Инженерно-геологическое обоснование строительства высотных зданий в г. Санкт-Петербурге

Жукова, Анна Михайловна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Инженерно-геологическое обоснование строительства высотных зданий в г. Санкт-Петербурге
ВАК РФ 25.00.08, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Инженерно-геологическое обоснование строительства высотных зданий в г. Санкт-Петербурге"

4852935

На правах рукописи

ЖУКОВА Анна Михайловна

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬСТВА ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ В Г. САНКТ-ПЕТЕРБУРГЕ

Специальность 25.00.08 — Инженерная геология,

мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

1 5 СЕН 2011

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2011

4852935

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

Научный руководитель —

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Дашко Регина Эдуардовна

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор Королев Владимир Александрович,

кандидат геолого-минералогических наук, доцент

Корвет Надежда Григорьевна

Ведущее предприятие - ООО «ПИ Геореконструкция».

Защита диссертации состоится 28 сентября 2011 г. в 16 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.

Автореферат разослан 26 августа 2011 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета канд. геол.-минерал. наук А.В.ШИДЛОВСКАЯ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Стратегия интенсивного развития мегаполисов предполагает необходимость возведения высотных зданий при обязательном использовании подземного пространства. Сложность инженерно-геологических условий Санкт-Петербурга при отсутствии опыта проектирования и строительства тяжелых зданий требует выделения территорий, перспективных и экономически оправданных для возведения таких сооружений.

В мировой практике тяжелые высотные здания чаще всего возводятся на скальных породах, которые в Санкт-Петербурге залегают на глубинах 180-250 м, что предопределяет необходимость использования в качестве основания вышезалегающие глинистые отложения верхнего венда и нижнего кембрия. В инженерно-геологической практике эти отложения не рассматривались в качестве основания высотных сооружений.

Проблема возведения высотных зданий в различных странах связана с именами известных архитекторов: Ван дер Роэ, Ле Корбюзье, О. Нимейер, Н. Фостер и др. В настоящее время проектирование высотного строительства в сложных инженерно-геологических условиях проводится под руководством Р. Катценбаха, А. Шмита, Дж. Дэвиса, Г. Поулоса и др. В России научно-практическим обеспечением возможности высотного строительства занимаются В.М. Улицкий, В.И. Ильичев, В.П. Петрухин, В.И. Осипов, P.C. Зиангиров, З.Г. Тер-Мартиросян, В.И. Шейнин, И.В. Колыбин, А.Г. Шашкин, O.A. Шулятьев и др.

В 2006 г. специалистами ГУ НИПЦ «Генплана СПб» была составлена схема размещения высотных зданий вне исторического центра в виде доминантных кластеров без учета инженерно-геологических условий территории, в том числе структурно-тектонических и гидрогеологических особенностей, которые необходимо принимать во внимание для оценки степени сложности устройства фундаментов тяжелых зданий. Кроме того, большое значение имеет история и длительность освоения территории, которые определяют степень контаминации подземной среды и, соответственно, негативные изменения ее компонентов.

Цель работы. Инженерно-геологическое обоснование безопасности строительства и эксплуатации высотных зданий в условиях освоения и использования подземного пространства на территориях выделенных доминантных кластеров.

Основные задачи исследований

1. Изучение структурно-тектонических условий территорий доминантных кластеров для анализа специфики зонального строения и дезинтегрированности коренных глинистых пород осадочного чехла как основания высотных зданий. 2. Исследование влияния гидродинамического и гидрохимического режимов высоконапорных водоносных горизонтов на условия строительства и эксплуатации высотных зданий. 3. Оценка возможности развития негативных инженерно-геологических процессов при ведении работ нулевого цикла, в том числе устройстве глубоких котлованов.4. Создание инженерно-геологических моделей взаимодействия высотных зданий с глинистыми породами основания с учетом особенностей их макро- и микростроения. 5. Разработка рекомендаций по оценке особенностей инженерно-геологических условий строительства и эксплуатации высотных зданий в Санкт-Петербурге для совершенствования нормативной базы проведения изысканий и проектирования уникальных сооружений.

гидрогеологические и геоэкологические условия. Кроме того, автором выполнялась полевая документация скважин, а также экспериментальные исследования для определения влияния макро- и микротрещиноватости коренных глин на их прочность и деформационную способность.

сопротивления сдвигу и деформационных свойств на установках трехосного сжатия, расчетно-теоретические методы по обоснованию устойчивости проектируемых сооружений и прорывам подземных вод в котлованы.

Реализация результатов исследований. Научно-практические разработки по инженерно-геологическому обоснованию условий для строительства высотных зданий вне исторического центра Санкт-Петербурга, инженерно-геологические модели основания и принципы инженерно-геологического обеспечения проведения работ нулевого цикла высотного строительства будут применяться при совершенствовании нормативных документов по проведению инженерных изысканий и проектированию высотных зданий, а также будут внедряться рядом организаций, таких как СПб НИИ градостроительного проектирования, ОАО «ЛЕННИИПРОЕКТ», ЗАО «Институт ЛЕНПРОМСТРОЙПРОЕКТ», ООО «ПИ Геореконструкция».

Научная новизна работы

- Установлено влияние структурно-тектонических условий на зональность строения верхнекотлинских глин верхнего венда и закономерности изменения их дезинтегрированности, прочности и деформационной способности.

-Предложены инженерно-геологические модели оснований высотных зданий для двух типов глинистых пород, рассматриваемых как трещиновато-блочная либо тонкопористая среда.

- Получены закономерности изменения прочности и деформационной способности верхнекотлинских глин в зависимости от размера образца и объемного напряженного состояния на основе экспериментальных исследований.

- Установлено влияние восходящего перетекания минерализованных хлоридных натриевых вод на снижение несущей способности верхнекотлинских глин в основании проектируемых зданий.

Защищаемые положения

1. Сложность инженерно-геологических условий возведения тяжелых высотных зданий в Санкт-Петербурге определяется

положением подземного контура кровли коренных пород, степенью их тектонической и нетектонической дезинтеграции, гидродинамическим и гидрохимическим режимами водоносных горизонтов, а также газодинамическими явлениями в подземном пространстве рассматриваемой территории.

2. Технология проведения работ нулевого цикла, в том числе устройства глубоких котлованов в четвертичных отложениях, должна базироваться на комплексном изучении степени преобразования их состояния и физико-механических свойств под воздействием природных и техногенных факторов, влияния напорных вод, в том числе глубоких водоносных горизонтов и степени освоенности прилегающей территории.

3. Безопасность эксплуатации высотных зданий зависит от степени полноты и достоверности инженерно-геологической информации, которая должна включать исследования интенсивности техногенеза пород и подземных вод в основании, динамики изменения его напряженно-деформированного состояния под влиянием гидродинамических факторов, а также возможности развития различных типов коррозии конструкционных материалов.

Практическая значимость работы.

- Охарактеризованы основные инженерно-геологические особенности территорий доминантных кластеров, определяющие безопасность освоения подземного пространства при устройстве глубоких котлованов и условия эксплуатации высотных зданий.

-Дано обоснование общих и специальных инженерно-геологических критериев для проведения инженерных изысканий и проектирования высотных зданий в условиях Санкт-Петербурга.

-Предложен алгоритм учета микро- и макротрещиноватости для оценки показателей прочности и деформационной способности верхнекотлинских глин верхнего вевда как основания высотных зданий.

прочности и деформационной способности глинистых пород различного возраста и генезиса. В диссертации использован большой объем экспериментальных исследований по обоснованию особенностей взаимодействия тяжелых сооружений с глинистыми породами основания как трещиновато-блочной или тонкопористой среды. В основу диссертации положены результаты, полученные в ходе проведения научно-исследовательских работ, с непосредственным участием 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).

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях: «Полезные ископаемые России и их освоение» (СПГГИ(ТУ), Санкт-Петербург, 2008, 2009, 2010, 2011 гг.), «Инженерные изыскания в строительстве» (ОАО «ПНИИИС», Москва, 2011 г.), межрегиональной научно-практической конференции «Обеспечение безопасности при использовании современных технологий строительства подземных сооружений в сложных условиях городской застройки» (ОАО «ЛЕННИИПРОЕКТ», Санкт-Петербург,

2008 г.), международном форуме молодых ученых «Проблемы недропользования» (СПГГИ (ТУ), Санкт-Петербург, 2008, 2010, 2011 гг.), международных конференциях молодых ученых в Краковской горно-металлургической академии (Краков, Польша,

2009 и 2010 гг.) и Фрайбергской горной академии (Фрайберг, Германия, 2010 и 2011 гг.).

Публикации. Основные результаты диссертации содержатся в 8 опубликованных работах, в том числе 4 статьях в журналах, входящих в Перечень, рекомендованный ВАК Минобрнауки РФ.

Структура работы.

Диссертация изложена на 256 страницах, состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 140 наименований, содержит 88 рисунков, 34 таблицы.

Автор выражает искреннюю признательность за постоянную помощь и поддержку на всем протяжении подготовки диссертационной работы научному руководителю д.г.-м.н. профессору Р.Э. Дашко, автор благодарит: заведующего кафедрой гидрогеологии и инженерной геологии СПГГУ д.г.-м.н., проф. Антонова В.В., д.г.-м.н., проф. Иванова И.П., к.г-м.н., доц. Петрова Н.С., к.г-м.н., доц. Норову Л.П., к.г-м.н., доц. Николаеву Т.Н., к.г-м.н., доц. Шидловскую A.B., к.г-м.н., доц. Поспехова Г.Б., к.г-м.н., асс. Александрову О.Ю., к.г-м.н., асс. Котюкова П.В., аспирантку Панкратову К.В. за обсуждение материалов диссертации.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ИХ ОБОСНОВАНИЕ 1. Сложность инженерно-геологических условий возведения тяжелых высотных зданий в Санкт-Петербурге определяется положением подземного контура кровли коренных пород, степенью их тектонической и нетектонической дезинтеграции, гидродинамическим и гидрохимическим режимами водоносных горизонтов, а также газодинамическими явлениями в подземном пространстве рассматриваемой территории.

Планирование высотной застройки Санкт-Петербурга по принципу доминантных кластеров, которые распределены по периферии его исторического центра, следует рассматривать как прогрессивное решение архитекторов (рис. 1), позволяющее использовать принцип интегрированного урбанизма, ключевым моментов которого служит концепция гармоничного сочетания зданий разной высоты с их различными социально-экономическими функциями. Иллюстрация воплощения такой идеи - застройка пригородов Парижа (Дефанс) и Лондона (Докленд). Подобное решение избавляет исторический центр города от неизбежной реконструкции и его архитектурного разрушения и позволяет сохранить «небесную линию», по образному выражению академика Д.С. Лихачева.

