Инженерно-геологические проблемы мегаполисов юга России и их влияние на строительство (21.04.2011)

Автор: Махова Светлана Ивановна

Махова Светлана Ивановна

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ МЕГАПОЛИСОВ ЮГА РОССИИ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА СТРОИТЕЛЬСТВО

Специальность: 25.00.08 – инженерная геология,

мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат

диссертации на соискание учетной степени

доктора геолого-минералогических наук

Волгоград 2011 г.

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования

«Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет».

Научный консультант: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Синяков Владимир Николаевич

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук, профессор Сианисян Эдуард Саркисович,

Южный федеральный университет, г. Ростов-на-Дону

доктор геолого-минералогических наук, профессор Богуш Илья Александрович, Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт), г. Новочеркасск

доктор геолого-минералогических наук, профессор Гольчикова Надежда Николаевна, Астраханский государственный технический университет, г. Астрахань

Ведущая организация: ООО «ЛУКОЙЛ-ВолгоградНИПИморнефть», г. Волгоград

Защита состоится «24» июня 2011 года в 10 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.026.02 в ГОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, д.1, ауд. Б-203.

Факс: (8442) 969-991

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет».

Автореферат разослан « » 2011 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Анисимов Л.А.

Актуальность проблемы. Сравнительный анализ инженерно-геологических проблем территорий мегаполисов юга России характеризует ситуацию как экстремальную.

Наиболее изученной и представительной территорией является Волгоградский мегаполис, где загрязнены грунтовые, поверхностные воды и атмосфера на площади 972 квадратных километра. В г. Волжском, построенном полвека назад, грунтовые воды до начала строительства располагались на глубине 27 м, а в настоящее время – на глубине 3,4-5 м. Скорость подъема уровня грунтовых вод (УГВ) колеблется от 0,15 до 1,3 м в год.

Мегаполис включает территорию двух городов – Волгограда и Волжского с населением соответственно 1 млн. и 0,5 млн. человек и представляет крупнейший центр Нижнего Поволжья. Протяженность – 102 км при ширине 3-10 км. Гидрогеологические условия мегаполиса характеризуются наличием 19 водоносных горизонтов. Первые работы, оценивающие значимость инженерно-геологических процессов на территории мегаполиса, относятся к 60-м годам. Изучение их было продолжено автором и другими исследователями, однако лишь сейчас в связи с систематизацией материала по региону в целом можно судить о масштабе этой проблемы.

В мегаполисе зафиксировано более 470 участков подтопления зданий и сооружений, вызванных подъемом УГВ. Территории заводов и жилых кварталов подтоплены практически полностью, и фундаменты находятся ниже УГВ. В районах распространения набухающих глин отмечаются участки интенсивного набухания, в результате чего происходят поднятия поверхности земли, деформации фундаментов, разрыв коллекторов, разрушение асфальтовых покрытий, выпор полов, появление трещин в зданиях. В городе в результате набухания деформировано 145 зданий и сооружений.

Изменения в подземной гидросфере являются важнейшей причиной образования 95 из 117 зафиксированных в городе оползней. Стоимость берегоукрепительных работ составляет от 3 до 7 млн. руб. на 1 км берега, а протяженность береговой полосы мегаполиса составляет более 100 км. Затраты, предусмотренные схемой инженерной защиты Волгограда от подтопления, превышают 770 млн. руб. в ценах того времени. Таковы издержки недостаточно грамотного освоения территории.

В Ростовском мегаполисе подтопленными являются 60 км2 (43% площади). За последние 30 лет рост нагрузки на геологическую среду привел к ее критическим трансформациям. Если УГВ на незастроенных территориях находились на глубинах 18-30 метров, то в результате урбанизации УГВ поднялся на 15-20 м. до отметок 1-2 метра от поверхности; скорость подъема УГВ достигала 1 м в год.

Подтопление провоцирует деградацию прочностных свойств грунтов, что обусловливает развитие опасных процессов, таких как оползни, просадки, набухание, провалы и др. Они наблюдаются во всех техногенно-подтопленных городах ЮФО.

На территориях, сложенных лессовыми породами, происходят повышение их влажности и просадки грунтов. 24% от изученных 1996-и аварийных домов и 76% их аварийных деформаций приходятся на утечки из коммуникаций. Аварийные деформации более 400 зданий от просадок в г. Ростове-на-Дону произошли из-за изменения влажности лессов с 0,4 до 0,8. Модуль деформации грунтов уменьшился в 5-7 раз; в замоченных суглинках несущая способность свай (НСС) снизилась на 20-40%. Процессы в г. Ростове-на-Дону, развивающиеся из-за прогрессирующего подтопления, следует считать экологическим бедствием.

Интенсивный подъем УГВ и подтопление отмечаются в Саратовском мегаполисе. Главной причиной подтопления является ликвидация естественной дренажной сети – балок и оврагов. В центре города УГВ за 15-летний период поднялся на 4,5-5 м. Подъем УГВ и подтопление отмечаются на территории ТЭЦ, где до начала строительства УГВ находился на глубине 12-14. В скважине 416 в центре г. Саратова глубина УГВ в 1930 г. была равна 16 м, в 1950 – 14 м, в 1970 – 10 м, 1980 – 7 м. В период 1990-2010 г. уровень воды стабилизировался на глубине 4 м.

Подтоплению подвержено более 50% застроенной территории Саратова, в том числе 22 км2 жилой застройки.

Из опасных геологических процессов в пределах г. Саратова и его окрестностей наиболее широко развиты эрозионные и суффозионно-карстовые процессы, а также заболачивание, подтопление и оползневые явления. На территории города существует более 30 активных оползневых зон; каждый год происходит 1-2 оползневые подвижки.

Проблемы подтопления и сопутствующих процессов не ограничиваются рассмотренными мегаполисами и характерны для других городских территорий. В качестве примера рассмотрен г. Новочеркасск, который входит в число 2000 крупных городов мира с населением более 100 тыс. человек. В этом городе 50% занимаемой площади подвергается интенсивному подтоплению грунтовыми водами с высокой минерализацией, агрессивностью и загрязненностью техногенными продуктами. В целом территория Новочеркасска по состоянию почв и подземных вод относится к зоне чрезвычайной экологической ситуации.

Еще один пример посвящен Астраханской городской агломерации (500 тыс. жителей), где подтоплена территория общей площадью 210 км2, из них 30 км2 занимают водоемы. Анализ распределения этих участков в зависимости от ИГУ показал, что в районах, сложенных глинистыми и лессовыми породами, подтопление развивается при любом типе застройки в селитебной зоне и на предприятиях любой отрасли промышленности в промышленной зоне. На 30% территории УГВ залегает на глубине 0,5 м, на 35% – 1 м, а на остальной площади глубина залегания УГВ превышает 1,5 м. В районах развития песчаных отложений подтопление отсутствует из-за хорошей дренированности территории.

Цель работы состоит в выявлении закономерностей инженерно-геологических условий (ИГУ) Волгоградского и других мегаполисов юга России, их влиянии на приповерхностную часть литосферы, природно-технические системы и среду обитания человека для прогноза и предупреждения негативных последствий.

Для достижения цели решались следующие задачи:

анализ современного состояния изученности ИГУ территории;

изучение инженерно-геологических особенностей Прикаспийской впадины;


загрузка...