Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние проблемы и методологические основы ее решения 8
1.1. Состояние проблемы 8
1.2. Методологические основы решения проблемы прогнозной оценки осадок грунтовых толщ при водопонижении 23
ГЛАВА 2. Геоэкологические условия развития оползневых процессов в лагерном саду г. Томска 27
2.1. Природно-техногенные факторы развития оползневых процессов 28
2.1.1. Особенности геологического строения 28
2.1.2. Гидрогеологические условия 30
2.2. Физико-механические свойства грунтов 37
2.2.1. Характеристика физико-механических свойств грунтов территории Лагерного Сада 37
2.2.2. Закономерности пространственной изменчивости физико-механических свойств грунтов 38
2.3. Характеристика оползневых процессов 51
ГЛАВА 3. Расчет осадок грунтовых толщ при водопонижении 59
3.1. Анализ существующих методов расчета осадок грунтовых толщ при водопонижении 59
3.2. Расчет осадок грунтовых толщ при водопонижении 66
3.3. Прогнозная оценка осадок грунтовых толщ при водопонижении 74
ГЛАВА 4. Оценка состояния и устойчивости геологической среды оползнеопасной территории лагерного сада 76
4.1. Оценка устойчивости склонов территории Лагерного Сада... 76
4.1.1. Обоснование метода расчета устойчивости склона 76
4.1.2. Обоснование расчетных характеристик грунтов 80
4.2. Расчеты устойчивости склонов 83
4.2.1. Метод криволинейной поверхности скольжения близкой логарифмической спирали 83
4.2.2. Метод круглоцилиндрическои поверхности скольжения 93
4.3. Критерии оценки состояния геологической среды 102
4.4. Зонирование территории Лагерного сада по степени опасности для застройки 106
ГЛАВА 5. Практическое использование результатов исследований 110
5.1. Анализ результатов выполненных противооползневых мероприятий и их эффективность 110
5.2. Выделение зон особого градостроительного регламента 112
5.3. Установление границ безопасной зоны 117
5.4. Рекомендации по инженерной защите территории 120
5.5. Рекомендации по организации мониторинга природно-технических систем 121
5.5.1. Предмет и объекты наблюдений 121
5.5.2. Обоснование пространственной сети и временного режима наблюдений 121
5.5.3. Инженерно-геологическое сопровождение мониторинга 125
Заключение 127
Список литературы 130
Приложение 143
- Методологические основы решения проблемы прогнозной оценки осадок грунтовых толщ при водопонижении
- Закономерности пространственной изменчивости физико-механических свойств грунтов
- Анализ существующих методов расчета осадок грунтовых толщ при водопонижении
- Обоснование метода расчета устойчивости склона
Введение к работе
Актуальность работы. При освоении урбанизированных территорий исключительно актуальное значение приобретает проблема оценки геоэкологических условий и прогноза осадок грунтовых толщ при водопонижении. Необходимость решения данной проблемы возникает тогда, когда в пределах осушаемых территорий объекты оказываются в сфере влияния депрессионной воронки, что приводит к развитию осадок грунтовых оснований и деформированию зданий и сооружений. В мировой практике известны случаи, когда осадки грунтовых толщ достигают 6 - 7 м. Поэтому исключительно важной проблемой является прогнозная оценка осадок грунтовых толщ при водопонижении, что позволяет разработать адекватный комплекс конструктивных и технологических мероприятий по инженерной защите городских территорий. Рассматриваемая проблема имеет исключительно важное значение для г. Томска в связи с внедрением комплекса противооползневых мероприятий на правом берегу р. Томи в районе Лагерного Сада. Одним из основных мероприятий инженерной защиты является строительство дренажной горизонтальной выработки (ДГВ) для осушения склона и снижения уровня риска развития оползневых процессов. Реализация данного мероприятия может иметь с одной стороны положительный эффект, а с другой негативные последствия, связанные с развитием осадок грунтовых толщ при водопонижении. Для исключения негативного влияния водопонижения на эксплуатацию зданий и сооружений исключительно важное значение имеет установление закономерностей деформирования и прогноз осадок грунтовых толщ при водопонижении.