Сложность инженерно-геологических условий возведения высотных зданий в Санкт-Петербурге, в первую очередь, определяется наличием тектонических разломов различного направления, к некоторым из которых приурочены погребенные

Условные обозначения

V2kt2

Clin

верхиекотлинские глииы верхнего венда

ломоносовская свита нижнего кембрия (песчаники)

сиверская свита

нижнего кембрия ("синие" глины)

ГТТТ "IЛ гРаницы районов предполагаемой к -»-"-А 1 | высотной застройки

участки доминантных кластеров

оси региональных зон разломов

установленные разломы, проявленные в отложения платформенного чехла

предполагаемые разломы, проявленные в отложения платформенного чехла

разломы, нашедшие отражение в четвертичных отложениях

Н+Н4+

V / / / /

тальвеги погребенных долин глубиной более 50 м

тальвеги погребенных долин глубиной менее 50 м

уступы в рельефе дочетвертичной поверхности

погребенные долины

региональные канализационные коллектора

действующие кладбища

ликвидированные кладбища

Свалки. Тип отходов: ф смешанные О смешанные Д стройотходы, грунты

Д смешанные Щ бытовые Ц промышленные

Рис. 1. Схема размещения доминантных кластеров на геологической и структурно -тектонической основе с действующими источниками контаминации (с использованием данных геологического атласа Санкт-Петербурга, геолого-структурной карты А.Н.Шабарова и Е.К. Мельникова)

ГУ/ // /Л Яе ш ы/ />// /

У // //,

Техногенные отложения

Биогенные отложения

Морские и озерные отложения

Озерно-ледниковые ленточные и слоистые суглинки и супеси Балтийского ледникового озера

Моренные суглинки лужского горизонта с включениями гравия и гальки, линзами и прослоями водовасыщенных песков

Мнкулинские тонкослоистые суглинки и глины

Озерно-ледниковые суглинки и глины московского горизонта

77 // // \ // // //

Флювиогляциальные пески московского горизонта

Моренные суглинки московского горизонта с включениями гравия и гальки, линзами и прослоями водовасыщенных песков

Озерно-ледниковые суглинки и супеси днепровского горизонта

Флювиогляциальные пески днепровского горизонта

Нижнекембрийские "синие" глины Нижнекембрийские ломоносовские песчаники

Вендские верхнекотлинские глины с прослоями песчаника

: ^УгЫг-зС: : Толща переслаивания глин и песчаников

Вендские нижнекотлннскяе песчаники Напоры водоносных горизонтов: нижнекотли некого

ломоносовского

четвертичных

Пьезометрический уровень водоносных горизонтов: > ■ ■ нижнекотлинского • ■ ' ломоносовского

зоны тектонических разломов

Условные обозначения

\У=21-27%

МПа

0=0,075-0,117 МПа Ф=0-7°

МПа

\У=15,5-18% с=0,40-0,52 МПа

Ф=6-10°

вне зоны погребенной долины

Рис. 2. Схематические инженерно-геологические разрезы оснований фундаментов высотных зданий на примере юго-восточной части Санкт-Петербурга (район 1-3, см. рис. 1)

долины различной глубины, прорезающие толщу коренных глин верхнего венда и нижнего кембрия и заполненные четвертичными отложениями. Вне погребенных долин кровля коренных пород прослеживается на глубинах 20-25 м и менее, в зонах погребенных долин - до 120 м. В зонах распространения погребенных долин мощность осадочной толщи коренных пород постепенно снижается от их склоновой части к тальвегу. Глубина вреза палеодолины определяет мощность четвертичных песчано-глинистых отложений различного состояния, часто с неустойчивой формой консистенции, а также количество водоносных горизонтов (рис. 2). В глубоких погребенных долинах обычно прослеживаются морены нескольких стадий оледенения, межледниковые отложения различного генезиса, в том числе с природными газопроявлениями - микулинские слои в юго-восточной и восточной частях города, а также на севере города в районе Мурино. При освоении подземного пространства в пределах палеодолин, в том числе устройстве глубоких котлованов, проходке тоннелей, возрастает вероятность проявления «истинных» и «ложных» плывунов, тиксотропии глинистых грунтов, прорывов напорных вод и/или газов, а также активизации коррозионных процессов конструкционных, материалов. Вне зон влияния тектонических разломов и погребенных долин коренные глинистые породы характеризуются зональным строением по глубине, что находит свое выражение в закономерном изменении физико-механических свойств и степени трещиноватости толщи глин, что следует рассматривать как фактор, влияющий на их прочность и несущую способность.

В зонах разломов наблюдается нарушение зонального строения верхнекотлинских либо «синих» нижнекембрийских глин за счет незакономерного изменения их дезинтегрированности, изменчивости параметров физико-механических свойств, в том числе показателей прочности и деформационной способности.

Повсеместное распространение нижнекотлинского водоносного горизонта, прослеживаемого ниже трещиноватых верхнекотлинских глин верхнего венда, для которого в настоящее время характерен постоянный рост напоров, предопределяет активность процесса восходящего перетекания минерализованных

хлоридных натриевых вод этого горизонта, что требуют радикального пересмотра водоупорных свойств верхнекотлинских глин, особенно в зонах тальвегов глубоких палеодолин (см. рис.2).

Необходимо отметить, что в южной части города под нижнекембрийскими «синими» глинами либо непосредственно под четвертичными отложениями распространен напорный водоносный горизонт, приуроченный к ломоносовским песчаникам. Присутствие этого горизонта может приводить к прорывам напорных вод в глубокие котлованы, а также восходящему перетеканию вод через трещиноватые глины, в том числе по зоне контакта свай и вмещающей породы. На участках, где горизонт перекрывается непосредственно четвертичными отложениями, песчаники разрушены до состояния песков, которые часто в водонасьнценном состоянии обладают плывунными свойствами.

При возведении высотных зданий рекомендуется использовать территории, в разрезе которых отсутствуют погребенные долины, либо глубина их вреза не превышает 15-20 м. Тальвеговые зоны глубоких палеодолин должны быть исключены из рассмотрения при строительстве высотных сооружений. 2. Технология проведения работ нулевого цикла, в том числе устройства глубоких котлованов в четвертичных отложениях, должна базироваться на комплексном изучении степени преобразования их состояния и физико-механических свойств под воздействием природных и техногенных факторов, влияния напорных вод, в том числе глубоких водоносных горизонтов и степени освоенности прилегающей территории.

Возведение высотных зданий на территориях распространения слабых грунтов в верхней части разреза осадочной толщи предполагает необходимость освоения подземного пространства путем устройства глубоких котлованов и сооружения фундаментов глубокого заложения. Опыт устройства глубоких котлованов в Санкт-Петербурге в ряде случаев характеризуется развитием предаварийных и аварийных ситуаций, особенно в условиях плотной застройки, однако постепенно накапливаются положительные результаты по снижению негативного влияния на безопасность эксплуатации функционирующих зданий.

Развитие деформаций ограждающих конструкций котлованов может наблюдаться за счет ошибок, сделанных при изысканиях и повлекших за собой некорректность проектирования, в том числе: применения расчетных моделей, не соответствующих поведению конструкции в грунтовой водонасыщенной толще; ошибок в оценке напряженно-деформированного состояния при игнорировании действия гидростатических и гидродинамических сил; использования параметров механических свойств грунтов, полученных в приборах и/или по методикам, не отвечающим реальным условиям напряженного состояния и работы грунтов во взаимодействии с конструкциями; недостаточного учета возможности развития негативных процессов и явлений, связанных со спецификой инженерно-геологических условий.

Деформирование стенок и дна котлована вызывает дополнительные и неравномерные осадки, приводящие к образованию трещин в несущих конструкциях окружающих зданий. Старинные здания и сооружения с высоким уровнем эксплуатационного износа могут переходить в аварийное состояние при дополнительных осадках, превышающих 2-3 см и их относительной величине более 0,001 согласно СП 22.13330.2011. Поскольку рассматриваемые в работе зоны доминантных кластеров расположены вне исторического центра, наличие плотной городской застройки практически исключается.

Инженерно-геологические особенности четвертичных песчано-глинистых грунтов, оказывающие существенное влияние на безопасность устройства глубоких котлованов и работ нулевого цикла, должны анализироваться с учетом возможности негативного преобразования грунтов при их контаминации и развития различных природно-техногенных процессов, в том числе высокой коррозионной агрессивности среды.

Выбор технологии устройства котлована должен базироваться на комплексном подходе к оценке инженерно-геологических факторов и обязательном учете развития в локальном или региональном масштабе природных либо природно-техногенных процессов (табл.).

Все рассматриваемые участки доминантных кластеров характеризуются значительной степенью загрязнения подземного пространства, связанной с распространением действующих или захороненных болот, свалок, кладбищ, контаминированных насыпных и намывных отложений, ликвидированных водных объектов, что вызывает наличие в подземном пространстве таких процессов, как плывуны, тиксотропия глинистых отложений, биохимическое газообразование (см. табл.).

Развитие плывунов необходимо рассматривать как фактор, предопределяющий возможность их прорыва при проходке котлована, а также создающий дополнительное давление на его ограждение. Явление тиксотропии представляет серьезную опасность при динамическом погружении ограждающих конструкций в глинистые грунты, которые снижают свою прочность и переходят в подвижное состояние, передавая на ограждающие конструкции давления, не отвечающие проектным значениям для грунтов с трением и сцеплением.

Кроме того, необходимо учитывать влияние биохимической газогенерации в межморенных микулинских слоях (СН4, N2, С02), а также в современных и верхнечетвертичных отложениях при их техногенном загрязнении органическими соединениями. Действие газодинамического давления может вызывать прорывы газонасыщенных вод и грунтов, а также снижение прочности песчано-глинистых отложений при повышении содержания газовой составляющей в поровоЙ воде (см. табл.).

В зонах распространения напорных горизонтов - верхнего межморенного (полюстровского), нижнего межморенного и ломоносовского, а также линз и прослоев водонасыщенных песков в моренных отложениях возникает опасность прорывов подземных вод в котлован. В настоящее время пьезометрический уровень верхнего межморенного горизонта практически достигает отметки земной поверхности за счет прекращения эксплуатации Полюстровского месторождения минеральных вод более 30 лет назад.

Согласно проведенным расчетам, даже относительно невысокие напоры до 10 м в водонасыщенных песках могут вызвать

Таблица. Инженерно-геологические особенности территорий размещения доминантных кластеров

Схематический геолого-литологический разрез

Особенности инженерно-

геологического разреза и основные контаминанты подземной пространства (ПП)

Природные и природно-техногенные процессы

о 5 3

S ю

а4 О

1 I

К Ю

X о

о о

s и

w 2

Средняя степень сложности проходки глубоких котлованов за счет наличия контаминированных пластически деформирующихся глинистых грунтов с высокой вероятностью прорывов подземных вод. Пересечение осей региональных зон разломов, наличие погребенной долины в У2к,2 (глубина до 100 м от з. п.). 3 ликвидированных кладбища и действующие свалки смешанных отходов, промышленное освоение. Высокая степень загрязне ния ПП.* Ограниченно пригодны для высотного строительства.

Ilms IHvd локально (Н=16-20м), e,im (Н

Юм), V2kt,

(Н

до 100 м)

Ввиду высокой степени газонасыщения четвертичных отложений и широкого развития метаногенери-рующих отложений (ш III шк) отсутствуют надежные несущие слои для свайных фундаментов. Пересечение осей региональных зон разломов, 3 узла разломов, проявленных в отложениях платформенного чехла, погребенная долина глубиной до 70 м от дневной поверхности. Свалок смешанного мусора, 3 ликвидированных и Действующее кладбища, значительное промышленное освоение. Высокая степень загрязнения ПП. Не рекомендуется для высотного строительства.

