Материалы Третьей Общероссийской конференции изыскательских организаций. Инженерные изыскания в строительстве

Подождите немного. Документ загружается.

230

МАТЕРИАЛЫ III ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

почв на территории города тяжелыми металла-

ми. Слабый уровень загрязнения отмечен на

22% территории и пространственно приурочен

к периферическим участкам на западе, севере

и несколько меньше на юге. Около 40% город-

ских почв, расположенных в основном в цент-

ральной и восточной частях Москвы, имеют

сильный уровень загрязнения. К элементам

максимального накопления относятся сереб-

ро, цинк, вольфрам, свинец, никель, хром, ви-

смут. В том числе свинец, цинк, никель и хром

относятся к I и II классам опасности. Участки

интенсивного загрязнения почв приурочены к

промышленным зонам с металлоемкими про-

изводствами.

б) Появление автомобилей, резкое увеличение зага-

зованности Москвы в последние годы, доля за-

грязнения от транспорта превышает 90%, что

приводит к осаждению вдоль дорог и прилега-

ющих территорий копоти, сажи.

в) Превышение вдоль дорог предельно-допустимых

концентраций (ПДК) в 3-4 раза по тяжелым ме-

таллам (ТМ), относящимся к I и II классу опас-

ности (свинец, кадмий т.д.), ароматических уг-

леводородов (ацетон, бензол, фтолуол, фор-

мальдегид и т.д.), являющихся стойкими орга-

ническими загрязнителями.

г) Высокие содержания солей в противогололёдных

реагентах, неблагоприятно сказывающиеся на

растительности вдоль дорог, инфильтрации ре-

агентов в почву и загрязнение грунтовых вод.

д) Новый состав дорожных покрытий – асфальт,

бетон и др.

е) Увеличение «запечатанности» территории за счет

интенсивного дорожного строительства и ас-

фальтирования дворовых пространств новостро-

ек, что приводит к изменению гидрогеологиче-

ского режима, увеличению мощности техноген-

ных отложений: гравий, песок, асфальт, бетон.

ж) Новые включения культурного слоя, не характер-

ные для прошлых веков: асфальт, бетон, синте-

тические материалы, пластмасса и др.

з) Устаревшие технологии предприятий, построен-

ных десятки лет назад, ведут к накапливанию

отходов, по количеству и вредности представ-

ляющих значительную опасность для населе-

ния, как близлежащих районов, так и города в

целом. Наиболее перегружены по накоплению

промышленных отходов Восточный, отчасти

Северо-Восточный и Юго-Восточный округа.

Выводы

1. Культурный слой и техногенный грунт – это ге-

нетически разные виды отложений, отличающи-

еся длительностью образования, физико-меха-

ническими свойствами, территориальным рас-

пространением, археологической ценностью.

2. Культурный слой имеет археологическую цен-

ность и должен быть обязательно исследован на

территориях, где намечается строительство или

иные земляные работы.

3. Термины «культурный слой» и «техногенный

грунт» должны быть определены ГОСТом и

внесены в качестве обязательных в норматив-

ные документы.

4. В нормативном документе по изысканиям и

проектированию должен быть разработан спе-

циальный раздел, касающийся опережающего

исследования культурного слоя до начала стро-

ительства.

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:42 Page 230

231

дна из важнейших задач современного раз-

вития цивилизации заключается в рацио-

нальном использовании техногенных отходов

промышленных предприятий, котельных и добы-

вающих отраслей. Техногенные отходы после их

специальной обработки (в случае необходимости)

или без таковой могут и должны быть использова-

ны в качестве строительных материалов. При

этом решается ряд ресурсосберегающих задач: со-

хранение природных ландшафтов и запасов при-

родных строительных материалов, рекультивация

нарушенных земельных участков, вторичное ис-

пользование отработанных материалов. Следует

отметить, что применение техногенных отходов в

настоящее время сдерживается, в основном, из-за

недостаточной осведомленности заинтересован-

ных организаций о строительных свойствах и эко-

логических параметрах отходов, а также недоста-

точной проработанностью области их возможно-

го использования.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗОЛОШЛАКОВЫХ

ОТХОДОВ В КАЧЕСТВЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ

МАТЕРИАЛОВ

Суровцева О.Б., Алпысова В.А.

