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

Основные породообразующие значения в этих породах принадлежат кварцу, глаукониту, опалу и цеолиту. Кварц доминирует и составляет до 90-95 % материала. Глауконит встречается обычно в количестве до 15-25 %.

Опал определяет прочность породы. Последняя же зависит не только от его количества, варьирующего от нескольких процентов до 20-30 % и даже 50 %, но и от его типоморфной разновидности. Наибольшая прочность вызывается стекловидным опалом, нередко переходящим в халцедон или кварцит. Последние служат цементом очень крепких "сливных" или "кварцитовидных" песчаников с временным сопротивлением сжатию свыше 100 МПа. Эти породы образовались более 60 миллионов лет назад, и с тех пор их прочность только увеличивалась.

Глубина забивки свай в эти грунты чрезвычайно редко превышает 3 м, при продолжении забивки сваи разрушаются. Несущая способность свай, опирающихся на песчано-алевритовые породы, не зависит от длины свай и обводненности грунтов; это типичные сваи-стойки. Аналогичная несущая способность (95-100 т) характерна и для песчано-алевритовых пород другой свиты палеогена - царицынской. Сваи в глинах киевской свиты палеогена обеспечивают несущую способность 90 т при длине свай 4,0-5,6 м.

Пески ергенинской свиты неогена обеспечивают несущую способность свай длиной 3,0-4,5 м в диапазоне 75-90 т. Сваи длиной 5 м в хазарских песках имеют несущую способность 80 т, длиной 13 м - 125 т.

Висячие сваи сечением 0,3 Ч 0,3 м. Результаты испытаний свай этого типа, зависящие от несущей способности как под острием, так и по боковой поверхности, имеют наименьшую несущую способность, что вполне соответствуют физико-механическим свойствам грунтов, окружающих сваи. К ним относятся:

- верхнечетвертичные глины хвалынского горизонта mQ_IIIhv, которые выше уровня грунтовых вод при длине сваи 5 м обеспечивают несущую способность 70-85 т, снижающуюся при обводнении до 35 т;

- озерно-аллювиальные глины и суглинки бекетовского горизонта l-aQ_III-IVbk подстилаемые хвалынскими глинами mQ_IIIhv; при длине свай 16-21 м несущая способность равна 40-45 т;

- озерно-аллювиальные глины и суглинки aQ_III-IVbk при длине свай 21,6-23 м - 67 т;

- лессовые породы LQ_III, которые при длине свай 4,5-6,5 м обеспечивают несущую способность 30-40 т (опыты с замачиванием);

- глины майкопской свиты палеогена Р ₃mk, которые при длине свай 7 м выдерживают нагрузки до 95 т;

- лессовые породы LQ_III, подстилаемые глинами майкопской свиты Р ₃mk, которые при длине свай 8,5 м имеют несущую способность 80 т;

- лессовые породы ательского горизонта с прослоями песков LQ_III,at, которые при длине свай 7,5-8,0 м выдерживают нагрузку в диапазоне 52-80 т;

- пески ательского горизонта Q_III,at, которые при длине свай 4-7 м обеспечивают нагрузку 60-80 т.

Буронабивные сваи диаметром от 0,6 до 1,5 м и глубиной погружения от 16 до 30 м испытывались на различных объектах, но в сходных инженерно-геологических условиях - опорными слоями во всех опытах были скальные и полускальные породы мечеткинской и царицынской свит палеогена.

Полученные данные о несущей способности свай различного диаметра указывают на вполне очевидную связь между ними. Минимальные значения несущей способности были получены у свай диаметром 0,6-0,8 м (от 350 до 500 т); максимальные - у свай с уширением до 1,5 м (от 1164 до 1364 т); промежуточные - у свай диаметром 1 м - 615 до 976,9 т, при этом несущая способность тем больше, чем больше длина сваи.