II ms-III vd

локально (Н до Юм), Ildn-ms в районе Рыбацкого (Н до 15 м), Cjlm (Н до 10 M),V2k t,

(Н до 100 м)

Условные обозначения —см. рис. 1

Высокая степень осложнения инженерно-геологических условий за счет наличия газогенерирующих слоев (ш III mk) при дополнительном газонасыщении выше- и нижележащих грунтов. Пересечение осей региональных зон разломов, 4 узла разломов, проявленных в отложениях чехла, несколько палео-долин в глинах Clsv (глубина до 40 м от земной поверхности). Свалки бытовых и смешанных отходов, действующее и ликвидированное кладбища, значительное промышленное освоение, средняя степень загрязнения ПП. Ограниченно пригодны для высотного строительства.

Ilms-IHvd локально (Н=16-20 м), Cilm (Н

Юм), V2kt, (Н до 100 м)

Высокая степень микробной пораженное™ С) Ш-1У за счет захороненных болот и восстановительных условий. Мощная толща плывунов. Осложнения при проходке котлованов за счет высоких давлений на ограждение. Ось региональных зон разломов пересекается с разломами, проявленными в отложениях чехла, склоновая зона палеодолины (глубина 30-50 м от з. п.). Действующие свалки смешанных отходов, действующее кладбище, высокая степень загрязнения ПП.

НШБ-ШУ<3 повсеме-стно(Н=6 -30 м), Нс1п-гт в центральной части (Н=15-20 м), У2к1, Н до 100 м)

Пересечение осей региональных зон разломов, 4 узла разломов, проявленных в отложениях платформенного чехла, самая глубокая погребенная долина (более 100 м от з. п.). Засыпанные водные объекты, ликвидированные свалки, действующее и ликвидированное кладбища. Высокая степень загрязнения ПП. Строительство возможно только вне зоны погребенной долины при высокой вероятности прорывов напорных вод и пластических деформаций грунтов.

локально

в районе

Удельная (Н до 20 м), У2к(, (Н до 100 м)

Мощная толща погребенных болот, предопределяющая восстановительные условия, высокое содержание бактериальной массы в пес-чано-глинистых грунтах, переводящее их в квазипластичное состояние. Залегание на относительно небольшой глубине коренных глин способствует снижению их прочности за счет контаминации, до глубины 15-20 м они характеризуется как квазипластичная среда. Региональная ось разломов. Намывные отложения, засыпанные водные объекты, действующее кладбище и свалки промышленных отходов. Средняя степень загрязнения ПП.

II тк-Ш

(Н=5-20 м), Шп-тз на севере (Н до 20 м), У2кС, (Н до 100 м)

Сложные инженерно-

геологические условия проходки глубоких котлованов за счет наличия в разрезе газогенерирующих отложений (ш III шк), а также газонасыщения водонасыщенных песков (1§ III \ъ и ^ II ёп). Возможны повсеместные прорывы плывунов, глубина котлована не должна превышать 10-12 м. Узел разломов, проявленных в отложениях платформенного чехла. Засыпанные водные объекты, наличие большого числа свалок строительных и смешанных отходов. Высокая степень загрязнения ПП. Ограничение высотного строительства.

Нпк-ШУС1, Шп-тв в северной части (Н=20-30 м), У2к1, (Н до 100 м)

*Степень загрязнения подземного пространства ПП определяется минерализацией подземных вод (<1г/дм - низкая, 1 2г/дм3 - средня, >2г/дм3 - высокая).

прорыв воды со стороны дна котлована при наличии защитного водоупорного глинистого целика менее 5,0 м, при меньшем значении напора возможен подъем дна котлована при постепенном ослаблении прочности пород целика.

На территориях, характеризующихся опасностью прорывов напорных вод рекомендуется определять максимальную безопасную величину напора (давления) при условии работы защитного целика на сдвиг по формулам В.А. Мироненко и В.И. Шестакова Нба =m\y + 2c/(b- Çmf )]/ уд или И.П. Иванова

Hбез - коm\ï + 207xf + c)lr\l ув, где Нбез - безопасный напор; m -мощность целика породы; b - ширина строительного котлована; г -радиус выработки; ах - горизонтальная составляющая давления собственного веса горных пород; Ко - понижающий коэффициент; ув, у - плотности воды и пород целика соответственно; с, f=tg<p -сцепление и коэффициент внутреннего трения горных пород целика; <f- коэффициент бокового распора.

При превышении величины действующего напора над безопасным следует рассматривать возможность водопонижения при условии отсутствия негативных последствий. В зонах развития газонасыщенных грунтов рекомендуется устраивать газоразгрузочные скважины, при этом необходимо учитывать, что их радиус воздействия может значительно превышать зоны влияния депрессионных воронок при водопонижении. Однако снижение газодинамического давления не оказывает существенного влияния на рост эффективных напряжений.

Основным критерием длительной устойчивости высотного сооружения служит предельно допустимое значение крена, которое обычно определяется индивидуально для каждого проектируемого

здания. Действующие нормативы по предельно допустимому крену не могут бьггь использованы для высотных зданий. Длительная устойчивость высотного здания может быть обеспечена только в случае получения полной и достоверной инженерно-геологической информации, характеризующей условия работы грунтового основания во взаимодействии с сооружением не только в период строительства, но и прогноз их изменения в период эксплуатации. Как показывает накопленный опыт наблюдений за осадками зданий и сооружений в Санкт-Петербурге, прогнозируемые (расчетные) деформации оказываются, как правило, ниже, чем реальные величины. Анализ проектных данных показал, что в расчетах часто используются завышенные значения показателей прочности и деформационной способности грунтов из-за несоответствия применяемой методики испытаний реальным условиям работы основания.

С целью повышения полноты и достоверности получаемой информации на стадии изысканий были выделены инженерно-геологические критерии, которые влияют на безопасность строительства и эксплуатации высотных зданий. К ним относятся тектоническая и нетектоническая трещиноватость коренных глин, интенсивность которой определяет анизотропию напряженного состояния, прочность и деформационную способность этих пород, их водопроницаемость и возможность изменения таких параметров во времени. Кроме того, необходимо принимать во внимание снижение прочности конструкционных материалов за счет различных типов коррозионной активности подземной среды.

Согласно действующим в Санкт-Петербурге нормативным документам, для высотных зданий следует использовать свайные фундаменты, «...нижние концы свай следует опирать на однородный коренной грунт (кембрийскую, протерозойскую глину или морену твердой консистенции)» (п. 7.3.3 ТСН 31-332-2006).

При использовании глубоких котлованов в качестве основания обычно анализируются морены, перекрытые более поздними водонасыщенными четвертичными отложениями, к которым приурочены в различной степени загрязненные водоносные горизонты. Такие морены обычно находятся в анаэробных условиях

и имеют в основном молекулярный тип структурных связей, определяющий развитие пластических деформаций при действии тех величин напряжений, которые характерны для оснований высотных зданий.

Для подобных морен устойчивые формы консистенции не должны рассматриваться как гарантия высоких значений прочности и низкой деформируемости. Исследования, выполненные в условиях трехосного сжатия (неконсолидированно-недренированные испытания), свидетельствуют о варьировании угла внутреннего трения в пределах 0-10°, снижении значения сцепления до 0,07 МПа и менее для таких морен. Сорбция органических частиц абиотического и биотического генезиса при контаминации морены за счет утечек из систем водоотведения, а также воздействия жидкой фазы различных отходов вызывает снижение ее прочности и модуля общей деформации. Содержание биомассы в таком случае может достигать 200, реже 350мкг/г при сохранении постоянства физического состояния - показателя консистенции грунтов. Оценка работы подобных отложений в основании сооружения должна базироваться на рассмотрении их как тонкопористой среды, деформирование которой в зависимости от соотношения действующего сжимающего напряжения, структурной прочности и давления, определяющего возможность фильтрационной консолидации, происходит за счет ползучести скелета и/или фильтрационной консолидации в ограниченной по глубине зоне.

Возможность использования в качестве надежного основания коренных отложений верхнего венда и нижнего кембрия определяется не только глубиной их залегания вне или в пределах палеодолин, но, как отмечалось ранее, и степенью их дезинтегрированности. Взаимодействие сооружения с подобными породами в основании реализуется согласно модели трещиновато-блочной среды, деформации которой в зависимости от соотношения действующего сжимающего напряжения, величины структурной прочности в блоке породы и по трещине складываются из деформаций каждого блока и/или смещений по трещинам.

Определение механических свойств трещиноватых глин, участвующих в расчетах длительной устойчивости здания,

необходимо проводить с учетом их микро- и макротрещиноватости. Влияние микротрещиноватости возможно учитывать при испытаниях образцов различного размера в условиях объемного напряженного состояния при возможности их бокового расширения. Проведение исследований верхнекотлинских глин верхнего венда на образцах диаметром 35-85 мм при соотношении высоты образца к его диаметру равном двум, позволило сделать два принципиальных вывода: а) при увеличении диаметра образца более 60 мм величина сцепления (с) стремится к некоторому постоянному значению, следовательно, для определения показателей прочности с учетом микротрещиноватости оптимальный диаметр должен составлять 60 мм, дальнейшее увеличение размера образца не влияет на значение минимального сцепления; б) изменение уровня напряженного состояния не сказывается на результатах исследований масштабного эффекта и его воздействия на параметр с при диаметре образца больше 60 мм (рис. 3).

При определении модуля общей деформации (Е0) для образцов небольших размеров диаметром 35-42 мм устанавливается четкая зависимость между значением Е0 и величиной всестороннего давления (рис. 4). Для образцов диаметром 60-85 мм величина Е0 имеет отчетливую тенденцию роста по мере повышения уровня всесторонних напряжений <72=<уз, но не устанавливается связь между размером образца и значением Е0 . В этом случае рекомендуется проводить исследования максимальных и минимальных значений модуля общей деформации для дальнейшей оценки интервала изменения этой характеристики.

Как известно, наиболее рациональный метод учета влияния макротрещиноватости на показатели прочности и деформируемости горных пород является проведение полевых испытаний. При отсутствии такой возможности для определения прочности рекомендуется использовать коэффициент структурного ослабления (Фисенко Г.Л., 1972) и определять сцепление по формуле: см =(со ~+ а\п{Н1с', где см, с^ с'- сцепление пород в

массиве, в образце и по контактам между блоками пород соответственно; Н - мощность зоны деформирования; 1Т- средний размер блока; а- коэффициент, зависящий от прочности пород в

Рис. 5. Изобары сжимающих напряжений для слоистых оснований, полученные на моделях (а) и расчетом (б) (по Р.Гудману)

О 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

Всестороннее давление, 0>=о>, МПа

•диаметр образца 36 мм ©диаметр образца 60 мм Одиаметр образца 85 мм

Рис. 4. Зависимость модуля общей деформации верхнекотлинских глин венда от всестороннего давления для образцов различного диаметра

а=69°

а=45°

Рис. 3. Зависимость сцепления верхнекотлинских глин венда от диаметра образца при различном объемном напряженном состоянии

а=90°

30 40 50 60 70 80

Диаметр образца, (1, мм

Всестороннее давление а2=<т3 ♦ О Я0.5МПа АО.75 МПа

монолитном образце и характера трещиноватости (по данным ВНИМИ для плотных аргиллитоподобных глин а=2-3).

