Введение к работе
Актуальность темы; Прогноз естественных и техногенных изменений геологической среды стал проблемой века. В Постановлениях ЦК КПСС и Совета Министров СССР "Об усилении охраны природы и улучшения использования природных ресурсов", :всоответствующих законах об охране природы, утвержденных Верховным Советом СССР и Верховными Советами союзных республик, в "Основных направлениях инженерно-геологических исследований в ХП.пятилетке", рекомендованных Научным Советом по инженерной геологии и гидрогеологии АН СССР, этой проблеме уделено большое внимание. Необходимость составления прогнозов регламентирована в соответствующих главах СНиП по инженерным изысканиям в строительстве.
Цель и задачи работы. Главная цель работы - развитие теории и методики инженерно-геологических прогнозов строения, овойств, естественных и техногенных изменений геологической среды или ее отдельных компонентов под воздействием гражданского, промышленного и гидротехнического строительства. Основные задачи диссертации включают: критический анализ современных представлений о теории и методах прогнозов, различных видов моделирования; разработку и развитие теоретических основ прогнозирования; разработку и обоснование методики прогнозов; экспериментальное подтверждение и проверку прогнозов на конкретных примерах.
В диссертации не рассматриваются вопросы прогнозов изменений геологической среды в пределах территорий с распространением многолетнемерзлых грунтов.
Научная новизна работы. Выполненные исследования позволили получить ряд принципиально новых и важных научных результатов.
-
Впервые выполнено крупное теоретическое обобщение, проанализированы существующие методики и методы составления прогнозов изменения свойств пород и развития экзогенных геологических процессов.
-
Разработаны и получили дальнейшее развитие основы теории инженерно-геологического прогнозирования, в рамках которой: упорядочена понятийная база инженерно-геологических прогнозов; установлена структура прогнозов и на основе системного анализа обоснована необходимость модельности при инкенерно-геологичес-коїл прогнозировании; сформулированы и эмпирически доказаны на большом фактическом материале те регионально-геологические, зональные и локальные закономерности условий образования и формирования свойств горных пород, развития экзогенных геологических процессов, которые могут быть приняты в качестве признаков прогноза; даны принципы построения различных видов моделей взаимодействия геологической среды, зданий, сооружений; предложена структурная схема моделирования применительно к решению задач' прогноза и схема многоступенчатой классификации инженерно-геологических прогнозов.
3. Разработана и внедрена на многих объектах методика сос
тавления перманентных ориентировочных, промежуточных и уточнен
ных видов прогнозов развития компонентов среды под воздействи
ем строительства; разработана методологическая система прогно
зирования и сформулированы принципы вероятностного геологичес
кого подобия природно-техногенных систем(ПТС)объекта прогнози
рования и ПТС аналогов; дана общая постановка задач прогноза с
поыоцьр различных математических методов с примерами их реше
ния; разработана и внедрена информационно-поисковая система
сбора, хранения и быстрого поиска аналогов, .
Реализация результатов исследований и практическая значимость работы. Научные разработки реализуются в практике инженерно-геологических изысканий. Они повышают надежность возводимых сооружений, имеют природоохранный аспект, внедрены на крупнейших строительных объектах, таких как: Токтогульский гидроузел на р.Нарын в Киргизской ССР; гидроузел Хоа-Бинь и цементный завод Бим-Шон в Социалистической Республике Вьетнам; мемориальный комплекс на р.Халкин-Гол в Монгольской Народной Республике; Богучанский гидроузел на р.Ангара и Крапивинский на р.Томи в Красноярском крае и на многих других, йшолненные прогнозы позволили осуществить экономически обоснованный комплекс инженерной подготовки застраиваемых территорий с целью предупреждения проявления неблагоприятных и ущербных для среды и сооружений геологических процессов. Суммарный экономический эффект от внедрения разработок автора составил более 5 млн.руб.
Основные теоретические и методические положения диссертации вошли в монографии: "Инженерно-геологическое изучение обвалов и других гравитационных явлений на горных склонах" (IS69), "Геологические и зонально-климатические особенности формирования оползней" (1984), "Основы инженерно-геологического прогнозирования" (1986), "Формирование инженерно-геологических условий Центральной Монголии" (1987) и в нормативные документы: "Рекомендации по усовершенствованию инженерно-геологических изысканий для промышленного и гражданского строительства в связи с охраной и улучшением геологической среды (I9SI), "Рекомендации по инженерно-геологической типизации оползневых склонов применительно к задачам оценки устойчивости и инженерной защиты" (1984), "Рекомендации по прогнозу устойчивости обаально--оползневых склонов" (1986), "Единые технические условия при
инженерных изысканиях в Монгольской Народной Республике" (1986).
