Инженерно-геологическая оценка техногенеза компонентов подземного пространства при его освоении и использовании

Панкратова, Ксения Викторовна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Инженерно-геологическая оценка техногенеза компонентов подземного пространства при его освоении и использовании
ВАК РФ 25.00.08, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Инженерно-геологическая оценка техногенеза компонентов подземного пространства при его освоении и использовании"

На правах рукописи 00505389»

ПАНКРАТОВА Ксения Викторовна

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТЕХНОГЕНЕЗА КОМПОНЕНТОВ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА ПРИ ЕГО ОСВОЕНИИ И ИСПОЛЬЗОВАНИИ (НА ПРИМЕРЕ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА)

Специальность 25.00.08 -Инженерная геология,

мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2012

005053899

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном университете.

Научный руководитель —

доктор геолого-минералогических наук, профессор

доктор технических наук, профессор, Санкт-Петербургский государственный университет, профессор кафедры грунтоведения и инженерной геологии

кандидат геолого-минералогических наук, главный геолог ООО «ПИ Геореконструкция»

Ведущее предприятие - Петербургский государственный университет путей сообщения.

Защита состоится 31 мая 2012 г. в 11 ч на заседании диссертационного совета Д 212.224.11 при Санкт-Петербургском государственном горном университете по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд. 4312.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного университета.

Дашко Регина Эдуардовна

Официальные оппоненты:

Кнатько Василий Михайлович

Плечкова Ирина Львовна

Автореферат разослан 28 апреля 2012

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета канд. геол.-минерал. наук

ШИДЛОВСКАЯ А.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современная тенденция развития мегаполисов предполагает обязательное использование подземного пространства (ПП) при возведении гражданских и промышленных сооружений, строительстве транспортных магистралей, а также объектов специального назначения. Повышение безопасности использования ПП предопределяет необходимость комплексного исследования изменения его компонентов (горных пород, подземных вод, газов, биоты, конструкционных материалов сооружений) в процессе техногенеза при различных видах техногенного воздействия, в том числе загрязнения органическими и неорганическими соединениями, влияния температуры, ультрафиолетового излучения, а также принимая во внимание технологический режим эксплуатации сооружений.

Понятие «техногенез» ввел в 1934 году академик

A.Е. Ферсман, анализируя его как совокупность процессов, вызываемых технической (инженерной) деятельностью человека. Вопросы техногенного изменения инженерно-геологических условий в пределах городских агломераций освещены в работах Ф.В. Котлова, Е.М. Сергеева, В.И. Осипова, В.Т. Трофимова,

B.Д. Ломтадзе, В.А. Королева, Г.Л. Коффа, Ю.Б. Осипова, P.C. Зиангирова, Г.С. Голодковской, В.М. Кнатько, Р.Э. Дашко и др.

прогнозирование изменения инженерно-геологических условий, включая преобразование гидродинамической и гидрохимической обстановки, температурного режима в зоне влияния сооружения. Негативное влияние на песчано-глинистые грунты оказывают утечки из систем водоотведения, вызывающие повышение уровня подземных вод, изменение химического состава водоносных горизонтов, загрязнение водоупоров, и, как следствие, преобразование кислотно-щелочной и окислительно-восстановительной обстановки, часто приводящее к активизации подземной микробиоты, что вызывает развитие опасных природно-техногенных процессов.

Цель работы. Повышение безопасности функционирования сооружений различного назначения в различных инженерно-геологических условиях на основе использования экспериментально полученных закономерностей преобразования песчано-глинистых отложений под воздействием техногенных факторов, позволяющих вести прогнозирование их длительной устойчивости.

Основные задачи исследований

1. Установление общих тенденций динамики техногенеза четвертичных и дочетвертичных песчано-глинистых пород в разрезе Санкт-Петербурга при наличии болотных отложений (торфов), под воздействием температуры, загрязнения органическими и неорганическими соединениями. 2. Оценка изменения состояния и физико-механических свойств песчано-глинистых отложений различного генезиса при изменении физико-химических условий и активизации микробной деятельности в подземной среде для установления эмпирических зависимостей между

водопроницаемостью и сопротивлением сдвигу от величины микробной массы. 3. Прогнозирование природно-техногенных процессов, определяющих безопасность функционирования сооружений различного назначения в условиях активного техногенеза при освоении и использовании подземного пространства мегаполисов. 4. Обеспечение длительной устойчивости наземных и подземных сооружений при использовании переменных во времени параметров физико-механических свойств песчано-глинистых грунтов с учетом их

техногенных преобразований под воздействием природной органической компоненты и загрязнения подземной среды.

Фактический материал и личный вклад автора. Диссертация является продолжением научных исследований, которые проводились при непосредственном участии автора на кафедре гидрогеологии и инженерной геологии СПГГУ в ходе обучения в бакалавриате и магистратуре. Для получения количественных параметров динамики преобразования песчано-глинистых отложений различного генезиса и возраста под воздействием природной органической компоненты и активизации микробной деятельности автором был выполнен большой объем экспериментальных полевых и лабораторных исследований. Для установления влияния факторов техногенеза проводились различные виды работ на следующих объектах: в перегонных тоннелях Санкт-Петербургского метрополитена по трассе «Елизаровская-Ломоносовская», в автодорожном тоннеле неглубокого заложения «Санкт-Петербург-Пушкин», в котлованах Второй сцены Мариинского театра и бизнес-центра «Невская Ратуша», в зонах влияния действующих кладбищ и свалок хозяйственно-бытовых отходов, на участках заболачивания в черте города и пригородах Санкт-Петербурга. Автором были получены закономерности влияния ультрафиолетового излучения и вибрационных нагрузок на снижение величины микробной масс в песчано-глинистых грунтах за счет сокращения численности микроорганизмов и соответственно продуктов их метаболизма.

грунтоведения и инженерной геологии СПбГУ. Микробиологические исследования с помощью посевов и выделения чистых культур, а также использования электронной и световой микроскопии для выявления численности видового и родового состава микроорганизмов, в том числе аэробных и анаэробных групп, выполнены в лабораториях биолого-почвенного факультета СПбГУ; компьютерное моделирование производилось с помощью программного комплекса FEM models на основе метода конечных элементов, разработанного ООО «ПИ Геореконструкция».

Реализация результатов исследований. Установленные закономерности трансформации состава, состояния, физико-механических свойств дисперсных грунтов и развития инженерно-геологических процессов при техногенном воздействии используются при подготовке проектов строительства новых сооружений, реконструкции и реставрации старинных зданий рядом организаций, в том числе ООО «ПИ Геореконструкция», ОАО «ЛЕННИИПРОЕКТ», материалы по биокоррозии переданы службе ТОИС ГУП «Петербургский метрополитен». Результаты работы будут использованы при совершенствовании нормативных документов по проведению инженерных изысканий и территориальных строительных норм.

Научная новизна работы

-Экспериментально установлены закономерности изменений состава, состояния, снижения параметров сопротивления сдвигу и деформационной способности водонасыщенных песчано-глинистых грунтов различного генезиса, возраста и степени литификации под воздействием природной органической компоненты и активизации микробной деятельности.

- Получены закономерности снижения численности микроорганизмов (по величине микробной массы) под влиянием ультрафиолетового излучения и вибрационных воздействий в водонасыщенных песчано-глинистых грунтах.

характерных для мегаполисов, история развитие которых насчитывает нескольких веков.

Защищаемые положепня

1. Интенсивность техногенеза основных компонентов подземного пространства мегаполиса определяет уровень сложности инженерно-геологических условий за счет нестабильности показателей состава, состояния и физико-механических свойств песчано-глинистых отложений в период функционирования сооружений и развития неуправляемых природно-техногенных процессов в подземной среде, взаимодействующей с сооружением.

2. Активизация микробной деятельности в подземном пространстве мегаполисов при поступлении питательных и энергетических субстратов, отепляющем эффекте, дополнительном привносе микроорганизмов из различных природных и техногенных источников контаминации, а также за счет формирования анаэробных условий оказывают негативное воздействие на песчано-глинистые отложения, которое постепенно уменьшается по мере повышения содержания глинистой фракции в дисперсных фунтах и степени их литификации.

3. Для повышения безопасности функционирования системы сооружение - многокомпонентная подземная среда необходимо вести проектирование на основе прогнозирования изменения состояния и физико-механических свойств песчано-глинистых отложений, преобразования состава подземных вод и активизации природно-техногенных процессов с использованием результатов экспериментальных исследований, которые не предусмотрены в системе инженерных изысканий.

Практическая значимость работы -Произведена экспериментальная оценка влияния изменения физико-химических и биохимических условий в подземном пространстве Санкт-Петербурга на песчано-глинистые грунты для повышения степени достоверности инженерно-геологической информации о негативном преобразовании песчано-глинистых отложений (их состава, состояния и физико-механических свойств), которые используются для анализа перехода ряда сооружений в предаварийное либо аварийное состояние.

-Усовершенствованы и опробованы методики испытания песчано-глинистых грунтов при их загрязнении органическими контаминантами биогенного и абиогенного генезиса, температурном воздействии с целью повышения достоверности получения характеристик прочности и деформационной способности.

- Предложены рекомендации для расчета длительной устойчивости наземных и подземных сооружений с учетом преобразования физико-механических свойств песчано-глинистых грунтов при техногенезе в период их эксплуатации.

Достоверность научных положений и выводов, сформулированных в диссертационной работе, базируется на большом объеме выполненных теоретических, научно-практических и экспериментальных исследований по трансформации состава, состояния и физико-механических свойств песчано-глинистых отложений различного генезиса и возраста при воздействии техногенных факторов (органических контаминантов биогенного и абиогенного генезиса, температурного и вибрационного влияния), повышающих либо снижающих численность микробной массы. Результаты микробиологических исследований по определению физиологических групп, родового и видового состава микроорганизмов и их численности в разрезах загрязненных грунтов Санкт-Петербурга позволили оценить их агрессивность по отношению к конструкционным материалам. В основу диссертации положены результаты, полученные в ходе проведения научно-исследовательских работ, при непосредственном участии автора: «Инженерно-геологическое и гидрогеологическое обеспечение высотного строительства и освоения подземного пространства в мегаполисах» (2009 г.), «Состояние и стратегия развития научной школы «Инженерная геология» по приоритетным направлениям НИУ» (2010 г.), «Преобразование компонентов подземного пространства для прогнозирования устойчивого развития мегаполисов» (2010-2011 гг.), «Разработка инновационных технологий по приоритетному направлению научной школы «Инженерная геология» (2011 г.), а также при поддержке персональных грантов Санкт-Петербурга для студентов, аспирантов, молодых ученых, молодых кандидатов наук в 2009 и 2010 годах.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях: «Полезные ископаемые России и их освоение» (СИТУ, Санкт-Петербург, 2009, 2010, 2011 гг.), «Сергеевские чтения X» (Научный совет РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии, Москва, 2008 г.), «Инженерные изыскания в строительстве» (ОАО «ПНИИИС», Москва, 2010, 2011 гг.), международном форуме молодых ученых «Проблемы недропользования» (СПГГУ, Санкт-Петербург, 2011 г.), международных конференциях молодых ученых в Краковской горно-металлургической академии (Краков, Польша, 2009 и 2011 гг.) и Фрайбергской горной академии (Фрайберг, Германия, 2011 г.).