Для оценки модуля общей деформации можно

воспользоваться формулой К.В. Руппенейта:

?Т т?НТ

K=K¡

1 + 77, (1 - sin4 9¡)\, где п - число систем трещин; Е0Т, < /=i ) ЕоНТ - модуль общей деформации трещиноватого массива и в образце соответственно; 0, - среднее значение угла между трещинами /-й системы и вертикальной осью; ц, - геометрическая характеристика трещин г-й системы, определяемая по формуле 77, = ¿>,/£",/,., где S¡, l¡, Q - средние величины ширины раскрытия

трещин, размера блока породы и площади контактов по трещинам соответственно для í-й системы трещин.

Для прогноза работы коренных пород во времени необходимо оценка их длительной прочности и деформируемости при условии, что напряжения, действующие в основании сооружения, превышают предел их длительной прочности. По проведенным ранее экспериментальным исследованиям реологических свойств (К.П. Безродный, Ю.М. Карташов, Р.Э. Дашко и др.) коренные глины характеризуются значительным снижением сцепления (до 30%) и модуля общей деформации (до 50%) во времени, что необходимо учитывать в практике проектирования тяжелых сооружений при сохранении постоянства их физических свойств и состояния.

Трещиноватость и слоистость коренных глинистых пород предопределяет асимметричность распределения сжимающих напряжений в толще основания и их медленное затухание по глубине, что предполагает развитие неравномерных осадок по различным вертикальным сечениям в пределах контуров загруженных фундаментов (рис. 5).

При проектировании высотных сооружений с использованием свайных фундаментов необходимо учитывать гидродинамическое и гидрохимическое влияние нижнекотлинского горизонта при восходящем перетекании минерализованных вод через трещиноватые верхнекотлинские глины.

Усиление взвешивающего эффекта в толще коренных глин может приводить с одной стороны, к снижению веса сооружения, с другой стороны - увеличению мощности активной зоны в основании сооружения. Аналогичный взвешивающий эффект оказывает полюстровский (верхний межморенный) водоносный горизонт.

Между минерализованными хлоридными натриевыми водами, заполняющими трещины, и катионами диффузного слоя глинистых частиц в блоках глинистой породы возможно протекание реакций ионного обмена (физико-химического поглощения). Рост содержания Иа+ в диффузном слое приводит к диспергации глин, за счет чего возрастает их гидрофильность и влажность (при отсутствии набухания). Такие физико-химические процессы приводят к снижению угла внутреннего трения, в меньшей степени сцепления, что будет оказывать влияние на несущую способность свай.

Необходимо также учитывать высокую агрессивность вод нижнекотлинского водоносного горизонта по отношению к конструкционным материалам фундаментов и подземных частей сооружений, прежде всего к бетону и стальным конструкциям.

С точки зрения развития коррозионной агрессивности по отношению к бетонам большую опасность представляют подземные воды полюстровского водоносного горизонта в связи с высоким содержанием углекислоты. Загрязненные грунтовые воды оказывают коррозионное воздействие на стены подземных частей сооружений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Диссертация представляет собой законченную научно-квалификационную работу, в которой содержится решение актуальной научной задачи по инженерно-геологическому обоснованию проектирования, строительства и эксплуатации высотных зданий на территории рассмотренных групп доминантных кластеров в Санкт-Петербурге.

1. На основе анализа мирового опыта показана необходимость освоения и использования подземного пространства при высотном строительстве с целью увеличения надежности конструкции, а также получения дополнительных площадей внутри сооружения.

Отмечено, что ошибки, сделанные при изысканиях и включающие определение механических свойств грунтов по методикам, не отвечающим поведению грунтов, а также отсутствие прогнозирования негативных процессов и явлений в подземном пространстве, оказывают влияние на корректность обоснования технологии устройства котлованов, оценки их устойчивости и выбора надежных ограждающих конструкций.

2. Территория Санкт-Петербурга располагается в зоне широкого развития погребенных долин в коренных отложениях осадочного чехла, приуроченных к тектоническим разломам. Четвертичные отложения не обладают достаточной несущей способностью для использования в качестве оснований высотных зданий и должны рассматриваться, в первую очередь, как вмещающая толща для котлованов и фундаментов глубокого заложения.

3. Основанием высотных зданий могут служить верхнекотлинские глины верхнего венда либо «синие» глины нижнего кембрия, имеющие зональное строение по трещиноватости и показателям физико-механических свойств в зависимости от глубины, каждая зона характеризуется определенной интенсивностью трещиноватости, диапазоном изменения влажности и плотности. Зональность строения нарушается в зонах тектонических разломов.

4. Произведено обоснование выбора показателей физико-механических свойств, необходимых для расчетов длительной устойчивости зданий с учетом влияния микро- и макротрещиноватости верхнекотлинских глин на их прочность и деформационную способность в соответствии с особенностями взаимодействия тяжелого сооружения и дезинтегрированного основания.

5. Произведена систематизация основных инженерно-геологических факторов, учет которых необходим для повышения безопасности устройства глубоких котлованов, а также для обеспечения длительной устойчивости высотных.

6. Обоснована необходимость изучения структурно-тектонических условий (разломов и погребенных долин), подчеркивается, что при оценке инженерно-геологических особенностей территории

необходимо проводить исследования контаминации подземной среды в историческом аспекте.

Наиболее значимые работы по теме диссертации

1. Жукова А.М. Анализ и оценка возможности прорывов подземных вод при ведении работ нулевого цикла строительства в пределах многофункционального комплекса «Балтийская жемчужина»// Записки Горного института. Т. 173. СПб, СПГГИ (ТУ),

2008, с.10-13.

2. Дашко Р.Э. Некоторые данные по инженерно-геологическому обоснованию высотного строительства в Санкт-Петербурге/ Р.Э. Дашко, О.Ю. Александрова, A.M. Жукова// Труды международной конференции по геотехнике «Развитие городов и геотехническое строительство». Т. 4. СПб, 2008, с.485-490.

3. Жукова A.M. Инженерно-геологическое обоснование возможности высотного строительства в Санкт-Петербурге// Записки Горного института. Т. 182. СПб, СПГТИ (ТУ), 2009, с.25-30.

4. Жукова А.М. Инженерно-геологический анализ строительства высотных зданий в Санкт-Петербурге (на примере локальной зоны правобережья р. Невы)// Материалы III Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Геоэкология и рациональное природопользование: от науки к практике». Белгород,

2009, с. 155-158.

5. Жукова А.М. Инженерно-геологические и гидрогеологические особенности оценки условий строительства и эксплуатации высотных зданий (на примере локальной зоны правобережья р. Невы)// Записки Горного института. Т. 186. СПб, СПГГИ (ТУ), 2010,

6. Дашко Р.Э. Инженерно-геологические проблемы строительства высотных зданий в Санкт-Петербурге в условиях освоения подземного пространства// Р.Э. Дашко, A.M. Жукова// Записки Горного института. Т.189. СПб, СПГТИ (ТУ), 2011, с.18-22.

с.13-17.

РИЦ СПГГУ. 25.07.2011. 3.466 Т. 100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Жукова, Анна Михайловна

введение.

1. современное состояние проблемы высотного строительства в мировой практике и санкт-петербурге.

1.1. основные исторические сведения о строительстве и эксплуатации высотных зданий в зарубежной практике.

1.2. опыт возведения высотных зданий.в мегаполисах.

1.3. технологические решения при устройстве глубоких котлованов в зависимости от сложности инженерно-геологических условий.

1.4. негативный и позитивный опыт устройства глубоких котлованов в санкт-петербурге.

2. особенности инженерно-геологических условий санкт-петербурга в пределах доминантных кластеров.

2.1. общие положения систематизации и изучения инженерно-геологических условий территорий доминантных кластеров.

2.2. общие положения структурно-тектонических условий санкт-петербурга и их сранительная оценка на территориях доминантных кластеров.

2.3. анализ состояния и физико-механических свойств четвертичных отложений и возможности развития инженерно-геологических процессов при строительстве и эксплуатации сооружений.

2.4. анализ состояния и физико-механических свойств коренных отложений в зависимости от положения их кровли.

3. разработка инженерно-геологических моделей оснований высотных зданий.

3.1. принципы создания инженерно-геологических моделей оснований глинистых отложений четвертичного и дочетвертичного возраста с учетом шдродинамических и экологических факторов.

3.2. инженерно-геологическая модель нижнекембрийских и верхнекотлинских глин как трещиновато-блочной среды.

3.3. инженерно-геологическая модель четвертичных водонасыщенных глинистых грунтов как тонкопористой среды.

3.4. обоснование выбора показателей для расчета устойчивости тяжелых сооружений.

4. инженерно-геологические критерии при проектировании и строительстве высотных зданий.

4.1. общие и специальные инженерно-геологические критерии для оценки сложности освоения и использования подземного пространства.

4.2. степень дезинтегрирован! юоти коренных глинистых пород, используемых в качестве основания сооружений, как общий инженерно-геологический критерий.

4.3. общий критерий для оценки безопасности строительства и эксплуатации высотных зданий на основе анализа гидрогеологических условий.

4.4. реологические принципы оценки устойчивости глинистых пород как специальный критерий.

5. совершенствование системы инженерно-геологически^ и экологических исследований для целей проектирование высотных зданий в санкт-петербурге. х

5.1. существующая нормативная база для проведений! инженерно-геологических изысканий и проектирование высотных зданий. х

5.2. оцен1са инженерно-геологической обстановки территории с учетом истории ее освоения и использования.

5.3. проведение комплекса полевых инженерных-геологических изысканий для высотного строительств^

5.4. специфика проведения лабораторных исследовал^хй состояния и физико-механических свойств пород.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Инженерно-геологическое обоснование строительства высотных зданий в г. Санкт-Петербурге"

Актуальность работы. Стратегия интенсивного развития мегаполисов предполагает необходимость возведения высотных зданий при обязательном использовании подземного пространства. Сложность инженерно-геологических условий Санкт-Петербурга при отсутствии опыта проектирования' и строительства тяжелых зданий требует выделения территорий, перспективных и экономически оправданных для возведения таких сооружений.

В мировой практике тяжелые высотные здания чаще всего возводятся на скальных породах, которые в Санкт-Петербурге залегают на глубинах 180-250 м, что предопределяет необходимость использования в качестве основания вышеза-легающие глинистые отложения верхнего венда и нижнего кембрия. В инженерно-геологической практике эти отложения не рассматривались в качестве основания высотных сооружений.

Проблема возведения высотных зданий в различных странах связана с именами известных архитекторов: Ван дер Роэ, Jle Корбюзье, О. Нимейер, Н. Фостер ' и др. В настоящее время проектирование высотного строительства в сложных инженерно-геологических условиях проводится под руководством Р. Катценбаха,

A. Шмита, Дж. Дэвиса, Г. Поулоса и др. В России научно-практическим обеспече-' нием возможности высотного строительства занимаются В.М. Улицкий,

B.И. Ильичев, В.П. Петрухин, В.И. Осипов, P.C. Зиангиров, З.Г. Тер-Мартиросян, В.И. Шейнин, И.В. Колыбин, A.F. Шашкин, O.A. Шулятьев и др.

