Инженерно-геологическое обоснование условий строительства и эксплуатации подземных транспортных сооружений в пределах исторической части Санкт-Петербурга

Шатская, Елена Юрьевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Инженерно-геологическое обоснование условий строительства и эксплуатации подземных транспортных сооружений в пределах исторической части Санкт-Петербурга
ВАК РФ 25.00.08, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Инженерно-геологическое обоснование условий строительства и эксплуатации подземных транспортных сооружений в пределах исторической части Санкт-Петербурга"

На правах рукописи

ШАТСКАЯ Елена Юрьевна

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ УСЛОВИЙ СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОДЗЕМНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СООРУЖЕНИЙ В ПРЕДЕЛАХ ИСТОРИЧЕСКОЙ ЧАСТИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА

Специальность 25.00.08 - Инженерная геология,

мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

1 4 ОКТ 2010

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2010

004610227

Работа выполнена в государственном образовательном учреяедении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете).

Научный руководитель -

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Дашко Регина Эдуардовна

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук

Неизвестное Ярослав Владимирович,

кандидат технических наук, доцент

Тулин Павел Кириллович

Ведущее предприятие - Санкт-Петербургский государственный университет

Защита диссертации состоится 28 сентября 2010 г. в 16 ч на заседании диссертационного совета Д 212.224.11 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд.4312.

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

Автореферат разослан 27 августа 2010 г.

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

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Петербургский метрополитен является одним из наиболее глубоких метрополитенов мира. Строительство подземных станций, эскалаторных и перегонных тоннелей в 50"-60х гг прошлого века в ряде случаев сопровождалось переходом в аварийное и предаварийное состояние старинных жилых и архитектурно-исторических зданий постройки 18-19 веков. Развитие больших и неравномерных деформаций зданий в пределах исторической (островной) части города было связано с отсутствием в то время безусадочных технологий проходки в сложных инженерно-геологических, гидрогеологических и геоэкологических условиях.

Большой вклад в изучение влияния строительства метрополитена на устойчивость зданий и сооружений в различные года внесли: Ю.А. Лиманов, В.Ф. Подаков, Д.М. Голицынский, Н.С. Булычев, А.Г. Протосеня, О.В. Тимофеев, П.К. Тулин и др. Изучением инженерно-геологических условий подземной среды для строительства метрополитена занимались: В.Д. Ломтадзе, Б.Н. Архангельский, Р.Н. Левашова, Р.Н. Кремнева, С.Я. Нагорный и др.

Влияние агрессивности подземной среды на конструкционные материалы в должной мере не учитывалось проектировщиками и строителями, в связи с чем, рассчитанные на 100 лет эксплуатации несущие обделки и гидроизоляция тоннелей в настоящее время требуют капитального ремонта.

Цель работы Установление закономерностей влияния инженерно-геологических и геоэкологических условий с учетом агрессивности компонентов подземной среды на развитие деформаций и длительную устойчивость несущих конструкций перегонных и эскалаторных тоннелей в пределах исторического центра города.

Основные задачи исследований:

1. Изучение особенностей эксплуатации и разрушения несущей обделки эскалаторного тоннеля ст.м. «Площадь Александра Невского-1» в условиях развития слабых четвертичных отложений при высокой степени загрязнения компонентов подземной среды.

2. Исследование в ретроспективном и перспективном плане влияния строительства и эксплуатации перегонных тоннелей и подземных станций на устойчивость зданий в исторической части города в зависимости от сложности инженерно-геологических условий и технологии ведения работ. 3. Изучение влияния инженерно-геологических особенностей верхнекотлинских глин верхнего венда в тальвеге и склоновой части глубокой погребенной долины на условия эксплуатации перегонных тоннелей «Невский проспект -Горьковская» и «Гостиный двор - Василеостровская». 4. Установление взаимосвязи развития вертикальных перемещений по трассам вышеназванных перегонных тоннелей при их расположении в различных зонах верхнекотлинских глин ниже подземного контура погребенной долины. 5. Сравнительная оценка коррозионной активности четвертичных отложений (эскалаторные тоннели) с особенностями протекания коррозии обделок перегонных тоннелей в верхнекотлинских глинах венда.

Фактический материал и личный вклад автора. Диссертационная работа подготовлена на основе исследований, проведенных кафедрами гидрогеологии и инженерной геологии и строительства горных предприятий и подземных сооружений СПГГИ (ТУ), в которых автор принимал непосредственное участие, с 2006 года. Участие автора в проведении специализированной съемки эскалаторного и глубоких перегонных тоннелей Петербургского метрополитена с отбором образцов разрушенных конструкционных материалов и натечных форм; проведение экспериментальных исследований для оценки особенностей разрушения несущих обделок, изучения влияния гидродинамического и гидрохимического воздействия напорного водоносного комплекса на деформации тоннелей и разрушение конструкционных материалов; влияние строительства подземных станций на развитие оседания земной поверхности в пределах плотной застройки исторического центра города.

Основные методы исследований: теоретический анализ формирования зонального строения верхнекотлинских глин и агрессивности подземной среды по отношению конструкционным материалам; полевые методы опробования разрушенных обделок и

гидроизоляционного слоя, а также водопроявлений; экспериментальные исследования биокоррозии; использование компьютерных технологий моделирования деформаций, земной поверхности при строительстве подземной станции и обработки результатов.

Объект исследований.

Эксплуатируемые эскалаторный и перегонные тоннели в исторической части города ст.м. «Площадь Александра Невского -I», перегоны «Невский проспект - Горьковская» и «Гостиный двор -Василеостровская», а также строящаяся станция «Адмиралтейская».

Объекты внедрения результатов исследований.

Научно-практические разработки по особенностям развития перемещений перегонных тоннелей в зависимости от зонального строения трещиноватых верхнекотлинских глин и формирования агрессивной подземной среды будет внедряться рядом организаций: ОАО НИПИИ «Ленметрогипротранс», ОАО «Метрострой», служба ТОИС ГУП «Петербургский метрополитен».

Научная новизна работы:

1. Определено влияние загрязнения водонасыщенной толщи четвертичных отложений на разрушение чугунных обделок и гидроизоляции эскалаторного тоннеля и выявлены деструкторы конструкционных материалов

2. Установлены закономерности развития вертикальных перемещений перегонных тоннелей в зависимости от зонального строения, степени трещиноватости толщи верхнекотлинских глинах под палеодолиной Пра-Невы и гидродинамического воздействия вендского водоносного комплекса, а также специфика влияния минерализованных хлоридно-натриевых вод комплекса на несущие конструкции перегонных тоннелей.

3. Выполнен сравнительный анализ агрессивности вмещающей среды, в том числе подземных вод, на особенности протекания коррозии конструкционных материалов в разрезе четвертичных отложений (эскалаторный ход) и в породах верхнего венда (перегонные тоннели).

Защищаемые положения.

1. Формирование агрессивности подземной среды в зонах интенсивного загрязнения грунтовых вод и четвертичных отложений происходит за счет старинных и действующих кладбищ, погребенных болот и утечек из системы водоотведения, что предопределяет активное коррозионное разрушение чугунных несущих конструкций эскалаторного тоннеля ст.м. «Площадь Александра Невского-1».

2. Строительство подземных станций при наличии мощной толщи слабых водонасыщенных песчано-глинистых отложений в разрезе исторического центра города приводит к развитию деформаций земной поверхности в условиях плотной застройки 1819 вв., что должно учитываться при обосновании технологий ведения подземных работ с целью сохранения исторического облика города

3. Характер и динамика развития вертикальных перемещений перегонных тоннелей «Невский проспект - Горьковская» и «Гостиный двор - Василеостровская» зависит от их расположения по отношению к тальвеговой либо склоновой части погребенной долины Пра-Невы, определяющей степень дезинтеграции верхнекотлинских глин и интенсивность комплексного воздействия подземных вод вендского водоносного комплекса

4. Компонентный состав разрушенных конструкционных материалов и натечных форм в эскалаторном и глубоких перегонных тоннелях зависит от гидрогеохимических условий водоносных горизонтов, воздействующих на обделку, а также техногенных источников загрязнения подземной среды

Практическая значимость работы.

1. Проведена оценка степени агрессивности подземной среды в толще четвертичных отложений и подземных вод в процессе их загрязнения по отношению к несущим конструкциям и гидроизоляционному слою эскалаторного хода ст. м. "Площадь Александра Невского-Р'.

2. Рассчитаны размеры зон влияния и величина деформаций земной поверхности ст.м. «Адмиралтейская» с помощью компьютерного моделирования.

3. Установлена динамика разрушения конструкционных материалов эскалаторных и глубоких перегонных тоннелей в зависимости от компонентного состава подземных вод и агрессивности вмещающей среды.

4. Установлено отсутствие влияния глубины заложения тоннелей различного назначения на сохранность их несущих конструкций в условиях подземной среды исторического центра.

Достоверность научных положений и выводов. В диссертационной работе использован большой объем научно-практических и экспериментальных исследований по влиянию особенностей инженерно-геологических и геоэкологических условий на разрушение несущих конструкций (бетон, железобетон и чугун) и гидроизоляционных материалов обделки тоннелей. В основу диссертации положены результаты, полученные в ходе проведения хоздоговорных работ, с непосредственным участием автора: «Обследование перегонных тоннелей и контроль напряженно-деформированного состояния обделок на перегоне "Невский проспект - Горьковская" по 1-му и П-му путям Петербургского метрополитена» (2006 г), «Обследование перегонных тоннелей и контроль напряженно-деформированного состояния обделок на перегоне "Гостиный двор - Василеостровская" по 1-му и П-му путям Петербургского метрополитена» (2006 г), «Обследование технического состояния строительных конструкций наклонного хода ст. "Площадь Александра Невского I"» (2009 г).

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях: Международный форум молодых ученых «Проблемы недропользования» (СПГТИ (ТУ), Санкт-Петербург, 2007г); Всероссийская конференция-конкурс студентов выпускного года (СПГГИ(ТУ), Санкт-Петербург, 2007г); ХЬУШ международная конференция (Краковская Горная академия, г. Краков, Польша, 2007 г.); Молодежный форум в рамках горно-металлургической конференции (Фрайбергская горно-металлургическая академия, г. Фрайберг, Германия, 2008 и 2009 г.), «III Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Геоэкология и

рациональное природопользование: от науки к практике», (Белгородский государственный университет, Белгород, 2009г); Конференция молодых специалистов «Дерзость надежд», посвященная памяти доктора геолого-минералогических наук, члена корреспондента РАН Валерия Александровича Мироненко (2010г); I Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Геология в развивающемся мире» (Пермский государственный университет, г. Пермь, 20 Юг).