По теме диссертации опубликовано более 90 работ.
Основные защищаемые положения. ' I. Объектом прогноза являются один или все взаимообуслов^ ленные компоненты геологической среды в пределах квазиоднородных природно-техногеншх систем с фиксированными пространственно-временными границами и с одинаковыми тенденциями развития.
2. Теория инженерно-геологических прогнозов строится на ос
нове:
упорядоченной автором понятийной базы и новой методологии прогнозирования, построенной на теоретических представлениях системного и сравнительно-геологического анализов;
впервые установленных на количественном уровне тех закономерностей, которые отражают пространственно-временную изменчивость строения, состояния, свойств компонентов геологической среды ПТС и являются признаками прогноза;
сформулированных и доказанных принципов вероятностного геологического подобия ЇЇТС объекта прогнозирования и ПТС аналогов с хорошо изученными и установленными величинами изменения прогнозируемых компонентов среды;
разработанных динамических инженерно-геологических моделей взаимодействия компонентов среды, зданий, сооружений или их комплексов;
соответствующего математического обеспечения прогнозов.
3. Методологическая система прогнозирования объединяет
традиционные приемы анализов: системного, сравнительно-геологи
ческого и размерности; теорий физического подобия, вероятности,
математической статистики, информации и представляет собой
строго заданную последовательность выполнения соответствующих
исследоватвльских и вычислительных операций.
-
Эмпирически установленные представлящие показатели региональных, зональных и локальных закономерностей, характеризующих строение, состояние, свойства геологической среды, ее естественные и техногенные изменения, являются научным обоснованием прогнозов и могут быть взяты в качестве их признаков. При отсутствии рядов многолетних стационарных наблюдений за прогнозируемыми компонентами среды прогнозы составляются по данным эпизодических измерений их признаков.
-
Виды инженерно-геологических прогнозов, их математическое обеспечение предопределяются площадью ПТС, сложностью их строения, стадиями изысканий, проектирования и видом строительства.
Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты диссертации докладывались и были представлены на международных симпозиумах (Франция, 1972; Крефельд, 1977); на всесоюзных конференциях (Москва, 1975, 1981; Тбилиси, 1976, 1980; Горький, 198I; Пермь, 1962, 1983; Симферополь, 1982; Кишенев, IS83; Новосибирск, 1984; Одесса, 1983, 1987; Апатиты, 1975; Подольск, 1983; З^рьков, 1963); на всесоюзных совещаниях и симпозиумах (Ленинград, 1972, 1974; Рига, 1982) и на многих других совещаниях.
Исходные материалы и личный вклад в решение проблемы. В основу диссертации положены многолетние полевые, лабораторные исследования, теоретические и методические разработки, выполняемые автором с 1964 г. Основные результаты получены при разработке таких плановых проблем: "Основные закономерности распространения сдвиговых характеристик на массив и математические инженерно-геологические модели" (IS70-I973 гг., Si гос.регист-
. .. -6-.
рации 73055876); "Методика распространения механических свойств с образца на массивы скальных пород" (1974-1975 гг., № гос.регистрации 74005898); "Рекомендации по усовершенсівованию инженерно-геологических изысканий для строительства в свяви с охраной геологической среды (1976-1978 гг., * гос.регистрации 76003767); "Возможности инженерно-геологического прогнозирования развития геологических процессов под влиянием промышленного и гражданского строительства" (І980-І98І гг., Я гос .регистрации 81096889); "Рекомендации по инженерно-геологической типизации оползневых склонов применительно к задачам оценки устойчивости и инженерной защиты". (1980-1982 гг., J* го о.регистрации 8І09543І); "Рекомендации по,прогнозу устойчивости обвально-оползневых склонов" (1982-1984 гг., » гос.регистрации 98706589); "Методики и рекомендации по нормативному обеспечению строительства в МНР"по Межправительственному соглашению между СССР и ШР по контракту & 86-036/04800 в течение 1982-1988 гг. В работе использованы также фондовые материалы различных организаций по регионам, где работал автор, а. также многочисленные публикации.
Структура и объем работы, f Диссертация состоит из 12 глав, введения, заключения, общим объемом 460 страниц машинописного текста, в том числе: 68 рисунков, 46 таблиц, 303 наименования библиографии.