В 2006 г. специалистами ГУ НИПЦ «Генплана СПб» была составлена схема размещения высотных зданий вне исторического центра в виде доминантных кластеров без учета инженерно-геологических условий территории, в том* числе структурно-тектонических и гидрогеологических особенностей, которые необходимо принимать во внимание для оценки степени сложности устройства фундаментов тяжелых зданий. Кроме того, большое значение имеет история и длительность освоения территории, которые определяют степень контаминации подземной среды и, соответственно, негативные изменения ее компонентов.

ЦельработькИнженерно-геологическое обоснование безопасности строительства и эксплуатации высотных зданий: в условиях освоения и использования подземного пространства на территориях выделенных доминантных кластеров:

Основные задачи;исследований;'

-Изучение структурно-тектонических условий территорий доминантных: кластеров? для! анализа специфики зонального1 строения и дезинтегрированности коренных глинистых пород осадочного чехла* как основания высотных зданий;

-Исследование: влияния; гидродинамического и гидрохимического? режимов высоконапорных водоносных горизонтов на условия строительства ш эксплуатации высотных зданий.

-Оценка возможности развития негативных инженерно-геологических процессов при ведении работ нулевого цикла, в том числе устройстве глубоких котлованов:

-Создание инженерно-геологических моделей взаимодействия высотных зданий с глинистыми породами основания с учетом особенностей их макро- и микростроения.

-Разработка рекомендаций по оценке особенностей инженерно-геологических условий строительства и эксплуатации высотных зданий в Санкт-Петербурге для совершенствования, нормативной базы проведения изысканий и проектирования уникальных сооружений.

Фактический материал и личный вклад автора. В основу диссертационной работы положены исследования автора, которые проводились в период обучения в аспирантуре и магистратуре с 2006 г. по 2011г., в том числе анализ; большого объема фондовых материалов по инженерно-геологическим особенностям г. Санкт-Петербурга, включая структурно-тектонические, гидрогеологические и геоэкологические условия; Кроме того, автором выполнялась полевая документация скважин, а также экспериментальные исследования для определения влияния макро- и микротрещиноватости коренных глин на их прочность и деформационную способность.

Основные методы исследований. Инженерно-геологический анализ условий формирования состава, состояния и физико-механических свойств четвертичных и коренных глинистых пород, современные методы изучения гранулометрического состава, сопротивления сдвигу и деформационных свойств, на, установках трехосного сжатия;.расчетно-теоретические методы по обоснованию?устойчивости проектируемых сооружений и прорывам,подземных вод в котлованы.

Реализация результатов исследований. Научно-практические разработки по инженерно-геологическому обоснованию условий для строительства высотных зданий вне исторического центра Санкт-Петербурга, инженерно-геологические модели основания и принципы инженерно-геологического обеспечения проведения работ нулевого цикла высотного строительства будут применяться при совершенствовании нормативных документов по проведению инженерных изысканий и проектированию высотных зданий, а также будут внедряться рядом органи заций, таких как СПб НИИ градостроительного проектирования, ОАО «ЛЕННИИПРОЕКТ», ЗАО «Институт ЛЕНПРОМСТРОЙПРОЕКТ», ООО «ПИ Геореконструкция».

Научная новизна работы —Установлено влияние структурно-тектонических условий на зональность строения верхнекотлинских глин верхнего венда и закономерности изменения* их дезинтегрированности, прочности и деформационной способности.

-Предложены инженерно-геологические модели оснований-высотных зданий для двух типов глинистых пород, рассматриваемых как трещиновато-блочная либо тонкопористая среда.

-Получены закономерности изменения прочности и деформационной способности верхнекотлинских глин в зависимости от размера образца и объемного напряженного состояния на основе экспериментальных исследований.

-Установлено влияние восходящего перетекания минерализованных хлоридных натриевых вод на снижение несущей способности верхнекотлинских глин в основании проектируемых зданий.

1. Сложность инженерно-геологических условиш возведения ; тяжелых высотных зданий в Санкт-Петербурге определяется положением« подземного»контура: кровли, коренных пород, степенью их тектонической и нетектонической дезинтеграции, гидродинамическим и гидрохимическим режимами водоносных горизонтов, а также газодинамическими явлениями в подземном пространстве рассматриваемой территории.

2. Технология проведения работ нулевого цикла, в том числе устройства глубоких котлованов в четвертичных отложениях, должна; базироваться« на комплексном изучении степени преобразования их состояния и физико-механических свойств под воздействием природных и (Техногенных факторов, влияния: напорных вод, в том числе глубоких водоносных горизонтов и степени» освоенности прилегающей территории:

3. Безопасность эксплуатации высотных зданий зависит от степенишол-ноты и достоверности: инженерно-геологической; информации, которая должна включать исследования интенсивности техногенеза пород и подземных вод в основании, динамики изменения его напряженно-деформированного ? состояния под; влиянием гидродинамических факторов- а также возможности- развития5 различных типов коррозииконструкционных материалов.

Практическая значимость работы

- Охарактеризованы основные инженерно-геологические особенности; территорий: доминантных кластеров, определяющие безопасность освоения подземного ? пространства при устройстве глубоких котлованов и условия эксплуатации высотных зданий.

- Дано обоснование общих и специальных инженерно-геологических критериев для проведения» инженерных изысканий Л проектирования высотных зданий в условиях Санкт-Петербурга.

-Предложен алгоритм учета микро- и макротрещиноватости для оценки показателей прочности и деформационной способности верхнекотлинских глин верхнего венда как основания высотных зданий.

Достоверность научных положений и выводов базируется на большом объеме выполненных теоретических и научно-практических исследований по формированию и изменению физико-механических свойств коренных ГЛИНИСТЫХ пород Санкт-Петербурга, проведении полевых и лабораторных исследований по прочности и деформационной способности глинистых пород различного возраста и генезиса. В диссертации использован большой объем экспериментальных исследований по обоснованию особенностей взаимодействия тяжелых сооружений с глинистыми породами основания как трещиновато-блочной или тонкопористой среды. В основу диссертации положены результаты, полученные в ходе проведения научно-исследовательских работ, с непосредственным участием 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).

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и: обсуждались на научных конференциях: «Полезные ископаемые России и их освоение» (СПГТИ(ТУ), Санкт-Петербург, 2008, 2009, 2010, 2011 гг.), «Инженерные изыскания в строительстве» (ОАО «ПНИИИС», Москва, 2011 г.), межрегиональной научно-практической конференции «Обеспечение безопасности при использовании современных технологий строительства подземных сооружений в сложных условиях городской застройки» (ОАО «ЛЕННИИПРОЕКТ», Санкт-Петербург, 2008 г.), международном форуме молодых ученых «Проблемы недропользования» (СІ1Г1И (ТУ), Санкт-Петербург, 2008, 2010, 2011 гг.), международных конференциях молодых ученых в Краковской горно-металлургической академии (Краков,

Польша, 2009 и 2010 гг.) и Фрайбергской горной академии (Фрайберг, Германия, 2010 и 2011 гг.).

Структура работы

Диссертация изложена на 256 страницах, состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 140 наименований, содержит 83 рисунка, 36 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение", Жукова, Анна Михайловна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основе мирового опыта показана необходимость освоения и использования подземного пространства при высотном строительстве с целью повышения устойчивости сооружений и получения дополнительных площадей за счет устройства подземных этажей. Высотное строительство в мировой практике'развивалось более интенсивно на территориях с неглубоким залеганием прочных скальных или полускальных горных пород; на участках со значительной мощностью слабых грунтов возможность высотного строительства напрямую зависит от развития технологий фундаментострое-ния. В настоящее время наиболее применимыми для высотных зданий являются комбинированные плитно-свайные фундаменты либо плитные фундаменты со значительным заглублением.

2. Проведен анализ опыта устройства глубоких котлованов в мировой практике и Санкт-Петербурге. При устройстве глубоких котлованов в слабых водонасыщенных песчано-глинистых грунтах в качестве ограждающих конструкций используются шпунтовые ограждения, стены из буросе-кущихся свай, а также сплошные «стены в грунте». Для поддержания устойчивости стенок котлована устраиваются распорные конструкции, а также используется технология проходки методом top-down.

3. Отмечено, что развитие деформаций ограждающих конструкций котлованов могут наблюдаться за счет ошибок, сделанных при изысканиях, и повлекших за собой некорректности проектирования, в том числе применения расчетных моделей, не соответствующих поведению конструкции в грунтовой водонасыщенной толще; ошибок в оценке напряженно-деформированного состояния при игнорировании действия гидростатических и гидродинамических напоров; использования параметров механических свойств грунтов полученных в приборах и/или по методикам, не отвечающих реальным условиям напряженного состояния и работы грунтов во взаимодействии с конструкциями; недостаточного учета возможности развития негативных процессов»и явлений, связанной со спецификой инженерно-геологический, условий. Опыт устройства глубоких котлован03 под Р33" личные сооружения в Санкт-Петербурге показал принципиальна^0 возмож~ ность применения шпунтового ограждения в слабых водонасыш;^:н::НЬ1Х ГРУН~ тах при расстоянии до^ соседней застройки более* 1,5 длины котлована, для предотвращения деформаций' ниже уровня^ откопки возможно устройство распорной»плиты методом jet grouting.

4. Исследованы особенности территорий доминантный кластеров, выделенных специалистами ГУ НИ11Ц «Генплана СПб»,, с точки: зрения-инженерно-геологических, в том числе структурно-тектонических: гидрогеологических условий, а также контаминации подземного простр^-^ссТва' Территория Санкт-Петербурга располагается в зоне широкого развития погребенных долин, приуроченных к тектоническим разломам, котор>^т& опРеДе~ ляют глубину залегания кровли коренных пород, степень их тр емщиновато-сти, мощность и особенности строения четвертичной толщи. Hrla. основе сравнительного анализа территории1 доминантных кластеров показано, какие из них являются более благоприятными для возведения. ВЫСОТНЫХ зданий с точки зрения структурно-тектонического фактора. При возведении высотных сооружений рекомендуется использовать территории:^ ^ разрезе которых отсутствуют погребенные долины, либо глубина их не ПРе" вышает 15-20 м.

5. Проанализированы, особенности четвертичных отлове es® территорий доминантных кластеров. Показано; что четвертичные отЛ-<^>:>*<:ении не обладают достаточной несущей способностью для их использовав^151 в каче~ стве основания для высотных зданий, поэтому их необходимо вать в первую очередь, как вмещающую толщу для котлованов и с^рз^ндамен-тов, а также подземных этажей высотных сооружений. В^процесо?^ ведения работ нулевого цикла строительства наличие мощной толщи славх^»1^ песча~ но-глинистых грунтов, а также нескольких напорных водоносньс?с х~оризонтов предопределяет возможность развития негативных процессов и явлений в подземном пространстве, таких как плывуны, тиксотропия, прорывы напорных вод, а также газодинамические явления (связанные с природной или природно-техногенной газогенерацией в подземном пространстве). Прогнозирование таких процессов и явлений обязательно должно быть включено в инженерно-геологические исследования, кроме того, необходимо учитывать, что наличие неустойчивых разностей, проявляющих плывунные либо тиксотропные свойства, ведет к росту боковых давлений на ограждающие конструкции котлована. Необходимо отметить, что четвертичные отложения на территории Санкт-Петербурга характеризуется значительным загрязнение за счет утечек из систем водоотведения, действующих и ликвидированных свалок, кладбищ, снятых и погребенных болот, которое приводит к переходу грунтов в квазипластичное состояние, а также способствует росту коррозионной агрессивности по отношению к конструкционным материалам.

