Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Методика количественной оценки сложности инженерно-геологических условий территории городов и промышленных площадей

ВАК РФ 04.00.07, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Методика количественной оценки сложности инженерно-геологических условий территории городов и промышленных площадей"

РГ6 од

« г ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | 3 1IUH > ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

Московская государственная геологоразведочная академия

На правах рукописи УДК 624.131.1

МОХАММАД Абраим Наджеф

МЕТОДИКА КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ СЛОЖНОСТИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ТЕРРИТОРИИ ГОРОДОВ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЛОЩАДЕЙ (на примере территории г. Кабул)

Специальность: 04.00.07 — инженерная геология, мерзлотоведение

и грунтоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва — 1993

Работа выполнена на кафедре инженерной геологии Московской государственной геологоразведочной академии.

Научный руководитель доктор геолого-минералогических наук, профессор Г.К.Бондарик

Официальные оппоненты:

Доктор геолого-минералогических наук, профессор Золотарев Г.С. Кандидат геолого-минералогических наук Иерусалимская E.H.

Ведущая организация - ПНИИИС

Защита диссертации состоится " 02 " Эеиаоря 1993 г. в 15 час.-as. на васеданщ; Специализированного совета К.063.55»04 в Московской государственной геологоразведочной академии до адресу: II7485, Москва, ул .Миклухо-Маклая, д.23, ауд. Я 5-49.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке MITA.

Просим Вас принять участие в работе Совета или прислать Ваш отзыв на автореферат в I экземпляре, заверенный печатью учреждения-, на. имя ученого аекретаря специализированного совета

Автореферат разослан " ot " моцйрр 1993 г.

Ученый секретарь

Специализированного совета, профессор

В.М.Кононов «

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность таботы. Острая необходимость существенного ускорения строительства гражданских и промышленных и других сооружений в г .Кабул обусловлена тем, что население столицы существенно увеличилось после 1978 года за счет беженцев.

Потребность в жилье и зданиях общественного назначения приобрела особую остроту вследствие их разрушения в ходе военных действий, которые продолжаются и в настоящее время. Это обусловливает необходимость более рационального использования уже освоенных городских территорий и освоение новых слабоизученных и сложных в инженерно-геологическом отношении. Интенсивное развитие строительных работ в Кабуле невозможно без всестороннего учета инженерно-геологических условий строительных площадей и оценки сложности инженерно-геологических условий территории. Объективная оценка сложности инженерно-геологических условий дает возможность осуществить оптимизацию пространственной и социально-экономической структуры города, в том числе•рациональное размещение зданий и сооружений. Решение этой задачи может быть достигнуто путем сравнения различных варилатов проектных решений, разработанных с учетом исчерпывающей характеристики инженерно-геологических уоловий. Полноценная сравнительная оценка вариантов возможна при наличии объективных количественных оценок всех компонентов природной среда, определяющих процессы и взаимодействия о сооружениями города, а следовательно - величину материальных затрат на освоение.

Современные способы качественной оценки компонентов ннженер-но-геологических условий не могут считаться удовлетворительными, т.к. существующие методы установления категории сложности инженерно—геологических условий, не опирающихся на количественные критерии, весьма условны и до существу зависят от субъективного мнения исследователя, от надежности и достоверности нечисленной жнженер-но-геологической информации. Вследствие этого объективизация способов оценки сложности инженерно-геологических условий, достигающаяся путем привлечения количественных методов, представляется весьма актуальной.

Цель и задачи га боты. Цель диссертациилзаключается в разработке корректных методов оценки сложнооти инженерно-геологических условий городских территорий, опирающихся на численную информацию и основанных на учете стоимости строительного освоения территории .

Основными задачами исследование заключались в следующем:

1. Критический анализ существующих методов оценки сложности инженерно-геологических условий и обоснование путей и способов их совершенствования.

2. Обоснование набора значащих компонентов инженерно-геологических условий, разработка и усовершенствование способов их представлении в виде геологичеоких параметров.

3. Оценка взаимосвязи интегрального показателя инженерно-геологических условий с экономическими показателями.

4. Сравнительная оценка структур полей интегрального показателя инженерно-геологических условий и показателей, характеризующих затраты на строительное освоение терриории.

5. Обоснование граничных интервалов интегрального и экономических показателей, определявшее рамки классов сложности инженерно-геологических условий.

6. Разработка классификации сложности инженерно-геологических условий (ИГУ), основанная на количественных оценках сложности ИГУ, пропорциональные стоимости работ по инженерной подготовке территории.

