IX Международная конференция Новые идеи в науках о земле. Доклады

Подождите немного. Документ загружается.

S-XXШ. Секция экологии и природопользования 71

МОНИТОРИНГ ПРОЦЕССА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ РЕАБИЛИТАЦИИ

ТЕРРИТОРИЙ ОТ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

Добыча углеводородного сырья, которое является основным источником

энергии на сегодняшний день, сопровождается огромным ущербом для био-

сферы. В настоящее время ни один из современных технологических циклов

не относится к «безотходным» или экологически безопасным из-за несовер-

шенства технологий добычи или ее нарушений, неудовлетворительного каче-

ства или недопустимого износа оборудования. При этом, чем интенсивнее изъ-

ятие нефти, тем активнее идет формирование техногенных потоков флюидов,

поступающих в природную среду.

Решение проблем экологической реабилитации нефтезагрязненных тер-

риторий осложняется из-за слабой изученности геохимических процессов,

возникающих в трансформированных природных комплексах, несовершенст-

вом разработанных моделей посттехногенного развития ландшафтов и мигра-

ции нефтепродуктов в геологической среде, отсутствием знаний о механизмах

преобразования природной среды. Для решения такого комплекса задач необ-

ходима достоверная геохимическая информация об объектах исследования,

получаемая путем адаптации геохимических методов к поиску и параметриза-

ции углеводородных аномалий техногенного происхождения.

В связи с этим необходима разработка методических основ мониторинга

геологической среды для контроля изменения экологического состояния реа-

билитируемой территории и эффективности процесса очистки….

Мониторинг процесса очистки является обязательным элементом эколо-

гической реабилитации территории на всех ее стадиях. Информация, получен-

ная в ходе мониторинговых наблюдений, позволяет количественно оценивать

эффективность реабилитационных мероприятий и принимать соответствую-

щие управляющие решения в части изменения режимов эксплуатации систем

и давать прогнозы по изменению экологического качества очищаемой терри-

тории.

Разделение мониторинговых наблюдений на технологические и площад-

ные необходимо для получения более достоверной и оперативной информации

о процессе очистки. Технологический мониторинг, по сути, ориентирован на

наблюдение за изменением параметров без временного запаздывания (воздей-

ствие на систему), а площадной, наоборот, ориентирован на фиксацию проме-

жуточных значений наблюдаемых параметров (отклик системы). Сопоставле-

ние и анализ результатов технологического и площадного мониторингов

позволяют эффективно контролировать и процесс очистки и управлять им.

S-XXIV

СЕКЦИЯ

ИНЖЕНЕРНОЙ

ГЕОЛОГИИ

S-XXIV. Секция инженерной геологии 73

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

ОПАСНОСТИ ИНФРАСТРУКТУРЫ г.ЯКУТСКА

О.И. Банщикова, О.А. Поморцев, В.Ф. Попов

Якутский государственный университет, г.Якутск, Россия

Сформулированное Трофимовым В.Т. понятие «инженерно-геологичес-

кий массив» заключает в себе подход к грунту как геологическому объекту,

испытывающему постоянное давление природных и антропогенных факторов.

Якутск относится к засушливым районам, с длительным и сухим пред-

зимним периодом. Поэтому большой приток воды связан с аварийными вы-

бросами из систем водо-, теплоснабжения и канализации, особенно в зимний

период. Это приводит к изменению температуры грунтов основания зданий и

сооружений и развитию в некоторых случаях опасных деформаций и разруше-

ний способных вызывать обрушение зданий. Об этом свидетельствует, в част-

ности, саморазрушение двух зданий произошедшее в Якутске только за летний

период 2008 г. Анализ технического состояния жилого фонда города показал,

что более половины эксплуатирующихся каменных домов находятся в аварий-

ном и предаварийном состоянии.

В число факторов призванных сдерживать выше обозначенные негатив-

ные проявления антропогенного воздействия в г.Якутске используется система

водоотведения и водопонижения, включающая систему городских каналов,

водосливных лотков. Однако данная система спроектированная и построенная

в расчете на идеальные условия эксплуатации городского хозяйства не учиты-

вает в полной мере особенности состояния и состава грунтов в условиях мно-

голетней мерзлоты, что приводит на практике не к решению, а к осложнению

существующей проблемы.

В результате мы имеем многочисленные случаи опускания верхней гра-

ницы многолетнемерзлых грунтов, разуплотнение грунтовой толщи и форми-

рование провалов дневной поверхности в связи с суффозионным выносом час-

тиц из вышележащих в нижележащие слои с заилением последних. Все

перечисленное подтверждается инженерно-геологическими изысканиями.

Еще одним антропогенным фактором воздействия являются городские

автомагистрали. При отсутствии на обочинах водоотводных лотков стекающая

с проезжей части вода запускает механизм формирования подземно-

эрозионных явлений. Через сформировавшуюся промоину вода увлажняет те-

ло насыпи. При замерзании это приводит к формированию слоистых криоген-

ных текстур с разрушением и перемещением минеральной компоненты и уве-

личением объема грунта, что вызывает разрушение дорожного полотна

криогенными явлениями.

Решение проблемы видится в изменении подхода к проектированию и

эксплуатации системы городского водоотведения в основу которого должны

быть положены реальные природно-геологические условия (совокупность

свойств, состава и состояния грунтов и геологических процессов) подтвер-

жденные материалами специальных инженерно-геологических изысканий.

74 S-XXIV. Секция инженерной геологии

ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ АППАРАТУРНО-МЕТОДИЧЕСКОЙ БАЗЫ

ДЛЯ ОЦЕНКИ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ

ПРИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

Д.Н. Горобцов

Российский Государственный Геологоразведочный Университет

имени Серго Орджоникидзе, Москва, Россия

Исследование теплофизических свойств грунтов оснований является

важной задачей, определяющей условия строительства инженерных сооруже-

ний в сложных климатических условиях. Тепловые свойства грунтов характе-

ризуют способность кондуктивной передачи тепла в массиве грунта и его ак-

кумуляции.

В настоящее время при инженерно-геологических изысканиях теплофи-

зические характеристики грунта определяют, как правило, по таблице СНиПа

2.02.04-88 (основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах) в зависимости

от плотности сухого грунта, суммарной влажности и разновидности грунта,

при этом не учитываются генетические особенности грунта, их возраст, усло-

вия залегания. Другим недостатком является то, что в настоящее время в прак-

тике работ значения теплофизических свойств не привязаны к определенному

региону и распространяются на всю территорию РФ.

Существует большое разнообразие методов и средств для определения

тепловых свойств различных природных и промышленных материалов, но все

они имеют определенные серьезные недостатки. Вместе с тем в области инже-

нерной геологии задача усложняется еще и тем, что грунты характеризуются

значительной неоднородностью, при этом часть грунтов находится в несвя-

занном состоянии.

В результате экспериментального сравнения возможностей различных

современных приборов для измерений тепловых свойств пород и грунтов нами

установлено, что в целях инженерно-геологических исследований наиболее

эффективно применение следующего комплекса: 1) метод и прибор оптиче-

ского сканирования, разработанный в РГГРУ и превышающий по своим харак-

теристикам все известные аналоги в России и за рубежом; 2) метод линейного

источника для измерений тепловых свойств на сыпучих образцах. Особенно-

сти указанных методов и приборов позволяют помимо тепловых свойств опре-

делять на этих же образцах и другие физические свойства (плотность, влаж-

ность, гранулометрический состав, характеристики пластичности).

Применение данного аппаратурно-методического комплекса открывает

возможность получения представительной информации о теплофизических

характеристиках грунтов Московского региона, являющихся основанием для

большинства инженерных сооружений с определением тепловых свойств для

разных стратиграфо-генетических комплексов (СГК).

S-XXIV. Секция инженерной геологии 75

ПРОЯВЛЕНИЕ СКЛОНОВЫХ ГРАВИТАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

ПРИ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ СИНОПТИЧЕСКИХ СИТУАЦИЯХ

В КАРПАТСКОМ РЕГИОНЕ УКРАИНЫ

М.Г. Демчишин, А.Н. Анацкий

Институт геологических наук НАН Украины, г. Киев, Украина

Повышенное количество атмосферных осадков характерное для Карпат-

ского региона идет преимущественно на поверхностный сток и выводится с

гор на равнины широко разветвленной сетью ручьев, речек и рек бассейнов

Дуная и Днестра. Поверхностный сток характеризуется чрезвычайной нерав-

номерностью. На протяжении года в Прикарпатье (Предкарпатский прогиб) и

Закарпатье (Закарпатская впадина) происходит несколько паводков, причи-

няющих значительный вред объектам народного хозяйства и окружающей

среде в целом. Паводки обычно сопровождаются проявлением оползней, се-

лей, обвалов. Такие процессы наблюдались в бассейнах Днестра, Прута, Сере-

та, которые берут начало на северно-восточных склонах Карпат и в бассейне

Тисы. Наиболее ощутимыми были наводнения в бассейне Тисы в 1992, осенью

1998, весной 2001 и особенно в конце июля 2008 годов. Такие чрезвычайные

ситуации в Карпатах возникают потому, что атмосферные воды в горной час-

ти, где русла водотоков имеют значительный уклон, идут в основном на по-

верхностный сток, а на равнинной части Закарпатья и Предкарпатья русла рек

занятые, по большей части, разными объектами и наносами, не могут пропус-

тить его. В результате чего уровень воды там резко поднимается, выходит на

поймы, сносит мосты, размывает берега, разрушает защитные искусственные

дамбы, затапливает долины и подтапливает близлежащие территории.

Отмечаем, что формирование горной системы Карпат на всех этапах оро-

генной стадии развития, сопровождалось гравитационными процессами и это

проявлялось в разных частях региона в разных формах, масштабах. Однако,

чрезмерное увлажнение, подмыв, боковая и плоскостная эрозия береговых

склонов усилившиеся в последнее время из-за интенсивной вырубки лесных

насаждений, приводят к более интенсивной активизации склоновых гравита-

ционных процессов – оползней, обвалов, селей. Процессы на горных склонах

проявляются непосредственно в период паводков, а также перебывают в под-

готовительной (инкубационной) фазе и могут проявиться при малейшем про-

вокационном влиянии – метеорологическом, сейсмическом, техногенном.

Таким образом, геологическая среда Карпатского региона, на сегодняш-

ний день, очень чувствительная и нестабильная из-за внешних метеорологиче-

ских и техногенных воздействий. Именно эти факторы привели к значитель-

ным изменениям в характере развития геологических процессов и усугубили

последствия паводков в июле-августе 2008 года. Изучение этих явлений ведет-

ся и потребует значительного времени для выработки единого механизма за-

щиты территорий и предупреждения такого рода негативных явлений.

76 S-XXIV. Секция инженерной геологии

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ДЕФОРМАЦИЙ

СООРУЖЕНИЙ СВЯТО-ТРОИЦКОЙ СЕРГИЕВОЙ ЛАВРЫ

В. В. Дмитриев, И. В. Кугушева

Российский Государственный Геологоразведочный Университет

имени Серго Орджоникидзе, Москва, Россия

В Свято-Троицкой Сергиевой Лавре и ближайших окрестностях находят-

ся более 60 исторических сооружений, построенных с XV по XX века. К ним

относятся церковные здания и вспомогательные сооружения: стены и башни,

трапезная, колокольня, библиотека, разнообразные корпуса (Больничный, Ка-

значейский, Варваринский и т.п..) и многие другие.

Большинство фундаментов исторических сооружений (XIV-XVIII вв.)

возводились ленточными в виде бутовой кладки. Для их создания крупнооб-

ломочный каменный материал в виде окатанных и неокатанных обломков (бу-

товый камень из валунов магматических или метаморфических пород, извест-

няка, доломита, песчаника), а также пиленных блоков (известняк, доломит)

забутовывали в земляные траншеи «насухо» или с проливкой известковым,

известково-цемяночным или глинистым раствором. Позже использовалась

кирпичная кладка на известковом растворе или цементе.