Таким образом, среди изученных грунтов в качестве опорных слоев для свай-стоек предпочтительны глины киевской свиты палеогена, пески ергенинской свиты неогена, пески хазарской свиты и в особенности песчано-алевритовые породы мечеткинской и царицынской свит палеогена. Эти же пять типов грунтов рекомендуются в качестве надежных опорных слоев для фундаментов мелкого заложения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В результате исследований выявлены пространственные закономерности ИГУ территории мегаполиса и установлены принципиальные различия для ИГ районов города, относящихся к Прикаспийской синеклизе и Приволжской моноклинали.

К ним относятся тектоническая позиция и господствующий тип тектонических движений, преобладающие типы четвертичных отложений, геоморфологические условия, состав и физико-механические свойства грунтов, геологические и ИГ процессы. Итоги анализа приведены в таблице 4.

2. Впервые для территории мегаполиса разработана детальная характеристика геологического строения, тектонических, геоморфологических, гидрогеологических, геодинамических условий, состава и физико-механических свойств грунтов применительно к различным типам фундаментов, включая техногенные насыпные и намывные грунты;

3. Выявлены пространственные закономерности ИГУ, детализирована и уточнена на основе новых данных разработанная ранее (1981 г.) схема инженерно-геологического районирования территории.

4. Выполнена оценка и прогноз изменений инженерно-геологических условий территории мегаполиса под влиянием техногенеза.

5. Выполнено детальное исследование 13 литологических горизонтов 90-100 метровой толщи скальных и полускальных пород палеогена и определение нормативных характеристик сжимаемости каждого горизонта по данным 112 испытаний грунтов статическими нагрузками на штампы; по этим данным установлена тесная связь между сжимаемостью и пористостью (з=0,85).

6. По данным 245 испытаний грунтов статическими нагрузками на сваи диаметром от 0,3 до 1,5 м выявлены закономерности несущей способности различных типов свай в 11 важнейших типах ИГУ.

7. Выявлено формирование над соляными куполами геофизических и геохимических аномалий как потенциальных геопатогенных зон.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ

опубликованы в следующих работах:

В ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, включенных в перечень ВАК РФ:

1. Инженерно-геоэкологическое картографирование территории Волгоградской агломерации / С.И. Махова [и др.]// Изв. вуз. Стр-во. 2002. N 9. С. 123-129.

2. Синяков В.Н., Махова С.И., Долганов А.П. Современные представления о физико-механических свойствах песчано-алевритовых пород мечеткинской свиты палеогена // Вестн. ВолгГАСУ. Сер.: Стр-во и архитектура. 2008. Вып. 12 (31). С. 29-32.

3. Долганов А.П., Махова С.И., Синяков В.Н. Песчано-алевритовые породы терригенно-кремнистой формации палеогена как важнейший фактор устойчивости сооружений территории г. Волгограда // Вестн. ВолгГАСУ. Сер.: Стр-во и архитектура. 2009. Вып. 13 (32). С. 11-14.

4. Инженерно-геологические особенности набухающих грунтов территории Волгоградского мегаполиса / С.И. Махова [и др.]// Вестн. ВолгГАСУ. Сер.: Стр-во и архитектура. 2009. Вып. 16 (35). С. 49-52.

5. Инженерно-геологические особенности намывных грунтов территории Волгоградского мегаполиса / С.И. Махова [и др.]// Вестн. ВолгГАСУ. Сер.: Стр-во и архитектура. 2009. Вып. 15 (34). С. 24-28.

6. Инженерно-геологическая характеристика насыпных грунтов территории Волгоградского мегаполиса / С.И. Махова [и др.]// Вестн. ВолгГАСУ. Сер.: Стр-во и архитектура. 2009. Вып. 15 (34). С. 29-33.

7. Сравнительный анализ сложных инженерно-геологических условий территории Волгоградского мегаполиса в связи с современным многоэтажным строительством / С.И. Махова [и др.]// Вестн. ВолгГАСУ. Сер.: Стр-во и архитектура. 2009. Вып.16 (35). С. 46-48.

8. Петрографо-минералогическая характеристика грунтов мечеткинской свиты палеогена / С.И. Махова [и др.]// Вестн. ВолгГАСУ. Сер.: Стр-во и архитектура. 2009. Вып. 14 (33). С. 17-20.

9. Махова С.И. Сравнительный анализ техногенного подтопления территорий мегаполисов юга России и их влияния на современные геологические процессы // Экология урбанизированных территорий. 2010. № 4. С. 51-56.

Монография:

10. Инженерная геология и геоэкология Волгограда / С.И. Махова [и др.]. Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ, 2007. 126 с.

В других научных изданиях:

11. Махова С.И., Синяков В.Н., Кузнецова С.В. Инженерно-геологические картографические модели урбанизированных территорий на примере Волгоградской агломерации // Рациональное природопользование. Здоровье населения. Пермь: [Изд-во ПГУ], 2001. Т. IV. С. 37-39.

12. Махова С.И. Геоэкологические условия территории поселка Средняя Ахтуба // Экология, охрана среды, строительство: материалы VI регионал. конф. молодых исследователей Волгогр. обл., Волгоград: [Изд-во ВолгГАСА], 2001. С. 34-35.

13. Махова С.И., Синяков В.Н., Кузнецова С.В. Современные геологические процессы на территории Волгоградской городской агломерации // Рациональное природопользование. Здоровье населения. Пермь: [Изд-во ПГУ], 2001. Т. IV. С. 39-41.

14. Махова С.И., Синяков В.Н., Кузнецова С.В. Типизация форм техногенной нагрузки на территории Волгоградской агломерации // Поволжский экологический вестник. Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2001. Вып. 8. С. 45-47.

15. Карта распространения структурно-неустойчивых грунтов Волгоградской агломерации / С.И. Махова [и др.]// Поволжский экологический вестник. Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2001. Вып. 8. С. 42-45.

16. Махова С.И. Геоэкологическое районирование нефтегазоносных территорий Волгоградского Заволжья // Вестн. ВолгГАСУ. Сер.: Естеств. науки. 2002. Вып. 2 (6). С. 82-87.

17. Синяков В.Н., Кузнецова С. В., Махова С.И. Пространственные особенности формирования инженерно-геологических условий Прикаспийской впадины // Петрогенетические, историко-геологические и пространственные вопросы в инженерной геологии: материалы Междунар. науч. конф., г. Москва, 28-29 мая 2002 г. М.: Изд-во МГУ, 2002. С. 98-99.

18. Влияние накопителей жидких отходов на атмосферу и здоровье человека / С.И. Махова [и др.]// Качество внутреннего воздуха и окружающей среды: материалы науч. конф., г. Волгоград, 25-29 сент. 2002 г. Волгоград: [Изд-во ВолгГАСА], 2002. С. 54-60.

19. Махова С.И., Эрдниев О.В. Закономерности развития опасных природных и техногенных процессов на северо-западе Прикаспия (на примере Волгоградской области) // Единый Каспий: Межгосударственное сотрудничество и проблемы экономического и социального развития региона: сб. тр. Междунар. науч.-практ. конф., г. Астрахань, 10-11 июня 2002 г. Астрахань: Изд-во АГПУ, 2002. С. 134-136.

20. Геохимическое загрязнение верхних горизонтов литосферы: природная защищенность и геоэкологическое картографирование / С.И. Махова [и др.]// Вестн. ВолгГАСУ. Сер.: Естеств. науки. 2002. Вып. 2 (6). С. 70-76.

21. Махова С.И., Созанов Ю.К. Природная защищенность почв и грунтовых вод Прикаспийской низменности от техногенного загрязнения // Архитектура, строительство, экология: материалы Междунар. науч. -практ. конф., г. Барселона, 18-25 июня 2002 г. Волгоград: Изд-во ВолгГАСА, 2002. С. 59-61.

22. Махова С.И. Проблемы радиационной безопасности на нефтегазоносных территориях Прикаспия // Надежность и долговечность строительных материалов и конструкций: материалы Междунар. науч.-техн. конф., г. Волгоград, 27-29 марта 2003 г. Волгоград: Изд-во ВолгГАСА, 2003. Ч. IV. С. 127-128.

23. Махова С.И., Новикова С.В. Инженерно-геологические особенности Волгоградской области // Поволжский экологический вестник. Волгоград: ВолГУ, 2005. Вып. 11. С. 179-185.

24. Махова С.И., Картушина Ю.Н. Изменение геологической среды в результате техногенного воздействия в Прикаспийском регионе // Гидрогеология и карстоведение. Пермь: [Изд-во ПГУ], 2006. Вып.16. С. 162-169.

25. Махова С.И., Картушина Ю.Н. Анализ причин и прогноз развития опасных техногенных процессов в Волгоградской области // Гидрогеология и карстоведение. Пермь: [Изд-во ПГУ], 2006. Вып.16. С. 162-169.

26. Бражников О.Г., Кузнецова С. В., Махова С.И. Современные геологические процессы на территории Волгоградской агломерации // Социально-экономические и технологические проблемы развития строительного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства региона: материалы Всерос. науч. -технич. конф., г. Михайловка, 24-25 нояб. 2006 г. Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ, 2006. С. 114-119.

27. Синяков В.Н., Махова С.И., Картушина Ю.Н. Мониторинг подземного захоронения жидких отходов в солянокупольных областях // Мониторинг геологических, литотехнических и эколого-геологических систем: материалы Междунар. науч. конф., г. Москва, 24-25 мая 2007 г. М.: Изд-во МГУ, 2007. С. 113-114.

28. Пространственные закономерности инженерно-геологических условий территории Волгоградской городской агломерации / С.И. Махова [и др.]// Южно-Российский вестник геологии, географии и глобальной энергии. 2007. №1 (25) С. 77-79.

29. Современная геодинамика различных типов инженерно-геологических районов Волгоградской городской агломерации / С.И. Махова [и др.]// Южно-Российский вестник геологии, географии и глобальной энергии. 2007. № 2 (26) С. 42-46.

30. Инженерно-геологические особенности Волгоградского палеогена / С.И. Махова [и др.]// Региональные проблемы экологической безопасности природных и антропогенных объектов: материалы регионал. науч.-практ. конф., г. Липецк, 12-13 дек. 2007 г. Воронеж: [Изд-во ВГПУ], 2008. С. 73-75.

31. Особенности тектоники Волгоградской агломерации и прилегающих территорий / С.И. Махова [и др.]// Региональные проблемы экологической безопасности природных и антропогенных объектов: материалы регионал. науч.-практ. конф., г. Липецк, 12-13 дек. 2007 г. Воронеж: [Изд-во ВГПУ], 2008. С. 69-73.

32. Оптимизация устройства фундаментов многоэтажных зданий в сложных инженерно-геологических условиях Волгоградского мегаполиса. / С.И. Махова [и др.]// Инновационные организационно-технологические ресурсы для развития строительства доступного и комфортного жилья в Волгоградской области: материалы Междунар. науч.-практ. конф., г. Волгоград, 1-3 дек. 2008 г. Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ, 2008. С. 300-305.

33. Синяков В.Н., Долганов А.П., Махова С.И. Пространственные закономерности физико-механических свойств песчано-алевритовых пород волгоградского палеогена // Инновационные организационно-технологические ресурсы для развития строительства доступного и комфортного жилья в Волгоградской области: материалы Междунар. науч.-практ. конф., г. Волгоград, 1-3 дек. 2008 г. Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ, 2008. С. 305-308.

34. Махова С.И. Влияние подъема уровня подземных вод на структурно-неустойчивые грунты Волгоградской городской агломерации // Водохозяйственные проблемы и рациональное природопользование: Всерос. науч.-практ. конф., г. Оренбург, 13-15 марта 2008 г. Пермь: [Изд-во ПГУ], 2008. Ч. I. С. 203-205.

35. Литологическая характеристика песчано-алевритовых пород Волгоградского палеогена / С.И. Махова [и др.]// Актуальные вопросы инженерной геологии и экологической геологии: тр. Междунар. науч. конф., г. Москва, 25-26 мая 2010 г. М.: Изд-во МГУ, 2010. С. 224-225.

Размещено на Allbest.ru