Публикации.

Основные результаты диссертации содержатся в 11 опубликованных работах, в том числе 4 статьи в журналах, входящих в перечень, рекомендованный ВАК Минобрнауки России.

Структура работы.

Диссертация изложена на 234 страницах, состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 153 наименований, содержит 67 рисунков, 57 таблиц.

Автор выражает глубокую и искреннюю признательность за постоянную помощь и поддержку на всех этапах подготовки диссертационной работы научному руководителю д.г.-м.н. проф. Р.Э. Дашко. Автор благодарит заведующего кафедрой ГиИГ д.г.-м.н. проф. В.В. Антонова, д.г.-м.н. проф. И.П. Иванова, к.г.-м.н. доц. Н.С. Петрова, к.г-м.н., доц. A.B. Шидловскую, к.г-м.н., доц. Т.Н. Николаеву, к.г-м.н., доц. Г.Б. Поспехова, к.г-м.н., доц. Л.П. Норову, к-г.-м.н. асс. О.Ю. Александрову и остальных сотрудников кафедры за обсуждение материалов диссертации. Отдельную благодарность автор выражает к.г.-м.н, асс. A.M. Жуковой, студ. A.A. Коробко, А.Н. Мудпа, Ю.Г. Шкаруппа за содействие в проведении полевых и лабораторных работ. Автор выражает благодарность д.б.н., заведующему лабораторией микологии и альгологии СПбГУ Д.Ю. Власову за помощь в проведении микробиологических исследований.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ИХ ОБОСНОВАНИЕ 1. Интенсивность техногенеза основных компонентов подземного пространства мегаполиса определяет уровень сложности инженерно-геологических условий за счет нестабильности показателей состава, состояния и физико-механических свойств песчано-глинистых отложений в период функционирования сооружений и развития неуправляемых природно-техногенных процессов в подземной среде, взаимодействующей с сооружением.

Подземное пространство в пределах мегаполисов следует рассматривать как динамическую систему взаимозависимых компонентов - «горные породы (грунты) - подземные воды -микробиота - газы - подземные конструкции».

В разрезе подземного пространства Санкт-Петербурга прослеживается осадочная толща четвертичного возраста от раннечетвертичных до современных отложений. Вне погребенных долин, развитых по направлению тектонических разломов, ее мощность снижается до 30 м и менее, в наиболее глубокой долине -120 м. Дочетвертичные осадочные породы - глины и песчаники -представлены отложениями нижнекембрийского возраста и котлинского горизонта верхнего венда (рис.1).

В разрезе четвертичных отложений преобладают водонасыщенные глинистые грунты различного генезиса и возраста, имеющие, в основном, малую степень литификации (озерно-морские, озерно-ледниковые); средняя степень литификации отмечается для морен различного возраста (лужская позднечетвертичная, московская среднечетвертичная и днепровская раннечетвертичная) (рис.2). Пески встречены в разрезе четвертичных пород техногенного, озерно-морского и озерно-ледникового генезиса, а также в межморенных отложениях и в форме отдельных линз в моренах.

Уровень техногенных изменений, прежде всего, определяется влиянием болот и заболоченных грунтов, которые в процессе строительства снимались либо засыпались. Загрязненные техногенные образования представлены либо насыпными грунтами (18-19 вв. - сер. 20 в.) или намывными отложениями (вторая

половина 20 в.). Кроме того источником загрязнения в разрезе служат ликвидированные водотоки, составляющие 3,7% территории города.

Наличие болот, а также заторфованных грунтов в верхней части разреза оказывает существенное влияние на состояние и физико-механические свойства подстилающих песчано-глинистых отложений четвертичного и дочетвертичного возраста за счет их обогащения органическими соединениями биогенного и абиогенного генезиса (рис.3).

В пределах низкой террасы распространены озерно-морские литориновые отложения, обогащенные органикой, а также микробиотой, активность деятельности которой усиливается при наличии в верхней части разреза торфов и контаминации стоками.

Нижнекембрийские синие глины распространены в южной части города, верхнекотлинские глины верхнего венда имеют региональное развитие. Коренные глины необходимо рассматривать как литифицированную трещиновато-блочную среду, имеющую зональное строение, при этом интенсивность поступления поллютантов в толщу этих глин меняется по глубине в зависимости от степени их дезинтеграции.

В пределах города выделяются следующие водоносные горизонты: грунтовые воды, 1ыи межморенный водоносный горизонт, 2ой межморенный водоносный горизонт, ломоносовский водоносный горизонт, а также вендский водоносный комплекс.

Загрязнение грунтовых вод за счет утечек из канализационной системы отмечено на большей части исторического центра города, где фиксируются отрицательные значения окислительно-восстановительного потенциала (до -198 mv в районе Александро-Невской Лавры), что определяется развитием анаэробных условий. В грунтовых водах отмечено высокое содержание кальция (до 150 мг/дм3) и магния (до 116 мг/дм3), связанное с выщелачиванием этих элементов из подземных конструкций. Повышенное содержание хлоридов (до 240 мг/дм3), а также иона аммония свидетельствует о загрязнении грунтовых вод канализационными стоками. Наличие сульфатов (до 176 мг/дм3) определяется их поступлением с территорий захороненных свалок, а

также с канализационными стоками. Повсеместно в грунтовых водах отмечается присутствие органических соединений, определяемых по величине ХПК и перманганатной окисляемости. Содержание нефтяных углеводородов не превышает 0,1 мг/дм .

В водах верхнего межморенного водоносного горизонта в пределах Полюстровского месторождения по последним проведенным исследованиям зафиксировано повышенное содержание аммония, хлоридов и сульфатов, а также тяжелых металлов и нефтепродуктов за счет их поступления из грунтовых вод.

К числу защищенных водоносных горизонтов от загрязнения относятся нижний межморенный водоносный горизонт и вендский водоносный комплекс. Ломоносовский водоносный горизонт, развитый на юге города, является плохо защищенным в локальных зонах отсутствия водоупорной толщи нижнекембрийских глин.

В торфах и заторфованных грунтах, характерных для разреза Санкт-Петербурга, присутствует микробиота, которая поступает в подстилающие породы. Наибольшая активность микроорганизмов прослеживается в торфах со средней степенью разложения. С увеличением степени разложения органического вещества, интенсивность микробной деятельности, количество микроорганизмов и разнообразие физиологических групп уменьшается. В верхней части торфов доминируют нитрифицирующие бактерии, в средней части преобладают денитрифицирующие, ниже по разрезу в анаэробных условиях присутствуют сульфатредуцирующие, аммонифицирующие и метанобразующие, а также анаэробные целлюлозоразлагающие бактерии.

Вторым важным источником поступления микроорганизмов в подземное пространство являются утечки из систем водоотведения, жидкая фаза из свалок бытовых отходов, а также ликвидированные и действующие кладбища. Один миллилитр сточных вод содержит 107-108 клеток микроорганизмов.

Природным источником поступления микробиоты в подземное пространство города служат газогенерирующие межледниковые микулинские отложения, содержащие до 20-22%

Условные обозначения

Положение кровли коренных пород (абсолютные отметки)

60°00'

от 70 м до 60 м

от 60 м до 50 м

от 50 м до 40 м

от 40 м до 30 м

от 30 м до 20 м

от 20 м до Юм

от 10 м до 0 м

от 0 м до -10 м

от-10 м до-20 м

от -20 м до -30 м

от -30 м до -40 м

от -40 м до -50 м

от -50 м до -60 м

от -60 м до -70 м

глубже -70 м (до-100 м)

30°30'

Масштаб:

<5 4 3 2 1 0

2,5

5 км

Рис. 1. Положение кровли коренных пород осадочного чехла на территории Санкт-Петербурга (переработанные и дополненные данные Геологического атласа Санкт-Петербурга, 2009 г.)

Условные обозначения

болотные отложения ■*»! IV оэерно-морские отложения

озерно-ледниковые отложения

водно-ледниковые отложения

ледниковые отложения

Рис. 2. Схема распространения четвертичных отложений на территории Санкт-Петербурга

(по данным ФГУП «Севзапгеология»)

Г=~ТТП—= |§= 1111 Ьг пи -

Условные обозначения: - болота и заболоченные участки;

«снятые» болота.

Рис. 3. Схематическая карта «снятых болот» на территории Санкт-Петербурга (конец XX века)

(по данным ФГУП «Севзапгеология»)

битумного органического вещества, развитые в юго-восточной и северной частях города. Микробиологические исследования этих пород выявили наличие большого количества анаэробных форм микроорганизмов, которые участвуют в генерации малорастворимых (СН4, N2) и растворимых (СОг, Н28) газов. Кроме того, источником биохимического газообразования (СНЦ, НгБ) являются болота и литориновые отложения, техногенного -ликвидированные свалки, кладбища и водные объекты.

Еще до строительства сооружения существует необходимость изучения состояния компонентов подземного пространства с позиции их контаминации, на которое накладывается влияние сооружения с учетом технологии эксплуатации - давления, температуры, утечек различного органического и неорганического состава.

При неуправляемом техногенезе с поступлением контаминантов различного химического состава, содержащих органические компоненты биогенного и абиогенного генезиса, в толщу пород, происходит изменение окислительно-восстановительных и кислотно-щелочных условий. 2. Активизация микробной деятельности в подземном пространстве мегаполисов при поступлении питательных и энергетических субстратов, отепляющем эффекте, дополнительном привносе микроорганизмов из различных природных и техногенных источников контаминации, а также формировании анаэробных условий оказывают негативное воздействие на песчано-глинистые отложения, которое постепенно уменьшается по мере повышения содержания глинистой фракции в грунтах и степени их литификации.