Публикации. Основные результаты диссертации содержатся в 9 опубликованных работах, в том числе три статьи в журналах, входящих в Перечень, рекомендованный ВАК Минобрнауки РФ.

Структура работы.

Диссертация изложена на 197 страницах, состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 114 наименований, содержит 57 рисунков, 24 таблицы, 30 фотографий, 3 приложения.

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 ГиИГ СПГГИ(ТУ) д.г.-м.н. проф. Антонова В.В., д.г.-м.н. проф. Иванова И.П., д.г.-м.н. проф. Сударикова С.М., к.г-м.н. доц. Петрова Н.С., к.г-м.н. доц. Шидловскую А,В., к.г-м.н. Александрову О.Ю., и других сотрудников кафедры за обсуждение материалов диссертации; асс. Котюкова П.В., асп. Панкратову К.В., асп. Ковалеву E.H. за содействие в проведении полевых и экспериментальных работ. Автор выражает глубокую благодарность д.б.н. Власову Д.Ю. за помощь в проведении микробиологических исследований.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ИХ ОБОСНОВАНИЕ 1. Формирование агрессивности подземной среды в зонах

интенсивного загрязнения грунтовых вод и четвертичных отложений происходит за счет старинных и действующих кладбищ, погребенных болот и утечек из системы водоотведения, что предопределяет активное коррозионное

разрушение чугунных несущих конструкций эскалаторного тоннеля спим. ((Площадь Александра Невского-1».

Обследованный эскалаторный тоннель пересекает толщу водонасыщенных песчано-глинистых отложений четвертичного возраста и верхнюю часть разреза наиболее дислоцированной зоны верхпекотлинских глин верхнего венда. Во вмещающей толще прослеживается два водоносных горизонта, а также обводненные прослои песчаников в коренных глинах, химический состав которых дан в приложении 1.

Таблица 1. Природные и техногенные факторы, влияющие на разрушение конструкционных материалов эскалаторного тоннеля ст.м. «Площадь Александра

Невского-1».

Природные факторы Техногенные факторы

Присутствие генетически слабых водонасыщенных песчано-глинистых отложений с включениями органического вещества. Влияние искусственного замораживания фунтов на материалы обделки эскалаторного тоннеля на начальном этапе его эксплуатации.

Снятые либо захороненные болота в пределах зоны их влияния на конструкцию тоннеля. Наличие привнесенной микробиоты в подземных водах и водоупорах четвертичных отложений.

Наличие двух водоносных горизонтов в четвертичных отложениях и возможное влияние напорных подземных вод в прослоях песчаников в водоупорной толще верхнекотлинских глин верхнего венда. Утечки из канализационно-бытовой системы, поступающие из регионального канализационного коллектора, который проходит на глубине 25 м от поверхности.

Присутствие природной микробиоты в подземных водах и вмещающей эскалаторный тоннель толще пород Расположение вблизи рассматриваемой территории старинных и действующих кладбищ Александро-Невской Лавры.

Трещиноватость коренных породах верхнего венда, интенсивность которой возрастает в зонах наличия тектонических разломов. Влияние динамических и вибрационных нагрузок на материалы несущих конструкций за счет работающих механизмов эскалаторов и транспортных магистралей.

Эскалаторный тоннель ст.м. «Площадь Александра Невского-1» эксплуатируется более 40 лет в неблагоприятных инженерно-геологических и геоэкологических условиях, под

действием которых наблюдается разрушение конструкционных материалов несущих обделок. Основные факторы, которые формируют коррозионную обстановку по отношению к конструкционным материалам, можно разделить на природные и техногенные (табл. 1).

В результате проведенной специализированной съемки состояния несущих обделок эскалаторного тоннеля было зафиксировано растворение и выщелачивание гидроизоляционного слоя, графитизация чугунных тюбингов, что свидетельствует о высокой степени разрушения обделки тоннелей, росте ее проницаемости не только в стыках, но и через тело тюбинга. Разрушение гидроизоляционных материалов (цементов) сопровождается образованием новых соединений, графитизация чугуна приводит к его расслоению. Анализ полученных данных показал, что содержание органических соединений биогенного и абиогенного характера (рис. 1) и других химических компонентов (рис. 2) в водных вытяжках1 разрушенных материалов коррелирует с химическим составом водоносных горизонтов в разрезе (см. приложение 1).

Тюбинги верхней части эскалаторного тоннеля находятся в зоне влияния наиболее загрязненных грунтовых вод, тюбинг 60 расположен в области воздействия менее загрязненного межморенного водоносного горизонта, максимальное содержание гидрокарбонатов и сульфатов натрия, а также ХПК и БПК5 (тюбинг 31) четко увязывается с положением регионального канализационного коллектора, из которого наблюдаются постоянные утечки (см. рис. 1). Высокое содержание сульфатов (до 834 мг/л), в водных вытяжках свидетельствует о растворении и выщелачивании гипса и гидросульфоалюмината кальция в гидроизоляционном слое. Кроме того, ион 8042" образуется за счегг деятельности тионовых бактерий, которые обнаружены в конструкционных материалах в ходе микробиологических анализов.

Расположение нижней части эскалаторного тоннеля в верхнекотлинских глинах верхнего венда (тюбинги 60-78)

1 Приготовление водных вытяжек проводилось согласно ГОСТ 27753.2-88

Метод приготовление водной вытяжки

предопределяет возможность воздействия минерализованных напорных вод, содержащихся в прослоях песчаника, что объясняет постепенное повышение содержания хлоридов до 1400 мг/л и более в водных вытяжках.

тюб1 тюб 2 тюб 9тюб 11тюб 15тюб 29-поб 31тюб 46ттоб бОтюб 78 Номер пикета

Рисунок. I. Изменение значений ХПК и БПК5 водных вытяжек деградированных конструкционных материалов и натечных форм по протяженности эскалаторного

тоннеля.

□ Na+, мг/л HCl-, мг/л S НСОЗ-, мг/л ЕВ S042-, мг/л И ХПК, мг02/л

Рисунок 2. Химический состав водных вытяжек, приготовленных из корродированного чугуна и натечных форм, отобранных по всей протяженности эскалаторного тоннеля «Пл. Ал.Невского-1».

Следует отметить также некоторые особенности эксплуатации обделок наклонного тоннеля, связанные с постоянными динамическими и вибрационными нагрузками за счет функционирования механизмов эскалаторов в течение 20 и более часов в сутки. Значения виброскорости, создаваемой эскалаторами, могут достигать 135 дБ или 300 мм/сек, а размер зоны действия высокого уровня составляет до 30 м. При этом амплитуда вибрации тоннельной обделки на некоторых станциях метрополитена при

работающих механизмах эскалаторов варьирует от 0,04-0,05 мм/сек. Подобные воздействия оказывают негативное влияние на трещинообразование в конструкционных материалах. Кроме того, по данным биофизических исследований постоянные вибрации приводят к уменьшению количества микроорганизмов за счет разрушения их клеток. Однако, выжившие формы обладают достаточно высокой стойкостью, что доказывается результатами исследований по определению численности микроорганизмов, проведенных в СПбГУ под руководством д.б.н. Д.Ю. Власова, с помощью посевов культур микрофлоры на различных питательных средах.

2. Строительство подземных станций при наличии мощной толщи слабых водонасыщеиных песчано-глинистых отложений в разрезе исторического центра города приводит к развитию деформаций земной поверхности в условиях плотной застройки 18-19 вв., что должно учитываться при обосновании технологий ведения подземных работ с целью сохранения исторического облика города.

В настоящее время в историческом центре города в стадии строительства находится ст. м. «Адмиралтейская», которая считается самой глубокой станцией метрополитена в мире. Расположение станции «Адмиралтейская» в районе плотной застройки и использование негативного опыта строительства предыдущих станций, предопределило необходимость принятия мер по предупреждению разрушений старинных зданий в зоне влияния горнопроходческих работ. В 70-80ых гг прошлого века были проведены мероприятия по повышению жесткости сооружений и усилению фундаментов зданий, попавших в зону расчетных деформаций. (Долгих М.В., 1997). Однако, в период строительства подземного вестибюля станции «Адмиралтейская» наблюдались деформации, которые привели к переходу ряда старинных зданий в предаварийное и аварийное состояние.

В диссертации было выполнено численное моделирование сдвижений и деформаций, вызванных сооружением основных выработок станции, которое осуществлялось на основе метода конечных элементов с помощью программы SIGMA. Для анализа

была рассмотрена плоская модель (в плоскости перпендикулярной оси станции) с горизонтально залегающими слоями слабых водонасыщенных пород четвертичной толщи и верхнего венда. Используемые показатели механических свойств пород были получены в результате испытаний на установках трехосного сжатия в ходе проведения инженерно-геологических изысканий в районе Исаакиевской площади в 2009г (табл. 2).

Таблица 2. Показатели механических свойств пород, используемые при _ моделировании. ___

Показатели Породы'— Мощ ность слоя с, МПа Ф. град Е, МПа И If

Литориновые отложения 20 0,02 16 7 0,35 5

0,02 25 10

Озерно-ледниковые 10 0,017 0 0,27 0,45 0

отложения 0,028 6 4 2

Лужская морена и озерно-ледниковые суглинки лужского возраста 0,045 0 0,9 0

35 0,040 12 10 0,40 6

Дислоцированная толща вендских глин 15 0,13 5 40 0,42 3

Верхнекотлинские глины вецда 20 0,6 16 160 0,35 5

Примечание с - сцепление, ср — угол внутреннего трения, Е - модуль деформации, ц - коэффициент Пуассона, V - угол дилатансии

В расчетах деформации земной поверхности использовались две модели: линейно-деформируемой и упруго-пластической сред.

Расстояние от оси станции, м О 10 20 30 40 60 60 70 80 90 100 110

Рисунок 3. Мульда оседания земной поверхности, полученная по результатам моделирования оседания земной поверхности от строительства станции «Адмиралтейская» в программном пакете SIGMA.

Для адаптации модели к реальным условиям применялись данные натурных измерений оседаний земной поверхности, производившихся во время строительства станции и в последующие периоды. По результатам проведенного моделирования получены параметры мульды оседания земной поверхности (рис. 3).

