопрочность. И даже размокание в течение 36ч., образца водонасыщенного

грунта приводят к потере объема только на 11%. Можно сказать что, при

большой влажности покровные суглинки почти не размокают. А при умень-

шении влажности размокание покровных суглинков увеличивается. Особенно

нужно отметить что, покровные суглинки, после высушивания, существенно

быстрее размокают (в течение 40 мин. весь образец разрушился).

Согласно В.А. Приклонскому, для каждого типа глин характерна некото-

рая «критическая» влажность, по которой можно судить о его водопрочности.

Если влажность глины ниже критической, то грунт размокает; грунт с более

высокой влажностью (у монтмориллонитовой глины она около 50%, у каоли-

нитовой – около 25%) не подвержен размокаемость. А у покровных суглинков

она между 11% и 4%. Это объясняется тем, что, с одной стороны, связанная

вода, заполняющая тонкие поры при малой влажности глинистых грунтов,

препятствует быстрому проникновению новых порций воды. С другой

стороны, капиллярная вода при малой влажности исчезает при полном водона-

сыщении.

Взаимосвязь между влажностью и скоростью размокаемости для изучен-

ных образцов покровных суглинков можно аппроксимировать эмпирической

зависимостью , где v – скорость размокаемости, %/мин.;

W – влажность, %.

2558.0

7985.2

−

98 S-XXIV. Секция инженерной геологии

УСТРОЙСТВО И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ

НОВОГО КОНДУКТОРА ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВ

О.В. Щетинин

Белгородский государственный университет, Белгород, Россия

Основополагающими при выборе технологии закрепления грунтов явля-

ются факторы, связанные с конструктивными особенностями здания (сооруже-

ния, дорожного полотна, откоса, и т.д.), состоянием грунта в основании и ос-

нащенностью организаций, осуществляющих работы. Закрепление

переувлажненных глинистых грунтов с помощью виброинъекционной геотех-

нологии является наиболее рациональным и нередко единственным возмож-

ным техническим решением. Однако для успешного закрепления грунтов не-

обходимо качественно изготовить кондуктор, позволяющий перекрыть зону, не

нуждающуюся в закреплении. При закреплении грунтов основания фундамен-

тов зданий и сооружений, эта зона, как правило, представлена насыпными

грунтами. Данные грунты макропористые, хорошо проницаемы и являются

своеобразным накопителем воды. При насыщении насыпных грунтов водой

начинается замачивание грунтов основания фундаментов зданий и сооруже-

ний. В таких условиях могут развиваться сверхнормативные просадки и де-

формации конструкций зданий. Для возможности качественного закрепления

переувлажненных грунтов автором была разработана и внедрена в практику

технология устройства нового цементно-песчаного кондуктора. Технология

устройства кондуктора из водопоглощающей цементно-песчаной смеси вклю-

чает в себя операции:

• образование полости в грунте вибробурением без выемки грунта путем по-

гружения шаблона диаметром от 100 до 200 мм, в зависимости от влажно-

сти грунта;

• извлечение шаблона и заполнение полости приготовленной цементно-

песчаной смеси заходками длиной 1,0 м снизу вверх;

• трамбование вибропогружателем каждой заходки до получения кондукто-

ром расчетного диметра (до 400 мм).

• Возможно использование нового цементно-песчаного кондуктора при за-

креплении грунтов основания фундаментов для:

• получения непрерывной уплотненной полосы под подошвой фундаментов и

в сжимаемой толщи грунтов (на расстоянии до 3-х диаметров);

• уплотнения переувлажненного грунта ниже подошвы фундаментов и в сжи-

маемой толще с целью повышения несущей способности грунта основания;

• локального осушения закрепляемых грунтов в процессе твердения цемент-

но-песчаной смеси.

Использование нового кондуктора исключает возможность выхода закреп-

ляющего раствора на поверхность. Этим обеспечивается инъекция расчетного

количества закрепляющего раствора в нуждающуюся в закреплении толщу

грунтов. При помощи нового кондуктора было успешно проведено закрепление

грунтов основания фундаментов на различных объектах Белгородской Области.

S-XXIV. Секция инженерной геологии 99

ОРГАНИЗАЦИЯ МОНИТОРИНГА И ПРОВЕДЕНИЕ НАБЛЮДЕНИЙ

ЗА ДЕФОРМАЦИЯМИ ЗДАНИЯ ИСТОРИЧЕСКОЙ ЗАСТРОЙКИ

В ЦЕНТРЕ г. МОСКВЫ

Б.А. Эрдниев

Российский Государственный Геологоразведочный Университет

имени Серго Орджоникидзе, Москва, Россия

Все чаще и чаще речь заходит о сохранении исторического облика центра

Москвы. Это, прежде всего, касается ее исторической застройки. На сего-

дняшний день сложилась довольно сложная ситуация в состоянии застройки в

центре столицы.

Наиболее эффективным методом наблюдения за состоянием и его оцен-

кой является мониторинг, в частности наблюдения за деформациями зданий и

сооружений.

Примером этому может послужить здание по адресу: 1-й Колобовский

пер., д.6. стр. 3.

Объектом исследований являлось административное здание постройки

конца XIX. Здание прямоугольной формы, вытянуто с востока на запад и име-

ет четыре этажа и подвальное помещение.

Фундаменты здания ленточные кирпичные, белокаменные, бутовые и

железобетонные.

Непосредственными грунтами основания являются техногенные грунты.

В апреле–июне 2008 г. были проведены работы по подведению фунда-

ментов под частью здания, устройству монолитной железобетонной фунда-

ментной плиты, а также по уплотнению грунтов основания.

Для наблюдения за состоянием здания в процессе строительных работ и

после их проведения была организована сеть мониторинга. Наблюдения про-

водились в течение всего 2008 года с различной периодичностью (в зависимо-

сти от необходимости).

Полученные результаты наблюдений позволили оценить текущее состоя-

ние здания, а также позволили вносить соответствующие коррективы в техно-

логию проведения строительных работ. В частности, результаты наблюдений

позволили принять решение о замене двух колонн на металлические конст-

рукции, т.к. колонны потеряли свою функциональность.

S-XXV

СЕКЦИЯ

ГИДРОГЕОЛОГИИ