Научная новизна. Основные научные результаты работы и их новизна заключаются в следующем:

- разработана оригинальная научная концепция численной оценки сложности инженерно-геологических условий городских территорий, позволяющих реализовать оценки сложности на новом качественном уровне;

- разработан применительно к оценке сложности структурный аспект системного анализа, который совместно с концепцией поля геологического параметра позволяет осуществить количественную оценку сложности инженерно-геологических условий территории на формальной основе;

- достроены модели полей геологических параметров территории гор.Кабул и выполнена их геологическая интерполяция;

- определена суммарная стоимость инженерной подготовки единицы площади освоеной территории (I га) и коэффициент удорожания строительства;

- произведен расчет интегрального показателя инженерно-геологических условий для территории 7Т .Кабул, построена модель его поля и выполнена ее интерпретация;

- построена карта коэффициента удорожания инженерной подготовки территории т .Кабула;

- подучена математическая модель стоимости инженерной подготовки территории г .Кабул и для этой территории построена карта стоимости инженерной подготовки I га;

- оценены взаимосвязи интегрального показателя инженерно-геологических условий с коэффициентом удорожания и со стоимостью инженерной подготовки I га территории;

- исследована структура поля интегрального показателя инженерно-геологических условий и обоснованы х'раничные значения показателя;

Защищаемые положения.

1. Методика количественной оценки сложности инженерно-геологических условий, учитывающей стоимость строительного освоения территории.

2. Классификация сложности инженерно-геологических условий территории г .Кабул, основанная на численных оценках.

3. Карта сложности инженерно-геологических условий территории гор.Кабул.

Практическая значимость работы. Практическая ценность работы состоит в том, что результаты исследований автора могут использоваться при плакировании хозяйственного освоения территории, при разработке генерального плана п..Кабул, обосновннш проектов детальной планировки микрорайонов жилых комплексов, при выборе мест размещения проектируемых сооружений и дая обоснования состава и объемов инженерно-геологических исследований. Методические разработки могут быть использованы при оценке сложности инженерно-геологических условий других территорий.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников, аспирантов и студентов Московской государственной геологоразведочной академии (Москва, 1991,1992).

Фактический материал. В основу диссертации положены результаты многолетних геологических, гидрогеологических, геоморфологических, инженерно-геологических исследований афганских и зарубежных геологических организаций. Использованы материалы геологической, гидрогеологической, инженерно-геологической съемок района г • Кабул масштаба I : 25000, выполненных в 1963 и в 1981 гг. и инже-

нерно-геологических съемок масштаба I : 10000 (1982г.).

Диссертация объемом страниц машинописного такста сос-

тоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы ( ?з наименований). Содержит 20 рисунков и 6 таблиц.

Работа выполнена под руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора Г.К.БондарЕка, которому автор выражает глубокую благодарность.

Автор выражает признательность доктору геолого-минералогических наук В.В.Пеидину за ценные.советы и замечания. Автор выражает свою искреннюю благодарность доктору геолого-минералогических наук Л.А.Ярг за помощь и содействие в применении ЭШ при обработке материалов диссертации, а также научным сотрудникам И.В.Заигрину и О.Б.Царевой. За ценные советы и замечания автор вееьма благодарен кандидату геолого-шшералогических наук кафедры ПМПИ Кабульского политехнического института С.Н.Абаси.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

11 Современное состояние вопроса об оценке сложности инженерно-геологических условий.

Глава разделена на дво части. Б первой приведен обзор методов количественной оценки компонентов ИЛУ и существующих подходов к методике оценки сложности И1У. Рассмотрены важнейшие черты и целевое назначение инженерно-геологической оценки и отмечены основные недостатки существующих мэтодов оценки сложности ИГУ.

Оценка сложности ИГУ при существующих методах исследований является итогом специального инженерно-геологического районирования. При этом основными недостатками существующих методов оценки сложности инженерно-геологических условий следует считать субъективизм в установлении 1фитериев, характеризующих классы сложности инженерно-геологических условий.

Существующие шаощшкацш сложности инженерно-геологических условий пока несовершенны. Они не обеспечивают узкоспециальной, учитывающей условия конкретной инженерной задачи, оценки, категорий сложности инженерно-геологических условий и не гарантируют объективное установление ее категории.

Рациональным' следует считать другой путь, заключающийся в

вычислении некотврой оценки инженерно-геологических условий, которая учитывает условия инженерной задачи, и связана со стоимостью строительного освоения территории.

Заключительным этапом оценки сложности инженерно-геологических условий является проведение специального инженерно-геологического районирования, поэтому в главе рассмотрены теоретические основы и современные методы инженерно-геологического районирования. Проблема инженерно-геологического районирования ставилась многими учеными. Научные основы инженерно-геологического районирования созданы И.В.Поповым, М.ВЛуршовым, В.Т.Трофимовым и др.

В последние годы рядом специалистов предприняты удачные попытки применить оценочное инженерно-геологическое районирование на основе стоимости инженерной подготовки территории. Сторонниками оценочного инженерно-геологического районирования являются Л.Д.Белый, В.Т.Трофимов, Г.К.Бондарик, В.В.Пендин, Г.Б.Пальшин, Н.И.Дубровин и др.

Оценочное инженерно-геологическое районирование основано на применении количественных методов оценки компонентов инженерно-геологических условий. Оно позволяет разработать более строгие критерии выделения таксономических единиц районирования, объективировать процедуру установления принадлежности выделенных территорий к соответствующим таксономическим единицам районирования, применить корректные способы проверки правильности установления границ выделенных частей территории. Вследствие этого автор считает, что оно может явиться адекватной базой для обоснования оценки сложности инженерно-геологических условий.

Во второй части главы рассмотрены принципы и положения методики оценки сложности инженерно-геологических условий. Автором рассмотрены объем и содержание понятия"инженерно-геологическая система" (ИГС), разработаны формальные правила ее декомпозиции на компоненты, исследованы их отношения (установление структуры), выявлены свойства ИГС, в том числе эмердкентное.

2. Методика количественной оценки сложности инженерно-геологических условий

В , главе рассмотрены: цели методики количественной оценки ИЕУ; пути обоснования набора значащих компонентов ИГУ; количественное выражение компонентов ЩУ; обобщенное выражение компонен-

тов ШУ, связь интегрального показателя с экономическими показателями и способы выделения классов сложности инженерно-геологических условий.

Количественная оценка сложности ИГУ" имеет большое значение в деле планирования рационального, хозяйственного освоения территории, выбора мест размещения проектируемых сооружений, обоснования состава и объемов инженерно-геологических исследований. Располагая численными оценками компонентов ИГУ в различных пунктах исследуемой территории модно получить модели шс полей. Модели полей параметров, отражающих компоненты ИГУ, позволяют решить ряд важных научных и практических задач. Модели полей геологических параметров позволяют сделать шаг в направлении объективизации методов получения комплексных оценок, учитывающих значащие компоненты ИГУ. Подобные оценки рационально применять при установлении категории сложности ШУ какой-либо территории и при ее инженерно-геологическом районировании.

Обоснование значимости того или иного комшшонта ШУ, как правило, проводится на основании всестороннего учета его влияния на стоимость мероприятий по инженерной подготовки территории. Выбранные значимые компоненты должны давать достаточно полную характеристику инженерно-геологических условий территорий и объективно отражать степень их сложности для проектируемого вида строительства. При оценке ИГУ строительства городских сооружений автор предлагает учитывать следующий набор компонентов:

- геоморфологические условия (морфометрические характеристики);

- геологическое строение, минеральный и гранулометрический состав , состояние и свойства пород;

- гидрогеологические условия;

- экзогенные геологические процессы и проявление эндогенных геологических процессов.

Учет этих компонентов ИГУ в методике количественной оценки сложности инженерно-геологических условий территории городов и промышленных площадей обусловлен тем, что оценка сложности рассматривается на примере территории . г .Кабул. Для территорий с иными инженерно-геологическими условиями набор может быть скорректирован.

Количественное выражение компонентов инженерно-геологических условий необходимо для формализованного описания инжэнерно-геоло-гической системы, которое позволяет корректно подойти к решению проблемы оценки сложности ШТ территории.

Рассмотрены количественные выражения морфометрических характеристик геоморфологических условий, среди которых с нашей точки зрения наиболее представительными являются расчлененность территории и средняя крутизна ее поверхности. В качестве показателя расчлененности автор считает целесообразным использовать энтропию абсолютных отметок (Р). Углы наклона поверхности при планировке территории обуславливают объем и стоимость земляных работ, соответственно определяют стоимость ее инженерной подготовки.

