Таблица 5 – Изменение величины осадок грунтовых толщ для различных понижений
№ скважины | Мощность водоносного горизонта, м | Понижение уровня, м | Осадка, см |
302 | 15.2 | 0 | 0 |
3,3 | 0,65 | ||
7,7 | 6,54 | ||
8,8 | 8,21 | ||
11,8 | 15,68 | ||
12,9 | 20,42 | ||
14,5 | 27,64 | ||
ГФ – 3 | 18.4 | 0 | 0 |
3,8 | 1,87 | ||
12,6 | 29,33 | ||
13,9 | 32,19 | ||
17,7 | 51,67 |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 5 Зависимость осадок грунтовой толщи от понижения уровня на участке
а) скважины 302 (Мемориал); б) скважина ГФ – 3 (Технопарк);
Sy – величина понижения уровня; So – величина осадки;
1 – с использованием теории гравитационного уплотнения;
2 – по методу послойного суммирования.
В четвертой главе «Оценка состояния и устойчивости геологической среды оползнеопасной территории Лагерного Сада» дается оценка состояния геологической среды на основании результатов расчета устойчивости склонов с использованием интегрального показателя коэффициента устойчивости. Выполненный анализ методов расчета устойчивости откосов и склонов, освещающихся в работах , , К. Терцаги, , позволил применительно к территории Лагерного Сада обосновать методы расчета, учитывающие инженерно-геологические особенности территории, условия залегания горных пород, положение поверхности скольжения, наличие водоносных горизонтов.
Отличительными особенностями территории Лагерного Сада являются сложные инженерно-геологические условия территории, пологое (менее 5 –залегание горных пород, обводненность грунтового массива и низкие значения прочностных характеристик. Для этих условий наиболее подходящими методами являются: методы: логарифмической спирали, круглоцилиндрической поверхности, метод К. Терцаги и симплекс-метод.
По результатам расчетов коэффициенты устойчивости склона по методу криволинейной поверхности скольжения близкой логарифмической спирали на участке Технопарка составили 2.07 и 1.67.
Применительно к территории Лагерного Сада обоснование методов расчета дано с учетом инженерно-геологических особенностей территории, условий залегания горных пород, положения поверхности скольжения, наличия водоносных горизонтов.
Для оценки устойчивости склона также использован метод круглоцилиндрической поверхности скольжения, который наиболее часто используется в практике проектирования и учитывает особенности инженерно-геологического строения склона. С использованием этого метода результаты расчетов показали, что склон находится в устойчивом состоянии, так как наименьший коэффициент устойчивости составляет 2.27, что существенно превышает допустимые значения.
Для сравнения результатов расчетов устойчивости склона в Лагерном Саду использованы результаты расчетов, полученные с применением симплекс-метода. Теоретические основы метода изложены в работах , Кан Тхэ Сана. В районе Технопарка коэффициенты устойчивости составили 1.787 и 1.594.
Результаты расчетов подтверждают вывод о том, что на участке где выполнялось осушение грунтовых толщ с помощью горизонтальной дренажной выработки, устойчивость склона является обеспеченной.
Как показали результаты исследований, наибольшая активность развития оползневых процессов наблюдается в юго-восточной и северо-западной частях Лагерного Сада. Здесь развиты преимущественно оползни вязкопластического течения и скольжения. По характеру развития оползневых процессов эти территории относятся к опасным. По данным , для этих территорий коэффициенты устойчивости составляют 1.05-1.11.