Для многих исторических сооружений несущая способность грунтов под

ленточными фундаментами или по всей площади сооружения искусственно

увеличивалась. В соответствии с разработанными еще в I в до н. э. приемами, в

них вбивали деревянные (дубовые, лиственничные, сосновые, еловые) сваи –

коротыши.

Забитые сваи повышали несущую способность и выравнивали неодно-

родность сложения грунтового основания. В основном уплотняли пылевато-

глинистые и песчаные грунты, служащие основанием большинства историче-

ских сооружений.

Инженерно-геологический разрез грунтов, несущий сооружения Лавры

весьма многообразен. Присутствуют весьма изменчивые по своим свойствам

техногенные естественные и измененные под фундаментами грунты, покров-

ные суглинки, песчаные и глинистые отложения ледникового и аллювиального

комплексов.

Следствием разнообразного сочетания нагрузок и свойств грунтов, их

достаточно быстрых изменений во времени является появление неравномер-

ных осадок исторических сооружений, наблюдающихся практически на всех

зданиях и сооружениях Лавры в виде трещин, наклонов, четко фиксируемых

путем геодезических наблюдений за высотным положением стенных реперов и

трещинных маяков.

Разнообразие инженерно-геологических и конструктивных условий обу-

славливает необходимость тщательного подбора методов укрепления основа-

ний деформируемых сооружений.

S-XXIV. Секция инженерной геологии 77

МОНИТОРИНГ КОНСТРУКТИВНОГО СОСТОЯНИЯ

И ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

ИСТОРИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

В. В. Дмитриев, О. Г. Никандрова

Российский Государственный Геологоразведочный Университет

имени Серго Орджоникидзе, Москва, Россия

Патриарший архитектурно-реставрационный центр в Свято-Троицкой

Сергиевой Лавре, Сергиев Посад, Россия

Мониторинг исторической природно-технической системы (ИПТС) – це-

ленаправленная система получения информации о ее свойствах, необходимая

для разработки управляющих решений по ее сохранению, поддержанию опти-

мального режима функционирования, реставрации, консервации, ремонта и

реконструкции отдельных ее элементов.

Мониторинг включает блоки: получения информации, оценки и прогно-

за, управляющий.

Структура мониторинга разрабатывается на основе представлений о

структуре ИПТС, с учетом качества отбираемой информации.

Разработка мониторинга выполняется в процессе

• решения аксиологической задачи, выбора главных параметров и оп-

ределения их ценности;

• построения модели (системы) исторического природно-технического

объекта – исторической природно-технической системы – ИПТС;

• выбор направлений и способов управления;

• конструирование мониторинга ИПТС, определения его пространст-

венно-временной структуры, системы пунктов получения информа-

ции (СППИНфа).

В настоящее время мониторинг исторических сооружений, соответст-

вующий этим требованиям, развернутый для какого-либо монастыря или от-

дельного сооружения, нам неизвестен. Более того, имеются специалисты, от-

рицающие необходимость его организации вследствие большой затратности

выполняемых работ.

Наибольшей полнотой обладают системы наблюдений, образованные в

Рязанском кремле, Ростовском кремле, Кирилло-Белозерском монастыре, Свя-

то-Троицкой Сергиевой Лавре.

Между тем, эффективность мониторинга неоднократно доказывалась.

В процессе разработки проектных материалов, реставрации, конструк-

тивного усиления и укрепления основания и фундаментов Трапезного Серги-

евского храма, Казначейского корпуса, Успенского собора Свято-Троицкой

Сергиевой Лавры материалы стационарных комплексных наблюдений за со-

стоянием сооружений и природной среды стали основой для принятия как

управляющих решений, так и оценки эффективности выполненных работ.

78 S-XXIV. Секция инженерной геологии

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ДЕФОРМАЦИЙ

Ц. ДМИТРИЯ МИТРОПОЛИТА РОСТОВСКОГО

И Ц. БОРИСА И ГЛЕБА РОСТОВСКОГО КРЕМЛЯ

В. В. Дмитриев, Т. Т. Павлова

РГГРУ имени Серго Орджоникидзе, Москва, Россия

ООО «Экотехконтроль», Москва. Россия

Церковь Дмитрия митрополита Ростовского располагается в 18 м на вос-

ток от юго-восточного угла крепостной стены Ростовского кремля. В одном

ряду с ней в 12,5 м южнее церкви Дмитрия митрополита Ростовского в сторо-

ну озера Неро находится церковь Бориса и Глеба. Она построена на восточном

гребне крепостного вала ХVII века, на территории бывшего двора ростовских

князей. Обе церкви, как и Ростовский кремль, расположены на северо-

западном пологом берегу Ростовской котловины, в центре которой находится

озеро Неро.

Построены церкви были почти одновременно: в 1761 году – холодная

церковь Бориса и Глеба, а в 1762 году – теплая церковь Дмитрия митрополита

Ростовского. До строительства церквей на этой территории располагалось

кладбище. Первоначально церкви составляли единый ансамбль, обнесенный

металлической оградой на каменных столбах.

В геологическом строении территории церквей в пределах разведанных

глубин принимают участие четвертичные отложения различного генезиса.

Разрез представлен: техногенными (tQ

), техногенно-болотными (tbQ

) и

озерными отложениями (lQ

III-v

Основными инженерно-геологическими процессами, влияющими на со-

стояние сооружения на территории исследуемой площадки, являются выщела-

чивание и суффозия, подтопление территории и связанное с ним периодиче-

ское капиллярное увлажнение и засоление стен, пучение грунтов и

выветривание.

Церковь Дмитрия митрополита Ростовского имеет ряд деформаций, при-

чинами которых, кроме перечисленных выше общих процессов, предположи-

тельно, являются: ослабленные зоны, пустоты в грунтовом основании под

фундаментом, выделенные по результатам горизонтального статического зон-

дирования, частичное гниение деревянных свай и рыхлый заполнитель между

камнями бутовой кладки в верхней части фундамента, а также воздействие

морозного и ветрового выветривания кирпичной кладки.

Здание церкви Бориса и Глеба также имеет ряд деформаций, причинами

которых является неравномерная осадка фундаментов сооружения, обуслов-

ленная тем, что на отдельных участках в качестве фундаментов использова-

лись остатки стен церкви ХIII века, а на других – бутовый фундамент, а также

очаговое разуплотнение грунтов ранее уплотненных, частично сгнившими

деревянными сваями.

S-XXIV. Секция инженерной геологии 79

ПРИМЕНЕНИЕ МИРОВОГО ОПЫТА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ

ИЗЫСКАНИЙ ДЛЯ ВЫСОТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА В г. МОСКВЕ

Р.Ю. Жидков

РГГРУ имени Серго Орджоникидзе, Москва, Россия

НПО «НОЭКС», г. Москва, Россия

В г. Москве в условиях активного развития мегаполиса и дефицита про-

странства приоритетными направлениями градостроительной политики явля-

ются высотное и подземное строительство, причем часто эти два направления

выступают в связке. В рамках программы «Новое кольцо Москвы», в срок до

2015 г планируется построить более 50 высотных зданий различной конструк-

ции и функционального назначения. Еще одним крупным проектом является

Московский международный деловой центр «Москва-Сити» на Краснопре-

сненской набережной, где уже ведется строительство на большинстве участ-

ков, а несколько зданий сданы в эксплуатацию. Специфика этих объектов свя-

зана не только с повышенными нагрузками на основание зданий, что

увеличивает зону взаимодействия инженерного сооружения с грунтовым ос-

нованием, но и с их глубоким заложением, что часто провоцирует проблемы,

связанные с изменением гидрогеологического режима территории. Отдельного

рассмотрения заслуживает проблема расчета сейсмической опасности для со-

оружений повышенной высотности. Между тем, опыт такого рода строитель-

ства в г. Москве, накопленный за советский период, фактически сводится к

постройке семи высотных зданий в 1947-1956 гг. Очевидно, этот провал в ин-

женерной школе необходимо компенсировать за счет использования опыта

зарубежных стран, в которых строительство высотных сооружений ведется на

протяжении многих лет.

На протяжении практически всего XX века эпицентром мирового высот-

ного строительства являлись США, (в первую очередь Нью-Йорк, и Чикаго). В

немалой степени развитию высотного строительства в этих городах способст-

вовали благоприятные инженерно-геологические условия, заключающиеся в

близком от поверхности залегании коренных пород, являющихся надежным

основанием для этих сооружений. В интенсивно развивающейся, но не обла-

дающей обширными территориями Японии, высотное строительство получило

вынужденное развитие, несмотря на тяжелую сейсмическую обстановку ре-

гиона. Опыт этой страны может быть ценен в первую очередь с точки зрения

расчета сейсмической безопасности сооружений. К концу века активнейшее

высотное строительство началось в таких азиатских странах, как ОАЭ, Тай-

вань, Малайзия. Совокупный анализ геологических условий в каждом регионе,

методов и технологий, используемых при проведении инженерно-

геологических изысканий, проектирования и строительства в каждом конкрет-

ном случае, спроецированный на геологические условия московского региона

позволяет выработать необходимый комплекс исследований для такого рода

объектов в г. Москве.

80 S-XXIV. Секция инженерной геологии

АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ КУЛЬТУРНОГО СЛОЯ

ГОРОДИЩА СТАРАЯ РЯЗАНЬ

Л.В. Заботкина

Российский Государственный Геологоразведочный Университет

имени Серго Орджоникидзе, Москва, Россия

Культурный слой – главная историческая ценность городища Старой Ря-

зани. Археологические исследования позволили датировать его на большей

части городища X в. – началом XIII в., а на посаде – X – XX вв. Одной из осо-

бенностей этого археологического памятника является невысокая антропоген-

ная нагрузка за последующие столетия после его образования. А в последние

десятилетия территория городища вообще практически выведена из хозяйст-

венного использования. Однако развитие опасных экзогенных геологических

процессов на поверхности городища приводит к постепенному исчезновению

памятника. В связи с этим последние годы на территории Старорязанского

городища проводятся геоэкологические исследования, направленные на изу-

чение городища для поиска путей его сохранения и музеефикации.

Анализ результатов инженерно-геологических исследований и многолет-

них наблюдений за развитием и проявлением процессов, а также привлечение

материалов археологических исследований позволяет охарактеризовать осо-

бенности развития, распространения и сохранности культурного слоя. Для

чего была предложена схематическая карта зонирования городища, на которой

были выделены пять зон с различной степенью сохранности культурного слоя.

Это: 1) зона утраченного культурного слоя; 2) зона современной застройки на

территории городища; 3) зона потенциальной утраты культурного слоя в бли-

жайшие десятилетия; 4) зона с утраченным культурным слоем в результате

археологических раскопок; 5) зона минимальной «потревоженности» культур-

ного слоя.

Территории, относящиеся к первой зоне – это русла оврагов, активно раз-

вивающихся здесь в исторический период. Ко второй зоне относятся участки

современной застройки или активно используемые в хозяйственных целях. К

третьей зоне относятся присклоновые участки, выделенные геоморфологами

Водорезовым А.В. и Усковым В.А. по анализу данных мониторинга как по-

тенциально неустойчивые в развитии опасных склоновых процессов и вероят-

ность утраты которых в ближайшие десятилетия очень велика. Четвертая зона,

выделяет участки, где в результате раскопок культурный слой не сохранился,

однако он изучен, и информация о нем имеет научную и историческую цен-

ность. К последней, пятой, зоне нами условно были отнесены участки городи-

ща минимальной «потревоженности» и являющихся наиболее перспективны-

ми с точки зрения их изучения и музеефикации.

В заключении следует отметить, что предложенное зонирование позволя-

ет наметить перспективы развития этой охраняемой исторической территории,

в том числе и археологического изучения, и определить пути ее сохранения.