В качестве количественной характеристики геологического разреза пород В.В.Пендином предложен коэффициент дисперсности отложений (С^ ). Он представляет собой средневзвешенную по мощности приведенную плотность различных литологических разностей. Однако одно лишь значение коэффициента дисперсности не дает полного представления о литологических особенностях изучаемой толш пород, т.к. а не содержит информации о степени неоднородности геологического строения в плане и в разрезе. Поэтому дополнительно к коэффициенту дисперсности целесообразно ввести в рассмотрение среднее квадратическое отклонение Сй . Оно дает представление о отепени неоднородности разреза пород. Для оценки степени "смешанности" литологических разностей в разреае изучаемой тащи целесообразно использовать величину относительной атропин состава пород (Нг ). В качестве количественной характеристики и оценки гидрогеологических условий принята глубина залегания первого от поверхности водоносного горизонта. Заболоченность количественно можно охарактеризовать коэффициентом пораженности территории процессом. Для количественной характеристики процесса просадки автор, считает целесообразным использовать мощность просадочной толщи. Для оценки сейсмичности верхней части разреза пород автор предлагает воспользоваться сейсмической бальностью и приращением сейсмической бальности.

В главе рассматривается обобщенное выражение компонентов ИГУ и отмечается, что после обоснования набора значащих компонентов ИГУ и их представлении в численном виде возможно проводить опера-

ции по выявлению закономерностей их пространственной изменчивости. С этой целью строят экспериментальную основу геологического параметра по выбранной программе на ЭВМ, получают модель его поля и выполняют геологическую интерпретацию полученных результатов. При этом проводят содержательный анализ структуры поля, включающий проверку ее соответствия геологической гипотезе. Анализ позволяет выявить основные закономерности пространственной изменчивости компонентов ИГУ. В качестве обобщенного выражения компонентов ИГУ принят интегральный показатель. Под ним следует понимать линейную, аддитивную функцию, взвешенных по вкладу в оценку нормированных значений геологических параметров, поставленных в соответствие некоторой I -ой точке литооферного пространства (Г.К.Еондарик, 1982).

Анализируются связь интегрального показателя с экономическими показателями, обсуждаются пути установления граничных значений интегрального показателя, определяющих классы сложности ЩУ. Анализ показывает, что совершенствование методов оценки сложности ИГУ должно быть увязано с их влиянием на стоимость строительства.

Для оценки сложности ИГ/ применительно к конкретному виду строительства возникает необходимость учета влияния отдельных компонентов на стоимость мероприятий по инженерной подготовке осваиваемой территории. Это влияние должно найти отражение в интегральном показателе. Он додднн быть связан со стоимостными затратами на мероприятия по инженерной подготовке территории.

Для установления величины вклада каждого компонента в оценку сложности инженерно-геологических условий рассматриваемой территории использован множественный корреляционный анализ связи количественных характеристик компонентов ИГУ с отвечающей им стоимостью строительства проектируемого сооружения.

Заключительным этапом оценки сложности ИГУ является разделение некоторой области литосферы на части, в разной степени благоприятные для заданного вида хозяйственного использования. Вопрос о величине граничных интервалов интегрального показателя ИГУ, соответствующих различным категориям решается путем анализа графика связи интегрального показателя ИГУ и стоимости строительства.

3. Инженерно-геологические условия территории г .Кабул

Столица Афганистана - город Кабул и окружающий его район занимают часть площади двух межгорных впадин, окруженных системой горных хребтов. Через район протекает река Кабул с притоками Ло-гер и Пахыан.

Район расположен в субтропических широтзх, но гористость и высокое положение территории над уровнем моря определяют сравнительно суровые природные условия района. Климат района г.Кабула характеризуется жарким летом и сравнительно мягкой зимой.

Уклон поверхности дна межгорных впадин по долине р. Кабул составляет в среднем 0.001-0.003, а по долине р.Пашан - 0.005. Вдоль горных хребтов протягивается неширокий и пологий предгорный склон, который постепенно смыкается с поверхностью межгорных равнин.

В геологическом строении района принимают участие породы архея, нижнего протерозоя, неогеновой и четвертичной систем.

Архей ( ай ) в изучаемой территории представлен серией Хайрхана. В ней выделено пять толщ общей мощностью 1500-2500 м. Серия Хойрхана представлена гнейсами, мраморами, кальци$ирами, амфиболитами.

Нижний протерозой С ) представлен серией Шердарваза, разделенный на пять толщ, из которых лишь первая не выходит на поверхность в пределах территории. Серия Шердарваза сложена гнейсами, магматитами, кварцитами, мраморами, амфиболитами, кальци^и-рами общей мощностью 3000-3500 м.