В центральной части Лагерного Сада, где осуществляется перехват подземных вод с помощью ДГВ, состояние геологической среды значительно улучшилось. Здесь отсутствуют явно выраженные оползневые процессы. В тоже время в зоне влияния ДГВ будут формироваться депрессионные воронки, в пределах развития которых произойдут осадки грунтовых толщ при водопонижении. По признаку развития осадок геологическую среду центральной части Лагерного Сада следует отнести к условно опасной, так как развитие осадок может привести к нарушению динамического равновесия в эксплуатации природно-технических (геотехнических) систем и возникновению чрезвычайных ситуаций. Поэтому природно-технические системы могут оказаться неустойчивыми. Наибольшее влияние на состояние и устойчивость грунтовых массивов здесь оказывают суффозионные процессы, активное развитие которых наблюдается на участках провала грунтовых толщ в штольню и в местах проходки сквозных фильтров, а также осадки грунтовых толщ при водопонижении. Важно подчеркнуть, что просадка грунтов под влиянием суффозионных процессов может оказаться значительно больше, чем от водопонижения. Это важно учитывать при строительстве и эксплуатации ДГВ в непосредственной близости или под действующими зданиями и сооружениями.
В пятой главе «Практическое использование результатов исследований» освещаются результаты ранее выполненных мероприятий инженерной защиты, а также их эффективность, проведено зонирование территории Лагерного Сада с выделением зон особого градостроительного регламента, разработан мониторинг природно-технических систем.
Для разработки противооползневых мероприятий на территории Лагерного Сада проводились многочисленные исследования различными организациями: ВСЕГИНГЕО, Гипрокоммунстроем, ТомскТИСИЗом, Томской геологоразведочной экспедицией, оползневой станцией, ТПУ, ТГАСУ, Томскгеомониторингом, Геостройпроектом и другими. Значительная часть работ по инженерной защите Лагерного Сада к настоящему времени не выполнена. В центральной части Лагерного Сада, где работает на осушение штольня ситуация стабилизировалась и за последние 5 лет оползневых процессов не наблюдается.
В юго-восточной и северо-западной частях Лагерного Сада из-за отсутствия инженерной защиты территории оползни продолжают активно развиваться. С учетом сказанного исключительно актуальное значение имеет зонирование территории Лагерного Сада по степени опасности от воздействия оползневых процессов, выделение зон особого градостроительного регламента, разработка рекомендаций по инженерной защите территории, разработка рекомендаций по организации мониторинга природно-технических систем (ПТС).
Главными критериями выделения зон градостроительного регламента являются: состояние геологической среды и устойчивость природно-технических систем в пределах урбанизированных территорий.
В случае развития на территории опасных оползневых процессов необходимым условием установления границ безопасной зоны является выполнение расчетов устойчивости откосов, по результатам которых осуществляется оценка состояния геологической среды, которое может быть опасным, условно-опасным и безопасным.
Для территории Лагерного Сада при выделении зон особого градостроительного регламента использовались два метода: метод аналогий и расчетный метод, основанный на результатах расчетов устойчивости склона.
Поскольку полный комплекс мероприятий по инженерной защите Лагерного Сада не выполнен, а оползневые процессы в юго-восточной и северо-западной частях продолжают активно развиваться при определении границ безопасной зоны следует исходить из реальных условий, при которых развитие оползневых процессов приведет к самопроизвольному уполаживанию склона, бровка которого может продвинуться на максимально возможное расстояние в сторону плато 180-200 м.
С учетом завершения строительства ДГВ и зоны ее влияния на состояние геологической среды, которая составит 100-150 м граница безопасной зоны будет проходить на расстоянии 300-350 м от бровки оползневого склона.
Для стабилизации склонов на этих территориях потребуется выполнить комплекс мероприятий по инженерной защите и, прежде всего, выполнить работы по осушению склона путем устройства горизонтального или вертикального дренажей.
Выполненные исследования явились основой при разработке программы мониторинга природно-технических систем.
Пространственная наблюдательная сеть мониторинга на территории Лагерного Сада г. Томска обосновывалась с учетом распространения и динамики развития опасных природных и техноприродных процессов, состава, состояния и устойчивости геологической среды, степени опасности территории от развития оползневых процессов, состояния конструкций зданий и сооружений в оползнеопасной зоне, изменения динамики и режима подземных вод в связи с водопонижением и осушением склона, изменения напряженно-деформированного состояния грунтов и развитием глубинных оползневых деформаций, возможным развитием осадок грунтовых толщ при водопонижении.