Решение данной проблемы оказалось возможным благодаря комплексным геоэкологическим исследованиям и наблюдениям, выполненным на рассматриваемой территории.
Цель и задачи исследований. Целью исследований является разработка теоретических положений и практических рекомендаций по прогнозной оценке развития осадок грунтовых толщ при длительном водопонижении на основе комплексного геоэкологического изучения оползнеопасных территорий. Задачи исследований:
обоснование теоретических положений и методов изучения геоэкологических условий оползнеопасных территорий с целью прогноза осадок грунтовых толщ при длительном водопонижении;
провести комплексные геоэкологические исследования оползнеопасной территории в Лагерном Саду г. Томска и выполнить расчеты осадок грунтовых толщ при длительном водопонижении;
дать оценку состояния геологической среды и устойчивости с учётом длительного водопонижения;
разработать рекомендации по инженерной защите природно-технических систем и организации мониторинга.
Научная новизна. Научная новизна заключается в том, что впервые на основании комплексных геоэкологических исследований произведена оценка состояния геологической среды и дан прогноз развития осадок грунтовых толщ оползнеопасной территории при длительном водопонижении. Доказано, что длительное водопонижение помимо положительного эффекта имеет негативные последствия и приводит к развитию осадок грунтовых толщ, превышающих предельно допустимые значения. Установлено влияние деформационных характеристик и понижение уровней подземных вод на величину осадки грунтовых толщ. Впервые научно обоснованы режим осушения и понижения уровня подземных вод, исключающие развитие осадок грунтовых толщ, превышающих предельно допустимые значения. Основные положения, выносимые на защиту:
1. Развитие процесса деформирования грунтовых толщ при длительном водопонижении предопределяется как естественно-природными (геологическими, гидрогеологическими, инженерно-геологическими) факторами, так и техногенным воздействием на геологическую среду при строительстве и эксплуатации дренажных сооружений и способов водопонижения.
2. Результаты комплексных геоэкологических исследований оползнеопасной территории Лагерного Сада г. Томска и прогнозной оценки осадок грунтовых толщ, согласно которой осадка достигает 52 см при понижении уровня 17 м.
3. Обеспечение безопасного и безаварийного функционирования природно-технических систем в зоне развития депрессионных воронок при водопонижении рекомендуется путем внедрения комплекса технологических приемов, обеспечивающих регулирование притока воды в дренажную выработку, понижение уровней и формирование депрессионной воронки.
Практическая значимость работы и реализация результатов исследований. Результаты исследований имеют большое практическое значение и рекомендуются к использованию при геоэкологической оценке оползнеопасной территории и разработке проектов по её инженерной защите, обосновании мероприятий по снижению рисков при эксплуатации дренажных сооружений и глубоком водопонижении. Результаты расчетов устойчивости склонов являются основой для обоснования границ безопасной зоны при строительном освоении территории. Разработанные практические рекомендации будут использованы для обоснования комплексной целевой программы и наблюдательной сети мониторинга природно-технических систем (ПТС). Научные выводы и рекомендации будут использованы при разработке генерального плана застройки территории г. Томска. Апробация работы.
Результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на VIII, IX, X Международных научных симпозиумах имени академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, ТПУ, 2004, 2005, 2006 г.г.), научной конференции «Гидрогеология, инженерная геология и гидрогеоэкология», посвященной 75 - летию кафедры ГИГЭ Томского политехнического университета (2005 г.), научно - методических семинарах ТГАСУ.
Публикации результатов исследований.
По теме диссертации опубликовано 5 работ, в том числе статья в Ползуновском вестнике входившем в перечень журналов рекомендованных ВАК до 31 декабря 2006 г.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и содержит 158 страниц текста, 16 рисунков и 30 таблиц. Список использованной литературы включает 122 наименования.
Благодарности.
Диссертация выполнена на кафедре инженерной геологии и геоэкологии Томского государственного архитектурно-строительного университета.