6. Подчеркивается, что в качестве оснований высотных зданий могут рассматриваться коренные породы - глины верхнего венда и нижнего кембрия. Вне зон погребенных долин и тектонических разломов глины характеризуются зональным строением, которое отражается в увеличении их плотности, влажности, снижений степени трещиноватости с глубиной. В зонах погребенных долин и разломов зональность строения нарушается, наблюдается значительный разброс показателей физико-механических свойств. Показано, что в тальвиговых частях глубоких погребенных долин отсутствует надежное основание для высотных зданий. Произведена сравнительная оценка территорий доминантных кластеров в зависимости от инженерно-геологических особенностей коренных пород, в том числе возможности восходящей фильтрации вод дочетвертичных напорных водоносных горизонтов.

7. Отмечается, что прогноз устойчивости высотного здания определяется корректностью выбора инженерно-геологической модели основания при действии давления от сооружения (давление от сооружения может достигать 1 МПа), роль которого будет меняться в зависимости от типа грунта, а также характера, величины и соотношения- нормальных и касательных напряжений. Природа и прочность структурных связей глинистой породы, которые определяются генезисом, возрастом, а также степенью ли-тификации, являются- одним из ведущих факторов при оценке деформирования глинистой породы! (без учета трещиноватости). Рекомендуется использовать две группы моделей глинистых грунтов. К первой группе моделей предложено относить породы высокой степени литификации, к которым относятся коренные глины верхнего и нижнего кембрия, для которых характерен цементационный вид связей. Такие породы необходимо анализировать как трещиновато-блочную среду, деформирование которой происходит за счет смыкания, а также смещения по трещинам и/или развития ползучести в нетрещиноватых блоках в зависимости от соотношения действующих напряжений и структурной прочности в блоке и по трещине.

8. Показано, что ко второй группе относятся четвертичные глинистые породы малой или средней степени литификации, которые должны рассматриваться как вмещающая толща подземных частей высотных сооружений, анализ деформирования базируется на их оценке как тонкопористой среды. В1 таком случае осадки глинистой породы формируются за счет фильтрационной консолидации и/или ползучести скелета в зависимости от соотношения действующих напряжений, структурной прочности и давления начала фильтрационной консолидации. Возможность развития фильтрационной консолидации определяется степенью литификации глинистой породы, содержанием глинистой фракции, а также консистенцией. Даже в условиях протекания фильтрационной консолидации, мощность зоны ее-развития мала (до 1 м), что предопределяет нецелесообразность ее учета при

238 . оценке деформирования« четвертичных пород. При этом: основными направлениями анализа четвертичных пород является обоснование методики определения сопротивления? сдвигу для повышения точности расчета устойчивости стенок и дна котлована, а также возможности прорывов напорных вод.

9. Показано; что? степень трещиноватости является определяющим фактором при оценке механических свойств коренных глин верхнего венда и нижнего! кембрия. Предложено учитывать микротрещиноватость путем испытаний образцов? различного размера? в лабораторных условиях. На основе проведенных исследований? образцов? верхнекотлинских глин венда диаметром 35-85 мм сделано два принципиальных вывода: 1) при увеличении диаметра образца более 60 мм, величина сцепления« стремится к некоторому постоянному значению, для определения; которого не имеет смысл использовать образцы диметром более 60 мм; 2) изменение уровня напряженного состояния не сказывается на результатах исследований масштабного эффекта и его воздействия на сцепление при диаметре образца более 60 мм. При определении модуля общей деформации для образцов1 небольшого размера диаметром 35-42 мм устанавливается четкая, зависимость,: между модулем; общей деформации и величиною всестороннего давления; для; образцов диаметром больше 60 мм величина модуля, имеет отчетливую тенденцию роста по> мере повышения; всестороннего давления; но не устанавливается зависимость между размером^ образца и модулем^ общей; деформации: В этом случае рекомендуется; исследование интервала изменения модуля* общей деформации. Макротрещиноватость глинистых пород рекомендуется учитывать путем введения коэффициента структурного ослабления для сцепления^ модуль общей деформации — определять по формуле К.В. Руппенейта.

10. Предложены общие и специальные инженерно-геологические критерии для оценки сложности освоения; и использования подземного пространства, при высотном строительстве по двум направлениям: инженерногеологические критерии; для; обеспечения устойчивости стенок и дна глубокого котлована в процессе ведения* работ нулевого цикла строительства, а. также инженерно-геологические критерии для обеспечения? длительной? устойчивости высотных зданий; в период; всего срока их эксплуатации. К числу общих региональных критериев; относятся наличие и влияние напорных водоносных горизонтов; как? четвертичного такси дочетвертичного возраста. На стадии; строительства^ наличие напорных; водоносных горизонтов на незначительных глубинах - до 30 м (верхний межморенный; линзы напорных вод в моренных отложениях) предопределяет вероятность прорывов напорных вод, более глубоких водоносных горизонтов - возможность восходящей фильтрации напорных.вод по ослабленным зонами контакта свай или опор (нижний межморенный;.ломоносовский, нижнекотлинский,- редко). В-процессе эксплуатации высотного сооружения; повсеместное распространение высоконапорного нижнекотлинского водоносного горизонта приводит к восходящему перетеканию: минерализованных вод через трещиноватую толщу коренных глин. К общим критериям отнесены особенности структурно-тектонических условий — наличие разломов! и погребенных долин, наиболее важным; следствием; которых является; трещиноватость коренных ГЛИН:

11. Подчеркивается» необходимость использования специальных инженерно-геологических критериев, которые должны учитываться; на; стадии строительства или эксплуатации сооружения'. К ним относятся (на стадии строительства): формирование бокового давления и/или пучение дна котлована за счет пластических деформаций; водонасыщенных грунтов и гидродинамических сил; развитие плывунов, тиксотропия, а также газодинамические явления; в период эксплуатации: вероятность проявления реологических процессов коренных пород; влияние контаминации толщи четвертичных отложений на изменение их состояния и физико-механических свойств; развитие различных видов коррозии.

12. Показано, что трещиноватость коренных глинистых пород верхнего венда и нижнего кембрия должно анализироваться, с, позиций ее влияния на прочность и деформируемость глин, водопроницаемость пород и возможность восходящего перетекания вод напорных, водоносных горизонтов^. а также специфику распределения напряжений в массиве. Характер и механизм фильтрации подземных вод через; толщу трещиноватых глин определяется; раскрытием трещин, наличием заполнителя, а также размерами блока. При ширине раскрытия трещин более 1,5 мм возможно формирование конвективного слабо турбулентного режима с размывом поверхности трещин, при раскрытии 0,5 - 1,5 мм — фильтрация замедляется, менее; 0,5 мм — наблюдается?резкое уменьшение скорости конвективного движения. Между минерализованными хлоридными натриевыми водами нижнекотлинского водоносного горизонта и катионами диффузного слоя глин протекают реакции ионного обмена, рост Иа? в диффузном слое приводит к диспергации глин, растет их гидрофильность и влажность. Трещиноватость и слоистость коренных глин предопределяет медленное затухание сжимающих напряжений по глубине и асимметричность их распространения, что способствует развитию неравномерных осадок зданий.

13. Подчеркивается* что в процессе ведения работ нулевого цикла строительства и вскрытия глубоких котлованов, на территориях, характеризующихся опасностью прорывов; напорных вод, рекомендуется' определять максимальную безопасную величин напора при условии работы; защитного целика на сдвиг по формулам В.А. Мироненко и В.И. Шестакова, либо ИШ; Иванова. При проектировании высотных зданий, с использование свайных фундаментов необходимо учитывать гидродинамическое и гидрохимическое влияние нижнекотлинского водоносного горизонта при восходящем перетекании минерализованных вод через трещиноватые верхнекотлинские глины, что приводит к снижению трения свай по боковой поверхности, а также развитию коррозии конструкционных материалов. Усиление взвешивающего эффекта в толще коренных глин за счет постепенного рюста подземного уровня этого горизонта может приводить с одной стороны к снижению веса сооружения, с другой — увеличению мощности активной зоны в основании сооружения. Кроме того, необходимо учитывать высокую агрессивность вод нижнекотлинского водоносного горизонта по отношению к конструкционным материалам, в том числе биокоррозию: ,

14. Отмечается, что для коренных пород верхнего венда и нижнего кембрия при исследовании напряженно-деформированного-состояния пород во времени особое внимание должно быть уделено процессам ползучести. На основе анализа ранее проведенных исследований показано, что снижение прочности у нижнекембрийских синих глин во; времени достигает 35%, для верхнекотлинских глин верхнего венда прочность снижается на 25%.

15: Рассмотрены основные нормативные документы по проектированию и строительству высотных зданий, разработанные в Москве и Санкт-Петербурге. Показано, что они не имеют доказательной базы, поскольку отсутствует достаточный опыт возведения таких сооружений в отечественной практике. Особенности инженерно-геологических исследований для целей проектирования и строительства высотных зданий в сложных условиях Санкт-Петербурга практически не рассматриваются, что требует совершенствования и дополнения нормативной базы.

16. Показано, что одним из важных аспектов инженерно-геологических исследований является оценка инженерно-экологических условий по двум направлениям: 1) констатация преобразования компонентов подземного пространства (грунтов, подземных вод, газов, микробиоты) за счет д лительного периода освоения и использования территории Санкт-Петербурга; 2) прогноз трансформации компонентов подземного пространства во времени, в том числе за счет функционирования нового^ в данном случае высотного, сооружения. Степень загрязнения подземного пространства предложено исследовать по следующим позициям: микробная пораженность песчано-глинистых грунтов, степень и характер загрязнения; подземных вод, взаимосвязь состояния и физико-механических свойств грунтов -с загрязненностью. Наличие микробиоты рекомендуется оценивать путем определения суммарного бежа микробного генезиса (БМ). Химический состав подземных вод рекомендуется исследовать по глубине разреза не только с точки зрения/ коррозионной агрессивности, но и с точки зрения влияния на состояние и свойства глинистых грунтов. Помимо1 требований нормативных документов,.рекомендуется определять такие показатели как ЕЬ-рН, ИН^, Н28 в полевыхусловиях, а также величины ХПК, БПК, и содержания нефтепродуктов в лабораторных условиях: Прогнозирование трансформации компонентов подземного пространства в процессе эксплуатации сооружения необходимо проводить путем моделирования, основными целями которого является оценка преобразования физико-механических свойств грунтов основания, переход глин в квазипластичное состояние, развитие плывунных свойств у песков.

17. Отмечены особенности проведения полевых инженерно-геологических исследований для целей высотного строительства. В комплекс изысканий обязательно включение геофизических работ с целью определения зон тектонических разломов, установления положения подземного рельефа кровли коренных пород, выявления интенсивности трещиноватости глин верхнего венда и нижнего кембрия, оценки деформационных свойств.грунтов. Для решения таких задач рекомендуется применять наземные геофизические методы — сейсмические работы методом отраженных волн, электроразведочные работы методом переходных процессов, а также методы сопротивления. Скважинные методы для поставленных задач должны включать сейсмоакустические работы (вертикальное сейсмическое профилирование, межскважинное просвечивание), а также радиоволновые (межскважин-ное радиоволновое просвечивание). Для установления зависимостей между упругими свойствами грунтов по геофизическим данным и их механическими свойствами по данным полевых инженерно-геологических методов необходимо накопление такого опыта непосредственно применительно к разрезу Санкт-Петербурга. Буровые инженерно-геологические скважины для целей высотного строительства должны иметь глубину, захватывающую не только зону основания, но и достаточную для изучения возможности восходящего перетекания вод напорных водоносных горизонтов, кроме того, в процессе бурение обязательно вести документацию трещиноватости коренных пород. Среди полевых инженерно-геологических методов наиболее перспективным для целей высотного строительства являются прес-сиометрические испытания, поскольку являются прямым методом определения деформационных свойств на значительной глубине.

1-Я

18. Предложено для определения физического состояния глинистых пород использовать зависимость скорости деформирования от сдвигающего усилия. Глинистый грунт при одной и той же влажности и, следовательно, показатели конси

•1 стенции будет иметь различное физическое состояние. При определении физического состояния одним из наиболее важных моментов является оценка.возможно-сти проявления плывунных свойств. Кроме того, необходимо анализировать склонность песков к суффозии. Для получения корректных параметров механических свойств глинистых грунтов показана необходимость применения трехосных испытаний по неконсолидированно-недренированной схеме, которые наилучшим образом моделируют поведение грунта в основании сооружения. Отмечены недостатки определения деформационных свойств в компрессионных приборах, а также параметров сопротивления сдвигу метом одноплоскостного среза. Показана необходимость использования одноплоскостного среза для определения сцепления и угла внутреннего трения по трещинам. Отмечается необходимость прогнозирования изт менения физико-механических свойств коренных пород верхнего венда под действием минерализованных хлоридных натриевых вод нижнекотлинского водоносного горизонта.

4 >1

1 3

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Жукова, Анна Михайловна, Санкт-Петербург

1. Алмазов В.О. Пути и методы противодействия прогрессирующему разрушению высотных зданий // Глобальная.безопасность.- июнь 2006.- С. 46-49.

2. Алонсо Е.Е. Непредсказуемое поведение больших котлованов, открытых в водонасыщенных песках/ Гене А., Алковерро Дж., Ортуно ЛУ/ Развитие городов и геотехническое строительство.- 2008.- №12.- С. 188-200.

3. Байцур А.И. Заглублённые сооружения промышленных предприятий.-Киев.: Будівельник, 1983.- 80с.

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

5. Бахолдин Б.В. Плитно-свайные фундаменты. Проектирование и особенности технологии возведения // Основания, фундаменты и механика грунтов».-2003. -№5. -С. 24-27.

6. Бишоп А., Хенкель Д. Определение свойств грунтов в трехосных испы- ' таниях. М.: Госстройиздат, 1961. - 232 с.

7. Бажин Н.П., Петров В.А., Карташов Ю.М., Баженов А.И. Результаты исследования физико-механических свойств кембрийских глин // Горное давление, сдвижение горных пород и методика маркшейдерских работ: Труды В НИМИ,.-Л.,1964 г.- Вып. LUI.- С. 49-63.

8. Безродный К.П. Параметры ползучести протерозойских (кембрийских) глин в условиях объемного напряженного состояния //Исследование конструкций станций Ленинградского метрополитена: сборник научных трудов ВНИИТС. — М., 1977.-Вып. 101.-С. 73-76.

9. Безродный К., Сильвестров С., Карташов Ю. Особенности деформирования протерозойских глин // Метрострой.- 1982.- №6.- С. 16.

10. И. 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.

11. Богов С.Г. Проблемы устройства свайных оснований в городской застройке в условиях слабых грунтов Санкт-Петербурга // Реконструкция городов и геотехническое строительство.- 2004.-№8.-С. 119-128.

12. Болдырев Г.Г. Методы определения механических свойств грунтов. Состояние вопроса Текст. Пенза: 2008. — 696 с.

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

14. Брандль X. Разрушение глубокого котлована в условиях городской застройки // Развитие городов и геотехническое строительство.- 2008.- №12.- С. 170179.

15. Ван Импе В.Ф. Фундаменты глубокого заложения: тенденции и перспективы развития // Реконструкция городов и геотехническое строительство.-2005.- № 9.- С. 7-33.

16. Васенин В.А. Численное моделирование испытаний буронабивной сваи и баретты для строительства высотного здания в г. Санкт-Петербурге // Геотехни-ка.-2010.-№5.-С. 38-47

17. Волков Ю.С. Монолитное строительство возможно даже на луне. Зарубежный опыт строительства монолитных зданий // Строительный эксперт.- 2003.-№14.

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

19. 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. 105124.

20. Голли О.Р. Определение характеристик деформируемости грунтов оснований для прогноза осадок при строительстве и реконструкции зданий // Реконструкция городовой геотехническое строительство.- 2003.- № 7.- С. 225-232.

21. Гольштейн М.Н. Механика грунтов, основания и фундаменты. — М.: Транспорт, 198 Г. 320 с.

22. Горбунов-Посадов М.И., Ильичев В.А., Кругов В.И. и др. Основания, фундаменты и подземные сооружения. — М.: Стройиздат, 1985. —480 с.i

23. ГОСТ 20276-99. Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и, деформируемости. -Взамен ГОСТ 20276-85, ГОСТ 21719-80, ГОСТ 23253-78, ГОСТ 23741-79; Введ. 01.06.2000.-50 с.

24. Граник Ю.Г., Магай A.A. Обзор зарубежного строительного опыта по высотному домостроению // Уникальные и специальные технологии в строительстве." 2004.-№ 1,- С. 20-31.

25. Граник Ю.Г. Проектирование и строительство высотных зданий // Энергосбережение. 2004. - №2.

26. Грунтоведение / Трофимов В.Т. и др. М.: Изд-во МГУ, 2005. — 1024 с.

27. 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.

28. Далматов Б.И. Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений // Учебное пособие/ под ред. Б.И. Далматова. — 3-е изд. — М.: Изд-во АСВ. СПб.: СПбГАСУ, 2006. - 428с.

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

30. Дашко Р.Э. Механика горных пород: Учебник для вузов. — М.: Недра, 1987.-264 е., ил.

31. Дашко Р.Э. Механика грунтов в инженерно-геологической практике / Р.Э. Дашко, A.A. Каган. М.: Недра, 1977. - 237 с.

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

33. Дашко Р.Э., Жукова А.М. Инженерно-геологические проблемы строительства высотных здании в Санкт-Петербурге в условиях освоения подземного пространства// Записки Горного института. -СПб, 2011.- Т. 189. С. 18-22.

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

35. Дмитриев В.В., Ярг JI.A. Методы- и качество лабораторного изучения грунтов: учебное пособие. М.: КДУ, 2008. - 542 с.

36. Жукова A.M. Инженерно-геологическое обоснование возможности высотного строительства в Санкт-Петербурге// Записки Горного института. -СПб, 2009,- Т.182. — С. 25-30.

37. Жукова A.M. Инженерно-геологические и гидрогеологические особенности оценки условий строительства и эксплуатации высотных зданий (на примере локальной зоны правобережья р. Невы)// Записки Горного института. -СПб, 2010.-Т.186. — С. 13-17.

38. Жукова A.M. Анализ и оценка возможности прорывов подземных вод при ведении работ нулевого цикла строительства в пределах многофункционального комплекса «Балтийская жемчужина»// Записки Горного института. -СПб., 2008.-Т.173.-С. 10-13.

39. Зерцалов М.Г. Механика грунтов (введение в механику скальных грунтов).- М.: Издательство Ассоциации-строительных вузов, 2006.-364 с.

40. Зилинг Д.Г. Вопросы теории и практики инженерно-геологического районирования // Сборник статей инженерно-геологического картирования.- М.: Наука, 1989.- 118с.

41. Знаменский В.В., Чунюк Д.Ю., Морозов Е.Б. Опыт применения распорных и подкосных креплений ограждающих конструкций котлованов // Геотехника.- 2010.- №3.- С. 6-11.

42. Ивахнюк В.А. Строительство и проектирование подземных и заглублённых сооружений. М.: Изд-во АСВ, 1999. — 298с.

43. Ильичев В.А., Коновалов П.А., Никифорова Н.С. Особенности геомониторинга при возведении подземных сооружений в условиях тесной городской застройки// ОФМГ. 1999.- №4.- С. 20-26.

44. Ильичев В.А., Никифорова Н.С., Коренева Е.Б. Метод расчета деформаций оснований зданий вблизи глубоких котлованов//ОФМГ.- 2006.- №6.- С. 2-6.

45. Инженерная геология России. Том 1. Грунты России / Под ред. Трофимова В.Т., Вознесенского Е.А. и Королёва В.А. М.: изд-во КДУ, 2011. - 672 с.

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

47. Карус Е.В., Кузнецов О.Л., Файзуллин И.С. Межскважинное прозвучи-вание .-М.: Недра, 1986.-149 с.

48. Карташов Ю.М. О возможности применения вибрационного метода испытаний для изучения реологических свойств горных пород // Горное давление, сдвижение горных пород и методика маркшейдерских работ : Труды В НИМИ.- Л.: Недра, 1964 г.- Вып. ЫП.- С. 3-19.

49. Катценбах Р., Шмит А., Рамм X. Основные принципы проектирования и мониторинга высотных зданий Франкфурта-на-Майне. Случаи на практики // Реконструкция городов и геотехническое строительство.- 2005.- №9.- С.80-100.

50. Кириллов В.М. Уменьшение крена жесткого фундамента // Реконструкция городов и геотехническое строительство.- 2005.- № 9.- С. 168-170.

51. Киселев И.И., Проскуряков В.В., Саванин В.В. Геология и полезные ископаемые Ленинградской области.- СПб., 1997.

52. Квик X., Нуссбаумер М. Устройство котлованов и фундаментов в Берлине: опыт реконструкции столичного мегаполиса // Реконструкция городов и геотехническое строительство.- 2003.- №7.- С. 146-168.

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

54. Королев В.А. Мониторинг геологических, литотехнических и эколого-геологических систем.- Уч. пособие / Под ред. В.Т.Трофимова. М., КДУ, 2007. — 416 с.

55. 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.

56. Кравцов. В. Высотные здания. Особенности проектирования, строительства и мониторинг фундаментов // Архитектура и строительство.- 2010.- №1 (212).

57. Леггет Р. Города и геология. М.: Мир, 1976.

58. Литвинский Г.Г. Масштабный эффект структурно неоднородных массивов // Новые технологии подземного строительства и добычи полезных ископаемых: Материалы международной научно-технической конференции.- Алчевск.-2008.

59. Лучкин М.А., Улицкий В.М. Исследование свойств глинистых грунтов для геотехнического моделирования оснований // ОФМГ.- 2006.- №6.- С. 7-9.

60. Маклакова Т.Г. Проблемы становления высотного строительства в России.// Строительная техника.- 2006.- №6 wwwЛibrarv.stroit.rlI/articles/verhstroy/index.html

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

62. Малышев М.В. Прочность грунтов и устойчивость оснований сооружений." М.: Стройиздат, 1994.- 2-е изд. 228 с.

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

64. Мангушев P.A. Принципы формирования- застройки с учётом разнотипности зданий и напластования грунтов, определяющих выбор фундаментов // Диссертацияд-ра техн. наук. СПб., 1993.- 403с.

65. Маслак Т.В: Геотехнический анализ аварийной ситуации при погружении опускного колодца в слабых грунтах //Геотехника.-2010.-№5.-С. 30-37.

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

67. МГСН 1.04-2005 Временные нормы и правила проектирования планировки и застройки участков территории высотных зданий-комплексов, высотных градостроительных комплексов в городе Москве.

68. МГСН 4.19-2005 Временные нормы и правила проектирования многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов в городе Москве

69. МДС 12-23.2006 Временные рекомендации по технологии и организа-циихтроительства многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов в Москве

70. Микляев П.С., Петрова Т.Б., Макеев В.М: Проблемы нормирования в радиационно-экологических изысканиях для строительства // Материалы международной конференции «Город и геологические опасности».-СПб., 2006.- Часть 2. — С. 150-156.

71. Миндель И.Г. Сейсмическая опасность для высотных зданий, строящихся в Санкт-Петербурге и Москве// Материалы международной конференции «Город и геологические опасности».-СПб., 2006.- Часть 2. — С. 252-257.

72. Мироненко В.А. Горнопромышленная гидрогеология: Учебник для ву= зов. Мп Недра, 1989. - 287 с.: рис., табл.

73. Мишаков В .А. Безопасное возведение глубоких котлованов вусловия: плотной городской застройки // Технологии безопасности и, инженерные системы. 2005.-№6.-С. 30-31.

74. Надежность фундаментов высотных зданий // Строительный эксперт. 2005.-№11 (198).

75. Николаев A.C., Егорова И.В., Сергеев Д.В. Подземные воды Санкто Петербурга // Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт-Петербурге в 2005 году, СПб., 2006.- С. 188-197.

76. Николаев С.В. Безопасность и надежность высотных зданий — это корузп плекс высокопрофильных решений // Уникальные и специальные технологии строительстве.- 2004.- №1.

77. Николаев Ю.В., Боровицкая Е.Ю. О потребительских свойствах под^л. земных вод Санкт-Петербурга // Вопросы экологии Северо-Запада Российской Фе:-дерации: Сборник научных трудов.- СПб., 1998.

78. Общие положения к техническим требованиям по проектированию жр^ лых зданий высотой более 75м. М.: Москомархиектура, 2002 — 71с.

79. Онуфриев Н.В. Небоскреб. Перевод программной серии статей Fortune июль-декабрь 1930. http://www.onouffiev.narod.m/history/fortiine34.htm.

80. О первом опыте проектирования и строительства высотных здании/ Поиск, от проекта до ключа.- 2007,- №2.

81. Опыт работы по обеспечению надежности и безопасности фундаменте»: высотных зданий на сжимаемые основания и на деформируемых горных пород у Строительный эксперт.- 2005.- №11 (198).

82. Особенности инженерно-геологических условий Санкт-Петербурга Даппсо Р.Э., Александрова О.Ю., Котюков П.В., Шидловская A.B. // Развитие горс> дов и геотехническое строительство.-2011.-№13 — С. 24-71.

83. Особенности оценки степени трещиноватости пород при инжен> геологическом изучении месторождений полезных ископаемых / Абатурова. -р»,*5

84. Пек Р.Б., Хенсон У.Э., Торнбурн Т.Х. Основания и фундаменты,. Госстройиздат, 1958. ,

85. Поулос Г. Высотные здания ш фундаменты глубокого заложе:3VL:сложные задачи строительства на Ближнем востоке // Развитие городов итестзгг—: ческое строительство.- 2011.- №13 С. 97-1511.

86. Проектирование и устройство оснований, фундаментов и подз< частей многофункциональных высотных зданий и комплексов // ФРУП ^ЗЕЗЦц «СТРОИТЕЛЬСТВО», МДС 50-1,2007.

87. Прогноз скорости осадок оснований сооружений/ Цытович Н. рецкий Ю.К., Малышев М.В., Абедев М.Ю. и др. М.: Издательство литерагу строительству, 1967.-240 с.

88. Прочность и деформируемость горных пород/ Карташов Ю.М., ев Б.В., Михеев Г.В., Фадеев А.Б. М-.: Недра., 1979.- 269 с.

89. РМД 31 -04-2008 Санкт-Петербург. Рекомендации по строительств лых и общественных высотных зданий.- Рек. 20.06.2008.хвежи

90. Руппенейт К.В. Деформируемость массивов трещиноватых горн: род. — М.: Недра, 1975. 223 с.

91. Савич А.И., Ященко З.Г. Исследование упругих и деформац^ свойств горных пород сейсмоакустическими методами. — М.: Недра, 1979.-21гго

92. Санкт-Петербург Петроград - Ленинград. Энциклопедических^ вочник.- Научное изд-во БРЭ, 1992.> /

93. Севостьянов В.В., Миндель И.Г., Трифонов Б.А. Оценка сейсма^ Веской опасности для высотных зданий г. Москвы // Уникальные и специальные те^:геологии в строительстве.- 2006.- № 1(4).- С. 56-62.

94. Сидоров H.H., Сипидин В.П. Современные методы определения: "зсарак теристик механических свойств грунтов. — Л.: Издательство литературы« по <:=троительству, 1972,- 136 с.ч

95. Сипидин В.П., Сидоров H.H. Исследование грунтов в j-гттпт i i г~ трг-nr ного сжатия. Л., М.: ГСИ, 1963. - 92 с.

96. Современное высотное строительство. Монография. М.: i УП "ИТЦ Москомархитектуры", 2007. 440 е.: ил.109: Сорокина Г.В. Методы исследования деформационных и т., rz?очностных свойств глинистых грунтов в условиях ползучести// ОФМГ.- 2006.- №6=— С. 26-28.

97. СП 11-102-97. Инженерно-экологические изыскания для стрг=^омтельства. -Введ. 15.08.1997. впервые;

98. СП 11-105-97. Инженерно-геологические изыскания для ст£рз=з»~оительства. -Введ. 01.03.1998. впервые.

99. Тер-Мартиросян З.Г., Крыжановский А.Л. Геомеханическг==^а^1 безопасность зданий и сооружений повышенной ответственности // Материал- г wr междуна5родной конференции «Город и геологические опасности».-СПб., 2006.- "*- Jacrb 2 — С. 120-125.

100. ТСН 31-332-2006 Санкт-Петербург. Жилые и пбщррттгттттттг 7 высотныеIздания. Введ. 23.12.2005.

101. ТСН 50-302-2004 Санкт-Петербург. Проектирование фундэ -n^tскитов зданий и сооружений в Санкт-Петербурге. Введ. 05.08.2004.

102. Улицкий В.М., Шашкин А.Г., Шашкин К.Г. Высотное стрех.дхельство в

103. Санкт-Петербурге // Реконструкция городов, и геотехническое стрс==»-1ЕГгельство.-2005.-№9.- С. 56-67.

104. Улицкий В.М., Шашкин А.Г., Шашкин К.Г. Геотехнически:>е сопровождение развития городов. СПб, 2010.

105. Улицкий В.М., Шашкин А.Г., Шашкин К.Г. Геотехнически-«^- — проблемы развития городов. — СПб, 2010.

106. Основные вопросы технического регламента ттрпр.тгшрпияни---------высотныхзданий в Санкт-Петербурге / Улицкий В.М., Шашкин А.Г., Оршанский. «" ' т; и др. //

107. Реконструкция городов и геотехническое строительство:- 2005 №9.- С. с ->^7-11.

108. Механика грунтов, основаниями фундаменты: Учеб. Пособий— для строит. спец. вузов / Ухов С.Б., Семенов В.В., Знаменский В .В; и др. М.: Be—^гесшая школа., 2002. - 2-е издание., перераб. и доп. — 556 е.: ил.

109. Фиораванте В., Ямиолковский М.Б. Физическое моделирование плит-но-свайных фундаментов // Реконструкция городов и геотехническое строительство.- 2006.- №10.- С. 200-206.

110. Шапиро А.В., Волков А.Ю., Козицкий Б.Ф. Сборный железобетон в многоэтажном строительстве. Современное состояние и перспективы // Реконструкция городов и геотехническое строительство.- 2005.- №9.- С. 251-264.

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

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

113. Швечиков Ю.В., Левинтов. Г.В. Результаты повторных испытаний забивных железобетонных свай статической нагрузкой в условиях Санкт-Петербурга // Реконструкция городов и геотехническое строительство,- 2005.- №9.- С. 246-250.

114. Ahmed Hosny Abdel-rahman. Construction Risk Management of Deep Braced Excavations in Cairo/ Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 2007, pp 506-518.

115. ASTM D2850. Standard Test Method for Unconsolidated Undrained Triaxial ; Compression Test on Cohesive Soils. 2007.

116. ASTM D4767. Standard Test Method for Consolidated Undrained Triaxial Compression Test on Cohesive Soils. 2007.

117. BS 1377-7:1990. Methods ofTests for Soils for Civil Engineering Purposes. Shear Strength Tests (total stress). — British Standards Institution, 1990.

118. Cassandra J. Rutherford, Giovanna Biscontin, Demetrious Koutsoftas, JeanLouis Briaud. Design Process of Deep Soil Mixed Walls for Excavation Support/ International Journal of Geoengineering Case Histories ©, Vol. 1, Issue 2.

119. Cassidy, M. J., Byrne, B. W. & Randolph, M. F. (2004). A comparison of the combined load behaviour of spudcan and caisson foundations on soft normally consolidated clay/ Ge otechnique 54, No. 2, 91-106, 2004.

120. H.-G. Kempfert, B. Gebreselassie (2006). Excavations and Foundations in soft soils. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. — 576 p.

121. I.H. Wong, I.K. Ooi. B.B. Broms. Performans of raft foundations for high-rise buildings on the Bouldery Clay in Singapore/ Canadian Geotechnical Journal, 33, 1996.

122. J.C.D. Hoenderkamp, M.C.M. Bakker, H.H. Snijder. Preliminary design of high-rise outrigger braced shear wall structures on flexible foundations/ HERON, Vol. 48, №2.

123. John Davies, James Lui, Jack Pappin, K K Yin and C W Law. The foundation design for two super high-rise building in Hong Kong, CTBUH 2004.

124. M. Long (2001). Database for retaining wall and ground movements due to deep excavations Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering. — 203-222 p.

125. Torn Masuda (1993). Behavior of deep excavation with diaphragm wall. — MDR in civil and environmental engineering Massachosetts Inst, of Technology.

Информация о работе

Жукова, Анна Михайловна
кандидата геолого-минералогических наук
Санкт-Петербург, 2011
ВАК 25.00.08

Диссертация

Инженерно-геологическое обоснование строительства высотных зданий в г. Санкт-Петербурге - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы