Введение к работе
Актуальность работы.
В 1990 г. исторический центр Санкт-Петербурга был включен в список объектов Всемирного культурного наследия и с этого времени находится под охраной ЮНЕСКО. Одним из механизмов действия конвенции по охране Всемирного наследия признан мониторинг, направленный на сохранение исторического центра города, который приурочен к его дельтовой части и занимает площадь около 50 км2.
В настоящее время многие здания и сооружения, включая архитектурно-исторические памятники, испытывают длительные и незатухающие деформации. Наблюдения за их состоянием, а также основными компонентами подземного пространства носят эпизодический характер и не дают возможности разработать стратегию защиты исторического центра города в условиях сложной природной обстановки и постоянной техногенной нагрузки на подземную среду.
При реконструкции старых зданий и строительстве новых сооружений в историческом центре города в условиях плотной застройки не уделяется должного внимания специфики экологической обстановки в подземном пространстве, которая связана с особенностями инженерно-хозяйственной деятельности, а также состоянием подземных коммуникаций и конструкций, эксплуатируемых в течение длительного периода функционирования города.
В городе отсутствует система комплексных наблюдений за взаимодействием зданий с подземной средой, позволяющая разрабатывать рекомендации по обеспечению длительной устойчивости зданий на основе анализа состояния компонентов подземного пространства и прогноза возможности возникновения процессов, вызывающих переход зданий и сооружений в аварийное и предаварийное состояние.
Цель работы. Разработка концепции и структуры комплексного инженерно-геологического и геоэкологического мониторинга основных компонентов подземного пространства исто-
РОС НАЦИОНАЛЬ (д, БИБЛИОТЕКА і
рического центра Санкт-Петербурга для последующей оценки и прогноза условий безаварийного функционирования зданий и сооружений различного назначения, обеспечения их длительной устойчивости и сохранения архитектурно-исторического облика города.
Основные задачи исследований: 1) анализ особенностей инженерно-геологических и геоэкологических условий исторического центра города; 2) разработка содержания и структуры комплексного инженерно-геологического и геоэкологического мониторинга подземного пространства города на трех иерархических уровнях: региональном, локальном и объектном; 3) обоснование принципов организации локального и объектного мониторинга подземного пространства исторического центра города; 4) развитие и совершенствование объектного мониторинга как структуры, обеспечивающей контроль и управление состоянием динамичной системы «сооружение-подземное пространство».
Фактический материал и личный вклад автора. Настоящая работа подготовлена по материалам многолетных инженерно-геологических и геоэкологических исследований по изучению подземного пространства Санкт-Петербурга и северо-запада, которые проводились на кафедре гидрогеологии и инженерной геологии. Личный вклад автора: развитие научных основ техно-генеза песчано-глинистых пород под воздействием физико-химических и биохимических факторов; проведение экспериментальных исследований по оценке состояния основных компонентов подземного пространства; совершенствование принципов организации комплексного мониторинга на различных уровнях с использованием теоретических и научно-методических основ техногенеза основных компонентов подземного пространства Санкт-Петербурга; разработка методики качественной и количественной оценки современного состояния некоторых архитектурно-исторических памятников.
Основные методы исследований. В процессе выполнения работы использовались теоретические и экспериментальные методы изучения эволюции и техногенеза основных компонентов
подземного пространства города, а также расчетно-аналитические методы оценки несущей способности песчано-глинистых пород в основании уникальных сооружений и объектов архитектурно-исторического значения. Для решения поставленных задач применялись вычислительные средства и современное программное обеспечение.
Научная новизна 1) комплексный анализ и оценка инженерно-геологических, гидрогеологических и геоэкологических особенностей города с учетом специфики и динамики загрязнения подземного пространства в историческом центре; 2) установление закономерностей преобразования основных компонентов подземного пространства под воздействием природных и техногенных факторов; 3) разработка алгоритма комплексного мониторинга подземного пространства, как многокомпонентной динамичной системы на трех иерархических уровнях; 4) создание концепции объектного мониторинга «архитектурно-исторический памятник-подземное пространство» как динамичной системы на примере Петропавловского и Казанского соборов.
Практическая значимость. Основные положения работы используются проектными и научными организациями, в том числе в системе ГОССТРОЯ РФ, Комитетом по архитектуре и градостроительству Администрации Санкт-Петербурга, могут быть применены КГИОПом, а также в качестве базовых положений для создания мониторинга подземного пространства городских инфраструктур в сходных природно-технических условиях, а также при совершенствовании генерального плана развития города.
Достоверность научных положений и выводов, сформулированных в диссертационной работе, обусловлена большим объемом теоретических обобщений и выполненных экспериментальных исследований преобразования песчано-глинистых отложений, а также анализом характера и причин развития деформаций зданий и сооружений на территории исторического центра. В основу диссертации положены результаты исследований, которые выполнялись на кафедре гидрогеологии и инженерной геоло-
гии при участии автора в рамках работ: научно-технической целевой программы Санкт-Петербурга "Программа развития высшей школы Санкт-Петербурга" на 2002-2005 годы, тема исследований - «Разработка научно-практических основ комплексного геоэкологического мониторинга подземного пространства Санкт-Петербурга с целью повышения безопасности его освоения и использования в сложных природно-техногенных условиях» в 2003, 2004 гг.; научно-исследовательской работы по заданию Минобразования и науки РФ, тема - «Научные основы обеспечения безопасности жизнедеятельности мегаполисов» в 2002 г., по заданию Министерства природных ресурсов, тема - «Разработка научно-практических основ концепции и структуры геоэкологического мониторинга подземного пространства Санкт-Петербурга» и др., а также персональных грантов Минобразования и науки РФ, СПГГИ (ТУ) и американского фонда гражданских исследований и разработок (CRDF) для аспирантов 2003, 2004 и 2005 гг.
Апробация работы и публикации. Основные положения, изложенные в диссертации, докладывались на 7 научных конференциях и симпозиумах, основными из которых являются: Ежегодная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых СПГГИ "Полезные ископаемые и их освоение", СПб., 2004; Международная конференция по геотехнике «Реконструкция исторических городов и геотехническое строительство», СПб., 2003; Научно-практический симпозиум «Природные условия строительства и сохранения храмов Православной Руси», Московская обл., Сергиев Посад, 2003; Международная научно-практическая конференция «Города России: проблемы строительства, инженерного обеспечения, благоустройства и экологии», Пенза, 2003; Международная молодежная научная конференция «Севергеоэкотех-2004», Ухта, 2004; Международная научная конференция, Краков, 2004; Научная конференция «Pan-Rec», Санкт-Петербург, 2005.
По теме диссертационной работы опубликовано 11 научных работ, включая тезисы докладов на конференциях.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 172 машинописных страницах, состоит из введения, 5