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, доктору геолого-минералогических наук, профессору, академику МАН ВШ В.Е. Ольховатенко, всем сотрудникам и преподавателям кафедры инженерной геологии и геоэкологии ТГАСУ за помощь и поддержку в проведении исследований и подготовке диссертационной работы.
Методологические основы решения проблемы прогнозной оценки осадок грунтовых толщ при водопонижении
Как показал анализ работ по затронутой проблеме длительно действующий водоотлив и строительное водопонижение приводят к понижению уровня подземных вод (УПВ) и развитию осадок и деформаций земной поверхности в мульде депрессии. В итоге воздействия от обоих неблагоприятных факторов, следующие - развитие мульды сдвижения при проходке тоннеля и осадки от водопонижения в мульде депрессии -накладываются и могут служить причиной значительных нарушений в зданиях и сооружениях на поверхности, инженерных коммуникациях и т. п. Поэтому в прогнозных расчетах деформации земной поверхности и зданий фактор водопонижения, сопутствующего подземному строительству, должен обязательно учитываться.
Для города Томска проблема оценки осадок грунтовых толщ возникла в связи со строительством горизонтальной дренажной выработки для осушения грунтового массива в Лагерном Саду. Отличительными особенностями данной территории является широкое развитие оползневых процессов, представляющих реальную угрозу не только для зданий и сооружений, но и самой жизни людей. Одной из основных причин активного развития оползневых процессов является наличие в разрезе слабо литифицированных песчано-глинистых отложений, интенсивно обводненных за счет подземных вод неоген-палеогенового водоносного горизонта. Поэтому комплексным проектом противооползневых мероприятий в Лагерном Саду было предусмотрено строительство ДГВ.
В соответствии с проектом дренажная горизонтальная выработка располагается на глубине 45-50 м и по проекту имеет протяженность вдоль правого берега реки Томи 2.5 км. В пределах этой территории предполагалось построить 60 фильтров для дренирования водоносного горизонта неоген-палеогеновых отложений. Максимальные понижения уровней при этом могут составить 10-15 м, а радиус воронки депрессии превысит 150-200 м. Это приведет к изменению напряженно-деформированного состояния горных пород, развитию осадок грунтовых оснований, деформированию зданий и сооружений, расположенных в пределах развивающейся воронки депрессии. В связи с тем, что решение вопроса прогноза осадок при водопонижении на территории Лагерного Сада не нашло отражения в комплексном проекте противооползневых мероприятий нами были разработаны методологические основы решения данной проблемы. Принципиальная схема выявления закономерностей деформирования грунтовых толщ при водопонижении приведена на рисунке 1.1. При разработке методологических основ изучения деформирования грунтовых толщ при водопонижении были положены следующие основополагающие принципы: 1. Комплексный подход при изучении состояния геологической среды и прогнозной оценке осадок грунтовых толщ при водопонижении. В данном случае нами рекомендуется использовать визуальные, инструментальные, аналитические, расчетные и мониторинговые методы для изучения и прогноза осадок грунтовых толщ при водопонижении. 2. Использование системного подхода для прогноза осадок грунтовых толщ при водопонижении. При этом нами предлагается использовать для решения поставленной задачи: статистическую, динамическую и ретроспективную системы. Использование статистической системы позволяет выявить состояние и параметры геологической среды до водопонижения и осушения горных пород склона. Динамическая система рекомендована для изучения динамики подземных вод, изучения напряженного состояния, физических, прочностных и деформативных свойств грунтов. 3. Исследование технической составляющей ПТС с целью оценки принятых проектных решений осушения склона, системы водопонижения и режима эксплуатации дренажной горизонтальной выработки и эффективности её работы. Реализация описанных выше методологических основ нашла свое отражение нижеследующих главах диссертационной работы.
Закономерности пространственной изменчивости физико-механических свойств грунтов
В районе развилки ДГВ, где работают сквозные фильтры №№ СФ-27, СФ-28, СФ-29, СФ-30 в паводковый период (апрель-июнь) отмечено повышение уровня на 0.7 м, в конце года отмечается подъем уровня на 1.1 м.
В районе Технопарка, где в 2002 г. введены в эксплуатацию сквозные фильтры №№ СФ-33, СФ-34, а в октябре произошел прорыв подземных вод с выносом песка в ДГВ, уровень упал на 2.0-2.5 м (скв. №№ 60, 66, 108). В 2003 г. в паводковый период зафиксирован подъем уровня на 0.5-0.75 м, затем к концу года опять произошло падение уровня. В 2003 году, несмотря на общую тенденцию понижения уровня по всем скважинам данного водоносного горизонта был зафиксирован весенний подъем.
Производительность всех скважин вертикального дренажа резко снизилась в 2-3 раза, статический уровень упал с 22.5-23.0 до 28.0 м. Непосредственно под мемориалом отмечается депрессия, которая возможно обусловлена перетоком подземных вод неоген-палеогенового водоносного горизонта в нижележащий водоносный горизонт палеозойских образований. На участке радиотехнического корпуса ТУСУРа отмечается ложбина, в центре которой находится СФ-30. В районе Технопарка также отмечается депрессия с центром, расположенным возле забоя ДГВ и образовавшегося провала. Направление подземного потока указывает на вертикальную инфильтрацию подземных вод в забой ДГВ. В этом месте в процессе строительства восточного крыла ДГВ при бурении сквозных фильтров №№ СФ-35, СФ-36 произошли аварии (разрыв обсадных труб колонн). Это привело к нарушению изоляции водоносных горизонтов. Кроме того, при проходке штольни, в этом районе была вскрыта кварцевая жила, секущая глинистые сланцы, белую глину коры выветривания и выходящая в пески палеогеновых отложений. Как правило, зоны разломов, жилы, дайки палеозойских пород характеризуются сильным обводнением. Забой штольни наиболее близко подошел к ложбине стока, выделенной изысканиями ООО НПФ Теостройпроект" [71]. Мощность водоупора, отделяющего тальвег ложбины от кровли ДГВ, составила 5 м. Все эти неблагоприятные факторы суммировались и привели к прорыву обводненного грунта в ДГВ и образованию на поверхности провала в октябре 2002 г., что привело к появлению еще одного литологического окна в водоупоре. В результате образовался единый, гидравлический, связанный водоносный комплекс, объединяющий техногенную верховодку, подземные воды неоген-палеогеновых и палеозойских отложений. Химический анализ воды, отобранной из СФ-34 и забоя ДГВ, показывает наличие смешения вод. Дебит подземного потока поступающего в ДГВ составляет 8-Ю м3/час. Депрессии расширяются в северном направлении в районе мемориала, и в северовосточном направлении в районе автостоянки. Анализ изменения уровня показывает, что общее понижение уровня подземных вод палеоген-неогеновых отложений, по сравнению с 1986-87 годами, составило 3.0 м в районе Лагерного Сада. На 4.0 м понизился уровень возле Института фармакологии, на 6.0-6.5 м в районе корпусов ТУСУРа, и всего лишь на 1.0-1.5 м в районе водонапорной башни.
Локально обводненный водоносный горизонт оползневых отложений (tIV) распространен в средней и нижней частях склона в оползневых телах. Водовмещающие породы изучаемого горизонта представлены песчаными и супесчаными разностями в виде прослоев и линз среди сильно перемятых грунтов. Основными источниками питания являются подземные воды палеоген-неогеновых отложений, атмосферные осадки и талые воды.
Глубина залегания уровней различна. В районе Мемориала подземные воды залегают на глубине 8.2 м. В районе полигона СФТИ уровни расположены на глубине 2.8-5.5 м.
Водоносный горизонт трещиноватой зоны палеозойских отложений (Cjv) на участке исследования распространен повсеместно. На "плато" данный горизонт вскрывается скважинами на глубине 44-50 м, в русле р. Томи выходит на поверхность. Область питания данного горизонта находится далеко за пределами участка исследований, на Томь-Яйском междуречье. Частичная разгрузка водоносного горизонта осуществляется в русле р. Томи в виде нисходящих источников. Вода находится в трещинах глинистых сланцев, песчаников, в зонах разломов, в кварцевых и диабазовых жилах.
Воды напорные. Для этого водоносного горизонта характерен естественный режим питания. Четко выраженные сезонные колебания уровней: весенний и осенний подъемы уровней, а также летний и зимний их снижения.
При анализе наблюдений за уровнем в течение ряда лет (с 1997 года) отмечается тенденция постепенного понижения уровня. Понижение уровня объясняется дренирующим эффектом штольни. Сама выработка ведется в верхней части палеозойских пород. Она действует как своеобразный каптаж подземных вод палеозойского водоносного горизонта. К сожалению, оценить количественное понижение уровня вод палеозойских отложений не представляется возможным, т.к. на «плато» по трассе ДГВ нет никаких точек наблюдения за водоносным горизонтом палеозойских отложений.
В районе Лагерного Сада все вышеописанные водоносные горизонты изолированы друг от друга достаточно мощными глинистыми водоупорами. В районе старого засыпанного карьера (Технопарк-автостоянка) условия другие. Прежде всего, разработка карьера в 40-х-60-х годах привела к уменьшению мощности водоупора между верховодкой и горизонтом палеоген-неогеновых отложений в 2 раза. Произошедший провал в месте строительства ДГВ образовал еще одно литологическое окно. Таким образом, здесь подземные воды палеозойских отложений могут смешаться с водами палеоген-неогеновых отложений и верховодки. На оползневых телах воды оползневых отложений участвуют в подпитке локально-обводненного горизонта оползневых отложений.
Водообильность подземных вод изучалась по родникам, водовыпускам, сквозным фильтрам и восстающим скважинам в ДГВ. По данным Ю.В. Макушина средний расход естественного потока, подсчитанный по родникам изучаемого участка, составляет примерно 1250 м3/сут. В 2003 году средний расход по родникам и водовыпускам каптированных источников и дренажных прорезей составил «7.0 л/сек или 604.8 м3/сут. Расход воды, перехватываемый скважинами вертикального дренажа, составляет 4.2 л/сек (15.12 м7час) или 363 м /сут. Средний расход по всем сквозным фильтрам и восстающим скважинам ДГВ составил « 11 л/сек (40 м /час) или 960 м /сут.
Общий средний расход естественного потока составляет 604.8+363+960=1927.8 м3/сут. Таким образом, в 2003 году ДГВ, протяженностью вдоль бровки коренного склона 900 м, перехватывает около 50% потока подземных вод, что положительно сказывается на устойчивости склона.
Анализ существующих методов расчета осадок грунтовых толщ при водопонижении
Прогнозирование осадок грунтовых толщ при водопонижении является одной из актуальнейших проблем современной гидрогеомеханики. Решение проблем осадки толщ грунтов в результате глубокого водопонижения отражено в работе профессоров В.А. Мироненко и В.М. Шестакова [48], Н.М. Герсеванова [9], З.Г. Тер-Мартиросяна [96, 97], Ю.И. Ярового [120], С.К. Абрамова [1, 2, 3], С.Г. Авершина [4], Е.А. Демешко [16], Ж.С. Ержанова [18], Л.С. Лапидуса [39], Ю.А. Лиманова [40, 41], Г.И. Черного [ПО, 111], П. Юркевича [116], А.И. Юшина [117], А.В. Булдакова, С.Г. Дубейковского [7], А.Д. Потапова [80], И.П. Кусакина [36].
В работе профессоров Мироненко В.А. и Шестакова В.М. описаны результаты наблюдений за деформациями песчаной, глинистой и мергельно-меловой толщ Белозерского железорудного месторождения, залегающих на глубине около 300 м. Общая осадка составила 2.5 м.
В работе Ярового Ю.И. [120] дается не только теоретическое обоснование метода расчета осадок грунтовых толщ при водопонижении, но и приводятся результаты практической реализации на примере строительного водопонижения при строительстве метро в г. Екатеринбурге.
Осадки и деформации земной поверхности в пределах зоны влияния дренажных сооружений обусловлены повышением эффективных напряжений в дисперсных грунтах при снижении уровня подземных вод (УПВ). Механизм явления, обусловленный понижением уровня подземных вод, связан с действием закона Архимеда: скелет грунта, находящийся ниже уровня подземных вод испытывает взвешивающее действие воды, в результате которого удельный вес грунта во взвешенном состоянии (увзв) уменьшается по сравнению с удельным весом того же грунта (у), находящегося выше уровня подземных вод, примерно на величину удельного веса воды (уш):
Снижение уровня подземных вод на глубину АН приводит к уменьшению гидростатического давления столба воды на эту же величину и повышению эффективных напряжений в скелете грунта (azq), которые в свою очередь вызывают осадки обезвоженного грунта, т.е. осадки происходят под действием роста напряжений (адоп) на величину снижения гидростатического давления. Величина осадок зависит от характеристик деформируемости грунта и его структурной прочности.
Подземные воды являются важным элементом природно-технических систем, так как изменение их режима часто сопровождается изменениями физико-механических свойств грунтов, процессами суффозии, явлениями взвешивания и т.п. Антропогенное воздействие на геологическую среду в городах связано, прежде всего, с подземными водами: подтопление территории за счет утечек из водонесущих коммуникаций и нарушение условий аэрации при застройке или глубокое осушение в результате дренажа, водопользования либо строительного водопонижения.
Предотвращение развития оползневых процессов требует выполнения работ по осушению территории и существенному снижению уровней подземных вод. Падение уровней подземных вод приводит к нарушению природного равновесия массива грунтов. Учитывая состав, состояние и физико-механические свойства осушаемого комплекса пород (песчаные и пылевато-глинистые дисперсные грунты четвертичного и палеоген-неогенового возрастов), изменение напряженного состояния грунтового массива может привести к деформации земной поверхности, которые, в свою очередь, вызывают дополнительные нагрузки на основания, фундаменты и несущие конструкции зданий и сооружений. Таким образом, осушение правого берега реки Томи в районе Лагерного Сада дренажной горной выработкой (ДГВ), с целью защиты территории от оползневых деформаций, с одной стороны улучшает механические характеристики массива грунтов, снимает гидродинамическое давление, т.е. способствует укреплению склона, с другой - может привести к развитию негативных геотехнических процессов. Поэтому прогнозная оценка развития деформаций земной поверхности при водопонижении является весьма актуальной.
Общее решение дифференциальных уравнений одномерного уплотнения водонасыщенных дисперсных грунтов при равномерном водопонижении на большой площади и с переменными граничными условиями, а также методика расчета оседаний земной поверхности при образовании депрессионной воронки предложены профессором З.Г. Тер-Мартиросяном [96, 97]. Осадка слоя грунта в предположении, что коэффициент фильтрации его велик, а скелет не обладает ползучестью и эпюра напряжений треугольная, определяется по формуле:
Обоснование метода расчета устойчивости склона
Отличительной особенностью строения геологической среды в Лагерном Саду является наличие в разрезе слабо литифицированных песчано-глинистых грунтов четвертичного, неогенового и палеогенового возрастов, обладающих низкими значениями прочностных характеристик.
Существенное влияние на состояние геологической среды и её устойчивость оказывает неоген-палеогеновый водоносный горизонт, являющийся основной причиной развития оползневых процессов.
Под состоянием геологической среды понимают её способность взаимодействовать с инженерными сооружениями без нарушения динамического равновесия в её эксплуатации. Равновесие природно-технической системы определяется динамичностью природной и надежностью технической составляющей. Надежность технической составляющей ГС (способность инженерных сооружений к функционированию) определяется рядом показателей: режимом эксплуатации сооружения, состоянием природной составляющей системы, состоянием и характером управляющего воздействия. Критериями оценки состояния ГС может служить система показателей (табл. 4.13), в основу которых положен анализ взаимосвязей динамичных элементов геологической среды и инженерных сооружений. Под опасностью состояния ГС понимается характер развития геологических процессов неблагоприятных для строительства и эксплуатации сооружений, крайняя степень интенсивности которых может привести к возникновению критических ситуаций. Приведенные критерии (табл. 4.13) опасности состояния ГС убеждают в том, что самая высокая степень опасности не приведет систему в неравновесное состояние, если ей не будет соответствовать неудовлетворительный уровень инженерной защиты. Для оценки состояния геологической среды на территории Лагерного Сада нами использовались: - результаты геоэкологического обследования территории Лагерного Сада; - выявленные закономерности и площади развития оползневых процессов; результаты расчетов устойчивости склонов. Как показали результаты исследований, наибольшая активность развития оползневых процессов наблюдается в юго-восточной и северозападной частях Лагерного Сада. Здесь развиты преимущественно оползни вязкопластического течения и скольжения. По характеру развития оползневых процессов эти территории относятся к опасным. Устойчивость склонов в пределах этих территорий не обеспечена, в связи с чем грунтовые массивы находятся в неустойчивом, а на отдельных участках предельно-напряженном состояниях. В целом состояние геологической среды оценивается здесь как опасное. В центральной части Лагерного Сада, где осуществляется перехват подземных вод с помощью ДГВ, состояние геологической среды значительно улучшилось. Здесь отсутствуют явно выраженные оползневые процессы. Расчеты устойчивости откоса показали, что в осушенном состоянии коэффициент устойчивости равен 3.2, в случае обводнения грунтовых массивов он будет снижаться по аналогии с расчетами Федоровского и Курило до 2.3, что выше нормативного значения. Состояние геологической среды по результатам расчетов устойчивости склона следует признать здесь условно опасным. В тоже самое время в зоне влияния ДГВ будут формироваться депрессионные воронки, в пределах развития которых произойдут осадки грунтовых толщ при водопонижении. Результаты расчетов осадок грунтовых толщ при водопонижении приводятся в следующей главе отчета. 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. Для обеспечения нормального функционирования ПТС в зоне воздействия ДГВ необходимо выполнить следующие мероприятия: - запретить любое строительство объектов в зоне влияния ДГВ; - обеспечить такой режим работы ДГВ, при котором осадки грунтовых толщ от водопонижения не превышали бы предельно-допустимых значений.
Выполненные в юго-восточной части Лагерного Сада геоэкологические исследования показали, что здесь активно развиваются оползневые процессы. В связи с этим находящееся здесь здание полигона СФТИ практически окружено со всех сторон оползнями. Территория полигона является древним оползневым телом. На стенах здания наблюдаются вертикальные трещины в кирпичной кладке. По генетическим и геодинамическим признакам они относятся к оползням вязкопластического течения и глубинным оползням скольжения. Поверхность скольжения приурочена к суффозионно-неустойчивым пескам лагерно-томской свиты и палеогеновым глинам. Важную роль в формировании оползней играют суффозионно-неустойчивые водонасыщенные пески основного водоносного горизонта лагерно-томской свиты, залегающие на глинах новомихайловской свиты. Дренирование подземных вод осуществляется в сторону склона, о чем свидетельствуют многочисленные источники в нижней части склона. В процессе дренирования под влиянием гидродинамического давления активно развиваются суффозионные процессы, что приводит к образованию в песках суффозионных пустот и проседанию песков и вышезалегающих грунтов. В конечном счете, в верхней части склона формируются заколы и трещины проседания поверхности, что приводит к возникновению новых и активизации уже существующих оползней. В целом же, состояние геологической среды на данной территории является опасным.
В пределах зоны влияния ДГВ состояние геологической среды оценивается как условно опасное. 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.
Похожие диссертации на Геоэкологическая оценка и прогноз развития осадок грунтовых толщ при длительном водопонижении на оползнеопасной территории г. Томска