ПГУПС, Санкт-Петербург

Рис. 1. Результаты определения содержания тяжелых металлов в золошлаковых отходах сгорания

горючих сланцев

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:42 Page 231

В рамках данной статьи, в качестве примера,

рассмотрим возможность прямого, без специаль-

ной обработки использования в строительном деле

золошлаковых отходов котельных, работающих на

твердом топливе, в частности, на горючих сланцах.

Для установления минералогического, химиче-

ского состава золошлаковых отходов и определе-

ния степени их загрязненности тяжелыми метал-

лами было отобрано 15-ть проб.

Природные горючие сланцы состоят из органи-

ки (> 75%), глинистых частиц (20-25%) и углекис-

лого кальция (<5%). Образованные в процессе

сгорания золошлаковые отходы представлены ча-

стицами алюмосиликатного стекла, обожженной

глины, кварца, кальцита, гипса, гематита (CaO –

-SiO

-Fe

-H

O – CaCO

– CaSO

•2H

O).

Данные минералы и соединения экологически не

опасны, широко распространены в природе, со-

держатся в природной почве. Поэтому основной

задачей определения экологической безопасности

является установление содержания тяжелых ме-

таллов и оценка радионуклидового загрязнения.

Содержание тяжелых металлов в исследован-

ных 15-ти пробах представлено в таблице 1, рис. 1.

Сопоставление среднего по пятнадцати пробам

содержания тяжелых металлов в золошлаковых

отходах с ПДК почвы представлено на рис. 2, 3, 4.

Анализ полученных результатов позволяет сде-

лать вывод о том, что содержание тяжелых метал-

лов в золошлаковых отходах, образующихся при

сгорании природных сланцев, значительно ниже

232

МАТЕРИАЛЫ III ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

Таблица 1

СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДАХ

Наименование Содержание мг/кг в пробе № Среднее ПДК

показателей 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 содержание почвы

123456 7 8 9101112131415 16 17 18

Свинец 18,9 42,3 31,9 44,0 55,1 36,8 20,7 37,2 58,1 30,6 47,5 38,3 35,2 40,4 48,8 39,7 105

Кадмий 0,08 0,05 0,05 0,06 0,05 0,06 0,07 0,06 0,05 0,07 0,05 0,06 0,06 0,05 0,05 0,06 2,0

Мышьяк 5,9 5,8 6,2 8,6 8,5 6,0 6,1 4,9 7,3 6,4 8,3 5,9 56 6,3 6,8 6,60 150

Медь 12,7 11,6 13,8 14,2 15,1 16,9 12,4 23,7 20,4 13,3 11,4 14,0 15,9 16,2 11,3 14,93 132

Цинк 64,6 59,7 62,4 64,1 57,3 60,6 63,2 58,6 62,8 64,5 61,3 62,0 66,4 53,3 50,7 60,63 220

Никель 32,8 31,5 33,5 32,2 33,9 34,0 35,1 30,4 31,4 35,7 29,2 36,3 37,1 33,8 34,1 33,42 80

Марганец 196 210 203 215 198 226,0 174 173 191 171 207 206 185 217 163 195,66 1500

Хром общ. 29,1 23,7 20,2 29,4 23,9 24,8 21,5 20,7 26,1 31,2 32,0 29,9 25,3 28,4 26,3 26,07

Ртуть 0,07 0,12 0,05 0,18 0,09 0,15 0,14 0,19 0,21 0,05 0,08 0,10 0,05 0 0,07 0,103 2,1

Рис. 2. Сопоставление содержания свинца,

мышьяка, меди, цинка и никеля в золошлаковых

отходах сгорания горючих сланцев с ПДК почвы

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:42 Page 232

ПДК почвы, что позволяет настоятельно реко-

мендовать их к использованию в качестве строи-

тельного материала.

Радиоактивный контроль в соответствии с

ГОСТ 30108-94 заключается в определении удель-

ной эффективной активности (ЕРН), определяе-

мой по формуле: A

эфф

= A

+ 1,31A

+ 0,085A

сопоставлении полученных значений с допусти-

мыми для строительных материалов показателями.

Результаты определения активности радионук-

лидов приведены в таблице 2 и на рис 5.

Значения удельной эффективной активности с

допустимой для строительных материалов раз-

личного класса приведены в табл. 2 и на рис. 6.

Анализ результатов исследования по радиаци-

онной загрязненности (ГОСТ 30108-94) позволя-

ет его классифицировать как строительный мате-

риал первого класса А

эфф

< 370 Бк/кг, пригодный

к использованию в любом виде строительства.

Проведенные авторами экологические иссле-

дования подтверждают возможность и рацио-

нальность использования золошлаковых отходов,

образованных в результате сгорания природных

горючих сланцев, в качестве строительных мате-

риалов. При этом следует отметить, что диапазон

использования данных материалов определяется

их физико-механическими свойствами и эколо-

гической чистотой.

В независимости от физико-механических

свойств золошлаковые отходы могут быть исполь-

зованы при рекультивации нарушенных земель

под лесопосадки, парки, скверы и т.д. При этом

необходимо установить пригодность отходов для

рекультивации под озеленение и степень обеспе-

233

Перспективы развития инженерных изысканий в Российской Федерации

Рис. 4. Сопоставление содержания тяжелых

металлов в золошлаковых отходах сгорания

горючих сланцев с ПДК почвы

Рис. 5. Результаты определения активности

радионуклидов

Рис. 3. Сопоставление содержания кадмия и

ртути в золошлаковых отходах сгорания горючих

сланцев с ПДК почвы

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:42 Page 233

ченности элементами питания растений. Показа-

тели пригодности осадка в соответствии с ГОСТ

17.5.1.03-86 и степень обеспеченности элемента-

ми питания приведены в табл. 3.

Анализ полученных результатов показывает,

что по химическому составу исследованные отхо-

ды пригодны для озеленения, но не обеспечены

минеральными удобрениями, поэтому непосред-

ственный высев на отходы не эффективен. Пред-

лагается перекрыть золошлаковые отходы двумя

слоями:

•

подготовительным – смесью по массе песка

(40%), глинистого грунта (40%), торфа (19%) и

сапропеля (1%)

•

основным – удобренная садовая земля.

Мощность плодородного слоя устанавливается

в зависимости от выбранной для посева расти-

тельности.

Наименее требовательна к условиям произра-

стания двухкомпонентная травосмесь костра без-

остного и донника белого, посев которой позво-

ляет при наименьших затратах создать дерновый

покров и освоить подстилающий слой золошла-

ковых отходов.

Схема рекультивации под озеленение приведе-

на на рис. 7.

234

МАТЕРИАЛЫ III ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

Таблица 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ЭФФЕКТИВНОЙ АКТИВНОСТИ ЕРН

№№ Радиоактивный элемент, БК/кг Аэфф., Предельные значения Аэфф.

пробы БК/кн для материалов класса

Ra-226 Th-232 R-40 I класс II класс II класс IV класс

12 3 4 5 6 7 8 9

12320432 85,92 370 370-740 740-1500 1500-4000

23115436 87,71 370 370-740 740-1500 1500-4000

32618440 86,98 370 370-740 740-1500 1500-4000

42823442 95,70 370 370-740 740-1500 1500-4000

51917430 77,82 370 370-740 740-1500 1500-4000

62016428 77,34 370 370-740 740-1500 1500-4000

72417434 83,16 370 370-740 740-1500 1500-4000

82523450 93,38 370 370-740 740-1500 1500-4000

93322448 99,9 370 370-740 740-1500 1500-4000

10 27 19 420 87,59 370 370-740 740-1500 1500-4000

11 22 16 417 78,41 370 370-740 740-1500 1500-4000

12 30 18 411 88,52 370 370-740 740-1500 1500-4000

13 34 24 408 100,12 370 370-740 740-1500 1500-4000

14 23 28 403 93,94 370 370-740 740-1500 1500-4000

15 37 26 422 106,93 370 370-740 740-1500 1500-4000

Рис. 6. Сопоставление результатов эффективной

активности золошлаковых отходов с

допустимыми значениями для строительных

материалов I-IV классов

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:42 Page 234

235

Перспективы развития инженерных изысканий в Российской Федерации

Таблица 3

ПОКАЗАТЕЛИ ПРИГОДНОСТИ ОТХОДОВ ДЛЯ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ПОД ОЗЕЛЕНЕНИЕ

Показатель Критерии допуска Величина Пригодность Обеспеченность

показателя

рН 5,5-8,4 7,32-8,12 Пригодны

Сухой остаток, % 0,10-1,00 0,32-0,58 Пригодны

Сумма токсических солей 0,00-0,40 0,03-0,08 Пригодны

(в водной вытяжке), %

Гумус, % Не нормируется 0,11 Пригодны

, мг/100 г Не нормируется 0,4 – 0,83 Пригодны < 8 – не обеспечены

О, мг/100г Не нормируется 1,08- 2,16 Пригодны < 10 – не обеспечены

N (общий), мг/кг Не нормируется 2,9 -3,3 Пригодны < 40 – не обеспечены

Al (подвижный), мг/100 г Определяется Не определялся Пригодны

при рН< 6,5

ЛИТЕРАТУРА

1. Почвоведение с основами геологии / В.П. Ков-

риго и др. М., Колос, 2000, 41 с.

ГОСТ 17.5.1.01-83 (СТ СЭВ 3848-82). Охрана при-

роды. Рекультивация земель. Термины и определе-

ния. Введ. 01.07.84. М., Изд-во стандартов, 1984, 9 с.

3. ГОСТ 30108-94.

Рис. 7. Схема использования золошлаковых отходов сгорания природных горючих сланцев при

рекультивации земельных участков под зеленые насаждения

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:42 Page 235

236

ети микротрилатерации давно утвердились в

практике геодезических работ на строитель-

ных площадках, как основа для построения внеш-

них и внутренних разбивочных сетей [1]. Доста-

точно сказать, что в самом первом проекте произ-

водства геодезических работ [ППГР] на возведе-

нии высотного здания в Москве, разработанным в

1968 г. трестом Мосоргстрой Главмосстроя (Фель-

ман В.Д.) при участии кафедры инженерной гео-

дезии МИИГАиК (Зайцев А.К.), в качестве внут-

ренней разбивочной сети на исходном монтаж-

ном горизонте предусматривалось построение се-

ти микротрилатерации в виде четырехугольника с

диагональю (Микротрилатерация – сеть со сторо-

нами до 100 м).

Накопленный опыт и теоретические исследова-

ния сетей микротрилатерации отражены в фунда-

ментальной работе [2], ныне ставшей библиогра-

фической редкостью в среде научной геодезиче-

ской литературы. В этой работе предложена новая

базовая фигура построения сети микротрилатера-

ции – треугольник с диагональю d (рис. 1).

Его отличительная особенность заключается в

наличии контроля измерений сторон основного

треугольника MNK. Согласно [2], этот контроль

целесообразно осуществлять в угловой форме:

, (1)

где ω – невязка; α

и α

– значения угла в вер-

шине M, вычисленные из треугольников MNK и

MND по теореме Карно (теорема косинусов):

(2)

с контролем по формуле Ю. Хмелевского:

(3)

где р – полупериметр.

В работе [2] теоретический анализ построений

(рис. 1) ограничивается выводом условного урав-

нения поправок, исходя из формулы (1):

(4)

где А, В, С – коэффициенты фундаментального

уравнения трилатерации, которое, например, для

угла α из треугольника MNK имеет вид (рис. 1):

(5)

Коэффициенты A, B, C вычисляются аналити-

чески

ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМЫ ПОСТРОЕНИЯ

НОВОЙ БАЗОВОЙ ФИГУРЫ

МИКРОТРИЛАТЕРАЦИИ – «ТРЕУГОЛЬНИКА

С ДИАГОНАЛЬЮ»

Молчанов С.В.

Государственный университет по землеустройству, Москва

Рис. 1. Треугольник трилатерации с диагональю d

Выражения для коэффициента А в формулах (6) и (7) получе-

ны Л. Крюгером (1908 г.)

В формулах (6) выражения для коэффициентов В и С предло-

жены проф. Зайцевым А.К. (1968 г.).

В формулах (7) выражение для коэффициентов В и С пред-

ложены проф. Буткевичем

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:42 Page 236

(6)

или графо-аналитическим способом (рис. 3)*:

(7)

В обоих случаях контроль их вычисления осу-

ществляется по формуле:

, (8)

Заметим, что коэффициент А в (5) всегда поло-

жителен, а коэффициенты В и С положительны

при расположении перпендикуляров h

’

и h

’

относи-

тельно высоты h

, как показано на рис. 2, и меняют

свой знак на обратный при противоположном рас-

положении. Например, в треугольнике рис. 3 коэф-

фициент С будет отрицательный. А.В. (1960 г.).

В [2] приводятся виды условных уравнений ти-

па (4) для случая трех измеренных диагоналей при

различных комбинациях измерения сторон (рис.

4). Точностной анализ построений рис. 1 и рис. 4

в работе [2] отсутствует.

Целью настоящих исследований является оп-

ределение оптимальной геометрии построения

рис. 1, т.е. положения диагонали d внутри основ-

ного треугольника MNK, а также влияния формы

и размера внутреннего треугольника MNO на точ-

ность вычисления невязки (1) условного уравне-

ния (4).

Влияние формы. Указанный анализ проведен

для различной геометрии схем треугольников ми-

кротрилатерации, представленных на рис. 5.

В каждом из них рассматривалось 3 варианта

расположения створной точки D (рис. 6):

1) приближенной к вершине M (рис. 6-а);

2) совпадающей с основанием высоты h (рис. 6-б);

3) приближенной к вершине К симметрично ва-

рианту 1 (рис. 6-в).

Для каждого варианта вычислялись:

– СКП невязки по приближенной формуле:

(9)

где m

и m

вычисляются по формуле [2]

(10)

для основного и внутреннего треугольников

соответственно (рис. 2);

– Средняя квадратическая погрешность (СКП)

невязки по строгой формуле, получаемой из (4):

(11)

Результаты этих вычислений представлены в

табл. 1.

Из анализа данных табл. 1 следует, наименьшая

величина СКП невязки получается в равносто-

роннем треугольнике, когда геометрические раз-

меры «внутреннего» треугольника близки к внеш-

нему (схема 6-в).

В этом случае, т.е. когда створная точка D

близка к вершине К основного треугольника,

величины СКП угла α из обоих треугольников

одинаковы (m

= 0,4' и m

= 0,4'), а величины

СКП невязок, вычисленные по упрощенному

(9) и строгому (11) способам, практически сов-

падают (m

=0,6 и m

’

= 0,5'). Аналогичный вы-

вод следует из анализа и равнобедренного тре-

угольника.

Влияние размера. При этом исследовались

только два треугольника – равносторонний и ту-

поугольный (рис. 5-а и рис. 5-г), подобные рас-

смотренным в таблице 1, но уменьшенные в раз-

мерах в 10 раз, т.е. при b = 6,823 м.

Результаты приведены в таблице 2.

237

Перспективы развития инженерных изысканий в Российской Федерации

Рис. 2.

Рис. 3.

Рис. 4.

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:42 Page 237

238

МАТЕРИАЛЫ III ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

Рис. 5. Формы треугольников трилатерации

Рис. 6.

Таблица 1

= 5 мм

b = 68.225 м

Схема 1 Схема 2 Схема 3

Форма w” m’

’ m

’ w” m’

’

w” m’

’

треугольника m’

m’

Равносторонний 27,95 0,4 4,6 4,5 – 0,4 0,8 0,7 1,17 0,4 0,6 0,5

4,6 2,52 0,7 0,4

Равнобедренный 6,88 0,5 5,8 5,8 0,79 0,5 0,8 0,8 – 0,5 0,6 0,6

5,8 0,6 0,68 0,4

Прямоугольный 36,71 0,4 5,8 5,8 2,90 0,4 0,7 0,7 – 0,4 0,6 0,6

5,8 0,6 1,32 0,4

Тупоугольный 20,92 0,7 4,3 4,1 – – – – 2,10 0,7 1,0 0,9

(тупой угол М) 4,2 0,7

(рис. 6-д)

Тупоугольный 6,26 1,7 8,2 7,7 – 1,7 1,9 1,7 5,00 1,7 2,3 2,0

(тупой угол N) 8,0 0,41 0,9 1,6

(см. рис. 6-г)

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:42 Page 238

239

Перспективы развития инженерных изысканий в Российской Федерации

Из анализа данных табл. 2 следует, что умень-

шение сторон треугольника ведет к пропорцио-

нальному увеличению СКП углов α (m'

= 3,6’;

= 3,8’) и невязок (m

= 5,2’; m

= 4,7’).

В таблицах 1 и 2 невязки w” вычислены на ин-

женерном калькуляторе при теоретических значе-

ниях сторон, взятых с точностью 1 мм, т.е. без вве-

дения в них погрешности измерений (m

= 5 мм),

принятой при расчете СКП углов и невязок.

Невязки при этом, подсчитанные по (1), (2) и (3)

теоретически должны быть равны 0. Однако, как

видно из таблиц 1 и 2, невязки появляются. Эти

псевдоневязки вызваны только ошибками округле-

ния при вычислении значений косинусов углов по

формулам (2) и (3) на инженерном калькуляторе.

Особенно заметно влияние ошибок округления на

вычисление невязки в тупоугольных треугольниках

малого размера. Как видно из таблицы 2, значение

псевдоневязки в этом случае достигает 50”.

Заметим, что если принять m

= 1 мм, то значе-

ния СКП, приведенные в таблице 2, уменьшатся в

5 раз.

Таким образом, на основании приведенных ис-

следований установлено, что оптимальной фор-

мой треугольника микротрилатерации с диагона-

лью с позиции точности вычисления величины

допустимой невязки является равносторонний

треугольник, в котором створная т. D располага-

ется ближе к вершине К основного треугольника

(рис. 7-в). В этом случае СКП невязки будет наи-

меньшей. При этом надо стремиться к построе-

нию треугольника большего размера, чтобы при

заданной точности измерений сторон ослабить

влияние ошибки m

на величину допустимой не-

вязки.

СКП невязки можно вычислять по приближен-

ной формуле (9), что следует из сравнения значе-

ний m

и m

в таблицах 1 и 2.

Таблица 2

= 5 мм

b = 6,823 м

Схема 1 Схема 2 Схема 3

Форма w” m’

’ m

’ w” m’

’

w” m’

’

треугольника m’

m’

Равносторонний -20,68 3,6 46,1 45,1 -6,57 3,6 7,6 6,7 -2,03 3,6 5,2 4,7

45,9 6,7 3,8

Тупоугольный -44,50 16,7 81,5 76,6 -50,91 16,7 18,7 17,1 50,81 16,7 23,0 20,3

(тупой угол N) 79,8 8,5 15,9

ЛИТЕРАТУРА

1. СНиП 3.01.03-84.

2. Зайцев А.К. Трилатерация. М., Недра, 1989.

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:42 Page 239