Из приведенного рисунка видно, что в радиусе 75 м от оси станции оседание земной поверхности и соответственно зданий снижается до 20 мм. Согласно действующим нормам ТСН 50-3022004 дополнительные осадки в 20-30 мм способствуют переводу старинных зданий в предаварийное состояние. 3. Характер и динамика развития вертикальных перемещений перегонных тоннелей «Невский проспект -Горьковская» и «Гостиный двор - Василеостровская» зависит от их расположения по отношению к тальвеговой либо склоновой части погребенной долины Пра-Невы, определяющей степень дезинтеграции верхнекотлинских глин и интенсивность комплексного воздействия подземных вод вендского водоносного комплекса.

Исследуемые трассы перегонных тоннелей центральной части города «Невский проспект - Горьковская» и «Гостиный двор -Василеостровская» пройдены под тальвегом погребенной долины Пра-Невы на глубине более 90 м. В пределах склоновой части палеодолины вмещающей средой тоннелей служат верхнекотлинские глины верхнего венда, а в тальвеговой части -толща переслаивания песчаников с прослоями глин, ниже которой прослеживается вендский водоносный комплекс, содержащий хлоридные натриевые воды.

Согласно данным, приведенным в приложении 2, существенные снижения величины вертикальных перемещений тоннелей отчетливо прослеживаются в зоне тальвега, при их проложении на минимальном расстоянии от кровли напорного вендского водоносного комплекса, где действуют наибольшие градиенты напора (свыше 9,0), определяющие величину гидродинамического давления при восходящем перетекании хлоридно-натриевых вод через трещиноватую толщу водоупоров.

Величина вертикальных перемещений (Б) тоннельных конструкций по трассам определяется как результирующая от действия следующих составляющих: 8 = 81 + Бг + Бз + 84 - 85, где 81 - деформация оседания, зависящая от действия давления собственного веса пород (природное давление над кровлей тоннеля), мм; 82 - деформация, создаваемое тоннельной конструкцией, мм; Бз - деформация оседания, определяемая образованием пустот при растворении и выщелачивании гидроизоляционного слоя, мм; 84 -деформация, обусловленная изменением состояния и деформационных свойств вмещающих пород при физико-химическом воздействии хлоридно-натриевых вод вендского водоносного комплекса, мм; 85 - деформация подъема, создаваемая за счет действия напоров вендского водоносного комплекса, мм.

Если Б] + 82 + 83 + 84 > 85, то тоннели испытывают только перемещения оседания.

Гидродинамический режим вендского водоносного комплекса, характеризуется чередованием спадов и подъемов пьезометрической поверхности. В настоящее время уровень горизонта постепенно растет во времени на территории всего города. При восстановлении пьезометрической поверхности вендского водоносного комплекса до естественного уровня (выше земной поверхности), снижается величина оседания тоннеля.

Постепенное разрушение гидроизоляционного слоя за счет растворения и выщелачивания тампонажного цемента также оказывает влияние на увеличение значений оседания тоннелей (83).

Соответственно динамике перемещений выделены три зоны по трассе «Невский проспект - Горьковская» и четыре зоны по трассе «Гостиный двор - Василеостровская» (приложение 2). 4. Компонентный состав разрушенных конструкционных материалов и натечных форм в эскалаторном и глубоких перегонных тоннелях зависит от гидрогеохимических условий водоносных горизонтов, воздействующих на обделку, а также техногенных источников загрязнения подземной среды.

По трассам перегонных тоннелей центральной части города «Невский проспект - Горьковская» и «Гостиный двор -Василеостровская» была проведена специализированная съемка

состояния тоннельных конструкций с отбором проб разрушенных несущих материалов (бетон, железобетон, чугун) и натечных форм, образующихся на теле тюбингов, а также в горизонтальных и вертикальных стыках и болтовых отверстиях. Следует принимать во внимание, что для перегонных тоннелей вмещающей средой являются верхнекотлинские глины венда и толща переслаивания глин и песчаников.

По результатам проведенного анализа химического состава водных вытяжек, приготовленных из отобранных проб, была определена направленность процессов разрушения несущих обделок и гидроизоляционных материалов перегонных тоннелей.

На перегоне «Невский проспект - Горьковская», ремонт которого был закончен за 4 месяца до начала обследования (июнь 2006г), преобладающими компонентами во всех образцах являются гидрокарбонаты (968,8-22 632,00 мг/л), сульфаты (327,4 -3 818,00 мг/л) и натрий (2 330,4 - 13 775,00 мг/л), подчиненное значение имели хлориды (297,8 - 1985,00 мг/л) (приложение 3). Доказательством активности разрушения цементов является наличие высокого содержания кремниевой кислоты (до 205мг/л), что объясняется протеканием начальной стадии разрушения материалов нового гидроизоляционного слоя, в составе которого содержится гидросульфоалюминат кальция и свободный гипс, и отремонтированных несущих обделок за счет химической и биохимической коррозии. Повышенные значения сульфатов связаны также с деятельностью тионовых бактерий, обнаруженных в ходе микробиологических исследований.

По трассе перегонных тоннелей «Гостиный двор -Васшеостровская», которая эксплуатировалась без ремонта в течение 39 лет, в водных вытяжках, приготовленных из всех разновидностей отобранных образцов, преобладающими компонентами является хлориды (567,2 - 32 704,0 мг/л) и натрий (396,8 - 27 215,0 мг/л), что доказывает длительное агрессивное воздействие восходящего перетекания минерализованных вод вендского водоносного комплекса на разрушенные материалы конструкций (см. приложение 3). Максимальное количество хлоридов (32 704,00мг/л) и натрия (27 215 мг/л), а также наибольшая

поврежденность конструкционных материалов и гидроизоляции наблюдалось при расположении тоннеля под тальвегом погребенной долины, при этом, значение градиентов напора при перетекании превышало 9. На рассматриваемой трассе содержание гидрокарбонатов в 50 раз ниже, а сульфатов более чем на порядок меньше (.НСОз2- до 429 мг/л; 80? до 3091 мг/л), чем по трассе «Невский проспект - Горьковская», что свидетельствует о высокой степени разрушения конструкционных материалов и кристаллизации хлоридных солей.

Результаты обследования перегонных тоннелей «Невский проспект - Горьковская» и «Гостиный двор - Василеостровская», а также эскалаторного хода ст.м. «Площадь Александра Невского-1» показали идентичных характер разрушения несущих материалов и гидроизоляции. Однако, наблюдается сильное расхождение в значениях преобладающих компонентов (см. приложение 3), что объясняется различием в составе подземных вод, воздействующих на конструкции и наличием источников загрязнения в верхней части разреза четвертичной толщи (см. табл. 1).

В водных вытяжках образцов, отобранных по эскалаторному ходу ст.м. «Площадь Александра Невского-1», по сравнению с пробами, полученными из перегонных тоннелей, наблюдается уменьшение содержания всех макрокомпонентов (СГ 1 430 мг/л; НСОз' 1 600мг/л; Ма 1 680мг/л) (см. приложение 3). При этом, по всей глубине эскалаторного тоннеля прослеживается четкая закономерность влияния химического состава подземных вод на разрушение материалов несущих конструкций и гидроизоляционного слоя, что сказывается на составе водных вытяжек (см. рисунки 1, 2).

Таблица 3. Некоторые микробиологические показатели (максимальные значения) по трассам перегонных тоннелей «Невский проспект - Горьковская», «Гостиный

двор - Василеостровская» и эскалато рному ходу ст.м. «Пл. Ал. Невского-1».

""^^Место отбора Показатели Перегон Невский пр. -Горьковская Перегон Гостиный дв. -Василеостровская Эскалаторный тоннель Пл.Ал.Невского-1

Микромицеты, КОЕ/г 800 1400 5800

Бактерии, кл/г 42 500 87 900 300 0000

ХПК, мг02/л 24 305,5 17 960,0 1 442,0

БПК5, мг02/л 847,4 9 114,0 85,0

Сравнительный анализ содержания органических соединений биогенного и абиогенного характера, а также результатов микробиологических исследований (табл. 3) показал, что наибольшая активность деятельности микроорганизмов отмечается в обделках эскалаторного хода по сравнению с перегонными тоннелями. В тоже время, значение ХПК и БПК5 по эскалаторному тоннелю значительно ниже, что можно объяснить гибелью микроорганизмов при вибрационном воздействии.

Сравнительно низкое количество микроорганизмов определено в образцах, отобранных по трассе перегонных тоннелей «Невский проспект - Горьковская», что объясняется проведенными ремонтными работами перед началом съемки (июнь 2009), в связи с чем, в тоннеле наблюдалась начальная стадия развития биокоррозионных процессов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Диссертация представляет собой законченную научно-квалификационную работу, в которой содержится решение актуальной научной задачи по оценке влияния инженерно-геологических и геоэкологических условий на особенности строительства и эксплуатации эскалаторных и глубоких перегонных тоннелей центральной части С-Петербурга.

1. Загрязнение верхней части разреза четвертичной толщи, в том числе грунтовых вод и водоупорных слоев за счет погребенных болот, старинных и действующих кладбищ, а также утечек из систем водоогведения формируют агрессивность подземной среды по отношению к конструкционным материалам (чугуну) несущих обделок эскалаторного тоннеля «Площадь Александра Невского-!» в исторической части города.

2. Сравнительный анализ активности разрушения чугунных тюбингов эскалаторного тоннеля на станции «Площадь Александра Невского-1» показал тесную связь со степенью загрязнения водоносных горизонтов (грунтовые воды и межморенный водоносный горизонт) и водоупорной толщи в пределах регионального канализационного коллектора на глубине 25 м, из которого наблюдаются утечки.

3. Влияние строительства глубокой подземной станции «Адмиралтейская» в пределах плотной жилой застройки 18-19 вв в условиях развития мощной толщи слабых водонасыщенных песчано-глинистых отложений, распространяется на расстояния более 70 м от оси станции. Осадки земной поверхности по результатам моделирования составляют 20 мм и более. Согласно действующему ТСН 50-302-2004 дополнительные деформации 2030 мм способствуют переходу старинных зданий в аварийное и/или предаварийное состояние.