В связи с особенностями характеристик компонентов подземного пространства Санкт-Петербурга был проведен комплекс экспериментальных исследований, позволяющий установить закономерности изменения состава, состояния, физико-механических свойств песчано-глинистых отложений различного генезиса и возраста под влиянием органических соединений, отепляющего эффекта и при воздействии поступления питательных

и энергетических субстратов в подземную среду, в которой присутствует микробиота.

Содержание органического вещества абиогенного генезиса менее 3% в песках разного гранулометрического состава отражается на значениях плотности, коэффициента фильтрации, характеристик прочности и деформируемости. Под влиянием увеличения содержания органических соединений абиогенного генезиса отмечено снижение плотности, рост общего значения пористости, с одной стороны, и уменьшение абсолютного размера пор, с другой, что отражается на фильтрационной способности песков, снижающейся в 2-5 раз. На зернах песка образуются тонкие пленки из коллоидной фракции органической компоненты, что приводит к появлению связности и снижению углов внутреннего трения.

По экспериментальным данным особенно активное изменение водопроницаемости и показателей сопротивления сдвигу песков отмечается при действии органической составляющей (торфа) и подачи многокомпонентного питательного субстрата (KN03, КН2Р04, NaHP04*12H20, MgS04), способствующих развитию микроорганизмов (табл. 1).Снижение коэффициента фильтрации и угла внутреннего трения песка средней крупности связано с повышением содержания коллоидных фракций и образованием биопленок на минеральных зернах, которые существенно уменьшают трение. В процессе длительного воздействия органики биогенного генезиса изменяется гранулометрический состав песков за счет роста содержания более мелкой фракции. Так, в исходном песке преобладающая фракция 0,5-0,25 мм составляла 65%, на момент завершения опыта содержание мелкой фракции 0,25-0,1 мм возросло до 57%, а среднезернистой снизилось до 43%.

В лабораторных условиях при воздействии на чистые пески торфа за один год отмечен рост микробной массы от 0 до 89 мкг/г (см. табл.1, рис. 4). Микробиологические исследования выявили развитие трех видов микромицетов - Pénicillium oxysporum, Aspergillus niger, Pénicillium brevicompactum (600 КОЕ на 1 грамм песка), которые принадлежат к аэробным формам микроорганизмов. Привнос нефтяных углеводородов способствовал формированию

анаэробной среды, что фиксировалось по косвенным признакам: переходу цвета песка от светло-коричневого до серого. В восстановительной среде отмечалось снижение численности микромицетов и уменьшение их активности, что вызвало двукратное снижение величины микробной массы по сравнению с результатами опыта без добавок нефтепродуктов. В процессе опыта наблюдалось изменение кислотно- щелочных условий (рН снизилось от 7,5 до 5,5 за счет образования органических кислот), подтверждающееся формированием кристаллов оксалатов при продуцировании микромицетами щавелевой кислоты; кроме того, в первый месяц проведения исследований отмечалось выделение газа,

состав которого не определялся.

При воздействии органики биогенного и абиогенного генезиса на выветрелые ожелезненные нижнекембрийские песчаники в бескислородной среде происходит восстановление железа до Ре2+, что вызывает полную деградацию цементационных связей за счет гидрооксида железа и одновременно диспергацию глинистых агрегатов. Через 6 месяцев было получено снижение угла внутреннего трения (с 27° до 10°), сцепления (от 0,049 до 0,011 МПа), что сопровождалось ростом микробной массы в 5 раз.

Воздействие торфов на нижнекембрийские синие глины вызывает интенсивный рост микробной массы и снижение параметров их прочности: угла внутреннего трения в 1,25-1,5 раза, сцепления - на 20% (табл. 2). При воздействии природной органики на нижнекембрийские синие глины было установлено увеличение микробной массы в 3,5 раза за 6 месяцев. В течение опыта поддерживались анаэробные условия, о чем свидетельствует появление пятен гидротроилита за счет сульфатредукции железа и образования сероводорода. При поступлении нефтепродуктов (соляровое масло) микробная масса за 6 месяцев возросла с 25 мкг/г до 103 мкг/г (см. табл. 2). Еще ранее было установлено, что в глинах доминируют анаэробные бактерии, соответственно в восстановительных условиях при поступлении солярового масла численность микроорганизмов возрастает даже в литифицированных глинах.

Экспериментальными исследованиями установлено, что по мере повышения содержания глинистых фракций в грунтах при прочих равных условиях (поступление питательных субстратов с постоянным составом) возрастает величина микробной массы за счет повышения сорбционной способности песчано-глинистых пород (рис.5). Для развития микробиоты в песчано-глинистых отложениях имеет значение тип питательного субстрата. Как показали результаты экспериментальных исследований, при полном водонасыщении микробная масса увеличивается, максимальный рост биоты зафиксирован при поступлении питательного субстрата с 1% солярового масла.

На активность деятельности микроорганизмов существенное влияние оказывает температура. Все исследуемые физиологические группы микроорганизмов принадлежат к мезофилам, т.е для них существует температурный оптимум в условиях которого отмечается рост их численности. При повышении температуры от 15-17 С до 30-35 С, что характерно для пород в основании ТЭЦ, в образцах на гидрослюдистых глин микробная масса увеличилась на

При воздействии на образцы супесчаного состава ультрафиолетовых волн длиной 305-315 нм за месяц микробная масса снизилась в 4 раза по сравнению с исходной (113,8 мкг/г) при условии поглощения излучения нуклеиновыми кислотами клеток SPbIT "°гиб1ют в Результате мутации [М.В. Волькенштейн,' ЛЮ8 r.J. При вибрационном воздействии с частотой колебаний 1500 Гц содержание микробной массы за аналогичный период уменьшилось почти в 2 раза (от 133 до 70 мкг/г) за счет разрушения клеток и снижения активности их размножения.

На основе проведенных исследований введен коэффициент снижения сопротивления сдвигу для песков и глинистых пород в зависимости от содержания микробной массы (табл.3, рис 6) Наиболее чувствительными оказываются пески средней крупности практически не содержащие пылеватую фракцию, которые переходят в состояние плывунов при величине микробной массы более 60 мкг/г. Все разности водонасыщенных глинистых грунтов малой и средней степени литификации в анаэробных условиях и при

Таблица 1. Динамика изменения водопроницаемости, угла внутреннего трения и величины микробной массы

Порода Продолжительность воздействия, мес. Коэффициент фильтрации, м/сут Микробная масса, мкг/г Угол внутреннего трения, град

0 12,1-17,9 0 23-25

5.3-7.5 33-49 11-14

10,6-14,3 20-23 19-22

Песок 3.8-5.7 52-63 9-11

средней 7,9-12,5 28-30 15-20

крупности 2.4-3.6 70-79 7-9

5,8-9,7 33-35 11-16

12 1.7-3.3 4,9-7,2 83-89 40-47 5-8 8-13

В числителе - при воздействии торфа; в знаменателе - при воздействии торфа с дополнительным поступлением солярового масла.

Таблица 2. Динамика изменения некоторых показателей механических свойств и микробной пораженное™

Порода Микробная масса, мкг/г Параметры сопротивления сдвигу

Угол внутреннего трения, град. Сцепление, МПа

Нижнекембрийские глины 25,3-33,9 15-18 0,05-0,09

Нижнекембрийские глины после воздействия торфа 68,7-83,3 13-15 0,040-0,045

Нижнекембрийские глины после воздействия торфа с питательным раствором с 1% солярки 90,8-102,9 5-8 0,035-0,041

Примечание: продолжительность опыта 6 мес.

Рис. 4. Зависимость содержания микробной массы в среднезернистых песках при воздействии органики биогенного и абиогенного генезиса

Рис. 5. Зависимость роста микробной массы от типа питательного субстрата в различных типах песчано-Глинистых грунтов

1 — грунты в состоянии неполного водонасыщения; 2 -водонасыщенные грунты; привнос питательного субстрата 3) торф; 4) глюкоза; 5) с 1% солярового масла

Таблица 3. Влияние содержания микробной

массы на снижение сопротивления сдвигу глинистых

II Коэффициент снижения сопротивления сдвигу при различном содержании ММ мкг/г

0 50-100 100-200 >200

Супеси <0,50 1,0 2,0-2,5 2,2-3,0 3,0-3,5

0,50-0,75 1,8-2,0 1,7-2,0 2,0-2,5

>0,75 1,5-1,8 1,5-1,8 1,8-2,0

Суглинки <0,50 1,0 1,6-2,0 2,0-2,2 2,2-2,4

0,50-0,75 1,4-1,8 1,8-2,0 2,0-2,2

>0,75 1,4-1,5 1,5-2,0 2,0-2,2

Глины <0,50 1,0 1,4-1,6 1,6-1,8 1,8-2,2

0,50-0,75 1,3-1,5 1,5-1,6 1,6-2,0

>0,75 1,3-1,5 1,5-1,6 1,6-1,9

Примечание: Сопротивление сдвигу получено по результатам трехосных испытаний по схеме НН

-супесь П-< 0,5

суглинки П-< 0.5 -глина 1Ь< 0,5

-супесь 11.0,5-0,75 супесь 11> 0,75

— суглинки 11.0,5-0,75 -суглинки 11.-0,75

— глина П.0,5-0,75 -глина П> 0,75

— песок мелкий н пылевагый

-песок средней крупности

Рис. 6. Зависимость коэффициента снижения

сопротивления сдвигу для песков и глинистых пород в зависимости от содержания микробной массы

12 3 4

Рис.7. Схематическая карта загрязнения территории Санкт-Петербурга и зон его влияния

1 - загрязнение не выявлено

2 - слабая степень загрязнения (влияние одного загрязнителя)

3 - средняя степень загрязнения (влияние двух загрязнителей)

4 — высокая степень загрязнения (влияние трех и более загрязнителей)

содержании микробной массы более 100 мкг/г следует рассматривать как пластичные среды с углами внутреннего трения менее 5-6 . По мере повышения содержания глинистой фракции такое влияние снижается для величин сопротивления сдвигу грунтов.

Необходимость обеспечения длительной устойчивости -одно из основных требований, предъявляемых к зданиям и сооружениям различного назначения. По данным проф. В.М. Улицкого в Санкт-Петербурге большая часть деформаций (61%) обусловлена техногенными факторами, проявляющимися при эксплуатации сооружений различного назначения. В действующих нормативных документах отсутствуют требования к обязательному выполнению прогноза по изменению химического состава подземных вод, окислительно-восстановительных и кислотно-щелочных условий, температурного режима, активизации микробной деятельности, которые сказываются на ухудшении состояния и свойств пород в основании сооружений в процессе их строительства и эксплуатации.