Отложения неогеновой системы ( Г^ ) выполняют Кабульскую межгорную впадину, представляющую собой сложную грабенообразную структуру, обрамленную со всех сторон горными сооружениями. Неогеновые отложения объединены в серию Лотабанд и подразделена на буроцветную и сероцветную толщи. Первая толща представлена конгломератами, брекчиями с гравийно-песчано-глинистым заполнителем бурового цвета. Вторая толща представлена песчаниками, алевролитами, аргиллитами, мергелями преимущественно серых цветов. Общая мощность неогеновых отложений до 1000 м. '

Отложения четвертичной системы ( 0. ) слагают обширные поля

и перекрывают практически непрерывным чехлом Кабульскую котловину. Они в основном имеют определяющее значение в формировании инженерно-геологических условий исследуемой территории. Порода четвертичного возраста имеет озерное делювиальное и аллювиальное происхождение. Последний генетический тип отложений распространен наиболее широко. Отложения четвертичной системы представлены гравийно-галочниками, песками различных фракций, суглинками, супесями и глинами. Мощность четвертичного чехла от нескольких метров на о клонах гор, до нескольких десятков метров в центральных частях долин рек.

Подземные вода распространены в пределах всего района. Из всех водоносных горизонтов и комплексов наибольший практический интерес представляют водоносный горизонт аллювиальных верхнечетвертичных отложений и водоносный комплекс неогеновой толщи. Грунтовые воды преимущественно пресные гидрокарйонатно-сульфатные натриево-кальциевые. На отдельных участках встречаются вода повышенной минерализации. В этих случаях воды изменяют свой химический состав на сульфатный и хлоридный, На большей части территории города максимальный уровень грунтовых вод находится вблизи поверхности (0-4 м), в предгорьях на глубине 4-10 м и более.

Экзогенные геологические и инженерно-геологические процессы относятся к числу наиболее значимых компонентов ИГУ. В районе Кабула наблюдаются подаывы берегов при паводках, оврагообразование, заболачивание, просадочность и землетрясение. Землетрясения могут разуплотнять породы с образованием трещин. При этом возможно возникновение оползней. Рассмотрены тектоническое строение и физико-механические свойства грунтов исследуемой территории.

4. Методика оценки сложности инженерно-геологических условий территории .'г .Кабул

После обоснования набора значащих компонентов ИГУ и их количественного представления выполняют анализ полей геологических параметров.

С целью моделирования долей геологических параметров рассматриваемая территория разбита на равновеликие квадраты площадью 4 кв.вы.Квадраты отвечают кваэиоднородныы областям геологических

параметров. Каждая квазиоднородная область поставлена в соответствие оценка среднего значения и его среднее квадратическое отклонение геологического параметра.

На базе экспериментальных основ построены поля олвдукщих геологических параметров:

- среднего уклона поверхности, -Ц» ;

- энтропии абсолютных отметок, Р;

- коэффициента дисперсности литологического состава пород,

С*

- среднеквадратического отклонения значений С<1 (боа\ ^

- относительной энтропии литологического состава пород, нг 1

- глубины залегания уровня грунтовых вод,

- мощности просадочной толщи, М;

- коэффициента пораженности заболачиванием, К^;

- приращения бальности землетрясения, ;

- суммарной стоимости инженерной подготовки I га территории,

П

- коэффициента удорожания стоимости строительства, Куа 1

- интегрального показателя ИГУ, Л

Приведены результаты анализа полей геологических параметров, отражающих компоненты инженерно-геологических условий территории Г.Кабул, обсуждены закономерности пространственной изменчивости этих компонентов, дана сравнительная оценка структур полей,различных параметров. Сопоставляя модели полей расчлененности и крутизны земной поверхности с полем коэффициента пораженности процессом заболачивания можно придти к следующему выводу. Совместный анализ структуры полей карт показателя расчлененности, 1футизны земной поверхности и коэффициента пораженности процессом заболачивания показывает, что местам развития процесса заболачивания с максимальными значениями коэффициента пораженности, достигающими 0,44, отвечают минимальные значения расчлененности рельефа (0-0,1 хартали) и крутизны земной поверхности (0,01 и меньше).

Аналогично участкам развития(процесса заболачивания соответствует, минимальная глубина уровня |грунтовых вод (СМ),2 м). Сопоставление полей УГВ и коэффициента пораженности заболачиванием с полем приращения бальности землетрясения позволяет сделать вывод о том, что увеличение сейсмической интенсивности на +1 балл

в основном приходится на районы распространения водонасыщенных пылеватых суглинието-супесчаных грунтов при УГВ меньше 10 м.

Рассмотрена методика расчета интегрального показателя ИГУ. Располагая информацией о величинах геологических параметров в ячейках эксперииентальной основы, представляется возможным расчитать для квадратов интегральный показатель. Расчет коэффициента удорожания выполнен на основе данных суммарной стоимости инженерной подготовки территории.

После определения коэффициента удорожания расчитывались парше коэффициенты корреляции между всеми рассматриваемыми параметрами и строилась их матриод (табл.1).

Анализ данных таблицы I показывает, что коэффициент удорожания стоимости строительства очень тесно связан с мощностью проса-дочной толщи ( г =0,752). Обратная и значимая связь коэффициента удорожания наблюдается с величиной относительной энтропии диалогического состава пород ( 1- = -0,437).

Положительное и значимое значение коэффициента корреляции наблюдается между коэффициентом пораженноети процессом заболачивания и коэффициентом удорожания ( г = 0,302).

Связи коэффициента удорожания с характеристиками рельефа (раачлененность Р и крутизны земной поверхности ^с* ) практически отсутствует ( г = 0,009 И - 0,069). Отсутствие парной связи между этими показателями объясняется, во-первых, очень малой изменчивостью характеристики расчлененности в пределах рассматриваемой территории и, во-вторых, тесными прямыми положительными и обратными противоположными до знаку взаимосвязями этих параметров с другими.

Анализ парных коэффициентов корреляции доказал, что наиболее тесную связь с коэффициентом имеет мощность дросадочных пород.м> относительная энтропия литологичеекого состава ( Ну ) и коэффициенты пораженноети процессом заболачивания (Кд). Зто предопределило использование названных параметров для подсчета величины интегрального показателя с целью оценки сложности И1У и выделения в пределах рассматриваемой территории классов сложности. Для оценки вклада параметров определены стандартизированные коэффициенты регрессии, множественный коэффициент корреляции и множественный коэффициент детерминации.

Таблица I

Матрица парных коэффициентов корреляции

Показатели | К.,, ! С а | ^сё | Н^ Г~Р ! Нугв \ л] | Кп Г~М _!_|_1___!_|_|_|_5_;

I 0.153 -0.150 -0.437 0.009 -0.069 -0.086 0,059 0.302 0.у52

I -0.429 -0.294 -0.488 -0.338 -0,504 0.327 0.290 -0.144

I 0.090 0.272 0.163 0.179 -0.162 -0.237 0.054

I 0.080 0.154 0.078 -0.103 -0.250 -0.41

I 0.704 0.755 -0.667 -0.319 0.497

I 0.726 -0.80 -0.280 0.313

I 0.836 -0.368 0.483

I 0.349 -0.456

I -0.050 I

К>я - коэффиэиент удорожаний, Сп - коэффициент дисперсности литологического состава пород, б"си- среднеквадратическое отклонение от Са , Нг- относительная энтропия состава пород, р - энврспия абсолютных отметок (расчлененность), - крутизна зем-

ной поверхности, НуГ»- глубина залегания уровня грунтовых вод, а-> - приращение бально-сти землетрясения, К,, - поражеяность процессом заболочивания, гл - мощность просадочной толщи.

Полученное значение 0.82 для множественного коэффициента корреляции свидетельствует о наличии очень тесной связи между стоимостью строительства (коэффициент удорожания к** ) и количественными показателями ИГУ ( Иг , Кп , И ). Определение множественных коэффициентов детерминации и корреляции дает возможность установить долв вклада (вес) геологического параметра в интегральный показатель.

По средним значениям нормированных оценок геологических параметров определяют интегральный показатель для любой точки ячейки экспериментальной основы рассматриваемой территории. Примером может служить расчет интегрального показателя для квадрата $ 19 экспериментальной основы:

А-дНг 9*п-кГп + 9м -*Г

= 0.03 • 0.62 + 0.14 • 0.19 + 0.83 • 0.19 = 0.209

где 9Н,Г. 5Кп , - весовые коэффициенты относитель-

ной энтропии состава пород (0.03), коэффициента иораженности процессом заболачивания (0.14) и просадочности (0.83) соответственно;

, Я; , р;. ** - нормированные значения указан-

ных показателей соответственно (0.62, 0.19, 0.19).

Подобный расчет выполнен для каждого из 66 квадратов экспериментальной основы. По ним построена модель поля интегрального показателя.