4. Выявлены закономерности развития вертикальных перемещений глубоких перегонных тоннелей «Невский проспект - Горьковская» и «Гостиный двор - Василеостровская», пройденных в верхнекотлинских глинах венда под палеодолиной пра-Невы, в зависимости от их инженерно-геологических особенностей (степени трещиноватости и гидратации), а также гидродинамических условий вендского водоносного комплекса, влияющего на условия перетекания и формирование напряженно-деформируемого состояния вмещающей перегонные тоннели толщи.

5. Характер разрушения обделок перегонных тоннелей «Невский проспект - Горьковская» и «Гостиный двор - Василеостровская» зависит не только от гидрогеохимических характеристик вендского водоносного комплекса в процессе восходящего перетекания минерализованных хлоридно-натриевых вод, но и времени проведения ремонтных работ, которые предопределяют компонентный состав разрушенных конструкционных материалов несущих обделок и натечных форм на начальных этапах.

6. Проведенная сравнительная оценка состава разрушенных конструкционных материалов эскалаторного и глубоких перегонных тоннелей показала, что природа разрушение несущих обделок и гидроизоляционного слоя идентична, меняется только компонентный состав деградированных материалов. Существенная разница обнаружена в численности микроорганизмов.

Список опубликованных по теме диссертации работ:

1. ДашкоР.Э. Некоторые данные о причинах разрушения конструкционных материалов подземных сооружений в С-Петербурге /Р.Э. Дашко, Д.Ю. Власов, ЕЛО. Шатская// Записки Горного института. Т. 172. СПб, СПГГИ(ТУ), 2007, с.69-73.

2. Дашко Р.Э. Влияние газогенерации в четвертичных отложениях Санкт-Петербурга на условия эксплуатации перегонных тоннелей метрополитена / Р.Э. Дашко, П.В. Котюков, Е.Ю. Шатская // Сергеевские чтения -X, Москва, ГЕОС, 2008, с. 208-213.

3. Шатская Е.Ю. Влияние инженерно-геологических и геоэкологических условий на развитие деформаций и разрушение обделок подземных сооружений в Санкт-Петербурге // Записки Горного института. Т.173. СПб, СПГГИ (ТУ), 2007. с. 33-37

4. Шатская Е.Ю. Анализ и оценка природных и техногенных факторов в формировании коррозионной агрессивности подземной среды Санкт-Петербурга по отношению к конструкционным материалам // Записки Горного института. Т. 182 СПб, СПГГИ (ТУ), 2009, с.50-53.

5. Шатская Е.Ю. Инженерно-геологическое обоснование причин развития деформаций земной поверхности при строительстве и эксплуатации перегонных тоннелей и станций Петербургского метрополитена в исторической части города // Материалы III Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Геоэкология и рациональное природопользование: от науки к практике», Белгородский государственный университет, 2009 с.188-191

6. Шатская Е.Ю. Влияние инженерно-геологических и гидрогеологических факторов на особенности эксплуатации глубоких перегонных тоннелей петербургского метрополитена центральной части города // Материалы I всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и »молодых ученых «Геология в развивающемся мире» Том.2 Пермь, 2010г. с.36-38.

7. Shatskaya Elena Features of functioning of underground tunnels of METRO in the historical center OF ST-PETRBURG depending on engineering-geological and geoecological conditions // Program XLVIII sesji. Studenckich k61 naukowych pionu G6rniczego Akademii Gormczo-IIutniczej. Krakow, 2007., c.244.

8. Shatskaya Elena Peculiarities of formation corrosion aggression in the underground environment in relation to constructional materials of constructions (on an example of St.-Petersburg) // Freiberger Forschungshefte. Innovations in Geosciences, Geoengineering and Metallurgy. 2008 c. 284-288

9. Shatskaya Elena Geotechnical substantiation of the reasons of development of setting of a surface at building and operation of tunnels and stations of the St-Petersburg underground in a historical part of a city // Freiberger Forschungshefte. Innovations in Geosciences, Geoengineering and Metallurgy. 2009 c. 184-186.

Приложение 1 - Схематический геолого-литологический разрез с элементами гидрогеологии по трассе эскалаторного тоннеля

ст.м. «Площадь Александра Невского-1».

шшж

Оикяяемосп> перманганатдая. мгОг а

Нефтепродукты. мг ч

да]

ОТГУИ

Химический состав водоносных горизонтов

Межморенный водоносный горизонт

Вендский ВОДОНОСНЫЙ комплекс

'.♦яемйНШ а наш г

Минерализация мг л

Жесткость общая, мг-чкв л

Окнсляемояь перманганатдая. мг02 а

Нефтепродукты. мг ч

Четвертичные отложения:

>«1\' О Насыпные коричнево-серые пески со строительным мусором до 20%

Литориновые пески темно-серого цвета пылеватуе с органическими остатками

^Мч) • ~ и гальки до 10%, в нижней части до ЗОЬь

---1г"

-рШт** ■ -

-К11™* -

Пен томные коричнева го-серые г,тины Балтийского ледников го озера

Суглинки Лужской морены серого цвета с включениями гравия

, канализационный коллектор

- уровень грунтовых вод

— — уровень пьезометрической поверхности напорных вод

фЬаЛ Межморенные озерно-ледниковые суглинки серого цвета с прослоями леска

1246

Фловиогляциапьные грввийно галечные отложения с песчанным заполнителем Московского возраста Суглинки Московской морены серого цвета с включениями гравия и гальки до 25%

Коренные отложения:

над чергок - абс. отметка уровня подземных воо

положение наклонного тоннеля с указанием промежуточной нумерации тюбингов

Не опр

Не опр -Г<>5."2

Не опр

Верехнекотлинские г/ины верхнего венда, зеленовато серые, тонкослоистые с прослоями песчаников, содержат напорные воды

Масштаб: 1:500

Условные обоэнаиения:

104.6

106.9

Приложение 2 - Схематические геолого-литологические разрезы с элементами гидрогеологии и графиками развития перемещений тоннелей по трассам: а) «Невский проспект - Горьковская»; б) «Гостиный двор - Василеостровская».

ст.иНмскп! проспект

асш пси 1Ж1М ихц:

ст.м. Горьковская

а)

ст.м. Басжлеостр*всжжя ст.м. Гостжжый рар

ПК 144 ПК 148 ПК 152 ПК 156 ПК 160 ПК 164 ПК 168 ПК 172 ПК 176

б)

2003 год

2005 год

Техногенные суглинки и супеси

Условные обозначения

— - — Уровень грунтовых вод

Пьезометрическая поверхность вендского

Морские и озерные пески и супеси Озерно-ледниковые ленточные суглинки

и глины с линзами песков и супесей Озерно-ледниковые суглинки и супеси

Суглинки лужской морены с включениями

гравия и гальки Озерно-ледниковые суглинки и глины

Суглинки московской морены с включениями

гравия, гальки и валунов Озерно-ледниковые суглинки и супеси,

пылеватые пески Флювиогляциальные разнозернистые пески с

включениями гравия Вендские верхнекотлинские глины

с прослоями песчаников Нижнекотлинские песчаники на глинистом или крем местом цементе, содержащие напорные воды

водоносного комплекса Пьезометрическая поверхность нижнего межморенного водоносного горизонта Напор

Разломы и зоны разломов, унаследованные от структур фундамента

Северо-восточный Северо-северо-восточный Обделка тоннелей Усиленные железобетонные тюбинги

Чугунная обделка тоннелей На всей остальной трассе железобетонные тюбинги

Химический состав подземных вод

а Грунтовые

воды юоо

□ Межморенный водоносный горизонт

□ Вендский

водоносный 1 комплекс

№++К+, мг/дмЗ Са2+, мг/дмЗ Мд2+, мг/дмЗ НСОЭ2-, мг/дмЗ С1-, мг/дмЗ Э042-, мг/дмЗ

В Гостиный двор-Василеостровск

ая (тальвег)

1 ' 1000

□ Невский пр -Горьковская 5 (тальвег)

О Пл.Ал.Невского-I (нижняя часть) 1

Сопостовление химического состава водных вытяжек, приготовленных из

2, отобранного ло двум трассам перегонных тоннелей и по 9217 эскалаторному ходу.

Ыаи-К», мг/дмЗ С1-, мг/дмЗ НС032-, мг/дмЗ 3 042-, иг/диЗ ХПК, МГ02/ДМЗ БПК5, иг02(диЗ

Сопоставление химического состава водных вытяжек, приготовленных из 4

В Гостиный двор-Василеостровская (тальвег) МММ

юооо

□ Невский проспект -Горьковская юоо (тальвег)

юо

В ПлЛл.Невского-1 ^ (средняя часть)

по двум перенным тоннелям и эскалаторному ходу.

1, отобранных Сопоставление химического состава водных вытяжек, приготовленных из разрушенного бетона,

Н Гостиный двор- отобранного по двум трассам перегонных тоннелей и по эскалаторному ходу.

Василеостровская (тальвег)

□ Невский пр -Горьковская (тальвег)

□ Пл.Ал.Невского-1 (нижная часть)

10000

1000

Ма++К+, мг/дмЗ С|-, мг/дмЗ НС032-, мг/дмЗ 5042-, мг/дмЗ ХПК, мг02/дмЗ БПК5,

мг02/дмЗ

Ыа++К+, мг/дмЗ

С!-, мг/дмЗ

НС032-, мг/дмЗ 8042-, мг(дмЗ ХПК, МГ02/ДМЗ ЕПК5, мг02/дмЗ

Приложение 3. Сравнение химического состава подземных вод с составом водных вытяжек, приготовленных из образцов, отобранных по трассам перегонных тоннелей «Невский проспект - Горьковская», «Гостиный двор - Василеостровская» и эскалаторному ходу

ст.м. «Площадь Александра Невского -1».

РИЦ СПГГИ. 29.07.2010. 3.469 Т. 100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Шатская, Елена Юрьевна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Исследование особенностей инженерно-геологических условий подземного пространства в исторической части города.

1.1. Инженерно-геологические условия разреза дочетвертичных пород.

1.2. Инженерно-геологические условия разреза четвертичных отложений.

1.3. Специфика гидродинамических и гидрохимических условий исторической части города.

Глава 2. История и состояние проблемы строительства и эксплуатации линий метрополитена в сложных инженерно-геологических условиях Санкт-Петербурга.

2.1. Особенности проектирования и строительства первых трасс метрополитена.

2.2.Принципы и способы строительства перегонных и эскалаторных тоннелей, пересадочных узлов и станций метрополитена в исторической части Санкт-Петербурга.