За основными компонентами природно-технических систем должны вестись следующие виды наблюдений: гидрогеологические наблюдения, инструментальные геодезические наблюдения, геофизические наблюдения, наблюдения за состоянием сооружений инженерной защиты, наблюдения за состоянием и устойчивостью склона, развитием оползневых, эрозионных и суффозионных процессов.
На режимных гидрогеологических пунктах следует вести наблюдения за колебаниями уровня подземных вод, дебитами источников, расходами воды при откачках из вертикальных водопонизительных скважин и притоком подземных вод в штольню по скважинам – фильтрам. Режимные гидрогеологические наблюдения должны вестись не реже одного раза в неделю, а пробы на химические анализы отбираются не реже одного раза в месяц.
Для проведения геодезических наблюдений рекомендуется использовать спутниковую аппаратуру. Наблюдения предлагается вести: за вертикальными и горизонтальными перемещениями грунтовых массивов, за вертикальными и горизонтальными перемещениями зданий и сооружений, путем наблюдений за стенными марками, осадками грунтовых толщ при водопонижении. Инструментальные геодезические наблюдения должны проводиться не реже одного раза в квартал.
Геофизические магнитометрический метод и аппаратура АМКОД позволяет применить его для получения оперативной информации о проявлении глубинных деформаций на ранней стадии их зарождения и развития во времени. Метод и аппаратура магнитометрического контроля оползневых деформаций (АМКОД) разработаны институтом ВИОГЕМ. Геофизические наблюдения должны проводиться не реже двух раз в год. Важное место при организации мониторинга отводится наблюдениям за состоянием конструкций зданий и сооружений путем периодического их обследования. При этом рекомендуется организовать такие наблюдения за сооружениями: памятником воинам, учебными корпусами ТУСУРа, корпусами 3 – ей горбольницы, выставочным павильоном. Одновременно необходимо организовать наблюдения за сооружениями инженерной защиты: горизонтальной дренажной выработкой, контрбанкетом, поверхностными дренажными сооружениями.
Инженерно-геологическая наблюдательная сеть должна обеспечить получение результатов непрерывных наблюдений за состоянием и устойчивостью склона, развитием оползневых, эрозионных и суффозионных процессов. Инженерно-геологическое сопровождение включает в себя организацию наблюдений и исследований за: изменением состояния и физико-механических свойств горных пород на оползневом склоне, подземными и поверхностными водами, состоянием и устойчивостью склона, оползневыми процессами и динамикой их развития, эрозионными процессами и формированием оврагов, суффозионными процессами, напряженно-деформированным состоянием грунтового массива. Инженерно-геологические исследования помимо режимных наблюдений включают картографирование оползнеопасной территории и прогнозную оценку развития природных и техноприродных процессов.
Геодезическое, гидрогеологическое, геофизическое, инженерно-геологическое сопровождение мониторинга предусматривает выполнение комплекса непрерывных стационарных наблюдений, изучение режима подземных вод и развития опасных природных и техногенных процессов. Все режимные наблюдения должны вестись не реже одного раза в неделю на специальных наблюдательных участках в целях выявления закономерности и обусловленности процессов. Они отражают определенные временные колебания в системе наблюдаемых объектов и нацелены на решение прогнозных задач.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основным результатом выполненных исследований является решение исключительно актуальной проблемы – прогнозной оценки развития осадок грунтовых толщ при длительном водопонижении в пределах оползнеопасных территорий. Решение данной проблемы базируется на результатах комплексного изучения геоэкологических условий, выявлении природно-техногенных факторов развития оползневых процессов, оценке состояния и устойчивости геологической среды, результатах исследования деформационных характеристик грунтов и технологических особенностей дренирования грунтовых толщ. Основные выводы, отражающие теоретическую и практическую значимость работы, сводятся к следующему.
1. Установлено, что деформирование грунтовых толщ и развитие осадок при водопонижении предопределяются особенностями строения грунтовых толщ, степенью их обводненности, деформационными характеристиками грунтов, применяемыми способами и технологиями осушения оползнеопасных склонов.
2. Выполнены детальные исследования состава и физико-механических свойств грунтов оползнеопасной территории Лагерного Сада и установлены закономерности их пространственной изменчивости. Показано, что физические свойства грунтов подчиняются стационарной (незакономерной) изменчивостью по глубине. Аналогичная закономерность установлена для прочностных и деформационных характеристик грунтов. Установленные закономерности использованы при обосновании расчетных характеристик грунтов, расчетах осадок при водопонижении и устойчивости.
3. Расчеты устойчивости склонов с использование ряда методов показали, что устойчивость является обеспеченной на территориях, где выполнены работы по осушению склона, а коэффициенты устойчивости составляют 1.67 (участок Технопарка) и 1.45 (участок Мемориала).
4. Разработаны критерии и дана оценка состояния и устойчивости геологической среды в пределах оползнеопасной зоны Лагерного Сада г. Томска, которая базируется на результатах комплексных исследований и расчетах устойчивости склона. С использованием полученных результатов произведено зонирование территории по степени опасности для застройки и обоснована граница безопасной зоны, что имеет исключительно важное значение для обеспечения геоэкологической безопасности.
5. Выполнены расчеты осадок грунтовых толщ при водопонижении с учетом их деформационных характеристик, технологии и величины понижения уровней. Расчетами установлено, что при понижении уровня на 14.5 м осадка составит 27.6 см при мощности водоносного горизонта 15.2 м, а при понижении на 17.7 и мощности водоносного горизонта 18.4 м она составит 51.67 см. Впервые установленная зависимость осадки грунтовых толщ от понижения уровней дает основание утверждать, что при понижениях 10-12 м осадка составит более 15 см, что превышает предельно-допустимые значения, предусмотренные СНиП.
6. С целью предотвращения отрицательного воздействия водопонижения на грунтовый массив и возможное развитие деформаций в зданиях и сооружениях рекомендован такой технологический режим работы горизонтальной дренажной выработки, при котором понижения уровней не будут превышать 10-12 м.
7. Разработка и реализация результатов исследований позволила обосновать границы зон особого градостроительного регламента, разработать комплексную программу геоэкологического мониторинга природно-технических систем и мероприятия по инженерной защите территории.
СПИСОК ОСНОВНЫХ НАУЧНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Научные статьи:
1. / Расчеты осадок грунтовых толщ при водопонижении на территории Лагерного Сада г. Томска / // Сборник трудов 8 Международного научного симпозиума имени академика . Томск, Изд–во ТПУ, 2004.- С. 845-847.
2. / Закономерности деформирования и прогноз осадок грунтовых толщ при водопонижении (на примере Лагерного Сада) / // Материалы конференции, посвященной 75-летию кафедры ГИГЭ ТПУ. Томск, Изд–во НТЛ, 2005.- С. 198-204.
3. / Геоэкологические особенности территории Лагерного Сада и их влияние на развитие осадок грунтовых толщ при водопонижении / // Сборник трудов 9 Международного научного симпозиума имени академика . Томск, Изд–во ТПУ, 2005.- С. 619-621.
4. / Обеспечение геотехнической безопасности при застройке территории, прилегающей к Лагерному Саду / // Сборник трудов 10 Международного научного симпозиума имени академика . Томск, Изд–во ТПУ, 2006.- С. 629-631.
5. / Комплексная оценка структурной прочности грунтов и оценка осадок грунтовых толщ при водопонижении / , // Вестник Алтайского государственного технического университета им. . Барнаул, Изд–во АлтГТУ, - 2006.- С. 131-135.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