Анализ структуры поля интегрального показателя показывает, что наиболее неблагоприятными являются участки предгорных склонов, где широко развито пролквиально-делгавиалыше отложения и местами современные озерные отложения. На этих участках отмечен наибольший градиент в изменении интегрального показателя. Значение ^ изменяется от 0.15 до 0.5, реже до 0.6. Это обстоятельство связано о широким распространением лессовидной просадочной толщи пород. Тесная связь интегрального показателя с мощностью просадочной толщи обусловлена тем, что этот компонент имеет наибольший весовой коэффициент ( 9м = 0.83) в оценке сложности ИГУ рассматриваемой территории.

К наиболее благоприятным участкам следует отнести районы распространения аллювиальных и неогеновых отложений. Эти отложения

слагают, в основном, надпойменные террасы р.Кабул и Логар и возвышенности Маранджана и Биби-Магро, где изолинии значений интегрального показателя составляют 0.05-0.15.

3 главе рассмотрена оценка взаимосвязи интегрального показателя о экономическими показателями. Отмечается, что набор компонентов, использованный для оценки, должен давать достаточно полную характеристику ИГУ территории и нести в себе информацию о необходимости осуществления мероприятий по инженерной подготовке территории и о соответствующих затратах, Поэтому одной из операций количественного представления компонентов ИГУ является установление зависимости между величиной геологического параметра отражающего некоторый компонент ШУ и соответствующей этой величине стоимости мероприятий по инженерной подготовке.

На основе данных о суммарной стоимости работ по иеженерной подготовке территории был найден коэффициент удорожания, после чего расчитан парный коэффициент корреляции между всеми рассматриваемыми параметрами и множественный коэффициент корреляции. Они использованы при оценке веса отдельных компонентов, учитываемого в интегральном показателе.

Интегральный показатель, в котором весовые коэффициенты его компонентов пропорциональны влиянию компонентов на стоимость инженерной подготовки территории, использован для оценки сложности инженерно-геологических условий рассматриваемой территории и построения классификации сложности ИГУ.

Построены к проанализированы модели полей суммарной стоимости инженерной подготовки и коэффициента удорожания строительства.

При сравнении полей суммарной стоимости инженерной подготовки и коэффициента удорожания с полем интегрального показателя обнаруживается сходство их структур. Максимальные значения изолиний приурочены к периферии рассматриваемой территории.

Структура поля интегрального показателя ЖУ достаточно полно отражает геологическую обстановку рассматриваемой территории, закономерность пространственней изменчивости ИГУ и экономические затраты на осуществление мероприятий по инженерной подготовке территории.

Карта интегрального показателя рассматриваемой территории представляет собой карту сложности ИГУ. По структуре карта можно

дать сравнительную оценку сложности ИГУ, а по величине - оценить их сложность. Каждой изозоне соответствуют различная сложность ИГУ и стоимость мероприятий по инженерной подготовке территории (чем выше степени сложности ИГУ, тем больше стоимость инженерной подготовки).

Таким образом, поле интегрального показателя ИГУ дает возможность на формализованной основе дать оценку различных по инженерно-геологическим условиям участков литосферы и выявить наиболее благоприятные для строительства гражданских и промышленных сооружений. Следует отметить, что оценка сложности ИГУ по модели поля

J^ не только корректна и объективна, но она, кроме того, учитывает материальные затраты на инженерную подготовку территории. Подобная оценка является таким образом экономико-геологической.

В конце "главы приведена классификация сложности инженерно-геологических условий территории г.Кабул.

В ходе оценки сложности ИГУ, основанной на анализе поля возникает вопрос с граничных значениях , по которым разли-

чают классы сложности ИГУ. Решение вопроса о граничных значениях Jx_ возможно основать на анализе графика зависимости коэффициента удорожания строительства от интегрального показателя ИГУ. По резким изменениям К на графике К yft -jUi) устанавливаются граничные значения интегрального показателя ИГУ.

Из графика К VB = / ( Ji ) видно, что зависимость между k va и J s линейная и характеризуется уравнением регрессии, имеющим вид к уд = 5 У У \ ■ 5

На графике отчетливо выделяется область значения до

0.15, в пределах которой точки расположены скученно. Значение

Куя, в пределах этой области составляет до 0.5. Этому значению к уй отвечает значение стоимости инженерной подготовки до 28 тыс.руб/га (табл.2). На графике также вырисовывается область значения Jj от 0.15 до 0.35, которой отвечает изменение коэффициента удорожания и стоимости инженерной подготовки территории от 2.5 до 3.7 и от 28 до 43 тыс.руб/га соответственно. lia графике регрессии четко утснавливается интервал значений больше 0.35. Ему отвечают значения кур, и стоимости инженерной подготовки соответственно больше 3.7 и более 43 тас.руб/га.

Таким образом, в пределах территории г.Кабул выделяется четыре класса сложности инженерно-геологический условий (табл.2). 1У класс выделен независимо от стоимости инженерной подготовки и охватывает горные массивы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Оценивая результаты настоящей работы, можно отметить следующее.

Анализ большого объема литературных и фондовых материалов, посвященных вопросу количественной оценки сложности ИГУ территорий, а также разработки, выполненные автором, позволяют представить основные положения, относящиеся к количественной оценке сложности инженерно-геологических условий в следующем виде:

- оценка сложности ИГУ зависит от структуры и свойств литосферы и подчинена объективным закономерностям;

- оценка всегда целенаправлена и имеет субъективный характер, в этом смысле можно говорить об относительности оценки;

- системный анализ компонентов ИГУ обеспечивает возможность наиболее полного учета экономических показателей при оценке сложности ИГУ;

- корректное решение вопроса об оценке сложности ШУ территории на формальной основе может быть обеспечено путем соединения концепции поля геологического параметра с системным методом.

Результаты исследований, изложенные в настоящей работе, позволяют сформулировать основные выводы, определяющие научныю и практическую значимость работы:

1. Разработана методика количественной оценки сложности ИГУ.

2. Выбран и обоснован набор компонентов ШУ исследуемой территории.

3. Обоснованы форма и площадь ячейки экспериментальной основы. Для каждого квадрата оценены геологические параметры, отвечающие значимым компонентам ИГУ.

4. Для подсчета величины найдены доли вклада каждого компонбнта ИГУ и их нормированные Значения. С целью сценки зкла'да отдельных компонентов ИГУ определены суммарная стоимость-инженерной подготовки территории и коэффициента удорожания.

Таблица 2

Классификация сложности инженбрно-геологичеоких условий территории г . Кабул

Номер классов .'Категории сложности инженерно-.' | ; сложности Ж7 ¡геологических условий теорию-! )4 } К>д £ _"рта г.Кабул_______!_! тыс.птб/га

I достаточно благоприятные до 0,15 до 2,5 до 28

П вполне пригодные. 0,15-0,35 2,5-3,7 23-43

Ш ограниченно пригодные 0,35 3,7 43

1У непригодные для массового

строительства - - -

интегральный показатель; К «г коэффициент удорожания строительства; 3 - суммарная стоимость инженерной подготовки I га территории.

5. Выполнен анализ корреляционной матрицы взаимосвязи количественных характеристик компонентов ИГУ и коэффициента удорожания строительства.

6. Для геологических параметров, суммарной стоимости инжене]>-ной подготовки территории, коэффициента удорожания и для интегрального показателя получены математические модели их полей. Анализ геологических параметров полей, отражающих компоненты ИГУ территории Г.Кабул и их сравнение между собой позволяют автору утверждать о правомерности выбора метода математического моделирования полей геологических параметров и возможности использования моделей полей для оценки сложности и классификации сложности ИГУ. Следует отметить, что оценка сложности ИГУ по модели поля

не только корректна и объективна, но она, кроме того, учитывает материальные затраты на инженерную подготовку территории и является таким образом экономико-геологической.

7. Решение вопроса о граничных значениях -/$ основано

на анализа графика зависимости коэффициента удорожания строительства от интегрального показателя ИГУ. По резким изменениям К**, на графике К уд = Л) устанавливались граничные значения интегрального показателя ИГУ.

Для территории г.Кабул автором выделены четыре класса сложности ИГУ.

Выполненные разработки представляют собой основу для разработки генерального дгана Г .Кабул, проектов планировки микрорайонов и комплекса сооружений. Они, кроме того, позволяют оптимизировать инженерно-геологические изыскания в пределах города, в части их объектов и пространственного размещения изыскательских работ.

Предложенная автором методика оценки сложности ИГУ и соответствующие карты (сложности ИГУ, стоимости инженерной подготовки территории и К ч/р, ) может быть использована для других районов .

Опубликованные работы по теме диссертации

I. Сейсмическое микрорайонщЬвание в районе "Биби-Магро" • в городе Кабуле. Наука и техника № 8. Науч.журнад Кабульского политехнического института. Кабул, 1989.