2.3. Анализ развития деформаций земной поверхности при строительстве перегонных, эскалаторных и станционных тоннелей, а также пересадочных узлов в исторической части города.

2.4. Особенности строительства станционного комплекса ст.м. «Адмиралтейская» и его влияние на развитие деформаций близлежащих зданий.

Глава 3. Инженерно-геологические условия расположения эскалаторного тоннеля станции «Площадь Александра Невского-1».

3.1. Факторы контаминации подземной среды в пределах территории размещения эскалаторного тоннеля.

3.2. Особенности разрушения чугунных обделок эскалаторного тоннеля «Площадь Александра Невского - I» по результатам обследования и проведения комплекса эксперементальных работ.

3.3. Результаты комплексных микробиологических исследований.

Глава 4. Сравнительный анализ вертикальных перемещений перегонных тоннелей в зависимости от инженерно-геологических и гидрогеологических условий в пределах погребенной долины Пра-Невы.

4.1. Особенности развития вертикальных перемещений по трассам исследованных тоннелей.

4.2. Характер перемещений перегонных тоннелей во времени по трассе «Невский проспект - Горьковская».

4.3. Характер перемещений перегонных тоннелей во времени по трассе «Гостиный двор - Василеостровская».

Глава 5. Особенности разрушения конструкционных материалов обделок перегонных тоннелей в подземном пространстве исторического центра.

5.1. Особенности разрушения конструкционных материалов, наблюдаемых при обследовании перегонов «Невкий проспект - Горьковская» и «Гостиный двор - Василеостровская».

5.2. Результаты комплексных микробиологических исследований образцов, отобранных по трассам перегонных тоннелей «Невский проспект — Горьковская» и «Гостиный двор - Василеостровская».

5.3. Сравнительная характеристика особенностей разрушения конструкционных материалов по перегонным тоннелям «Невский проспект -Горьковская», «Гостиный двор — Василеостровская» и эскалаторному тоннелю «Площадь Александра Невского-1».

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Инженерно-геологическое обоснование условий строительства и эксплуатации подземных транспортных сооружений в пределах исторической части Санкт-Петербурга"

Актуальность работы. Петербургский метрополитен является одним из наиболее глубоких метрополитенов мира. Строительство подземных станций, эскалаторных и перегонных тоннелей в 50х-60х гг прошлого века в ряде случаев сопровождалось переходом в аварийное и предаварийное состояние старинных жилых и архитектурно-исторических зданий постройки 18-19 веков. Развитие больших и неравномерных деформаций зданий в пределах исторической (островной) части города было связано с отсутствием в то время безусадочных технологий проходки в сложных инженерно-геологических, гидрогеологических и геоэкологических условиях.

Большой вклад в изучение влияния строительства метрополитена на устойчивость зданий и сооружений в различные года внесли: Ю.А. Лиманов, В.Ф. Подаков, Д-М. Голицынский, Н.С. Булычев, А.Г. Протосеня, О.В. Тимофеев, П.К. Тулин и др. Изучением инженерно-геологических условий подземной среды для строительства метрополитена занимались: В.Д. Ломтадзе, Б.Н. Архангельский, Р.Н. Левашова, Р.Н. Кремнева, С.Я. Нагорный и др.

Цель работы. Установление закономерностей влияния инженерно-геологических и геоэкологических условий с учетом агрессивности компонентов подземной среды на развитие деформаций и длительную устойчивость несущих конструкций перегонных и эскалаторных тоннелей в пределах исторического центра города.

Основные задачи исследований: 1. Изучение особенностей эксплуатации и разрушения несущей обделки эскалаторного тоннеля ст.м. «Площадь Александра Невского-Т» в условиях развития слабых четвертичных отложений при высокой степени загрязнения компонентов подземной среды. 2. Исследование в ретроспективном и перспективном плане влияния строительства и эксплуатации перегонных тоннелей и подземных станций на устойчивость зданий в исторической части города в зависимости от сложности инженерно-геологических условий и технологии ведения работ.

3. Изучение влияния инженерно-геологических особенностей верхнекотлинских глин верхнего венда в тальвеге и склоновой части глубокой погребенной долины на условия эксплуатации перегонных тоннелей «Невский проспект - Горьковская» и «Гостиный двор - Василеостровская».

4. Установление взаимосвязи развития вертикальных перемещений по трассам вышеназванных перегонных тоннелей при их расположении в различных зонах верхнекотлинских глин ниже подземного контура погребенной долины.

5. Сравнительная оценка коррозионной активности четвертичных отложений (эскалаторные тоннели) с особенностями протекания коррозии обделок перегонных тоннелей в верхнекотлинских глинах венда.

Основные- методы исследований:г теоретический анализ формирования зонального строения верхнекотлинских глин и агрессивности- подземной среды по» отношению конструкционным материалам; полевые методы опробования разрушенных обделок и гидроизоляционного слоя, а также водопроявлений; экспериментальные исследования1 биокоррозии; использование компьютерных технологий моделирования деформаций земной поверхности при строительстве подземной станции и обработки результатов.

Объект исследований. Эксплуатируемые эскалаторный и перегонные тоннели в исторической части города ст.м. «Площадь Александра Невского-1», перегоны «Невский проспект - Горьковская» и «Гостиный двор -Василеостровская», а также строящаяся станция «Адмиралтейская».

Объекты внедрения результатов исследований. Научно-практические разработки по особенностям развития перемещений перегонных тоннелей в зависимости от зонального строения трещиноватых верхнекотлинских глин и формирования агрессивной подземной среды будет внедряться рядом организаций: ОАО НИПИИ «Ленметрогипротранс», ОАО «Метрострой», служба ТОИС ГУЛ «Петербургский метрополитен».

Научная новизна работы:

1. Определено- влияние загрязнения водонасыщенной толщи четвертичных отложений на разрушение чугунных обделок и гидроизоляции эскалаторного тоннеля и выявлены деструкторы конструкционных материалов

2. Установлены закономерности развития* вертикальных перемещений перегонных тоннелей в зависимости от зонального строения, степени трещиноватости толщи верхнекотлинских глин под палеодолиной Пра-Невы и гидродинамического воздействия, вендского водоносного комплекса, а также специфика влияния минерализованных хлоридно-натриевых вод комплекса на несущие конструкции перегонных тоннелей.

3. Выполнен сравнительный анализ агрессивности вмещающей среды, в том числе подземных вод, на особенности протекания коррозии конструкционных материалов в разрезе четвертичных отложений (эскалаторный тоннель) и в породах верхнего венда (перегонные тоннели). Защищаемые положения.

2. Строительство подземных станций при наличии мощной толщи слабых водонасыщенных песчано-глинистых отложений в разрезе исторического центра города приводит к развитию деформаций земной поверхности в условиях плотной застройки 18-19 вв., что должно учитываться при обосновании технологий ведения подземных работ с целью сохранения исторического облика города.

3. Характер и динамика развития вертикальных перемещений перегонных тоннелей «Невский проспект - Горьковская» и «Гостиный двор — Василеостровская» зависит от их расположения по отношению к тальвеговой либо склоновой части погребенной долины Пра-Невы, определяющей степень дезинтеграции верхнекотлинских глин и интенсивность комплексного воздействия подземных вод вендского водоносного комплекса.

Практическая значимость работы.

1. Проведена оценка степени агрессивности подземной среды в толще четвертичных отложений и подземных вод в процессе их загрязнения по отношению к несущим конструкциям и гидроизоляционному слою эскалаторного тоннеля ст. м. "Площадь Александра Невского-Г'.

3. Установлена динамика разрушения конструкционных материалов эскалаторных и перегонных тоннелей в зависимости от компонентного состава подземных вод и агрессивности вмещающей среды.

Достоверность научных положений и выводов. В диссертационной работе использован большой объем научно-практйческих и экспериментальных исследований по влиянию особенностей инженерно-геологических и геоэкологических условий на разрушение несущих конструкций (бетон, железобетон и чугун) и гидроизоляционных материалов обделки тоннелей. В основу диссертации положены результаты, полученные в ходе проведения хоздоговорных работ, с непосредственным участием автора: «Обследование перегонных тоннелей и контроль напряженно-деформированного состояния обделок на перегоне "Невский проспект — Горьковская" по 1-му и П-му путям Петербургского метрополитена» (2006 г), «Обследование перегонных тоннелей и контроль напряженно-деформированного состояния обделок на перегоне "Гостиный двор - Василеостровская" по 1-му и П-му путям Петербургского метрополитена» (2006 г), «Обследование технического состояния строительных конструкций наклонного хода ст. "Площадь Александра Невского I"» (2009 г).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях: Международный форум молодых ученых «Проблемы недропользования» (СПГГИ (ТУ), Санкт-Петербург, 2007г); Всероссийская конференция-конкурс студентов выпускного года (СПГГИ (ТУ), Санкт-Петербург, 2007г); XL VIII международная конференция (Краковская Горная академия, г. Краков, Польша, 2007 г.); Молодежный форум в рамках горно-металлургической конференции (Фрайбергская горно-металлургическая академия, г. Фрайберг, Германия, 2008 и 2009 г.), «III Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Геоэкология и рациональное природопользование: от науки к практике», (Белгородский государственный университет, Белгород, 2009г); Конференция молодых специалистов «Дерзость надежд», посвященная памяти доктора геолого-минералогических наук, члена корреспондента РАН Валерия Александровича Мироненко (20 Юг); I Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Геология в развивающемся мире» (Пермский государственный университет, г. Пермь, 201 Ог).

Структура работы. Диссертация изложена на 197 страницах, состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 114 наименований, содержит 57 рисунков, 24 таблицы, 30 фотографий, 3 приложения.

Заключение Диссертация по теме "Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение", Шатская, Елена Юрьевна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Предложено анализ и оценку инженерно-геологических условий подземного пространства Санкт-Петербурга при рассмотрении проблемы* особенностей функционирования «сооружений Петер бургского метрополитена проводить с обязательным учетом положения кровли дочетвертичных пород, которые служат как основная вмещающая среда перегонных тоннелей и подземных станций в пределах исторической части города. Подземный контур кровли коренных пород, в данном случае верхнекотлинских глин верхнего венда, определяется наличием палеодолин, сформировавшихся на рубеже позднего неогена - раннечетвертичного возраста. Более 50% подземного пространства исторического центра города занимают палеодолины, глубина которых определяет мощность толщи четвертичных отложений, а также их состояние и физико-механические свойства. Следует отметить, что все наиболее глубокие погребенные долины заложены по тектоническим разломам и их врез в верхнекотлинские глины может достигать 60 м. Одна из глубоких погребенных долин прослеживается под р.Невой. Трассы исследованных перегонных тоннелей «Невский проспект — Горьковская» и «Гостиный двор - Василеостровская» проложены ниже склонов и тальвега палеодолины под Невой. Контуры погребенной долины предопределили максимальную глубину заложения отдельных участков трасс и ненормированные уклоны перегонных тоннелей, достигающие- 50-60%о. Коренные верхнекотлинские глины вне тектонических разломов имеют зональное строение, в каждой зоне (сверху вниз) породы различаются^ по диапазону влажности, генезису и степени трещиноватости, прочности и деформационной способности. В пределах тектонических разломов зональное строение толщи глин либо отсутствует, либо слабо проявляется, и породы характеризуются высокой степенью1 дезинтеграции с широким варьированием показателей физико-механических свойств. Соответственно верхнекотлинские глины не могут рассматриваться как водоупорная толща, которая надежно изолирует перегонные тоннели от воздействия высоконапорного вендского :. ' 173 '' Л • части города следует рассматривать как природно-техногеннышза счет утечек; из инженерных сетей. Особенности расположения уровня грунтовых вод и пьезометрической поверхности межморенного водоносного горизонта определяют их гидравлическую связь. В настоящее время: отмечается? нисходящий характер перетекания из грунтовых вод в межморенный горизонт, что подтверждается; сходством их химического состава по основным макрокомпонентам. Вендский водоносный комплекс, приуроченный к коренным отложениям — нижнекотлинским песчаникам, на территории исторического центра города в настоящее время имеет высокие напоры до 90100 м. Гидродинамический ' режим этого комплекса характеризовался чередованием спадов и подъемов, пьезометрической поверхности, что связано со спецификой его эксплуатации. В ненарушенных естественных условиях величина напора над кровлей водоносного комплекса составляла 80-160 м, в отдельных зонах наблюдался самоизлив. В 60-70 годах прошлого века в связи с большим водопотреблением пьезометрическая поверхность горизонта достигла в городе наиболее низких абсолютных отметок. В 1980-х гг наблюдалось сокращение водоотбора, а в 1990годы произошел общий спад промышленного производства,.что вызвало резкое уменьшение водоотбора из скважин и как следствие подъем уровня пьезометрической поверхности водоносного комплекса. Следует отметить, что в период наиболее низкого положения пьезометрической- поверхности вендского водоносного комплекса,: которая располагалась ниже кровли относительного вод оу пора -верхнекотлинских глин венда, наблюдалась нисходящая фильтрация загрязненных грунтовых вод в нижележащие горизонты: нижний * ■ * • межморенный и вендский водоносный комплекс. По химическому составу воды вендского водоносного комплекса характеризуются хлоридно-натриевым составом с минерализацией,- достигающей 4г/л. Минерализацию, подземных вод вендского водоносного комплекса можно сравнить с составом воды Азовского моря. Высокие напоры вендского водоносного комплекса, с одной стороны, препятствуют поступлению загрязненных грунтовых вод из межморенного водоносного горизонта в нижележащие слои, а с другой стороны, определяют повсеместное восходящее перетекание минерализованных вод через толщу трещиноватых глин в дренирующие выработки — перегонные тоннели, пройденные в верхнекотлинских глинах венда в условиях прогрессирующего разрушения их обделки и гидроизоляции. 4. Подчеркивается, что при проектировании первых линий Ленинградского (Петербургского) метрополитена было решено прокладывать перегонные тоннели в коренных верхнекотлинских глинах венда на большой глубине, в связи с наличие мощной толщи обводненных четвертичных отложений. В то же время необходимо было учитывать зональное строение коренных пород и наличие переходного слоя в верхнекотлинских глинах венда при приближении к контакту с четвертичными отложениями, значительно отличающегося по своим физико-механическим свойствам от коренных глин. Проходка перегонных и станционных тоннелей в относительно слабой переходном слое верхнекотлинских глин существенно сказывалась на деформации земной поверхности, вызывая ее оседания до 680 мм и развитии больших и неравномерных осадок в близлежащих зданиях, вплоть до их разрушения. Следует отметить, что при строительстве подземных сооружений метрополитена (Площадь Восстания, Невский проспект, Гостиный двор, Сенная площадь, Василеостровская, Маяковская, Достоевская, Владимирская, Литовский проспект) в исторической части города пострадали многие жилые и административные здания. В настоящее время- большое опасение вызывает строительство в пределах плотной жилой застройки 18-19 вв эскалаторного тоннеля самой глубокой станции «Адмиралтейская», при проходке которой уже пострадали несколько зданий. По результатам численного моделирования сдвижений и деформаций горных пород, которое осуществлялось на основе метода конечных элементов с помощью программы SIGMA, влияние строительства станции распространяется на расстояния более 75 м от оси станции. Осадки земной поверхности по результатам моделирования составляют 20 мм и более. Согласно действующему ТСН 50-302-2004 дополнительные деформации 20-30 мм способствуют переходу старинных зданий в аварийное и/или предаварийное состояние.

5. Показано, что загрязнение верхней части разреза четвертичной толщи, в том числе грунтовых вод и водоупорных слоев, создает условия для развития-всех форм агрессивности среды по отношению к конструкционным материалам (чугуну) несущих обделок эскалаторного тоннеля «Площадь Александра Невского—I», расположенного в исторической части города. Анализ химического состава водных вытяжек, приготовленных из разрушенных чугунных тюбингов, натечных форм, выносов тампонажного раствора, отобранных по эскалаторному тоннелю, выявил активность протекания биокоррозии наряду с химическими процессами растворения и выщелачивания компонентов тампонажного раствора и разрушение чугуна под воздействием агрессивных подземных вод и микроорганизмов. При этом, установлена тесная связь между особенностями разрушения несущих и гидроизоляционных материалов со степенью загрязнения водоносных горизонтов (грунтовые воды и межморенный водоносный горизонт) и водоупорной толщи. Особое внимание было уделено участку тоннеля,, проложенному вблизи регионального канализационного коллектора на глубине 25 м, из которого наблюдаются утечки, где фиксировалось максимальное содержание всех загрязняющих компонентов и наиболее высокая численность микроорганизмов. Отмечены особые условия функционирования эскалаторных тоннелей, связанные с вибрационным воздействием (работающие эскалаторные механизмы). По данным биофизических исследований постоянные вибрационные воздействия приводят к уменьшению количества микроорганизмов за счет разрушения их клеток, что определяет относительно невысокие значения ХПК и БПК5 в водных вытяжках. Выжившие формы обладают достаточно высокой стойкостью, что доказывается результатами исследований по определению численности микроорганизмов, проведенных в СПбГУ под руководством д.б.н. Д.Ю. Власова, с помощью посевов разрушенных конструкционных материалов на различные питательные среды. Выявлен видовой и родовой состав микромицетов и различных форм бактерий, а также их деструктивные свойства.

6. Установлено, что особенности инженерно-геологических и гидрогеологических условий разреза подземного пространства исторической части Санкт-Петербурга предопределили размещение отдельных участков перегонных тоннелей «Невский проспект - Горьковская» и «Гостиный двор — Василеостровская» под тальвегом погребенной долины в верхнекотлинских глинах венда на глубине более 100 м от земной поверхности, в связи с чем тоннели функционируют вблизи кровли высоконапорного вендского водоносного комплекса. Изменение гидродинамического режима водоносного^ комплекса оказывает влияние на развитие вертикальных перемещений тоннельных конструкций. При этом наибольшие значения оседания отмечаются при максимальном удалении тоннелей от вендского водоносного комплекса. Минимальные значения оседания прослеживаются на участках, где уменьшается мощность целика между подошвой тоннеля и кровлей водоносного комплекса за счет взвешивающего эффекта (противодавления) от действия высоких напоров. Исследование особенностей характера разрушения* несущих обделок (железобетонных и чугунных тюбингов) и гидроизоляционного слоя в исследуемых перегонных тоннелях дало возможность установить, что через трещиноватые верхнекотлинские глины верхнего венда наблюдается интенсивное перетекание минерализованных вод вендского водоносного комплекса, которые оказывают физико-химическое, химическое и биохимическое воздействие на конструкционные материалы. Активность такого воздействия возрастает во времени в связи с постепенным ростом положения пьезометрической поверхности. Установлено, что характер разрушения обделок зависит от времени проведения ремонтных работ, предопределяющих компонентный состав разрушенных конструкционных материалов несущих обделок и натечных форм на различных этапах разрушения тоннельных обделок.

7. Выполнена сравнительная оценка состава разрушенных конструкционных материалов эскалаторного и перегонных тоннелей метрополитена в с историческом центре, которая показала, что природа разрушения их несущих обделок и гидроизоляционного слоя имеет определенное сходство. Следует отметить, что перегонные тоннели пройдены в верхнекотлинских глинах на глубине от 50 до 100 м, в то время как эскалаторньш тоннель, пересекает толщу четвертичных отложений и погружается на глубину не более 70 м. Однако, при сопоставлении химического состава водных вытяжек, приготовленных из различных разрушенных материалов, наблюдалось значительное расхождение в их компонентном составе, что объясняется различием в составе подземных вод, активности микробиоты и, воздействием некоторых источников загрязнения в верхней части разреза четвертичной толщи. Существенная разница обнаружена в численности микроорганизмов. Минимальные численные характеристики содержания микробиоты (КОЕ) были получены по недавно отремонтированному перегону «Невский проспект - Горьковская», по сравнению с перегоном «Гостиный двор -Василеостровская». Максимальное количество жизнеспособных микроорганизмов обнаружено в обделке эскалаторного тоннеля «Площадь Александра Невского-1», в пределах глубин, на которых отмечаются утечки из регионального канализационного коллектора.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Шатская, Елена Юрьевна, Санкт-Петербург

1. Источники на русском языке

2. Авершин С.Г. Расчет сдвижения горных пород. МЕТАЛЛУРГИЗДАТ 1950., 59с.

3. АгиянВ.А. Строительство и реконструкция городских подземных инженерных сооружений, СПб, 2008, 219с.

4. Алексеев С.Н. Долговечность железобетона в агрессивных средах: / С.Н. Алексеев, Ф.М. Иванов, С. Модры, С. Шиссль / Совм. издание СССР-ЧССР-ФРГ. -М.: Стройиздат, 1990. 320 с

5. Бабушкин Н.Ф. Проблемы содержания и ремонта тоннельных сооружений Московского метрополитена// Метро 1998, № 3-4, с. 17-19.

6. Байдаков О.С., Обеспечение эксплуатационной надежности тоннелей метрополитенов/ О.С. Байдаков, A.B. Гарбер, Г.О. Смирнова//Метро 1998, № 3-4, с 13-16.

7. Барский Е.С. К вопросу о применении водонепроницаемых железобетонных обделок взамен чугунных / Е.С. Барский, В.В. Котов //Метро №3-4, 1997, с. 20-21

8. Безродный К.П. К вопросу об изученности деформационных характеристик протеразойских глин в натурных условиях / К.П. Безродный, Л.П. Татаринцева // Труды ЛИИЖТа, вып.384., 1975, с.110-115

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

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

11. Власов С.Н. Строительство метрополитенов / С.Н. Власов, В.В. Торгалов, Б.Н. Виноградов / М.: Издательство «ТРАНСПОРТ», 1987

12. Воробьев В.А. Строительные материалы. М.: «Высшая школа», 1979, 382стр.

13. Воронов А.Н. Особенности микрокомпонентного состава подземных вод нижнекотлинского горизонта /А.Н. Воронов, М.В. Барвиш, A.A. Шварц // Разведка и охрана недр М., 1998, №7-8, с.40-41.

14. Гарбер В.А. Метрополитен: долговечность тоннельных конструкций в условиях эксплуатации и городского строительства / В.А. Гарбер; Научно-исследовательский центр «Тоннели и метрополитены» ОАО «ЦНИИС».'- М.: ЦНИИС, 2004. 172 с.

15. Геология СССР. Том 1. Ленинградская, Псковская и Новгородская области. Геологическое описание / Северо-западное территориальное ГУ. М.: «Недра», 1971. - 504 с.

16. Гусев В.Н. Сдвижение и деформации горных пород / В.Н. Гусев, Е.М. Волохов/ -СПб, 2003. 83с.

17. Дашко Р.Э. Геоэкология подземного пространства Санкт-Петербурга: роль микробиоты и физико-химических факторов« в преобразовании грунтов и строительных материалов // ИНФСТРОЙ 6(12)/2003 с.3-11

18. Дашко Р.Э. Анализ и оценка геоэкологического состояния подземного пространства Санкт-Петербурга // Материалы годичной сессию «Сергеевские чтения», Вып.З, М., ГЕОС, 2001.

19. Дашко Р.Э. Микробиота в геологической среде: её роль и последствия. /с

20. Сергеевские чтения. Выпуск 2. Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии (23-24 марта 2000) М.: ГЕОС, 2000, с. 72-78

21. Дашко Р.Э. Эволюция геоэкологического состояния подземного пространства Санкт-Петербурга / Р.Э. Дашко, Л.П. Норова, Е.С. Руденко // Разведка и охрана недр М., 1998, №7-8, С.57-59;

22. Дашко Р.Э. Анализ состояния некоторых архитектурно-исторических памятников Санкт-Петербурга с позиции геотехники и геоэкологии / Р.Э. Дашко, ,

23. A.B. Шидловская, О.Ю. Александрова// Труды международной конференции по геотехнике. Геотехнические проблемы мегаполисов. М., 2010, с. 1595-1602

24. Долгих М.В. Развитие деформаций обделки станции "Адмиралтейская" и земной поверхности над ней. // Маркшейдерское дело и геодезия. Новые методы производства геодезических и маркшейдерских работ (межвузовский сборник научных трудов) С-Пб., 1997.С97-103

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

26. Дубченко Е.Г. Конференция Проблемы эксплуатации и ремонта тоннелей метрополитена / Е.Г. Дубченко, В.Ф. Иванов// Метро, 1998, № 3-4. с. 11-12.

27. Дукаревич С. Технология замораживания грунтов // Метро 1996, №6 с33-34

28. Захарова Е.Г. Роль болотной микрофлоры в изменении состояния и свойств песчани-глинистых отложений (на примере Санкт-Петербурга) // Записки горного института т.152 ч.1 СПГГИ, 2002, С.23-26.

29. Захарова Е.Г. Анализ и оценка негативных последствий захоронения болот в пределах мегаполисов (на примере Санкт-Петербурга) // Материалы Международной конференции «Город и геологические опасности», часть II. -СПб., 2006. с. 174-181.

30. Земисев В.Н. Расчет деформации горного массива. М.: Издательство «Недра», 1973. 144с.

31. Иванов В.Ф. Гидроизоляция (герметизация) строительных сооружений метрополитенов // Сборник докладов 4-ой Международной научно-техническойконференции «Гидроизоляционные и кровельные материалы» (17-18 апреля 2007 г.) СПб: АНТЦ «Алит», 2007. с.24-28

32. Иовчук А.Т. Осадки и деформации зданий в условиях слабых грунтов // Вопросы инженерной геологии Ленинградского экономического района. Центральное бюро технической информации. Л.,1960. с59-65

33. Калиничев В.П. Метрополитены М.: Транспорт, 1988

34. Ковалев И.В. О деформативных характеристиках протерозойских глин г. Ленинграда / И.В. Ковалев, Т.А. Батуркина, Л.П. Татаринцева // Труды ЛИИЖТа. Выпуск 384. Л.: ЛИИЖТ, 1975.-е. 110-115.

35. Комплекс сооружений для эскалаторных установок Типовой проект. Сборник конструкторского отдела. // Метропроект М.1947. № 263.

36. Котлов Ф.В. Антропогенные геологические процессы и явления на* территории города. Издательство «НАУКА», М., 1977, 163 с

37. КремневаР.Н. Инженерно-геологические и гидрогеологические условия сооружения Ленинградского метрополитена // Вопросы инженерной геологии Ленинградского экономического района. Центральное бюро технической информации. Л.,1960. с.99-108

38. Леггет Р. Города и геология Изд-во «МИР»., М., 1976, 324с.

39. Ледяев А.П. Подземные автотранспортные магистрали // Сборник докладов. Научно-техническая конференция. Комплексное использование подземного пространства северо-западного региона (безопасность, экология, энергосбережение) г.СПб, 1994. с.39-44

40. Лиманов Ю.А. Метрополитены //Учебное пособие для вузов ж.д. транспорта -Изд. 2-ое, М. Транспорт, 1971.359 с.

41. Лиманов Ю.А. Осадка земной поверхности при сооружении тоннелей в кембрийских глинах Л., 1957,237с

42. Лушникова О.Ю. Применение тампонажа при строительстве метрополитена в Екатеринбурге // Горный журнал. Уральское горное обозрение. Екатеринбург, 1994, №9-10, с.127-131.

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

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

45. Маковский B.JL Современный опыт сооружения тоннелей и метрополитенов за рубежом. Техническая информация // Центральный институт нормативных исследований и научно-технической информации в транспортном строительстве (ОРГТРАНССТРОЙ), М., 1965

46. Маковский В.JI. Сооружение тоннелей и метрополитенов за рубежом /

47. B.JI. Маковский, Г.С. Каханов, Д.Н. Ляшенко // Всесоюзный Научно-исследовательский Инстиут транспортного строительства; Выпуск 26, Государственное транспортное железнодорожное издательство, М., 1957, 148с.

48. Маковский В.Л. Подземные транспортные сооружения в крупных городах за рубежом М., 1972.

49. Меркин В.Е. Конструкция сооружений и техника метростроения в России // Горный журнал М., 1999, №11, с.32-35

50. Метрополитены / Д.И. Голицинский, Ф.С. Фролов, А.П. Ледяев / М., 2001. 528с.

51. Метрополитен Ленинграда-Петербурга: Страницы истории. Санкт-Петербургский метрополитен, СПб 1995.

52. Метрополитен Северной Столицы 1955-1995 /под редакцией В.А. Гарюгина и др./ СПб.: «Лики России», 1995. - 239 с

53. Москвин В.М., Иванов Ф.М., Алексеев С.Н., Гузеев Е.А. Коррозия бетона и железобетона, методы их защиты. — М.: Стройиздат, 1980. — 536 с.

54. Муравин Г.И. Опережающие экраны новая технология для проходки тоннелей / Г.И. Муравин С.Н. Власов, В.А. Бессолов // Горный журнал М., 1999, №11, с.36-38

55. НорватовЮ.А. Специальные гидрогеологические исследования на аварийном участке Санкт-Петербургского метрополитена / Ю.А. Норватов, И.Б. Петрова,

56. C.Я. Нагорный// Разведка и охрана недр М., 1998, №7-8, с.62-65

57. Пикуль B.C. Зарубежный опыт строительства и эксплуатации грузовых метрополитенов. Техническая информация. М., 1966. 45с.

58. Подаков В.Ф. Исследование влияния на здания деформации земной поверхности • при сооружении тоннелей метрополитена в кембрийских глинах Автореферат на соикание ученой степени кандидата технических наук. - JL, 1970

59. Подаков В.Ф. О мерах предупреждения возможных деформаций зданий при строительсве метрополитена в Ленинграде // Труды ВНИМИ «Горное давление, сдвижение горных пород и методика маркшейдерских работ» Сборник 61, 1966, с.422-439

60. Подземное пространство мира // «Центр ТИМП». М., 1994 №3-4.

61. Подземное строительство сб статей. под редакцией Д.И. Малиованова., М, Госгортехиздат, 1961

62. Подземное строительство в городах сб. статей. Научный редактор В.И. Катаев, М., Центр Научно-технической информации по гражданскому строительству и архитектуре, 1967.

63. Подчекаев В. Анализ состояния конструкций тоннелей в зоне размыва / В. Подчекаев, М. Соколов, И. Андреев // Метро №4,1992, с.46-47

64. Попов К.Н. Полимерные и полимерцементные бетоны, растворы и мастики: Учебное пособие для СПТУ. М.: Высшая школа, 1987. - 72 с

65. Попченко С.Н. Гидроизоляция зданий и сооружений. Л.: «СТРОЙИЗДАТ»,1981

66. Проходка наклонных тоннелей способом замораживание грунтов Типовой проект. Сборник конструкторского отдела. //Метропроект// № 132, М.1947

67. Притула В.А. Защита заводских подземных трубопроводов от внешней коррозии. Металлургиздат, М, 1961, 384 с.

68. Пузанов П. Метрополитен Глазго //Метро №1, 1992, с.56-59.

69. Пузанов П. Метрополитены мира. Осло. //Метро №4, 1992, с.53-55.

70. Пузанов П. Линии Лондонского метрополитена, эксплуатируемые в "Бритиш Рэйл" // Метро, №2,1992, с.58-60

71. РВСН 20-01-2006 Санкт-Петербург. Защита строительных конструкций, зданий и сооружений от агрессивных химических и биологических воздействий окружающей среды

72. Рекомендации по проектированию и строительству односводчатых станций в плотных устойчивых глинах типа протерозойских // Всесоюзный Научно-Исследовательский институт транспортного строительства. М., 1979,40с.

73. Рубенчик Л.И. Микроорганизмы как фактор коррозии бетонов и металлов. Киев, 1950, 63с.

74. Сазонов Г.Н. Инженерно-геологические процессы и явления при строительстве тоннелей метрополитенов // Транспортное строительство. 1964. № 12. с. 15.-18.

75. Самарин В.П. Пути снижения вредного воздействия проходки выработок метрополитена на земную поверхность // Горный журнал. Уральское горное обозрение. Екатеринбург, 1994, №9-10, с.121-127

76. Санкт-Петербург. Петроград. Ленинград: Энциклопедический справочник. М.: Большая Российская энциклопедия, 1992. - 687с.

77. Современные методы антикоррозионной защиты бетонных и железобетонных конструкций / Дьяченко К.И. и др. // Метро. 1998, №3-4, С.29.

78. Сидоров С.Р. Определение технического состояния подземных объектов метрополитена / С.Р. Сидоров, A.A. Страхов // Метро 1998, №3-4, с.20.

79. Сушко Е.Т. Прогноз повреждений многократно подрабатываемых зданий // Сборник научных трудов ВНИМИ «прогноз сдвижений горных пород, деформаций сооружений, устойчивости бортов разрезов при разработке угольных месторождений», Л. 1984,с65-69.

80. Сушкевич Ю.И. Тоннели метрополитенов. Устройство, эксплуатация и ремонт: Справочно-учебное пособие. / Ю.И. Сушкевич, Н.Ф. Бабушкин, В.Ф. Иванов, Е.Г. Козин, А.Р. Расулов/ М.: ООО «Метро и тоннели», 2009. - 464 с.

81. Таусон В.О. Образование торфа. М.: «Недра», 1967. 530 с.

82. Тоннели и метрополитены /Волков В.П., Наумов С.Н., Пирожкова А.Н., Храпов В.Г. / М., «Транспорт», 1975., 552с.

83. Трофимов В.Т. Этапы развития и новые теоретические задачи инженерной геологии // Сергеевские чтения. Вып. 4; ГЕОС. М., 2002. с.587-593.

84. Трубников Н.В. Битуминозные и гидроизоляционные материалы и работы на Метрострое Стенограмма., Лекция 1,2. М.1934. (Курсы повышения квалификации инженерно-технических работников)

85. Турчанинов И.А. Основы механики горных пород. / . И.А. Турчанинов, М.А. Иофис, Э.В. Каспарьян/ Л., «НЕДРА», 1989., 488с.

86. Улицкий В.М. Геотехнической сопровождение реконструкции городов /В.М. Улицкий, А.Г. Шашкин / М., 1999, 324с.

87. Филонов Ю.А. Современная технология строительства станций метрополитена в Санкт-Петербурге / Ю.А. Филонов, В.Г. Иванов, В.В. Свитин //Метро 1999, №2-3 стр 20-25

88. ФурсаА.Г. Проблемы проектирования, строительства, содержания и ремонта тоннельных сооружений Петербургского метрополитена // Метро 1998, №3-4, с21-22.

89. Храпов В.Г., Тоннели и метрополитены: учебник для вузов / В.Г. Храпов, Е.А. Демешко, С.Н. Наумов / М.: Транспорт, 1989. 383 с

90. Яковлев В. Основоположенник отечественной школы в области замораживания грунтов //Метро 1993, №3 с.36-38

91. Историческая литература (для подготовки специализированных карт по истории контаминации подземного пространства):

92. Вишняков Н. «Иеторико-статистическое описание Волковского православного кладбища» Спб, 1885.

93. Историко-статистические сведения о Санкт-Петербургской епархии Вьга 1-10, Спб 1869-1885.

94. КобакА.В. Исторические кладбища Санкт-Петербурга: Справочник путеводитель Сборник / Санкт-Петербургский фонд культуры. СПб; Издательство Чернышева, 1993.

95. Кудрявцев А.И., Шкода Г.Н. «Александро-Невская лавра» Л., 1986

96. Нетунахина Г.Д. Музей городской скульптуры. Зизд. Л., 1981

97. Памятники истории и культуры Ленинграда состоящие под государственной охраной Справочник. Л., Стройиздат.,1985

98. Простосердов А.И. Волковское единоверческое кладбище. 1816-1916

99. Рункевич С.Г. Александро-Невская лавра 1713-1913 СПб, Лига Плюс, 1997.

100. Сайтов В.И. Петербургский некрополь, Т 1-4, СПб Тип. М.М. Стасюлевича, 1912-19131. Фондовая литература

101. Отчет о работе «Обследование технического состояния строительных конструкций наклонного хода станции "Площадь Александра Невского-I". Научный руководитель темы: проф. Протосеня А.Г., СПб, 2009.

102. Отчет о работе «Обследование технического состояния обделок тоннелей на перегоне ст. "Пионерская" и ст. "Черная речка". Научный руководитель темы: проф. Протосеня А.Г., СПб, 2009.

103. Источники на английском языке.

104. Hutchinson D.E. Construction of the first tunnel beneath the UK's High Speed 1 railway//Proceeding of the 14th European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering Geotechnical Engineering in Urban Environments, Madrid 2007.

105. Nyambayo V.P. Stability of a London Underground tunnel during track renewal works.jL

106. Proceeding of the 14 European Conference on Soil Mechanics and GeotechnicarEngineering -Geotechnical Engineering in Urban Environments, Madrid 2007.

107. Фотографии наиболее представительных форм разрушения конструкционных материалов, по эскалаторному тоннелю станции метро

108. Площадь Александра Невского-1».

109. Фото 1.1— Коррозия тюбинга особенно выражена отслоением на поперечном борту. Образование наклонной трещины (Тюбинг №8).

110. Фото 1.2 Образование почкообразных наростов в продольном стыке, коррозионное расслоение чугуна (а), обнажение арматуры железобетонной консоли (б) (Тюбинг № 9).

111. Фото 1.3 — Интенсивное образование почкообразных наростов на продольном стыке1. Тюбинг № 12).

112. Фото 1.4 Наросты сталактитов в продольном стыке тюбингов красно-рыжего цвета. В стыке между 17 и 18 кольцами образование высолов. Коррозия чугуна (Тюбинг №17).

113. Фото 1.5- Отколы защитного слоя бетона и коррозия арматуры железобетонных опорныхузлов армоцементных картин (тюбинг 36).1. Фото 1.7- Вертикальные трещины между стыками картин, с величиной раскрытия трещин2.3 мм.

114. Фото 1.8 Обильное поступление воды по стене и заиливание на сопряжении эскалаторного хода с натяжной камерой.

115. Фотографии наиболее представительных форм разрушения конструкционных материалов, по трассе перегонных тоннелей «Невский проспект Горьковская».

116. Фото 2.1. Высачивание воды, образование высолов, натечных форм черного цвета с волосяным материалом, ПК 125+44. Тоннель 1

117. Фото 2.2 -Течь, увлажнение поверхности тюбинга, образование слизистой массы и сталактитов, ПК 126+67, Тоннель 1

118. Фото 2.3 Высолы, образование натечных Фото 2.4 - Высачивание воды из болтового форм, ПК 127+94, Тоннель 1 соединения ПК 136+79, Тоннель 1

119. Фото 2.5 Образование сталактитов и Фото 2.6 - Образование наростов черного цвета, с высолов, ПК 133+44. Тоннель 2 кристаллами соли и слизью ПК 137+33, Тоннель 1

120. Фото 2.7 Формирование слоистых натечных форм на ребре жесткости тюбинга,1. ПК 126+21. Тоннель 2

121. Фото 2.8 Высачивание воды из болтового соединения, образование соляных натечныхформ ПК 135+89. Тоннель 2.

122. Фото 2.11 Коррозия чугунных тюбингов на участке от ПК 135+73 до ПК 135+93.1. Тоннель 2.

123. Фотографии наиболее представительных форм разрушения конструкционных материалов, по трассе перегонных тоннелей «Гостиный двор Василеостровская».

124. Фото 3.1- Активная коррозия Фото 3.2 Сталактиты на ребре жесткостижелезобетонной обделки. Между ребрами ПК 149+11. Тоннель 1жесткости из болтового соединения просачивание воды и образование наростов

125. Фото 3.3 Активное просачивание воды между тюбингами обделки, образование слизи. Высолы в своде, бывшие течи, расслоение бетона. ПК 173+56. Тоннель 1

126. Фото 3.4 Течь из болтового соединения в Фото 3.5 - Коррозия чугуна со стороны вертикальном шве, нарост черного цвета ПК контактного рельса в виде расслоения. ПК162+39 Тоннель 1. 161 +29. Тоннель 1

127. Фото 3.6 -ПК 176+32 Формирование натечных форм и высолов, расслоение железобетонного тюбинга. Тоннель 1.

128. Фото 3.8 «Рубашка» поверх секции ж/б тюбинга. Интенсивные высолы. ПК 169+53.1. Тоннель 2.

129. Фото 3.9 Образование поперечных трещин в ребрах жесткости. Новообразования черного цвета. Разрушение материала обделки. Высолы. ПК 173+57. Тоннель 2.

130. Фото 3.10 Высачивание воды из Фото 3.11 - Высачивание воды извертикального шва между тюбингами. болтового соединения, формирование

131. Образование высолов. ПК 176+09. новообразований черного цвета.

132. Тоннель 2. ПК 172+88. Тоннель 2.

Информация о работе

Шатская, Елена Юрьевна
кандидата геолого-минералогических наук
Санкт-Петербург, 2010
ВАК 25.00.08

Диссертация

Инженерно-геологическое обоснование условий строительства и эксплуатации подземных транспортных сооружений в пределах исторической части Санкт-Петербурга - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы