Введение к работе
Актуальность темы.
Строительство грунтовых сооружений при подготовке территорий для размещения инженерно-транспортной инфраструктуры городов и населенных мест требует значительных капитальных вложений, которые в сложных гидрогеологических условиях могут составлять от 30 до 50% сметной стоимости. Значительная доля этих работ приходится на линейные грунтовые сооружения: дамбы, плотины, шумозащитные насыпи, грунтовые дороги, при этом негативные воздействия на окружающую среду сопоставимы с масштабами строительства.
В концепции долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации до 2020 г. особое внимание сосредоточено на задаче экологической безопасности северных районов России и территории Западной Сибири, которая служит источником поставки энергоресурсов на мировые рынки, а также характеризуется сложными гидрогеологическими условиями.
Данные государственных природоохранных органов и результаты выполненных исследований свидетельствуют о том, что значительный экологический ущерб региону наносят крупномасштабные механические воздействия на земельные ресурсы региона при строительстве грунтовых дорог, которые часто приводят к глубоким, необратимым изменениям экосистем, формированию техногенных ландшафтов. Сложившаяся практика строительства земляного полотна грунтовых дорог с использованием традиционных материалов в таких условиях не обеспечивает требуемый уровень экологической безопасности, который определен на государственном уровне в программе «Основы государственной политики в области экологического развития Российской Федерации на период до 2030 года». Это определило необходимость выполнения исследований применительно к строительству грунтовых дорог, как наиболее распространенному типу грунтовых сооружений.
В качестве экспериментальной площадки для строительства грунтовой дороги был выбран п. Салым, гидрогеологические условия которой являются типичными для региона Западной Сибири. Поэтому диссертационная работа, посвященная разработке методов обеспечения экологической безопасности строительства грунтовых сооружений, на основе разработки биопозитивной конструкции и техноло-
гии строительства грунтовых дорог в сложных гидрогеологических условиях, актуальна и имеет научное и практическое значение.
Цель диссертационного исследования - теоретическое и экспериментальное обоснование методов обеспечения экологической безопасности строительства грунтовых сооружений (на примере грунтовых дорог) в сложных гидрогеологических условиях.
Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие задачи:
-
Провести аналитический обзор экологических проблем, возникающих при строительстве грунтовых дорог традиционными методами; выполнить постановку и обоснование задач исследования.
-
Определить критерии, разработать методику и алгоритм расчетов экологической оценки конструкций грунтовых дорог.
-
Разработать биопозитивную конструкцию грунтовой дороги (геометрические размеры грунтовой насыпи, тип и прочность армирующего материала, количество слоев армирования, коэффициент условия работы), позволяющую обеспечить экологическую безопасность строительства подобных объектов в сложных гидрогеологических условиях.
-
Разработать программу и провести натурный эксперимент по апробации биопозитивной конструкции грунтовой дороги в реальных гидрогеологических условиях. Выполнить экологическую оценку предложенной конструкции.
Объект исследования — методы обеспечения экологической безопасности строительства грунтовых сооружений в сложных гидрогеологических условиях.
Рабочая гипотеза: строительство грунтовых дорог приводит к образованию новой природно-технической системы (ПТС ГД), включающей техногенную составляющую - конструкция грунтовой дороги; и природную составляющую -часть геосферы, вмещающей конструкцию и воспринимающей техногенное воздействие. Экологическая безопасность строительства может быть обеспечена на основе применения биопозитивной конструкции грунтовой дороги, позволяющей снизить негативные воздействия на окружающую среду.
Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что:
впервые выполнено теоретическое и экспериментальное обоснование биопозитивной конструкции грунтовой дороги, обеспечивающей снижение техногенного воздействия природно-техническои системы «грунтовая дорога» на окружающую среду;
определены критерии, разработана методика и алгоритм расчета экологической оценки природно-техническои системы «грунтовая дорога», которые направлены на обеспечение экологической безопасности строительства линейных грунтовых сооружений в сложных гидрогеологических условиях.
Практическая ценность работы заключается в том, что разработанная биопозитивная конструкция грунтовой дороги внедрена в практику проектирования и строительства. Она использована при строительстве грунтовых дорог в условиях Западной Сибири компанией Салым Петролеум Девелопмент (Нидерланды) и может быть распространена на другие территории, характеризующиеся аналогичными сложными гидрогеологическими условиями.
Результаты исследования использованы при разработке стандарта организации ООО «ВЗТМ» (Волжский завод текстильных материалов) СТО 80193846-007-2012 «Рекомендации по применению биопозитивных конструкций в сложных гидрогеологических условиях».
Апробация работы. Основные результаты и положения работы докладывались и обсуждались на: фестивале «Научно-технического творчества молодежи» в работе круглого стола «Экология и современность», (Москва, 2001 г.); И-й научно-технической конференции «Применение геоматериалов при строительстве и реконструкции транспортных объектов» (Санкт-Петербург. 2002 г.); Международной научно-технической конференции «Опыт строительства и реконструкции зданий и сооружений на слабых грунтах» (Архангельск, 2003 г.); Шестой традиционной (Первой международной) научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов «Строительство и формирование среды жизнедеятельности» (Москва, 2003 г.), IX Международной выставке молодежных научно-технических проектов «ЭКСПО-Наука, 2003 г.», Первой международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы автомобильного, железнодорожного и тру-
бопроводного транспорта в Урапьском регионе» (Пермь, 2005 г.), Международной научной конференции, посвященной 90-летию МГСУ-МИСИ «Интеграция, партнерство и инновации в строительной науке и образовании» (Москва, 2011 г.).
Публикации: по теме работы опубликовано 10 статей в научных журналах из них 5 статей в журналах рекомендованных ВАК РФ.
Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» на кафедре «Городское строительство и экологическая безопасность».
На защиту выносятся:
Критерии, методика и алгоритм расчета экологической оценки природно-технической системы «грунтовая дорога», которые направлены на обеспечение экологической безопасности строительства линейных грунтовых сооружений в сложных гидрогеологических условиях.
Предложенная конструкция грунтовой дороги (геометрические размеры грунтовой насыпи, тип и прочность армирующего материала, количество слоев армирования, коэффициент условия работы), позволяющая обеспечить экологическую безопасность строительства подобных объектов в сложных гидрогеологических условиях.
Результаты натурного эксперимента по апробации биопозитивной конструкции грунтовой дороги в реальных гидрогеологических условиях, обосновывающие выполненные теоретические исследования и расширяющие современные научные представления в части проектирования грунтовых сооружений.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается результатами натурного эксперимента апробации предложенной конструкции грунтовой дороги в реальных гидрогеологических условиях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения и четырех глав, общих выводов, библиографии, трех приложений, изложена на 129 страницах машинописного текста, включая 22 рисунка, 18 таблиц, список литературы из 110 наименований.