Для сравнительной оценки степени загрязнения верхней части разреза четвертичных отложений в пределах территории Санкт-Петербурга построена схематическая карга интенсивности загрязнения в зависимости от концентрации источников контаминации, которая дает возможность установить тенденции изменения состояния и свойств песчано-глинистых грунтов и воспользоваться коэффициентами снижения прочности песчано-глинистых грунтов в зависимости от содержания в них микробной массы (рис. 7).

В качестве примера можно привести анализ перехода жилого здания на Двинской ул. в аварийное состояние в результате негативного преобразования песчано-супесчаных пород, которые служили несущим горизонтом для ленточных фундаментов шириной Ь=2,8-3,2 м, заглубленных на 2,5 м, при постоянном воздействии утечек из канализационной системы. Определение расчетного сопротивления (Я) на стадии проектирования было выполнено при следующих показателях сопротивления сдвигу: с=0,015 МПа (1,5 тс/м2) и (р =20°, р =1,95-2,0 т/м3 и составило 0,27 МПа (2,7 тс/м2), при этом выполнялось условие рс<11, где рс -давление под подошвой от сооружения, равное 0,15 МПа.

Длительность воздействия канализационных стоков и подтопление фундаментов привело к преобразованию песчано-супесчаных отложений, изменились показатели сопротивления сдвигу: (р= 6°, с=0,017 МПа (1,7 тс/м2), взвешивающее воздействие

подтопления привело к снижению р до 1,42 т/м3. При этих параметрах Я составило 0,11 МПа (11 тс/м2) и оказалось ниже, чем

давление от сооружения.

При проектировании сооружений в зонах интенсивного загрязнения необходимо использование в расчетах характеристик сопротивления сдвигу, полученных в условиях трехосного сжатия по схеме НН (неконсолидированно-недренированный сдвиг) с возможностью бокового расширения образцов, что отражает поведение пород в основании сооружения. Данная схема испытаний позволяет получить минимальные углы внутреннего трения при сохранении плотности и влажности грунтов.

Кроме того, необходимо выполнение прогноза изменения не только физико-механических свойств, но и активизации природно-техногенных процессов: перехода песков в плывуны, возможность выпора грунтов из-под сооружения, биокоррозии строительных материалов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Диссертация представляет собой законченную научно-квалификационную работу, в которой содержится решение актуальной научной задачи по инженерно-геологической оценке

техногенеза компонентов подземного пространства при его освоении и использовании (на примере Санкт-Петербурга).

1. Подземное пространство Санкт-Петербурга рассматривается как компонентная среда, включающая горные породы (грунты), подземные воды, газы, микробиоту и подземные конструкции. В разрезе четвертичных отложений особое внимание уделено присутствию в верхней части разреза торфов и заторфованных грунтов. Загрязненные техногенные отложения, захороненные свалки, ликвидированные и действующие кладбища служат источником поступления органических соединений абиогенного и биогенного генезиса. Отмечается высокий уровень загрязнения грунтовых вод за счет утечек из канализационной сети и других источников контаминации. Коренные глины необходимо рассматривать как трещиновато-блочную среду, что предопределяет возможность их загрязнения на значительную глубину при утечках из различных источников.

2. Выполненные экспериментальные исследования влияния органических соединений биогенного и абиогенного генезиса позволили установить тенденцию изменения гранулометрического состава, коэффициента снижения показателей сопротивления сдвигу песков и глин различного генезиса и степени литификации. С ростом содержания глинистой фракции в грунтах влияние накопления микробной массы уменьшается. На основе проведенных лабораторных исследований установлено снижение содержания микробиоты при воздействии ультрафиолета и вибрационных нагрузок. Выявлены закономерности роста микробной массы в глинистых грунтах при повышении их температуры.

3. В условиях активного техногенеза безопасность функционирования сооружений и обеспечение их длительной устойчивости определяется учетом возможности перехода песков в плывунное состояние и трансформации глинистых грунтов в квазипластичное состояние при активизации микробной деятельности, загрязнении органическими соединениями биогенного и абиогенного генезиса, а также влиянии заболачивания и газогенерации природного и техногенного характера.

4. Для обеспечения длительной устойчивости наземных и подземных сооружений различного назначения предложено использовать схематическую карту загрязнения и зон его влияния, в основу которой положена концентрация источников контаминации на рассматриваемой территории, а также коэффициент снижения сопротивления сдвигу в зависимости от величины микробной массы в песчано-глинистых грунтах. Рассмотрен пример перехода сооружения в аварийное состояние за счет загрязнения грунтов зоны основания канализационными стоками.

Наиболее значимые работы по теме диссертации

1. Панкратова К.В. Влияние изменения инженерно-геологических и геоэкологических условий в период строительства и эксплуатации сооружений проектируемого Алексеевского цементного завода на их устойчивость (Республика Мордовия) // Записки Горного института. Т. 186. СПб, СПГГУ, 2010, с.34-38.

2. Дашко Р.Э. Техногенная трансформация основных компонентов подземного пространства мегаполисов и ее учет в геомеханических расчетах (на примере Санкт-Петербурга) / Р.Э. Дашко, A.B. Шидловская, К.В. Панкратова, A.M. Жукова // Записки Горного инсппуга. Т. 190. СПб, СПГГУ, 2011, с.65-70.

3. Панкратова К.В. Повышение достоверности инженерно-геологической информации на основе исследований влияния некоторых факторов техногенного воздействия на песчано-глинистые отложения // Записки Горного института. Т. 195. СПб, СПГГУ, 2012, с.49-53.

4. Дашко Р.Э. Исследование инженерно-геологических факторов для оценки динамики разрушения тоннеля на участке автодороги Санкт-Пеггербург - Киев / Р.Э. Дашко, К.В. Панкратова, A.A. Коробко // Записки Горного института. Т.195. СПб, СПГГУ, 2012, с.24-28.

5. Панкратова К.В. Результаты экспериментальных исследований влияния некоторых техногенных факторов на дисперсные грунты, как источники дополнительной инженерно-экологической информации на предпроектной стадии изысканий / К.В. Панкратова, A.M. Жукова // Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии «Сергеевские чтения XIV». М.: РУДН, 2012, с.69-73

РИД СПГГУ. 23.04.2012.3.283 Т. 100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21 -я линия, д.2

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Панкратова, Ксения Викторовна

ОГЛАВЛЕНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

1 .СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕХНОГЕНЕЗА ПРИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОМ ИЗУЧЕНИИ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА МЕГАПОЛИСОВ.

1.1. МИРОВОЙ ОПЫТ ОСВОЕНИЯ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА МЕГАПОЛИСОВО.

1.2. ПОДЗЕМНОЕ ПРОСТРАНСТВО КАК МНОГОКОМПОНЕНТНАЯ СИСТЕМА.

1.3. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕХНОГЕНЕЗА КОМПОНЕНТОВ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА.

2.ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ТЕХНОГЕНЕЗА

КОМПОНЕНТОВ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА САНКТ-ПЕТЕРБУРГА.

2.1. ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРНО-ТЕКТОНИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО РЕГИОНА НА ИХМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ И СВОЙСТВ ДИСПЕРСНЫХ ПОРОД В ХОНЕ РАЗВИТИЯ ЭНДОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ.

2.2. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТЕПЕНИ УЯЗВИМОСТИ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД ДОЧЕТВЕРТИЧНОГО ВОЗРАСТА ПРИ ТЕХНОГЕНЕЗЕ.

2.3. ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ ТЕХНОГЕНЕЗА ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ В ПОДЗЕМНОМ ПРОСТРАНСТВЕ.

3 .ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫХ ПОРОД РАЗРЕЗА ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА САНКТ-ПЕТЕРБУРГА ПОД

ВОЗДЕЙСТВИЕМ ОСНОВНЫХ ИСТОЧНИКОВ КОНТАМИНАЦИИ.

3.1. ХАРАКТЕРИСТИКА ИСТОЧНИКОВ КОНТАМИНАЦИИ ПОДЗЕМНОЙ СРЕДЫ ГОРОДА.

3.2. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВОЗДЕЙСТВИЯ РАЗЛИЧНЫХ КОНТАМИНАНТОВ НА ПЕСЧАНЫЕ ПОРОДЫ.

3.3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВОЗДЕЙСТВИЯ РАЗЛИЧНЫХ КОНТАМИНАНТОВ НА ГЛИНИСТЫЕ ПОРОДЫ.

3.4. АНАЛИЗ И ОЦЕНКА МИКРОБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ВОДОНАСЫЩЕННЫХ ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫХ ПОРОДАХ ПО ДАННЫМ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4. ОБОСНОВАНИЕ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ДЛИТЕЛЬНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ СООРУЖЕНИЙ С УЧЕТОМ ТЕХНОГЕНЕЗА ОСНОВНЫХ КОМПОНЕНТОВ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТАРНСТВА.

4.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ОБОСНОВАНИЯ ДЛИТЕЛЬНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ СООРУЖЕНИЙ.

4.2. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ТЕХНОГЕНЕЗА ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ КОМПЛЕКСА ТЕХНОГЕННЫХ ФАКТОРОВ.

4.3. РАЗВИТИЕ И/ИЛИ АКТИВИЗАЦИЯ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ДЛИТЕЛЬНУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ ГРАЖДАНСКИХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ.

4.4. ОБОСНОВАНИЕ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ В РАСЧЕТАХ УСТОЙЧИВОСТИ СООРУЖЕНИЙ ОСНОВНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ ТЕХНОГЕНЕЗА КОМПОНЕНТОВ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА.

4.5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УСТАНОВЛЕНИЮ КОРРЕКТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ ДЛИТЕЛЬНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ СООРУЖЕНИЙ.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Инженерно-геологическая оценка техногенеза компонентов подземного пространства при его освоении и использовании"

Понятие «техногенез» ввел в 1934 году академик А.Е. Ферсман, анализируя его как совокупность процессов, вызываемых технической (инженерной) деятельностью человека. Вопросы техногенного изменения инженерно-геологических условий в пределах городских агломераций освещены в работах Ф.В. Котлова, Е.М. Сергеева, В.И. Осипова, В.Т. Трофимова, В.Д. Ломтадзе, В.А. Королева, Г.Л. Коффа, Ю.Б. Осипова, P.C. Зиангирова, Г.С. Голодковской, В.М. Кнатько, Р.Э. Дашко и др.

Участившиеся случаи перехода сооружений в аварийное и предаварийное состояние в период их строительства и эксплуатации в Санкт-Петербурге требуют анализа причин возникновения таких ситуаций, причем особое внимание должно быть обращено не только на нарушение технологии ведения строительных работ, но и на период эксплуатации зданий, во время которого происходят необратимые изменения пород в зоне влияния сооружений за счет изменения их напряженно-деформированного состояния, а также факторов, которые не учитываются в теории и практике инженерно-геологических исследований и соответственно при проектировании сооружений. По данным исследований института НИИПромстроя (г. Уфа) 63-71% случаев перехода сооружений в аварийное состояние определяется факторами, действующими в период эксплуатации объектов, поскольку отсутствует важный этап - прогнозирование изменения инженерно-геологических условий, включая преобразование гидродинамической и гидрохимической обстановки, температурного режима в зоне влияния сооружения. Негативное влияние на песчано-глинистые грунты оказывают утечки из систем водоотведения, вызывающие повышение уровня подземных вод, изменение химического состава водоносных горизонтов, загрязнение во-доупоров, и, как следствие, преобразование кислотно-щелочной и окислительно-восстановительной обстановки, часто приводящее к активизации подземной микробиоты, что вызывает развитие опасных природно-техногенных процессов.

Основные задачи исследований -Установление общих тенденций динамики техногенеза четвертичных и дочетвертичных песчано-глинистых пород в разрезе Санкт-Петербурга при наличии болотных отложений (торфов), под воздействием температуры, загрязнения органическими и неорганическими соединениями.

-Оценка изменения состояния и физико-механических свойств песчано-глинистых отложений различного генезиса при изменении физико-химических условий и активизации микробной деятельности в подземной среде для установления эмпирических зависимостей между водопроницаемостью и сопротивлением сдвигу от величины микробной массы.

-Прогнозирование природно-техногенных процессов, определяющих безопасность функционирования сооружений различного назначения в условиях активного техногенеза при освоении и использовании подземного пространства мегаполисов.

-Обеспечение длительной устойчивости наземных и подземных сооружений при использовании переменных во времени параметров физико-механических свойств песчано-глинистых грунтов с учетом их техногенных преобразований под воздействием природной органической компоненты и загрязнения подземной среды.

Основные методы исследований. Теоретические и научно-практические методы оценки развития техногенных преобразований песчано-глинистых грунтов различного генезиса и возраста, экспериментальные исследования с использованием оборудования на основе метода лазерной дифракции для изучения гранулометрического состава, определения характеристик прочности и деформируемости с применением комплекса оборудования, включающего ста-билометры, приборы одноплоскостного сдвига; усовершенствованный биохимический метод М. Бредфорд определения микробной массы по величине микробного бежа, впервые предложенный на кафедре грунтоведения и инженерной геологии СПбГУ. Микробиологические исследования с помощью посевов и выделения чистых культур, а также использования электронной и световой микроскопии для выявления численности видового и родового состава микроорганизмов, в том числе аэробных и анаэробных групп, выполнены в лабораториях биолого-почвенного факультета СПбГУ; компьютерное моделирование производилось с помощью программного комплекса FEM models на основе метода конечных элементов, разработанного ООО «ПИ Геореконструкция».

Научная новизна работы -Экспериментально установлены закономерности изменений состава, состояния, снижения параметров сопротивления сдвигу и деформационной способности водонасыщенных песчано-глинистых грунтов различного генезиса, возраста и степени литификации под воздействием природной органической компоненты и активизации микробной деятельности.

-Получены закономерности снижения численности микроорганизмов (по величине микробной массы) под влиянием ультрафиолетового излучения и вибрационных воздействий в водонасыщенных песчано-глинистых грунтах.

-Разработаны схематические карты особенностей и интенсивности загрязнения верхней части разреза подземного пространства Санкт-Петербурга под воздействием контаминантов характерных для мегаполисов, история развитие которых насчитывает нескольких веков.

Защищаемые положения

2. Активизация микробной деятельности в подземном пространстве мегаполисов при поступлении питательных и энергетических субстратов, отепляющем эффекте, дополнительном привносе микроорганизмов из различных природных и техногенных источников контаминации, а также за счет формирования анаэробных условий оказывают негативное воздействие на песчано-глинистые отложения, которое постепенно уменьшается по мере повышения содержания глинистой фракции в дисперсных грунтах и степени их литифика-ции.

Практическая значимость работы

-Произведена экспериментальная оценка влияния изменения физико-химических и биохимических условий в подземном пространстве Санкт-Петербурга на песчано-глинистые грунты для повышения степени достоверности инженерно-геологической информации о негативном преобразовании пес-чано-глинистых отложений (их состава, состояния и физико-механических свойств), которые используются для анализа перехода ряда сооружений в пре-даварийное либо аварийное состояние.

Достоверность научных положений и выводов базируется на большом объеме выполненных теоретических, научно-практических и экспериментальных исследований по трансформации состава, состояния и физико-механических свойств песчано-глинистых отложений различного генезиса и возраста при воздействии техногенных факторов (органических контаминантов биогенного и абиогенного генезиса, температурного и вибрационного влияния), повышающих либо снижающих численность микробной массы. Результаты микробиологических исследований по определению физиологических групп, родового и видового состава микроорганизмов и их численности в разрезах загрязненных грунтов Санкт-Петербурга позволили оценить их агрессивность по отношению к конструкционным материалам. В основу диссертации положены результаты, полученные в ходе проведения научно-исследовательских работ, при непосредственном участии автора: «Инженерно-геологическое и гидрогеологическое обеспечение высотного строительства и освоения подземного пространства в мегаполисах» (2009 г.), «Состояние и стратегия развития научной школы «Инженерная геология» по приоритетным направлениям НИУ» (2010 г.), «Преобразование компонентов подземного пространства для прогнозирования устойчивого развития мегаполисов» (2010-2011 гг.), «Разработка инновационных технологий по приоритетному направлению научной школы «Инженерная геология» (2011 г.), а также при поддержке персональных грантов Санкт-Петербурга для студентов, аспирантов, молодых ученых, молодых кандидатов наук в 2009 и 2010 годах.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях: «Полезные ископаемые России и их освоение» (СПГГУ, Санкт-Петербург, 2009, 2010, 2011 гг.), «Сергеевские чтения X» (Научный совет РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии, Москва, 2008 г.), «Инженерные изыскания в строительстве» (ОАО «ПНИИИС», Москва, 2010, 2011 гг.), международном форуме молодых ученых «Проблемы недропользования» (СПГГУ, Санкт-Петербург, 2011 г.), международных конференциях молодых ученых в Краковской горно-металлургической академии (Краков, Польша, 2009 и 2011 гг.) и Фрайбергской горной академии (Фрайберг, Германия, 2011 г.).

Публикации. Основные результаты диссертации содержатся в 11 опубликованных работах, в том числе 4 статьи в журналах, входящих в перечень, рекомендованный ВАК Минобрнауки России.

Структура работы

Заключение Диссертация по теме "Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение", Панкратова, Ксения Викторовна

Результаты работы будут использованы при совершенствовании нормативных документов по проведению инженерных изысканий и территориальных строительных норм.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Современная тенденция развития мегаполисов предполагает обязательное использование подземного пространства (ПП) при возведении гражданских и промышленных сооружений, строительстве транспортных магистралей, а также объектов специального назначения. Повышение безопасности использования ПП предопределяет необходимость комплексного исследования изменения его компонентов (горных пород, подземных вод, газов, биоты, конструкционных материалов сооружений) в процессе техногенеза при различных видах техногенного воздействия, в том числе загрязнения органическими соединениями биогенного и абиогенного генезиса, а также принимая во внимание особенности технологического режима эксплуатации сооружений.

2. При инженерной (хозяйственной) деятельности человека в результате поступления в подземную среду из различных источников контаминации жидкой фазы происходит изменение состава, состояния, физико-механических и водных свойств пород, преобразование кислотно-щелочных и окислительно-восстановительных условий, активизация микробной деятельности и развитие инженерно-геологических процессов, что не учитывается при обосновании длительной устойчивости сооружений различного назначения.

3. Все многообразие техногенного влияния на горные породы можно разделить на шесть основных групп, специфика и интенсивность воздействия которых будет зависеть от особенностей технологического режима эксплуатации инженерного сооружения: 1) изменение напряженного состояния толщи пород в процессе строительства и эксплуатации наземных и подземных сооружений; 2) трансформация гидродинамического и/или гидрохимического режимов водоносных горизонтов и комплексов под воздействием понижения или подъема уровня подземных вод и загрязнение их контаминантами природного и техногенного происхождения; 3) изменение окислительно-восстановительных и кислотно-щелочных условий при загрязнении различными контаминантами; 4) изменение термодинамических условий толщи пород за счет влияния тепловыделяющих сооружений либо нарушения природного теплового баланса вследствие влияния искусственных покрытий территории и действия скрытых факторов подтопления; 5) активизация микробиологической деятельности за счет поступления питательных и энергетических субстратов, дополнительного увлажнения и отепляющего эффекта и др., которая сопровождается изменением песчано-глинистых отложений, а также повышением агрессивности среды по отношению к конструкционным материалам; 6) радиационное воздействие за счет эксгаляции радона из пород фундамента, которая усиливается вдоль тектонических разломов и в погребенных долинах, а также от техногенных источников (свалки радиационных отходов, предприятия медицинского, военного профиля).

4. Коренные глины рассматриваются как трещиновато-блочная среда, в которых отмечаются зоны повышенной трещиноватости вблизи тектонических разломов, что создает условия для поступления загрязнителей на значительные глубины.

Уровень техногенных изменений четвертичных отложений, прежде всего, определяется влиянием болот и заболоченных грунтов, которые в процессе строительства снимались либо засыпались, а также наличием в разрезе загрязненных техногенных образований, представленных насыпными грунтами (1819 вв. - сер. 20 в.) или намывными образованиями (вторая половина 20 в.). Кроме того источником загрязнения четвертичных отложений служат ликвидированные водотоки, составляющие 3,7% территории города. Наличие болот, а также заторфованных грунтов в верхней части разреза оказывает существенное влияние на состояние и физико-механические свойства подстилающих песчано-глинистых отложений четвертичного и дочетвертичного возраста за счет их обогащения органическими соединениями биогенного и абиогенного генезиса. В пределах низкой литориновой террасы распространены озерно-морские лито-риновые отложения, обогащенные абиотической и биотической органикой, влияние которой на подстилающие грунты усиливается при наличии в верхней части разреза торфов и источников контаминации подземной среды.

5. На территории Санкт-Петербурга размещаются линейные, площадные и точечные источники контаминации. В ряду активных линейных загрязнителей подземных вод и пород особое место занимает канализационная сеть города, из которой в подземную среду поступают органические и неорганические соединения и микробиота. Площадным источником загрязнения являются свалки хозяйственно - бытовых отходов, фильтрат которых загрязняет подземные воды и водоупоры при нисходящем движении фронта контаминации. Активными поллютантами подземных вод и пород на территории города являются нефтяные углеводороды, которые в условиях нисходящей фильтрации могут мигрировать на большие глубины на участках гидрогеологических окон и по зонам трещиноватости региональных водоупоров. Ликвидированные и действующие кладбища являются источником поступления органических компонентов (белков, жирных кислот), соединений азота, фосфатов, серы, микроорганизмов, среди которых преобладают сапрофита.

6. Выполненные экспериментальные исследования позволили установить следующие закономерности изменения состава, физико-механических свойств песков при влиянии органических соединений биогенного и абиогенного генезиса. При воздействии на пески разного гранулометрического состава органики абиогенного генезиса даже при невысоком ее содержании менее 3% отмечается снижение плотности, коэффициента фильтрации в 4-5 раз и угла внутреннего трения в 2-3 раза по сравнению с песками без органической составляющей.

При загрязнении песков природной и техногенной органикой и дополнительном развитии микробиоты за счет повышения коллоидных фракций и образования биопленок на минеральных зернах угол внутреннего трения продолжает снижаться в 3-5 раз, а водопроницаемость - в 5-7 раз по сравнению с чистыми песками. Поступление питательных субстратов способствует возрастанию микробной массы, которая фиксировалась по интегральному показателю микробного бежа.

Переход песка от светло-коричневого за счет присутствия гидрооксидов железа до серого происходит при переходе соединений железа в восстановленную форму. В процессе опыта наблюдалось изменение кислотно-щелочных условий: рН снизилось от 7,5 до 5,5 за счет образования органических кислот, подтверждающееся формированием кристаллов оксалатов при продуцировании микромицетами щавелевой кислоты.

7. Воздействие торфов и заторфованных грунтов оказывает негативное влияние на параметры прочности глин и сопровождается ростом микробной массы. Угол внутреннего трения уменьшается в 1,25-1,5 раза, а сцепление - в 1,2 раза. Коллоидные фракции и микробиота создают вокруг частиц биопленки, приводит к снижению угла внутреннего трения и вызывает пластическое деформирование глин. В результате длительного пребывания образцов глин в восстановительной обстановке отмечено образование черно-бурых пятен Ре8*пН20 (гидротроилит), как результат взаимодействия биохимического сероводорода с двухвалентным железом.

8. Дополнительное поступление воды, питательных и энергетических субстратов, повышение температуры до оптимальных значений (для мезофиль-ных форм Т=25-30°С) отражается на росте микробной массы в песчано-глинистых грунтах, накопление которой негативно влияет на параметры физико-механических и водных свойств песчано-глинистых отложений.

Были исследованы два фактора, снижающие численность микробной составляющей в грунтах: ультрафиолетовое излучение и вибрационное воздействие. При воздействии на образцы супесчаного состава ультрафиолетовых волн длиной 305-315 нм за месяц микробная масса снизилась в 4 раза по сравнению с исходной (113,8 мкг/г), при условии поглощения излучения нуклеиновыми кислотами клеток, которые погибают в результате. При вибрационном воздействии с частотой колебаний 1500 Гц содержание микробной массы за аналогииный период уменьшилось почти в 2 раза (от 133 до 70 мкг/г) за счет разрушения клеток и снижения активности их размножения.

9. При строительстве зданий и сооружений различного назначения основная задача связана с обеспечением условий их нормального безаварийного функционирования на заданный период эксплуатации. Необходимость обеспечения их длительной устойчивости - одно из основных требований, предъявляемых к сооружениям.

В настоящее время при выполнении инженерно-геологических изысканий отсутствует оценка изменения состояния толщи песчано-глинистых пород, взаимодействующей с сооружениями, и прогноз преобразования компонентов подземной среды при эксплуатации проектируемых объектов с учетом технологических особенностей его функционирования. При использовании в расчетах завышенных показателей механических свойств песчано-глинистых грунтов, а также отсутствие прогноза их снижения, часто принимаются некорректные решения, что зачастую приводит к переходу сооружений в предаварийное и аварийное состояние.

На стадии изысканий необходимо выявление источников контаминации, состава жидкой и твердой составляющей, длительности их воздействия на грунты и подземные воды и выявление тенденций их влияния на песчано-глинистые грунты и развитие негативных инженерно-геологических процессов, определяющих длительную устойчивость проектируемых сооружения.

10. Проведение испытаний грунтов следует вести по схеме неконсолиди-рованно-недренированного сдвига (НН) в условиях трехосного сжатия при сохранение естественной влажности и плотности. Испытания песков при одно-плоскостном сдвиге следует вести с минимальными нормальных давлениях с целью сохранения коллоидных и биопленок на минеральных зернах.

11. Составлены схематические карты распространения и зон влияния различных загрязнителей, характерных для мегаполисов: свалки хозяйственно-бытовых и радиационных отходов, ликвидированные и действующие кладбища, нефтепродукты. На их основе была составлена обобщающая карта интенсивности распространения загрязнения для территории Санкт-Петербурга.

12. По результатам проведенных исследований был предложен коэффициент снижения показателей сопротивления сдвигу в зависимости от содержания микробной массы для песчано-глинистых грунтов. Наиболее чувствительными оказываются пески средней крупности, практически не содержащие пы-леватую фракцию, которые переходят в состояние плывунов при величине микробной массы более 60 мкг/г. Все разности водонасыщенных глинистых грунтов малой и средней степени литификации в анаэробных условиях и при содержании микробной массы более 100 мкг/г следует рассматривать как пластичные среды с углами внутреннего трения менее 5-6°. По мере повышения содержания глинистой фракции такое влияние снижается для величин сопротивления сдвигу грунтов.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Панкратова, Ксения Викторовна, Санкт-Петербург

1. Андреюк Е.И., Козлова И.А. Литотрофные бактерии и микробная защита от коррозии. Киев: Науковая думка, 1977.164 с.

2. Бархатов И.И. Тектонические нарушения как фактор активизации экзогенных процессов// Город и геологические опасности: Материалы международной конференции СПб, 2006. - Часть 2. - С. 90-93.

3. Беллендир E.H., Каган A.A., Кривоногова Н.Ф. Геологические опасности на территории Санкт-Петербурга// Город и геологические опасности: Материалы международной конференции СПб, 2006. - Часть 2. - С. 159-163.

4. Биоповреждения и биокоррозия в строительстве. Материалы международной научно-технической конференции. Саранск, Мордовский университет, 2004. 168 с.

5. Болотина И.Н., Болатбекова К.С. Микроорганизмы в процессе ог-леения глинистых грунтов// Инженерная геология 1985. - №3. - С. 32-38.

6. Болотина И.Н., Кольчугина Т.П. Биотическая компонента в грунтах// Инженерная геология сегодня: теория, практика, проблемы М.: Изд-во МГУ, 1988. - С.165-173.

7. Болотина И.Н., Сергеев Е.М. Микробиологические исследования в инженерной геологии// Инженерная геология 1987. - №5. - С. 3-18.

8. Бондарик Г.К. Методика инженерно-геологических исследований -М.: Недра 1986.-332с.

9. Вернадский В.И. Несколько слов о ноосфере// Проблемы биохимии -М.: Наука, 1980. С. 212-222.

10. Винокуров Ф.П., Тетеркин А.Е, Питерман М.А. Торф в строительстве Минск: Изд.АН БССР,1959. - 241 с.

11. Власов С.Н. Аварийные ситуации при строительстве и эксплуатации транспортных тоннелей и метрополитенов/ С.Н. Власов, Л.В. Маковский, В.Е. Меркин и др. М.: ТИМР, 2000. - 232 с.

12. Воронкевич С.Д. Инженерно-геологические аспекты техногенеза// Инженерная геология 1984. - №3. - С. 51-67.

13. Дорман Я.А. Специальные способы работы при строительстве метрополитенов М.: Транспорт, 1981. - 302 с.

14. Гарбар Д.И. Тектоника зоны сочленения Балтийского щита и Русской плиты// Геотектоника -1981. № 3. - С. 41-47.

15. Гарбар Д.И., Трофимов О.В. Методика и практика геодинамических реконструкций (на примере Балтийского щита и его обрамления)// Геология Северо-Запада Российской федерации: Сборник научных трудов СПб, 1993. - С. 105-124.

16. Голубев Г.Е. Подземная урбанистика: (Градостроительные особенIности развития систем подземных сооружений) М.: Стройиздат, 1979. - 231 с.

17. Гольдберг В.М., Газда С. Гидрогеологические основы охраны подземных вод от загрязнения М.: Недра, 1984 - 262 с.

18. Горденина И.Л. Динамика гидрографической сети Петербурга-Ленинграда (с момента основания города до наших дней)// Северо-Запад Европейской части СССР. Вып.8. Л.: Изд-во ЛГУ, 1972. С. 158-167.

19. Горин С.Е., Роот П.Э. Влияние микроорганизмов на прочностные свойства песчаных грунтов// Вопросы инженерной геологии и грунтоведения. Вып. 4. М.: Изд-во МГУ, 1978. - С.59-62.

20. Гудехус Г. Геотехнические работы в слабых грунтах вблизи чувствительных зданий: новейшие концепции прогнозирования и контроля// Реконструкция городов и геотехническое строительство 2003.- № 7. - С. 89-104.

21. Дашко Р.Э. Геотехническая диагностика коренных глин Санкт-Петербургского региона (на примере нижнекембрийской толщи)// Реконструкция городов и геотехническое строительство 2000.- №1. - С. 95-100.

22. Дашко Р.Э. Механика горных пород: Учебник для вузов М.: Недра, 1987.-264 с.

23. Дашко Р.Э. Проблемы геоэкологии в геотехнике// Реконструкция городов и геотехническое строительство 2003.- №7. - С. 115-128.

24. Дашко Р.Э., Норова Л.П. Инженерно-геологические и геоэкологические исследования влияния эксплуатационных факторов на устойчивость гражданских и промышленных сооружений//Записки Горного института. Т. 153. -СПб, 2003. С. 144-148.

25. Дашко Р.Э. Исследование инженерно-геологических факторов для оценки динамики разрушения тоннеля на участке автодороги Санкт-Петербург- Киев / Р.Э. Дашко, К.В. Панкратова, A.A. Коробко// Записки Горного института. Т. 195. СПб: СПГГУ, 2012. - С.24-28.

26. Дверницкий Б.Г. Геологические опасности подземного пространства Санкт-Петербурга по неотектоническому фактору// Материалы международной конференции «Город и геологические опасности» СПб, 2006.- Часть 2. - С. 169173.

27. Дорман Я.А. Искусственное замораживание грунтов при строительстве метрополитенов М.: Издательство «Транспорт», 1971. - 271с.

28. Дырин В.А. Микробиологическая характеристика торфяных болот// Болота и биосфера: Материалы первой Научной школы (23-27 сентября 2002 г.)- Томск: Издательство Томского государственного педагогического университета, 2003. С.41-53.

29. Жуков А.И. Канализация М., Стройиздат, 1969. - 632 с.

30. Захарова Е.Г. Влияние природно-техногенных факторов на развитие микробиоты в геологической среде// Сборник трудов молодых ученых Санкт

31. Петербургского государственного горного института (технического университета) СПб, 2001. - Вып.7. - С.23-26.

32. Захарова Е.Г. Роль болотной микробиоты в изменении состояния и свойств песчано-глинистых отложений (на примере Санкт-Петербурга)// Записки Горного института Т. 152, ч.1 СПб, 2002. - С. 23-26.

33. Зайдельман Ф.Р. Подзоло- и глееобразование М.: Наука, 1974. -203 с.

34. Звягинцев Д.Г. Взаимодействие микроорганизмов с твердыми поверхностями М.: Изд-во МГУ, 1973. - 176 с.

35. Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы М.: Изд-во МГУ, 1987. -256 с.

36. Злочевская Р.И., Королев В.А., Дивисилова В.И., Станис Е.В. О природе температурных деформаций в водонасыщенных глинистых грунтах// Сб. статей: Вопросы инженерной геологии и грунтоведение М.: Изд-во МГУ, 1978. - С. 52-58.

37. Иванов И.П. Инженерно-геологические опасности освоения приот-косных территорий в Санкт-Петербурге// Материалы международной конференции «Город и геологические опасности» СПб - С. 188-185.

38. Ишин A.A. Анализ проблем современных городов возможностей их решения с использование подземного пространства// Горный информационно-аналитический бюллетень 2009. - № OB 6. - С. 107-112.

39. Ишин A.B. Проблемы урбанизации, как предпосылка освоения подземного пространства городов// Горный информационно-аналитический бюллетень 2009. - № OB 6. - С. 113-119.

40. Кабаков Л.Г., Скопенко Н.Ф. Оценка геодинамического состояния территории Ленинградской области// Разведка и охрана недр 1998. - №7-8. - С. 32-35.

41. Каретникова Е.А., Рапоппорт В.Л. Влияние УФ -облучения на микробиологическое окисление нефтепродуктов// Известия РАН. Серия биологическая 2008. - № 5. С.617-620.

42. Кнатько В.М. Управление свойствами горных пород в инженерной геологии Л.: Изд-во ЛГУ, 1987. - 96с.

43. Кнатько В.М. Укрепление дисперсных грунтов путем синтеза неорганических вяжущих Л.: Изд-во ЛГУ, 1989. - 271 с.

44. Кнатько В.М. Теория синтеза неорганических вяжущих веществ в дисперсных грунтах Л.: Изд-во ЛГУ, 1989. - 91 с.

45. Колыбин И.В. Уроки аварийных ситуаций при строительстве котлованов в городских условиях// Развитие городов и геотехническое строительство -2008. №12. - С. 90-124.

46. Королев В.А., Злочевская Р.И. Общие закономерности изменения физико-механических свойств глинистых грунтов под действием положительной температуры// Изменение геологической среды под влиянием деятельности человека М.: Изд-во Наука, 1982. С. 55-69.

47. Королев В.А., Злоческая Р.И., Дивисилова В.И. Влияние температуры на набухание глинистых грунтов// Изменение геологической среды под влиянием деятельности человека М.: Изд-во Наука, 1982. - С. 51-55.

48. Конюхов Д.С. Использование подземного пространства М.: Архи-тектура-С, 2004. - 296 с.

49. Котлов Ф.В. Антропогенные геологические процессы и явления на территории города М.: Недра, 1977. - 163 с.

50. Котлов Ф.В. Изменение геологической среды под влиянием деятельности человека М.: Недра, 1978. - 263 с.

51. Кофман В. С. Основные особенности геологического развития и тектонической структуры осадочного чехла Северо-Запада Русской плиты// Геология Северо-Запада Восточно-Европейской платформы С-Пб, 1993. - С. 15-23.

52. Кофф Г.Л. Роль микроорганизмов в изменении геологической сре-ды//Инженерная геология -1981, №6. С. 53-59.

53. Крамаренко Л.Е. Геохимическое и поисковое значение микроорганизмов подземных вод Л.: Недра, 1983. - 181 с.

54. Краснов И.И. Газы четвертичной толщи предглинтовой полосы Ленинградской области// В сб. «Природные газы СССР». М.- Л., 1935. - С. 11-14.

55. Кузнецов С.И., Иванов М.В., Ляликова H.H. Введение в геологическую микробиологию М.: Изд-во Академии наук СССР, 1962. с. 239.

56. Кузнецов С.С. Геологическое прошлое Ленинграда и его окрестностей Л., 1965. - 36 с.

57. Курбатова-Беликова Н.М. Итоги изучения микробиологической деятельности в естественных торфяных залежах// Тр. ин-та / Инст. торфа АН БССР. 1954. С. 133-145.

58. Ларионов А.К., Нижарадзе Т.Н., Паринкина О.М. Сравнительная оценка некоторых параметров биогенной активности оглеенных грунтов в связи с инженерно-геологическими задачами// Вестник ЛГУ, серия 7. Геология и география, Вып. 2. 1989. - С. 30-37.

59. Левченко А.Н. Геотехнологическая стратегия и высокие технологии освоение подземного пространства города Москвы// Горный информационно-аналитический бюллетень 2006, №9. - С. 14-18.

60. Леггет Р. Города и геология М.: Мир, 1976. - 558 с.

61. Лиманов Ю.А. Метрополитены М., 1960. - 313 с.

62. Ломтадзе В.Д. Коллоидно-химические характеристики глинистых пород// Записки Горного института. Т.ЗЗ, Вып. 2. Л., 1958. - С. 102-118.

63. Ломтадзе В.Д. Словарь по инженерной геологии С-Пб, Изд-во СПГГУ, 1999. - 360 с.

64. Ломтадзе В.Д. Физико-механические свойства нижнекембрийских глин северо-западной окраины русской платформы// Записки Горного института. Т.34, Вып. 2. Л., 1958. - С. 154-188.

65. Лысиков Б.А., Каплюхин A.A. Использование подземного пространства Донецк: Норд-Пресс, 2005. - 390 с.

66. Лысиков Б.А., Кауфман Л.Л. Подземная инфраструктура городов (опыт зарубежного строительства) Донецк: Норд-Пресс, 2004. - 267 с.

67. Мазуров Г.П. О формировании состава и свойств моренных грунтов. Грунтоведение и инженерная геология Л.: Изд-во ЛГУ, 1964. - С. 51-69.

68. Макаревич A.B. Влияние магнитных полей магнитопластов на процессы роста микроорганизмов// Биофизика. Том 44, Вып. 1,1999. С.70-74.

69. Макаров О.Н., Меркин В.Е. Транспортные тоннели и метрополитены. Техника и технология строительства: состояние и перспективы М.: ТИМР, 1991.-170 с.

70. Макишин В.Н. Рациональное использование подземного пространства в хозяйственных целях// Вестник ДВО РАН 1995, № 5. - С. 85-90.

71. Малов Н.Д. Особенности проведения геоэкологического мониторинга в Санкт-Петербурге/ Н.Д. Малов, В.И. Пекельный, Б.Г. Дверницкий // Разведка и охрана недр М. - 1998, №7-8. - С.52-54.

72. Малов Н.Д., Пекелный В.И., Дверницкий Б.Г. Современная геодинамика и устойчивость геологической среды в Петербургском регионе// Отечественная геология 2001. - №2. - С. 68-71.

73. Малов Н.Д. Роль геодинамического фактора в развитии аварийной ситуации в Петербургском метро/ В.И. Пекельный, Н.Д. Малов, Б.Г. Дверницкий// Разведка и охрана недр М., 1998. - №7-8. - С.60-62.

74. Маковский В.Л. Подземные транспортные сооружения в крупных городах за рубежом М., 1972. - 367 с.

75. Мангушев P.A. Некоторые результаты обследования фундаментов старых зданий в центральной части Санкт-Петербурга// Реконструкция городов и геотехническое строительство 2004. - №8 - С. 180-182.

76. Мангушев P.A. Применение современных конструктивных и технологических методов для устройства подземного пространства в г. Санкт-Петербурге// Геотехника. 2010. - №2. - С. 58-67.

77. Мариинский театр-Ii крупнейший проект Санкт-Петербурга/ Г. Моррисо, В.М. Улицкий, В.А. Ильичев, А.Г. Шашкин и др. // Реконструкция городов и геотехническое строительство - 2005 - № 9. - С. 181-202.

78. Маховский П.С. Канализационная сеть М., Стройиздат, 1964. -150 с.

79. Мельников Е.К., Рудник В.А. Геоактивные зоны и их влияние на здоровье человека// Разведка и охрана недр 1998. - №7-8. - С. 54 - 57.

80. Методические указания. Количественный учет влияния жизнедеятельности микроорганизмов на физико-механические свойства оглеенных пород. Л.: ЛГУ, 1988. - 30 с.

81. Механика грунтов, основания и фундаменты: Учеб. Пособие для строит, спец. вузов / Ухов С.Б., Семенов В.В., Знаменский В.В. и др. М.: Высшая школа., 2002. - 2-е издание., перераб. и доп. - 556 с.

82. Мецлер Д. Биохимия. Химические реакции в живой клетке.Т.2. М.: Изд-во Мир, 1980. - 609 с.

83. Мироненко В.А. Горнопромышленная гидрогеология: Учебник для вузов М.: Недра, 1989. - 287 с.

84. Мироненко В.А., Петров Н.С. Загрязнение подземных вод углеводородами// Геоэкология 1995. - № 1. - С. 7-14.

85. Мишаков В.А. Безопасное возведение глубоких котлованов в условиях плотной городской застройки// Технологии безопасности и инженерные системы 2005.- № 6.- С. 30-31.

86. Мулюков Э.И. Причины отказов оснований и фундаментов: классификация и ее практическое использование// Сб. научных трудов «Усиление оснований и фундаментов существующих зданий» Уфа: Изд-во Умимского НИ-Ипромстроя, 1990. - С. 3-24.

87. Мулюков Э.И. Статистический анализ причин и вероятностный прогноз отказов оснований и фундаментов// Сб. статей «Отказы в геотехнике». Уфа, 1995. - С.5-17.

88. Нетрусов А.И., КотоваИ.Б. Микробиология: учебник для студ. Высш. заведений М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 352 с.

89. Николаева С.К., Королев В.А. О роли температуры в процессе тик-сотропного структурообразования водонасыщенных глинистых грунтов// Инженерная геология -1981. №5. - С. 37-47.

90. Никольский Ю.И. Разрушительное землетрясение в Санкт-Петербурге: миф или реальность// Проблемы геодинамической безопасности. II рабочее международное совещание С-Пб - 1997. - С. 16-20.

91. Норова Л.П. Особенности формирования и трансформации физико-механических свойств моренных отложений в разрезе Санкт-Петербурга// Реконструкция городов и геотехническое строительство 2000. - №1 - С. 89-94.

92. Обследование состояния жилого здания на Двинской улице в Санкт-Петербурге/ Мишаков В.А., Синяков Л.Н., Соколов В.А., Страхов Д.А.// Реконструкция городов и геотехническое строительство 2005,- №9.- С. 24-25.

93. Орадовская А.Е. Миграция вещества и тепла в подземных водах// Гидрогеологические исследования за рубежом М.: Недра, 1982. - С. 33-74.

94. Осипов В.И. Природа прочности и деформационных свойств глинистых пород М., Изд-во МГУ, 1979. - 235 с.

95. Осипов В.И., Соколов В.Н., Румянцев H.A. Микроструктура глинистых пород М.: Недра, 1989. - 211 с.

96. Особенности инженерно-геологических условий Санкт-Петербурга/

97. Р.Э. Дашко, О.Ю. Александроав, П.В. Котюков, A.B. Шидловская // Развитие городов и геотехническое строительство 2011 - № 13. - С. 24-72.

98. Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт-Петербурге в 2008 году. Санкт-Петербург, 2009. 365 с.

99. Панкратова К.В. Повышение достоверности инженерно-геологической информации на основе исследований влияния некоторых факторов техногенного воздействия на песчано-глинистые отложения // Записки Горного института. Т. 195. СПб: СПГГУ, 2012. - С.49-53.

100. Патогенное воздействие зон активных разломов земной коры Санкт-Петербургского региона/ Е.К. Мельников, В.А. Рудник, Ю.И. Мусийчук, В.И. Рымарев// Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология 1994.-№ 4. С.50-70.

101. Пашкин Е.М., Каган A.A., Кривоногова Н.Ф. Терминологический словарь-справочник по инженерной геологии М.: КДУ, 2011. - 952 с.

102. Плечкова И.Л. Влияние структурно-тектонических условий в пред-глинтовой зоне на состояние и свойства нижнекембрийских синих глин (Санкт-Петербургский регион)// Сб. трудов молодых ученых СПГГИ(ТУ), 1997. С. 23-27.

103. Полюстровское месторождение минеральных вод/ А.И. Короткое, Б.В. Боровицкий, A.C. Николаев, В.В. Петров// Вопросы геоэкологии Северо-Запада России. 1998. С.23-29.

104. ИЗ. Привалов П.Л. Вода и ее роль в биологических системах. //Биофизика Т. 13, Вып. 1. 1968. - С.163-177.

105. Радина В.В. Роль микробиологического фактора в образовании подвижных структур// Оползни и борьба с ними Ставропольское книжное издательство, 1964 .- С. 25-33.

106. Радина В.В. Роль микроорганизмов в формировании свойств грунтов и их напряженного состояния// Гидротехническое строительство 1973. -№9. - С.22-24.

107. Рубенчик Л.И. Микроорганизмы как фактор коррозии металлов и бетонов Киев: Наукова думка, 1950. - 174 с.

108. Руденко Н.С. К вопросу о биохимическом газообразовании в подземном пространстве Санкт-Петербурга // Реконструкция городов и геотехническое строительство 2000. - №1. - С. 101-107.

109. Рудник В.А., Мельников Е.К. О геологической опасности городских агломераций// Материалы международной конференции «Город и геологические опасности». Ч. II СПб, 2006. - С. 280-295.

110. Рудник В.А., Мельников Е.К., МусийчукЮ.И. Геологический фактор: состояние и здоровье человека// Минерал 1998. - №1. - С. 12-15.

111. РМД 31-04-2008 Санкт-Петербург. Рекомендации по строительству жилых и общественных высотных зданий.- Рек. 20.06.2008.

112. Рухина E.B. Литология ледниковых отложений. Л.: Изд-во ЛГУ, 1973. -176 с.

113. Рухина В.Е. Литология моренных отложений. Л.: Изд-во ЛГУ, 1960. - 120 с.

114. Санкт-Петербург Петроград - Ленинград. Энциклопедический справочник.- Научное изд-во БРЭ, 1992. - 687 с.

115. Сидоров H.H., Сипидин В.П. Современные методы определения характеристик механических свойств грунтов Л.: Издательство литературы по строительству, 1972. - 136 с.

116. Сипидин В.П., Сидоров H.H. Исследование грунтов в условиях трехосного сжатия Л., М.: ГСИ, 1963. - 92 с.

117. Стрижевский И.О. Биокоррозия городских подземных металлических трубопроводов: Обзорная инф./ ЦБНТИ М., 1973. С. 17-21.

118. СП 11-102-97. Инженерно-экологические изыскания для строительства. Введ. 15.08.1997. впервые.

119. СП 11-105-97. Инженерно-геологические изыскания для строительства. Введ. 01.03.1998. впервые.

120. ТСН 50-302-2004 Санкт-Петербург. Проектирование фундаментов зданий и сооружений в Санкт-Петербурге. Введ. 05.08.2004. впервые.

121. ТСН 30-306-2002 Санкт-Петербург. Реконструкция и застройка исторически сложившихся районов Санкт-Петербурга. Введ. 22.02.2002.

122. Техническая мелиорация пород. Под. Ред. С.Д. Воронкевича М: Изд-во МГУ, 1981. - 342 с.

123. Улицкий В.М., Шашкин А.Г. Подземные сооружения в условиях городской застройки на слабых грунтах// Реконструкция городов и геотехническое строительство 2008.- №12.- С. 19-28.

124. Улицкий В.М., Шашкин А.Г., Шашкин К.Г. Геотехническое сопровождение развития городов (практическое пособие по проектированию зданий и подземных сооружений в условиях плотной застройки) СПб, 2010. - 552 с.

125. Улицкий В.М., Шашкин А.Г., Шашкин К.Г. Гид по геотехнике (путеводитель по основаниям, фундаментам и подземным сооружениям). ПИ «Геореконструкция» - СПб, 2010. - 208 с.

126. Улицкий В.М., Шашкин А.Г., Шашкин К.Г. Причины обрушения жилого дома на Дивнской ул. в Петербурге 2002. - №5. - С. 56-67.

127. Улицкий В.М., Шашкин А.Г., Шашкин К.Г. Расчетная оценка взаимного влияния зданий и подземных сооружений// Реконструкция городов и геотехническое строительство. 2004. - № 8. - С. 64-82.

128. Уоттерсон Д.Г. Роль воды в функции клетки// Биофизика. Т. 36, Вып. 1.-1991.-С. 5-30.

129. Ферсман А.Е. Геохимия Л., 1934. - Т.2. - 354 с.

130. Фрид Д. Загрязнение подземных вод М.: Недра, 1981. - 304 с.

131. ФурсаВ.М. Строительные свойства грунтов района Ленинграда -Л., Стройиздат, 1975. 142 с.

132. Четвертичные отложения северо-западных и центральный районов европейской части СССР/ М-во геол. СССР, Всесоюз. науч.-исслед. геол. ин-т.-Л.: Недра, 1991.-187 с.

133. Шашкин А.Г., Шашкин К.Г. Взаимодействие зданий и оснований: методы расчета и их применение при проектировании// Реконструкция городов и геотехническое строительство 2006. - №10.- С. 129-145.

134. Шашкин А.Г., Шашкин К.Г. Основные закономерности взаимодействия основания и наземных конструкций здания// Реконструкция городов и геотехническое строительство 2006. - №10. - С. 63-92.

135. Швецов П.Ф., Зильберборд А.Ф., Папернов М.М. Подземное пространство и его освоение М.: Наука, 1992. - 196 с.г г

136. Шигорин Г.Г., Ясмас JI.M., Лысс М.Ш. Знаменский Проектирование и строительство канализации (опыт Ленинграда) Л.: Изд-во литературы по строительству, 1971.-е. 121

137. Шлегель Г. Общая микробиология. Пер. с нем. М.: Мир, 1987. 567 с.

138. Bradford М.М. A rapis and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of proteindue binding. Anal. Bio-chem., 1976. Vol. № 72,1-2. P. 34-36.

139. Gibson D.T. Microbial metabolism. React, and progress 1980.- 89p.

140. Kerichhoff H., Rittman I. Sorption of hydrophobic pollutant on natural sediments. Water Resources, 13,1979. P. 57-64.

141. Mendoza C.A., Frind F.O. Advective dispersive transport of dense organic vapors in the unsaturated zone. Water rescuer. Res. 1990, v.26, №3. - P. 34-38.

142. Myrand D., Gillham R.W., Cherry I.A. Diffusion of volatile organic compounds in nayural clay desposits. University of Waterloo, 1987. P. 31-35.

Информация о работе

Панкратова, Ксения Викторовна
кандидата геолого-минералогических наук
Санкт-Петербург, 2012
ВАК 25.00.08

Диссертация

Инженерно-геологическая оценка техногенеза компонентов подземного пространства при его освоении и использовании - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы