Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Методика и методы оценки инженерно-геологических условий территорий

ВАК РФ 04.00.07, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Методика и методы оценки инженерно-геологических условий территорий"

МИНСТРОЙ РОССИИ

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ И НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО ИНЖЕНЕРНЫМ ИЗЫСКАНИЯМ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ (ПНИИИС)

Р Г И О Л

На правах рукописи УДК 624.131.1

Медведев Олег Паелгшович

МЕТОДИКА И МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ТЕРРИТОРИЙ (РАЗРАБОТКА И ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ ТЕРРИТОРИИ г.МОСКВЫ)

Специальность 04.00.07. - инженерная геология, мерзлотоведение и

грунтоведение

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук в форме научного доклада

2 2 ДПР №

Москва 1996

Работа выполнена в Мосгоргеотресте

Научный консультант - доктор reo лого-минер алогических наук, проф. Зиаигиров P.C.

Официальные оппоненты:

Доктор геолого-минералогических наук,

профессор, Заслуженный строитель России Г.Л. Кофф

Доктор геолого-минералогических наук В.М. Кутепов

Ведущее предприятие ГГП Гидроспецгеология

Защита диссертации состоится "14" мая 1996 г. в 15 часов 30 мин. в конференц-зале на заседании специализированного советам К 033.11.01 в ПНИИИС Минстроя России по адресу: 105058, Москва, Окружной проезд, 18.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ПНИИИС Автореферат разослан "10" апреля 1996 г.

Отзывы на автореферате 2-х экземплярах, заверенные печатью, просим направлять в адрес Совета.

Ученый секретарь Специализированного Совета Канд. геолого-минералог, наук

О.П. Павлова

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Высокие темпы проектирования и строительства зданий и сооружений различного назначения на территории г.Москвы требуют разработки и применения эффективных методов инженерных изысканий. Методика и методы инженерно-геологических изысканий (ИГИ), как важная часть инженерных изысканий должна обеспечивать необходимой полной информацией: проектирование, строительство и эксплуатацию любых видов зданий и сооружений, а также их реконструкцию. Очевидно, что методика ИГИ должна быть комплексной, а применяемые методы ИГИ должны позволять получать необходимую информацию об инженерно-геологических условиях (ИГУ) территорий не только в пределах активной зоны влияния зданий и сооружений на грунтовый массив, но и получать необходимую информацию об ИГУ для массива грунтов, определяющих условия эксплуатации зданий и сооружений. Сложность проведения необходимых ИГИ на территории г.Москвы обусловлена не только сложными и разнообразными ИГУ, но также плотной застройкой, особенно исторически сложившегося центра города и наличием густой сети инженерных коммуникаций и мощной толщей техногенных отложений. Кроме того, интенсивное воздействие человека на геологическую среду на территории крупных агломераций требует учета многих факторов, которые также определяют условия строительства и эксплуатации сооружений, и для их оценки требуются новые способы и методики.

Цель работы - разработка и внедрение методики и методов инженерно-геологических изысканий на территории крупной городской агломерации с целью обеспечения оперативной и полноценной информацией проектирования, строительства и эксплуатации зданий и сооружений различного назначения в пределах глубин, определяющих "жизнь" зданий и сооружений для районов с различными ИГУ.

Основные задачи исследований. Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Экспериментальное исследование основных факторов, определяющих качество монолитов грунтов, отбираемых при ударно-вибрационном бурении;

2. Разработка и внедрение в практику ИГИ ударно-вибрационного бурения и зондирования как экспресс-метода исследования геологического строения массива грунтов и оценки их свойств;

3. Анализ результатов оценки модуля деформации грунтов по данным наблюдений за осадками зданий;

4. Составление региональных таблиц нормативных и расчетных показателей состава и свойств грунтов;

5. Экспериментальные исследования по применению геофизических методов обследования фундаментов зданий и их оснований в связи с их реконструкцией;

6. Разработка нормативно-методических документов как основы применения современных ИГИ для оценки ИГУ территорий крупных городов.

Методы исследований. Поставленные задачи решались путем обобщения и анализа фондовых и литературных источников и проведения экспериментальных и опытно-производственных работ на территории г.Москвы и ЛПЗП. При проведении исследований широко использовалась современная техника, обработка результатов исследований проводилась с помощью ЭВМ.

Научная новизна. Среди описанных в работе результатов и опыта почти тридцатилетних инженерно-геологических изысканий на территории г.Москвы в первую очередь необходимо выделить следующие:

1. Обоснован метод отбора монолитов связанных грунтов при ударно-вибрационном бурении.

2. Предложен и обоснован экспресс-метод оценки геологического строения и свойств грунтов в процессе ударно-вибрационного бурения.

3. Разработана инструкция по проектированию зданий и сооружений в районах г.Москвы с проявлением карстово-суффозионных процессов.

4. Составлены региональные таблицы нормативных и расчетных показателей состава и свойств основных разновидностей моренных грунтов.

5. Разработаны временные указания по проведению инженерно-экологических изысканий для обоснования проектов, строительства, эксплуатации и реконструкции жилого фонда г.Москвы.

Практическая значимость и реализация работы. Разработанный комплексный подход к проведению инженерно-геологических изысканий позволяет получать необходимую информацию для проектирования, строительства, эксплуатации и реконструкции любых сооружений в г.Москве в самых сложных инженерно-геологических условиях.

Основные защищаемые положения. На защиту выносятся следующие положения:

1. Оценка инженерно-геологических условий территории г.Москвы;

2. Инженерно-геологическое обоснование проектирования зданий и сооружений в районах развития карстово-суффозионных процессов;

3. Комплект специальных инженерно-геологических карт территории г.Москвы;

4. Обоснование вибро-ударного метода бурения для отбора монолитов грунтов без нарушения их естественной структуры;

5. Региональные таблицы физико-механических свойств основных разновидностей грунтов г.Москвы.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований, выполненных автором, неоднократно докладывались на конференциях, совещаниях и симпозиумах как в странах б.СССР и России, так и за рубежом.

Основные результаты исследований автора опубликованы в 27 печатных работах.

Объем работы. Диссертация в форме научного доклада включает введение, шесть глав, выводы, список опубликованных работ.

Глава 1. Инженерно-геологические условия (ИГУ) территории

г.Москвы

Гениальное предвидение В.И. Вернадского о том, что человек становится геологической силой, способной преобразовать мир, ставит проблему оптимизации взаимодействия человека с окружающей средой.

Окружающая среда (по Е.М. Сергееву и В.Т. Трофимову) состоит из четырех компонент: биота, атмосфера, гидросфера и литосфера.

Под геологической средой понимают верхнюю часть литосферы, которая находится под воздействием человека, и в свою очередь, определяет деятельность человека.

Значительное влияние на градостроительную деятельность человека оказывают ИГУ территории. Понятие ИГУ включает в себя геологическое строение, рельеф и неотектонику, подземные воды, состав и свойства грунтов, процессы.

Кратко рассмотрим основные компоненты ИГУ территории

г.Москвы.

Геологическое строение и история развития. В геологическом отношении территория г.Москвы расположена на Восточно-Европейской платформе.

На глубинах 1200 м и более залегают породы кристаллического фундамента, рассеченные тектоническими нарушениями, что может выражаться в вертикальных подвижках земной коры вдоль них.

Кристаллический фундамент, сложенный чрезвычайно крепкими породами (гнейсы, граниты и железистые кварциты) имеет блоковое строение. Отдельные его блоки приподняты относительно других на 1-1.5 км. Глубина залегания фундамента в районе Москвы и ЛПЗП колеблется в пределах от 1.2 км на приподнятых блоках до 4 км на опущенных. По последним данным не исключена возможность пульсационно-колебательных движений блоков экзогенной и космической природы.

Наиболее крупной тектонической структурой кристаллического фундамента является Подмосковный авлакоген субширотного простирания, который представляет собой образование рифтового типа. Северный борт его проходит примерно посередине современных границ города, а южный - по реке Пахре в районе города Подольска.

Ко второй крупной структуре относится северо-западное продолжение Рязано-Саратовского разлома, проявляющего признаки неотектонической активности. Эта структура сопрягается с северным бортом авлакогена примерно в центре Москвы.

Приуроченность центра города и его западных районов именно к сопряжению этих крупных тектонических систем требует пристального внимания с точки зрения сохранения существующей городской застройки в связи с тем, что медленные вертикальные перемещения по разломам нашли отражение на этих территориях и в четвертичное время.

В строении осадочного чехла, покрывающего кристаллический фундамент, принимает участие комплекс рифейских, девонских, каменноугольных, юрских, меловых и четвертичных отложений. Отмечается некоторое соответствие структур осадочного чехла тектоническим элементам кристаллического фундамента (рис. 1).

Палеозойские и мезозойские осадочные образования слагают одну из крупных структур Русской платформы - Московскую синеклизу (впадину), которая по сравнению с рельефом кристаллического фундамента не имеет резких перепадов отметок поверхности, но осложнена валообразными зонами поднятий и подчиненными им локальными понижениями.

Строение и состав четвертичных отложений в черте города и ЛПЗП отличаются большой сложностью. Выделяются: моренные аллювиальные, флювиогляциальные, озерно-болотные, техногенные отложения.

Моренные отложения представлены суглинками и глинами, которые образовались в течении трех оледенений, имевших место на территории Европейской части России в четвертичный период. Эти отложения служат надежным основанием для многих зданий и сооружений.

Моренные отложения разделены подморенными, межморенными, надморенными, лимногляциальными, флювиогляциальными отложе-

ниями, представленными песками, суглинками и органо-минеральными отложениями.

Рис. 1. Схематический геологический разрез территории г.Москвы (с Юго-Запада па

Северо-Восток)

Межледниковые образования, покрывающие значительную часть территории города, сложены песчаными и суглинистыми отложениями. Эти отложения широко используются в качестве естественных оснований зданий и вмещающей среды подземных сооружений и в высокой степени обеспечивают их устойчивость и эксплуатационную надежность.

Кроме моренных и межледниковых отложений значительную площадь территории города Москвы занимают три древнеаллювиальные террасы, слагающие долину реки Москвы: серебряноборская, мневников-ская и ходынская.

Отложения террас представлены преимущественно мелкими и пылеватыми песками, содержащими местами линзы суглинков, глин, озерно-болотного мела и торфа. Развитие древнего аллювия тяготеет к долине реки Москвы и характеризуется прерывистостью, местами он полностью уничтожен. Суммарная мощность древнеаллювиальных отложений достигает 30 м и варьирует в широких пределах.

Особое место занимают отложения высокой и низкой пойм реки Москвы и ее притоков, сложенные современными аллювиальными отложениями, представленными песчано-глинисгыми грунтами. Эта толща, имеющая среднюю мощность от 7 до 50 м, включает отложения ила, торфа, мергеля и других сильносжимаемых слабых грунтов.

Зона распространения этих типов грунтов приурочена к пойме реки Москвы и ее притоков и имеет ширину в среднем 300-500 м. В отдельных местах ширина полосы достигает 3500 м.

Почти повсеместно территория города покрыта слоем грунтов техногенного происхождения. В основном техногенные отложения представлены супесчаными и суглинистыми образованиями, содержащими различное количество бытовых, промышленных и строительных отходов. Нередко эти отходы обводнены и состоят из гниющих органических остатков.

Техногенные отложения, мощность которых колеблется в широких пределах от 1.0 до 25.0 м, обладают неоднородной структурой и составом, часто содержат большое количество органических включений, выделяют биогаз и могут быть токсичными и радиоактивными.

Как видно из описания, грунтовые условия территории города отличаются достаточно большим разнообразием - от хороших и благоприятных - до неблагоприятных и исключающих возможность строительства без дополнительной инженерной подготовки.

Рельеф. Геоморфология территории города. Тип рельефа и сочетание его форм определяют градостроительную деятельность человека. Рельеф оказывает влияние на выбор оптимальных проектных решений, размещение и технические параметры этих объектов.

Характер современного рельефа г.Москвы и ее окрестностей обусловлен как формами доледниковой эрозии, так и деятельностью ледника, а также процессами размыва после отступления ледника, которые совершались в несколько этапов.

Территория г.Москвы расположена на стыке комплекса крупных геоморфологических регионов: Верхне-Волжской низменности, Клинско-Дмитровской гряды, Долины реки Москвы, Теплостанской возвышенности, Москворецко-Окской равнины, Смоленско-Московской возвышенности, Западной окраины Мещерской низменности.

В связи с этим в рельефе города и окрестностей сочетаются характерные черты, присущие указанным регионам. Преимущественно в городскую черту входят южные склоны Клинско-Дмитровской гряды, северный склон Теплостанской возвышенности, западная окраина Мещерской низменности и долина реки Москвы.

В морфогенетическом отношении естественный рельеф территории Москвы носит эрозионно-акхумуляггивный характер и теснейшим образом связан с гидрографической сетью. Современный рельеф и гидрографическая сеть унаследовали основные доюрские и древнечетвертичные формы рельефа.

Ранее на территории Москвы протекало около 150 рек и ручьев, из них 60 речек и ручьев впадало в Москву-реку через р. Лузу, протяженность гидрографической сети составляла несколько сот км. В настоящее время общая длина рек и ручьев в пределах города составляет около 100 км. Сокращение сети рек и ручьев происходило вследствие обмеления, заиления, а также засыпки их русел грунтом и мусором. Многие речки и ручьи заключены в канализационные коллекторы, а их бывшие русла спланированы и благоустроены.

Кроме того, на территории Москвы, преимущественно в крупных излучинах рек Москвы и Яузы, имелось много старичных озер и болот, большая часть которых в настоящее время засыпана.

На территории Москвы имелось значительное количество оврагов, глубина которых достигала иногда 30-40 м. Наибольшее распространение они имели в южной части города (Черемушки, Юго-Запад, Волхонка-ЗИЛ, Чертаново). Большая часть оврагов в настоящее время также засыпана.

Таким образом, в морфографическом отношении, современный рельеф Москвы имеет холмисто-равнинный характер, и его расчлененность в значительной мере сглажена как естественными эрозионно-аккумулятивными процессами, так и культурно-хозяйственной деятельностью человека почти за 850 лет существования города.

Выделяются (по Л.И. Спиридонову) три главные периода формирования рельефа территории Москвы: доюрский (пермь - юра), дочет-вертичный (верхний мел - плиоцен) и четвертичный.

Доюрский период формирования рельефа начался в конце позднего карбона и продолжался до средней юры. Доюрский период сохранился частично, он оказал существенное влияние на развитие более поздних процессов рельефообразования. Главнейшими факторами формирования доюрского рельефа явились процессы интенсивной денудации и размыва известняков карбона, и, по-видимому, непрекращавшиеся тектонические движения. Палеорельеф каменноугольных отложений на территории Москвы представляет собой довольно пологую равнину, расчлененную сетью ложбин эрозионного происхождения. Палеоморфологиче-ский анализ, выполненный Г.А. Голодковской, Э.А. Лихачевой и С.И. Петренко, позволил уточнить и проследить на большей площади Москвы древнюю гидросеть, которая была впервые выявлена Б.М. Данылиным. Эта древняя гидросеть включает Главную Московскую, Мытищинскую, Тушинскую, Ходынскую и Чертановскую долины. Направление доюр-ских долин, по мнению Б.М. Даньшина, имеет определенную связь с тектоническим рельефом карбона и с литологическими особенностями каменноугольных отложений. В современном рельефе днища этих долин находятся на глубине 100-120 м Главной Московской, 70 - 80 м - Чертановской и Мытищинской, 40 - 50 м - Ходынской и Тушинской долин, а под руслом Москвы-реки - на глубине 20 - 40 м от поверхности.

Доюрский рельеф сильно денудирован. Суммарный денудационный срез за время континентального существования территории, по определению А.Е. Криволуцкого, составляет 250-300 м. Поэтому восстановить глубину доюрских долин весьма сложно. Сохранившаяся глубина тальвега по отношению к бортам долин - 15 - 20 м, по отношению к водоразделам - 40 - 50 м. Уклоны днища превышают в 2-3 раза современные (последние составляют 0.3-0.5 м/км).

Наряду с эрозионными, были широко распространены и карстовые формы рельефа. На некоторых участках Главной Московской

долины в тальвеге и вблизи от него отмечаются локальные понижения различной конфигурации, относительной глубиной до 10-25 м. Аналогичные понижения также наблюдаются в районе Очаково, Садовников, развилки Варшавского и Каширского шоссе.

На территории города выделяются две водораздельные поверхности. К северу от Главной Московской долины расположено обширное плато с абсолютными отметками 115-130 м, которые являются частью главного доюрского водораздела.

К югу от названной долины выделяется участок Теплосганской водораздельной поверхности с абсолютными отметками 115 м. Формирование дочетвертичного рельефа было связано с размывом песчано-глинистых мезозойских отложений. Активная денудация и эрозионная деятельность доледниковых долин привела к уничтожению на большей части Москвы и Подмосковья меловых отложений, а на отдельных участках - и юрских отложений. В течение регрессии, происходившей в меловом периоде, величина денудационного среза составила 150-200 м (по А.Е. Криволуцкому). В континентальных условиях был сформирован зрелый, разработанный эрозионный рельеф, осложненный в местах выхода на дневную поверхность известняков хорошо развитыми карстовыми формами. Поверхность и склоны доледниковой возвышенности были глубоко расчленены сложной сетью рек и оврагов. Днища доледниковых долин лежат на 15-20 м ниже современных.

Морфологические и морфометрические особенности погребенного рельефа должны учитываться при проектировании любых типов подземных и других ответственных сооружений.

Гидрогеологические условия определяют технологию производства строительных работ и условия эксплуатации зданий и сооружений. Для принятия рационального проектного решения необходимо прежде всего: установить пространственное положение всех водоносных горизонтов; выявить уровни свободной поверхности грунтовых вод и пьезометрические поверхности артезианских водоносных горизонтов; установить основные гидрогеологические параметры водононых горизонтов, характер их взаимосвязи между собой и поверхностными водотоками; оценить гидрогеохимическую характеристику грунтовых и подземных вод с позиции их агрессивности по отношению к материалам сооружений.

Гидрогеологические условия на территории города характеризуются как сложные. На изменение гидрогеологической обстановки оказывает влияние изменение поверхностного и подземного стока в результате застройки, подземного строительства, работы дренажей и водозаборных сооружений.

На территории Москвы развиты два водоносных комплекса: мезокайнозойский и карбоновый. Мезокайнозойский водоносный комплекс состоит из нескольких водоносных горизонтов: верховодка, водоносные горизонты: современный, аллювиальный, первой, второй и тре-

тьей надпойменных террас, надморенный, альб-сеноманский, неоком-аптский, волжский, надкаменноугольный (смешанный).

Карбоновый водоносный комплекс состоит из горизонтов: гжельского, касимовского, подольско-мячковского.

Водовмещающими породами мезокайнозойского водоносного комплекса являются в основном песчаные породы.

Воды в основном безнапорные, но всилу литологической пестроты пород и наличия слоев глинистых пород местами обладают напором.

Водовмещающими породами карбонового водоносного комплекса являются трещиноватые, местами закарстованные известняки и доломиты, разделяемые глинисто-мергельными толщами. Водоносные горизонты этого комплекса обладают значительным напором, но в местах интенсивного отбора воды могут быть и безнапорными.

Водоносные пески мезокайнозойского водоносного комплекса обладают плывунными свойствами, особенно в местах расположения тонких, пылеватых разностей.

Особенностью карбоновых водоносных пород является сочетание слабопроницаемых толщ, разделенных тонкими зонами повышенной проницаемости, приуроченных к трещинам-каналам, часто заполненным известковистой или доломитовой мукой. Слабопроницаемые толщи известняков обладают в свою очередь проницаемостью по порам и тонким трещинам.

Химический состав грунтовых и подземных вод в Москве формируется при участии как природных, так и техногенных факторов.

На территории г.Москвы выделены по химическому составу следующие типы грунтовых вод: гидрокарбонатно-кальциевые, гидро-карбонатно-натриевые, сульфатно-натриевые, хлоридно-кальциевые и хлоридно-натриевые.

Пресные воды гидрокарбонатно-кальциевого состава, с небольшой минерализацией (200-500 мг/л), встречаются на окраинах г.Москвы.

На застроенных участках наблюдается изменение химического состава. Здесь вода становится сульфатно-кальциевой. Возрастает минерализация до 900-1000 мг/л, местами до 2000 мг/л (пос. Алешкино, Дегунино, Лосиноостровская, Северянин, Серп и Молот и др.).

В районах Ватутино и Коровино минерализация достигает до 6852-28949 мг/л. Вода здесь, в основном, хлоридно-кальциевого и хлорид-но-натриевого состава.

Минерализация грунтовых вод в центральной части города, в основном находится в пределах 1000-2000 мг/л, преимущественно по составу сульфатно-кальциевая. На отдельных участках минерализация достигает 2000-3000 мг/л.

В очагах максимального загрязнения минерализация достигает

3-12 г/л.

На территории города, по данным ПГО "Центрогеология", выделяются неагрессивные, слабоагрессивные, среднеагрессивные и сильноагрессивные грунтовые воды по отношению к бетону.

60% территории Москвы имеет неагрессивную воду.

Грунтовые воды со средней и сильной степенью агрессивности приурочены к участкам загрязнения. Здесь отмечается сульфатная агрессия, общекислотная, реже - углекислотная и выщелачивающая.

Что касается каменноугольных водоносных горизонтов, то для гжельского и касимовского характерна гидрокарбонатно-сульфатно-кальциево-натриевая, магниевая и сульфатно-гидрокарбонатно-кальци-ево-магниевая агрессия, а для подольско-мячковского водоносного горизонта - гидрокарбонатно-сульфатно-кальциево-магниевая минерализация.

Инженерно-геологические процессы. На территории г.Москвы протекают следующие природные и техногенные процессы, осложняющие строительство и эксплуатацию зданий и сооружений: карстово-суффозионные, подтопления, оползни, оседание поверхности земли, образование и выделение биогаза, миграция ионов тяжелых металлов, нефтепродуктов, токсичных веществ, изменение (понижение) напора в артезианских водоносных горизонтах, накопление техногенных грунтов, эрозия, вибрация и колебания поверхности земли и др.

Карстово-суффозионные процессы (КСП) относятся к весьма опасным и труднопрогнозируемым. Развитие этих процессов приводит к провалам и оседанию отдельных участков земли. Карстово-суффозионные провалы приурочены к участкам, сложенным закарсгован-ными известняками карбона, выше которых залегают пески. В естественных природных условиях карстовые полости заполнены обломочным материалом (доломитовая и известняковая мука и др.), который при откачке подземных вод был удален, и тем самым освободилась емкость для приема вышележащих песков, передвижение которых в подземные области приводит к образованию провальных воронок и мульд оседания на поверхности земли. По существу это природно-техногенный процесс, получивший название карстово-суффозионного (Медведев и др., 1976). Размеры провальных воронок изменяются от нескольких метров до 40 м в диаметре и от 1.5-2 м до 5-8 м в глубину.

Проявление КСП в той или иной форме (провалы и проседания) возможно примерно на 15% площади города в пределах переуглубленных долин пра-Москвы и пра-Яузы, где смыт слой юрской глины, перекрывавший слои известняков карбона (рис.2).

Рис. 2. Схема распространения оползневых и карстово-суффозионпых процессов и явлений на территории г.Москвы

Оседание поверхности земли происходит также в результате нарушения технологии проходки метрополитена, когда крепление тоннеля отстает от его проходки, а также в результате возросшей транспортной нагрузки на магистралях Москвы, особенно вдоль Москвы-реки. Так, по данным Лихачева и др. (1995) средняя скорость оседания на этих участках увеличилась с 0.7-1.8 мм/год в 1957 г. до 1.5-3.9 мм/год в 1978 г.

На территории Москвы существует 15 крупных участков развития глубоких (до 100 м) и около 200 участков поверхностных оползней. Глубокие оползни приурочены к долине р.Москвы.

По данным многолетних наблюдений установлена периодичность активизации оползней, составляющая примерно 9 лет. В течение года наиболее опасным периодом оползнепроявления является весна, реже осень.

Количество поверхностных оползней за последнее десятилетие увеличилось вдвое, что обусловлено главным образом техногенным воздействием (подрезка склонов, нерегулируемый сток вод, изменение свойств грунтов и т.д.).

Подтопление - это процесс подъема уровня грунтовых вод до глубин расположения основной части коммуникаций и подвалов зданий и сооружений (обычно до глубин 2-3 м от поверхности земли).

Основная причина подтопления - техногенная: увеличение питания грунтовых вод за счет утечек из водонесущих коммуникаций, нарушение условий поверхностного стока в результате естественной дрени-рованности территории, подъем уровня воды в реках после создания гидротехнических сооружений и т.п.

Подсчеты показывают, что лишь 30% инфильтрационного питания грунтовых вод приходится на атмосферные осадки, а 70% определяется причинами, связанными с функционированием городского хозяйства.

В настоящее время в подтопленном состоянии находится примерно 40% городской территории (рис. 3). Наблюдаемая скорость подъема грунтовых вод изменяется от 0.05 до 0.4 м/год.

Дальнейшее развитие города вызовет активизацию подтопления, особенно в новых районах массовой застройки и на территориях развивающихся промзон.

Развитие процесса подтопления приводит к трем основным последствиям:

Затопление подвалов зданий и сооружений, коммуникаций, разрушение материалов фундаментов;

Усиливает проявление других геологических процессов - химическая суффозия, загрязнение грунтовых вод, коррозия трубопроводов и

др.;

Изменение состава и свойств грунтов активной зоны зданий и сооружений, что может быть причиной оседания поверхности грунтов и деформаций зданий и сооружений в результате снижения несущей способности грунтов.

Для снижения ущерба от подтопления необходимо вести наблюдения за уровнем грунтовых вод и разработать инженерную защиту подтопленных и подтопляемых территорий с учетом инженерно-геологических условий, характера и плотности застройки городской территории.

ШРШ ш

ЩУ.

Северо-восточный^

Л Гокру г '

/ЭШвостйчныи округ |

ЩмР

I Северо-западный

Северным ) округ \округ

I Центральный ,

/Щ

, Западный

округ й?^

Юго-западным „

'и ПГ/

I Юго-восточный 1 опруг

1Ш

Щ1 Южный округ

ш

1 - подкопленные территории

(по состоянию на 1992 год)

2 - территории прогнозируемого

подтопления (на период до 2010 г.)

3 - границы административны

окр угон п территории г.Москвы

Рис. 3. Схема подтопления территории г.Москвы грунтовыми водами

Оседание поверхности земли и деформации зданий и сооружений. В северо-западной части города, по данным геодезических наблюдений, выделяется 10 зон повышенного оседания поверхности земли, приуроченных к отложениям переуглубленных долин пра-Москвы и пра-Яузы. Одна из основных причин, вызывающих оседание поверхности земли, является чрезмерная эксплуатация подземных вод карбоновых отложений. За период многолетней эксплуатации произошло значительное понижение уровня подземных вод - в подольско-мячковском горизон-

те - на 50-70 м, а в алексинско-протвинском на 70-120 м. В результате такого снижения напора произошло изменение напряженного состояния массива грунтов, исчезло взвешивающее действие воды и увеличился удельный вес грунта, что привело к оседанию поверхности земли на значительной территории, в пределах региональной депрессионной воронки.

На этот мощный фактор, вызывающий оседание поверхности земли на большой территории, накладывается локально действующий фактор, также связанный с изменением напряженного состояния массива грунтов в результате проходки подземных выработок (тоннели метро и ДР-)-

Третьей причиной оседания (опускания) поверхности земли являются техногенные нагрузки от зданий и сооружений, расположенных на толщах слабых грунтов, в т.ч. и техногенного происхождения (свалки ТБО, отвалы из подземных выработок и т.п.). Именно строительство на слабых грунтах без соответствующей инженерной подготовки приводит к деформации зданий и сооружений.

Локализация участков повышенного оседания земли и замеченных деформаций зданий, не связанных со строительными дефектами, показывает тяготение их к отложениям древних долин пра-Москвы и пра-Яузы (рис. 4), представленных рыхлыми четвертичными породами (глинистые песчаные, органо-минеральные и т.п.).

Загрязнение геологической среды. В пределах территории г.Москвы происходит загрязнение всех компонент геологической среды: почвы, грунтов, поверхностных и подземных вод. Основные источники загрязнения: транспорт, промышленные предприятия, бытовые отходы. За последние 10 лет значительно возросли (примерно на 30%) территории со средним и высшим уровнем загрязнения почвы тяжелыми металлами (цинк, свинец, медь, хром, ванадий, ртуть, вольфрам, серебро, никель, олово, кадмий).

В Москве ежегодно образуется около 8.3 млн. тонн твердых бытовых и промышленных отходов, которые в основном вывозятся на полигоны и свалки за пределы города, а часть из них (порядка 10%) скапливается в промзонах и на несанкционированных свалках в черте города.

Большую опасность представляют свалки ТБО, оказавшиеся в черте города, на территориях новостроек. Эти свалки генерируют метан, который, скапливаясь в подвалах, приводит к пожарам. Загрязнение грунтов нефтепродуктами также создает пожароопасную обстановку при строительстве подземных сооружений.

f Л

f

4 5 б

щщ А 0-5

>' -Л

I? Северный

?округ

«fcM м-

г/'

«Bt

а"

вокруг MS^ffiíá

Восточный

«

с г

гзалэдныи округу f

» f f

-к хайё

)Юго-восточный;, >. округ г

-Юго-западные ,j окзуг'

!Юж»ыи округ« -i::,

Г >-

te« as?;

pi

Колнчссшо деформированных здании и сооружении 1на 1 кв. км): 1 - единичные; 2 - 2-5:3 - 5-10:4 - 10-20 и более: 5 - деформации коммуникаций и Коломенском, метромоста на Воробьевых г-х, п провала здания на Хорошевском шоссе б - границы административных округов

Рис. 4. Схема зонирования территории г.Москвы по количеству деформированных

зданий и сооружений

Для снижения опасности от возгорания биогаза в местах строительства новых зданий и сооружений необходимо предусматривать меры инженерной защиты (дренаж толщи и изменение конструкций фундаментов).

К процессам, определяющим свойства грунтов, можно отнести возникновение в результате хозяйственной деятельности физических полей техногенного происхождения: электрического поля блуждающих токов и аномального температурного поля.

Поле блуждающих электрических токов на территории Москвы сформировалось за счет утечек тока от электрифицированного рельсового транспорта, заземлений промышленных установок и станций катодной защиты и других источников.

Наличие в грунтовом массиве блуждающих токов (БТ) повышает коррозионную активность грунтов по отношению к подземным коммуникациям. Наличие БТ ускоряет коррозию стальных труб в 5-10 раз по сравнению с почвенной коррозией.

В городе примерно 30% случаев коррозионных повреждений труб приходится на долю электрокоррозии. Интенсификация коррозии в городе во многом связана с увеличением влажности грунтов и увеличением в них количества солей техногенного генезиса в результате подтопления и загрязнения грунтов. Интенсивные утечки теплой воды из подеем-ных водонесущих коммуникаций, работа промышленных тепловыделяющих предприятий привели к заметному изменению - нагреву грунтов и грунтовых вод. В пределах города выявлено несколько тепловых аномалий (превышение температуры фона более 10°С).

Температура подземных вод также значительно отличается от фоновых (порядка 7°С). Так в районе Хорошевского шоссе отмечается температура вод 14.5°С, на Озерковской набережной - 17.9°С , ул. Арбат -26.8°С и т.д.

Вблизи шинного завода зафиксирована температура грунтов до 48°С, что существенно осложнило проходку наклонного эскалаторного туннеля с применением метода замораживания.

Повышение температуры грунтов и грунтовых вод повышает их агрессивность по отношению к инженерным сооружениям и строительным материалам: скорость коррозии в грунтах возрастает в среднем вдвое при росте температуры от 0°С до 45-55°С.

Глава 2. Рекомендации по совершенствованию методов оценки состава, структуры и свойств грунтов

§1. Оценка влияния способа отбора монолитов грунтов на их качество

Качество отбираемых из массива монолитов грунтов имеет первостепенное значение для установления нормативных и расчетных значений показателей физико-механических свойств грунтов.

До 1966 г. ГОСТ 12076-66 рекомендовано отбирать монолиты грунтов при бурении скважин только при помощи обуривающих и залавливаемых грунтоносов, а при отборе монолитов из открытых выработок использовать режущее кольцо.

Широкое внедрение выбрационного способа бурения в практику инженерно-геологических изысканий потребовало изучить влияние вибрационного способа погружения грунтоноса в грунт на структуру и влажность отбираемых таким способом образцов грунтов.

Исследования (Медведев и др., 1967, 1971) проводились на массиве, сложенном покровными суглинками до глубины 3.5-4 м. Образцы отбирались из шурфов вручную размером 15x15x15 см и при помощи тонкостенного грунтоноса (диаметр 108 мм), погружаемого вибратором В-500 со скоростью вращения дисбалансов 1250 об/мин и моментом эксцентриков 150 кг-см. Отобранные обоими методами образцы грунтов были исследованы в лабораторных условиях. Результаты исследований приведены в таблице 1.

Таблица I. Показатели состава и свойств образцов суглинков, отобранных вручную и виброметодом

Показа тели Способ отбора п X S SIX Вычисленные ta Табличные ta

W,% вручную 49 24.2 2.1 0.087 0.83 2.63

виброметод 50 23.8 2.7 0.113

Р> вручную 50 1.93 0.048 0.025 1.36 2.63

г/см3 виброметод 55 1.95 0.065 0.033

р0 вручную 8 17.6 2.9 0.164 2.97 2.98

виброметод 8 18.1 3.7 0.203

с, вручную 7 0.067 0.023 0.346 0.74 2.98

МП а виброметод 7 0.076 0.019 0.255

Ек,МПа вручную 43 5.4 1.33 0.246 1.74 2.64

(0.1-0.2 МПа) виброметод 37 6.0 1.67 0.278

Примечание: п-количество определений;

Х-среднее значение;

Э-среднеквадратичное отклонение; б/Х-коэффициент вариации; ^-критерий Стьюдента.

Сравнительные результаты показали, что качество образцов, отбираемых виброметодом, достаточно высокое и нарушение структуры минимальное, хотя и отмечается незначительное увеличение влажности (на 1.66%) и увеличение плотности (на 1.04%). Такое изменение состава и структуры грунта привело к некоторому увеличению показателей физико-механических свойств суглинков, определенных на образцах отобранных из массива грунтов виброметодом (от 3.0 до 13.5%). Особенно заметное увеличение (от 11.2 до 13.5%) наблюдается для показателей сцепления и модуля деформации, тогда как угол внутреннего трения изменился незначительно.

Таким образом, подтверждается мнение Г.П. Чеботарева, что влажность и плотность образца не могут служить показателями ненарушенное™ структуры грунтов любого типа. Таким показателем может являться сопротивление грунта срезу.

Приведенный фактический материал позволяет признать вполне допустимым применение выбрационного способа погружения грунтоноса для отбора монолитов суглинков, имеющих показатель консистенции <0.6 и коэффициент пористости <0.9.

В то же время необходимо отметить, что виброметод отбора монолитов нецелесообразно применять в связных грунтах со слабыми структурными связями, если эти монолиты предназначены доя определения не вещественного состава и пределов пластичности, а физико-механических свойств грунтов.

§2. Оценка геологического строения грунтов методом вибро-зондировшшя

Оту-М ЛиГТПО- лош-уссмчЗ Скорость, си/с

10 гр 5,0

0,1 Ц7 9,о ж 1 'СГ""1 1 1 г—^ 1 н^ ! 1

щ

с///' чч«»» | г—1 |.0Ю»и"

ж I 1 л

| , 1—1 0Шнн 1 1 { ^- М ! !

I,- насыпной грунт;-

2 -.'песок мелкийV

3 - суглинок тугоплас-

тичный;

4 - песок мелкий,

' средней плотности;

5 -'песок мелкий,

водонасыценный;

6 - песок средний.

водснасыщенкый.

Рис. 5. Результаты виброзондирования массива грунтов

Вибрационный метод проходки скважин широко применяется в практике инженерно-геологических изысканий для установления геолого-литологического разреза. Однако этим не исчерпывается полезность виброметода проходки скважин. Зная скорость проходки скважин, можно получить дополнительную информацию о свойствах грунтов массива.

Выполненные исследования (Медведев, 1974) показали, что по скорости погружения зонда можно судить об изменении литологического

состава грунтов и их плотности. На рис. 5 приведены результаты опробования массива грунтов, состоящего из суглинка и песков разной крупности, плотности и степени водонасыщения. Четко фиксируется переход от тугопластичного суглинка в мелкий песок средней плотности. Отчетливо также видно, что толща песков четко делится по изменению скорости погружения зонда на два слоя: выше и ниже УГВ. Ниже УГВ скорость погружения зонда резко возрастает.

§3. Оценка модуля деформации массива грунтов по данным наблюдений осадки зданий

Модуль деформации представляет важный показатель физико-механических свойств грунтов, необходимый для прогноза осадки зданий и сооружений. Для определения величины модуля деформации используются как лабораторные (компрессия), так и полевые методы (штамп, прессиометр). Однако достоверность получаемых этими методами значений модуля деформаций часто вызывает сомнение, так как и лабораторные, и полевые методы определения Е не позволяют удовлетворительно моделировать напряженно-деформируемое состояние грунтового массива как основания здания или сооружения. Кроме того, в процессе определения вносится большое количество погрешностей, связанных с отбором и транспортировкой образцов для лабораторных опытов или качеством забоя при установке штампа при полевых испытаниях и др.

Cfil.il с*1.п Сх(.1Ч

Рис. б. Инокенерно-геологическийразрез площадки долш М4

В связи с этим было предпринято исследование взаимодействия фундаментов зданий с массивом грунтов основания.

Велись наблюдения за осадками нескольких 9-ти этажных крупнопанельных домов серии 11-49, фундаменты которых состояли из блоков шириной 1.4 м, глубина заложения 1.9-3.3 м, давление 1.82-2.67 кг/см2. Наблюдение за осадками осуществлялось при помощи нивелирования стеновых марок с точностью ±1 мм. Наблюдения велись в течение 25 мес. Результаты наблюдений и полученные результаты представлены на рис. 6, 7 и в таблице 2.

Как видно из данных таблицы 2, величины модулей деформации, вычисленные по методу эквивалентного слоя в предположении жесткого фундамента, на 20-25%, и гибкого - на 50-60% больше, чем вычисленные по методу элементарного суммирования. Такое расхождение можно объяснить различными допущениями, положенными в основу этих методов.

Для домов №№ 2 и 4 были также экспериментально определены значения модулей деформации. Сравнение этих значений показало, что среднее значение модуля деформации в сжимаемой толще, рассчитанное по осадкам, примерно на 40% меньше модуля деформации по штамповым испытаниям (д. №2), а для д. №4 осредненный модуль деформации оказался примерно в 2 раза выше, чем определенный при стабилометриче-ских испытаниях для озерно-болотных глин (Е=70 кг/см2), и примерно равный доя моренного суглинка (Е=150 кг/см2), залегающего в нижней части сжимаемой зоны.

о) Алл фцндатгн/пноч притн пв оснт А (м*рна1)

И ■

га гб1

У [ У! { *н\

_-]—удаь^Ы_

I/ " I » I" I у I "I >"1«1« I л I" / I я |да| '-1 ;

//руцамен/пноЬ лли/пы по в<ям

иг

Рис. 7. Графики затухания осадки фундамента дома №4 ео времени в процессе строительства и эксплуатации

_ _ —^.-«/ЛГА-"

V Г У! 1 VII I УШ I /* | * | XI | XII | / » 1 » 1 » 1 Г 1 к/ | уи | ут\ < 1 ' 1 «' 11 1 // 1 ш Н 1 V

• з--—Ц^

Таким образом, сравнение результатов вычислений модулей деформации по данным наблюдений за осадками фундаментов (А=2,8 м2) и штампов (А=5000ьм2), а также определенных в лаборатории показы-

вают, что полученные разными методами значения являются величинами одного порядка.

Таблица 2. Значения модулей деформации грунтов по данным наблюдений за осадками фундаментов и лабораторным и полевым определениям

Модуль деформа- Средн.

№ Глубина Давлен. ции (кг/см2) значен. Преоблад. Модуль

дома заложен. на модуля Грунт в деформации

фунда- подошве M МЭквС деформ. сжимаемой (экспер.),

мента, м фундам. Э Гибк, Жест. в сжи- толще кг/см2

блока, С фунд. фунд. маемой

кг/см2 толще,

кг/см2

1 3.2 1.82 170 274 216 185 Песок —

2 3.3 1.93 80 122 104 118 Суглинок 165

(штамп)

3 2.0 2.65 100 145 122 120 Суглинок —

135 70-150

4 2.2 2.65 100 160 135 Суглинок (сгабилом-р)

Примечание: МЭС-мегод элементарного суммирования;

МэквС-метод эквивалентного суммирования.

Анализ и обработка данных наблюдений за осадками показывает, что:

1. Осадка зданий началась при давлениях на грунт меньше природных, действующих на уровне подошвы фундамента;

2. Осадка фундаментов на глинистых грунтах практически закончилась в конце завершения строительства и начале заселения.

§4. Составление региональных таблиц нормативных показателей физико-механических свойств для моренных грунтов г.Москвы

Крупные масштабы и высокие темпы гражданского строительства в городах требуют интенсификации и повышения эффективности инженерно-геологических изысканий. Важнейшим и слабо используемым ресурсом являются данные о составе, структуре и свойствах грунтов, содержащиеся в материалах изысканий прошлых лет. Например, в результате проведения изысканий, проводившихся на территории г.Москвы, накоплен значительный материал о свойствах основных видов грунтов, который может быть использован, особенно на начальных стадиях

изысканий, без проведения дополнительных исследований для проектирования типовых зданий и сооружений. В связи с этим была предпринята попытка обобщить материалы изысканий прошлых лет с целью их обоснованного повторного использования. Эта работа (Медведев и др., 1980) проведена в соответствии с установками нормативных документов, которые допускают определения нормативных и расчетных значений прочностных и деформационных характеристик грунтов по их физическим характеристикам, если установлены корреляционные зависимости между ними.

Для обобщения были взяты данные инженерно-геологического опробования грунтов московской и днепровской морен, хранящиеся в фондах Мосгоргеотреста. Обработка полученных данных проводилась по методике лаборатории математических методов ПНИИИС.

Выбор моренных образований был обусловлен тем, что большое количество зданий и сооружений юго-западной части г.Москвы имеют моренные грунты в качестве естественных оснований. Фактический материал, включая 8 тыс. определений показателей физических свойств грунтов (плотность, влажность, пределы пластичности и др.), 6.5 тыс. результатов испытаний на быстрый сдвиг, 700 определений модуля общей деформации (штамп 600 см2) и другие показатели.

Исследования зависимостей между деформационными и прочностными характеристиками грунтов с одной стороны и показателями физических свойств - с другой, состояли из следующих этапов:

1. Предварительная геологическая и статистическая обработка массива данных;

2. Построение оптимальных регрессионных уравнений для прогноза деформационных и прочностных показателей;

3. Статистическая проверка устойчивости найденных зависимостей на независимом материале;

4. Составление таблиц нормативных и расчетных показателей по найденным зависимостям.

Основным этапом количественного анализа зависимостей между показателями свойств грунтов явилось построение линейных регреси-онных уравнений:

Y = ао + aix1 + агх2 + ... + апХ" (*)

взвешенным методом наименьших квадратов.

В качестве аргументов зависимости были выбраны показатели: коэффициент пористости, степень влажности, пределы текучести и раскатывания. Функциями зависимости являлись показатели: модуль деформации, удельное сцепление и угол внутреннего трения или их логарифмы.

Основной характеристикой точности уравнения (*) являлись остаточные дисперсии нормативных характеристик фактора - функции. Величина дисперсии использовалась также в качестве выбора оптимального прогнозного уравнения: из нескольких возможных выбиралось уравнение с наименьшей остаточной дисперсией нормативных характеристик.

В результате исследований установлены следующие уравнения регрессии (Бп2 - остаточная дисперсия):

Е = -0.078е - 0.4128г + 1.02р + 0.687 впг=0.0162

Е = -0.457Эг + 1.06р + 0.598 8П2=0.0163

Е = -0.199е + 0.87р + 0.738 8п2=0.0164

^Е=-0.94е + 0.481 8П2=0.0169

1ЯС=-3^+2.3\уь-0.401 8П2=0.068

^ С = -0.94е + 0.588г + 2.3 ^ + 0.055 8„2=0.007

С = -0.52е + - 0.199 8П2=0.0096

(р = -25.568г+19.84р-1.1 8пг=1.192

Ф = -15.63е - 17.60Эг + 41.5 8„2=2.232

Ф = -68\У + 29.7 8„2=2.247

Ф = -20.98е + 30.2 8„2=2.874

Как показала контрольная проверка, большинство из этих уравнений удовлетворительно описывают зависимость между показателями свойств грунтов, но предпочтение было отдано уравнениям, которые более успешно выдержали экзамен и были более простыми. Таким образом были выбраны 3 уравнения, использованные для составления таблиц:

^ Е = -0.54Эг + 0.86р + 1.065 Э„2=0.0199

С = -4.4\\ + 2.6\уь - 0.344 8„2=0.078

ср = -23.89е - 16.31БГ + 44.5 8„2=3.966

Общие результаты исследований зависимостей между показателями свойств моренных грунтов юго-запада Москвы следующие:

1. Наиболее тесную связь с механическими характеристиками имеют показатели влажности - естественная влажность при прогнозе сцепления и степень влажности при прогнозе модуля деформации и угла внутреннего трения. Кроме того, при прогнозе Б и ф необходимо учитывать показатели плотности грунта - коэффициент пористости или плотность грунта, а при прогнозе С - предел текучести;

2. Точность прогноза нормативных характеристик (остаточный коэффициент вариации) составляет для модуля деформации и удельного сцепления - 20%, для угла внутреннего трения - 10-15%;

3. Характер зависимостей между показателями свойств для суглинков днепровской и московской морен примерно одинаков, что позволяет рекомендовать для прогноза механических характеристик единые уравнения и таблицы.

¿5. Применение геофизических методов для обследования фундаментов и оснований в связи с реконструкцией зданий

Для принятия обоснованного проектного решения по реконструкции здания необходима достоверная информация о состоянии фундамента и о несущей способности грунтов основания. Многие вопросы могут быть сняты по результатам применения методов неразрушающего контроля фундаментов и грунтов основания при помощи геофизических методов.

Для этих целей Мосгоргеотрест (Медведев и др., 1973) использует электромагнитные и сейсмоакусгические методы: контроль качества железобетонных и каменных конструкций фундаментов осуществляется с использованием приборов микросейсморазведки, метода волны удара, импульсного ультразвукового метода.

Оценка грунтов оснований фундаментов эксплуатируемых зданий производится как методом микросейсморазведки и электроразведки, так и методом сейсмического просвечивания массива грунтов между выработками. Применение этих методов в комплексе с бурением и лабораторным опробыванием грунтов позволяет установить геологический разрез, уровень грунтовых вод, относительную плотность и консистенцию грунтов.

Необходимо отметить две особенности применения методов инженерной геофизики в практике инженерных изысканий:

1. Геофизические методы дают удовлетворительные результаты только при комплексном их применении, в т.ч. и с пря-

мыми методами исследования (бурение, отбор образцов и

т.д.);

2. Городской шум, вибрация, подземные коммуникации, блуждающие токи и т.п. осложняют применение геофизических методов и требуют специального подхода при проведении измерений и интерпретации результатов.

Приведем два примера эффективного применения микровэзов и микросейсмики.

Электроразведка применялась для определения глубины заложения ленточного фундамента, нахождения арок в фундаменте, засыпанных песком и заложенных бутовым камнем. Для обнаружения неоднород-носгей в старом фундаменте микровэз ставились через 2 м.

Рис. 8. Излишние электрического сопротивления вдоль фундамента и геологический

разрез

Бутовая кладка имела сопротивление 28-34 Омм, а сопротивление в центре арки менялось от 50 до 120 Омм в зависимости от вме-

щающих пород. Количество пиков повышенных значений удельного электросопротивления позволило определить число арок вдоль стен, а ширина аномального участка кривой - ширину арки (рис. 8).

Микросейсморазведка проводилась для изучения грунтов основания и технического состояния кладки стен и фундаментов. Массив грунта и стены просвечивались сейсмоакустическим методом. Прочность кладки и грунтов оценивались по результатам привязочных испытаний прямыми и сейсмоакусгическими методами.

Выполненные комплексные исследования позволили расчленить кладку стен и фундаментов на слои разной прочности, разного лито-логического состава, трещиноватосги и однородности (рис. 9).

I 1 1 т1 I пршчлаа тали (670) свОсьичеокая скорое« 1 слоо

кладка

г та «ломя юадю „ зова тсаиишто! слабое проч-

ту. Е0С7Н оут0®0* хдадкв

3 1 I тосаввИ иэвествяд

Рис. 9. Геологический разрез основания фундамента и диаграммы изменения прочности кирпичной кладки и бутового калтя вдоль фундамента

Таким образом, показана высокая эффективность специализированного применения методов инженерной геофизики для оценки структуры и свойств как материала фундаментов, так и грунтов основания.

Глава 3. Рекомендации по инженерно-геологическим изысканиям на территории г.Москвы с проявлением карстово-суффозионных процессов (Медведев и др., 1976,1984)

Общая характеристика карстово-суффозионных процессов и явлений (КСП). С карстово-суффозионными процессами, наблюдаемыми в г.Москве и ЛПЗП, связано образование провалов в форме конических, чашеобразных воронок и в виде колодцев, ям диаметров от 2 до 40 м и видимой глубиной до 8 м, а также оседаний земной поверхности. Воронки

обладают способностью периодически "оживать" и развиваться. Главные причины, способствующие активизации карстово-суффозионных процессов, следующие:

• усиление откачки подземных вод из закарсгованных известняков в промышленных целях, в результате которых на территории г.Москвы создалась большая депрессионная воронка, изменившая весь гидрологический режим;

• отсутствие или недостаточная мощность водоупорного слоя юрских глин, отделяющего водонасыщенные четвертичные пески,9т закарсгованных известняков, вследствие чего возникает вертикальная фильтрация подземных вод в закарсто-ванные горизонты известняков и перенос песков в карстовые полости и трещины;

• значительные скорости фильтрации подземных вод эксплуатируемых водоносных горизонтов и др.;

• увеличение растворяющей способности подземных вод в результате их техногенного загрязнения и повышения температуры.

Оценка территорий по степени опасности проявлений карсто-во-суффозионных процессов и прогнозирование возможности образования провалов производятся с помощью метода инженерно-геологических аналогий по данным глубокого бурения (80-120 м) и результатам исследования геологического строения массива грунтов методами геофизики.

На возможность образования провалов указывают следующие

признаки:

• наличие на поверхности земли воронок и оседаний независимо от их геометрической формы и размеров;

• положение участков в зоне тектонических нарушений;

• положение участков в пределах древних погребенных речных долин, и особенно доледниковых;

• интенсивная вертикальная фильтрация подземных вод, связанная с нарушением их режима, и разность напоров водоносных горизонтов;

• отсутствие водоупоров или их незначительная мощность;

• наличие в известняках карстовых полостей, в особенности лишенных заполнителя (фиксируемых как провалы бурового инструмента) или со слабым, рыхлым заполнителем, большая выветрелосгь известняков, вплоть до глыб, щебня и муки;

• наличие в известняках переотложенных грунтов более позднего возраста;

• особое состояние и свойства четвертичных песчано-глинистых образований (разуплотненные зоны, нарушенные

слои, смещение слоев по отношению к соседним участкам и

т.д.).

Выявление указанных факторов в процессе инженерно-геологических исследований и их тщательный анализ позволяют прогнозировать возможность образования карстово-суффозионных провалов на конкретном исследованном участке.

Территория г.Москвы в зависимости от интенсивности проявления карстово-суффозионных процессов подразделяется на опасные, потенциально опасные и неопасные для строительства инженерно-геологические районы. Указанная классификация произведена на основе карт инженерно-геологического районирования территории Хорошевского шоссе в масштабе 1:10000, выполненных Мосгоргеотрестом, и карт территории всей Москвы в масштабе 1:25000, выполненных ЦИГТЭ Министерства геологии РФ.

Опасные районы характеризуются следующими определяющими признаками:

• наличием на поверхности земли воронок и оседаний независимо от их геометрической формы и размеров;

• сильной закарстованностью толщи карбонатных пород каменноугольной системы, проявляющейся в виде карстовых полостей размером более 1 метра, расположенных в кровле известняков, незаполненных или заполненных слабым обломочным материалом (особенно четвертичного возраста), а также в наличии зон сильно раздробленных и интенсивно выщелоченных карбонатных пород;

• отсутствием или прерывистым распространением, а также незначительной мощностью, как правило до 2-3 м, водоупо-ра в пределах застраиваемых участков или территорий;

• песчаная толща содержит горизонт подземных вод (Нг). В ненарушенных условиях напор карстовых вод (Нк) превышает Нг. Карстовые процессы исключаются, если разность напоров АН = Нг-Нк превышает мощность (М) слабопроницаемой толщи более чем в 3 раза: ДН / М > 3. Если градиент вертикальной фильтрации менее 3, то в этом случае может происходить суффозия песков, втекание их в карстовые полости и оседание или провал поверхности грунта;

• наличием вертикальной фильтрации подземных вод, создающей условия для суффозионного переноса рыхлых отложений в закарстованные породы с градиентом вертикальной фильтрации более 3;

• приуроченностью к долинам доюрского и доледникового размыва, особенно с "открытыми" бортами из карбонатных пород, где возможна интенсивная горизонтальная фильтрация;

• образованием в процессе бурения провальных воронок вокруг стволов скважин в результате прорезания водоупоров и суффозионного вмыва песков в закарстованные известняки;

• наличием температурных и гидрохимических аномалий в подземных водах, свидетельствующих об интенсивном вертикальном перетоке и нарушении природного режима подземных вод.

В опасных районах вероятность образования карстово-суффозионных провалов и оседаний поверхности земли повышенная, но отдельные участки застройки в результате изучения могут оказаться менее опасными или даже неопасными и пригодными для строительства без дополнительной инженерной защиты.

Потенциально опасные районы характеризуются меньшей степенью развития вышеперечисленных признаков, а именно:

• отсутствием проявления карста на поверхности земли;

• слабой общей закарстованносгью, выражающейся наличием единичных карстовых полостей, не превышающих 1.0 м, открытых или заполненных переотложенным материалом, незначительными вторичной пористостью, зонами дробления и выщелачивания;

• наличием невыдержанных по мощности (как правило, менее 10 м) водоупоров из юрских и каменноугольных глин;

• градиентом вертикальной фильтрации, не превышающим 3.

В потенциально опасных районах отдельные участки застройки

могут оказаться опасными или неопасными.

Классификация районов по степени опасности производится с учетом анализа всего комплекса определяющих признаков, характерных для опасных и потенциально опасных районов.

Инженерно-геологические изыскания. При инженерно-геологических изысканиях в районах развития карстово-суффозионных процессов следует руководствоваться СНиП П-02-95 "Инженерные изыскания для строительства. Основные положения" и "Рекомендациями по инженерно-геологическим изысканиям и оценке территорий для промышленного и гражданского строительства в карстовых районах", разработанных ПНИИИСом Минстроя РФ в 1995 г.

При составлении технического задания на инженерно-геологические изыскания, а также при проведении работ необходимо:

• на территориях, классифицированных как опасные и потенциально опасные, доя инженерно-геологического обоснования строительства и рационального выбора конструкций фундаментов для каждой стадии проектирования (ПДП, П, Р) на каждой строительной площадке провести комплекс изысканий, включающий бурение и анализ глубоких сква-

жин с постановкой геофизических (на стадии ПДП, а при соответствующем технико-экономическом обосновании и на стадиях П и Р) и гидрогеологических исследований с целью определения степени карсгово-суффозионной опасности для будущих зданий и сооружений и необходимых противокарсговых мероприятий;

• на территориях, классифицированных как неопасные, произвести, как правило, обычные изыскания без производства глубокого бурения. При проектировании на этих территориях особо важных или уникальных зданий и сооружений бурение глубоких скважин обязательно.

В качестве обязательных работ в программах инженерно-геологических изысканий для нового строительства должны быть предусмотрены:

• маршрутные наблюдения или обследование площади с целью выявления проявлений карста на поверхности земли;

• глубокое бурение (80-120 м со вскрытием монолитных известняков на глубину 5-10 м), а при необходимости геофизические методы исследования с привлечением специализированных организаций дня характеристики геологического строения и состояния пород;

• изучение каменноугольных отложений (Сз, С1-2) на предмет наличия в них карстовых пустот, сильно раздробленных крупнотрещиноватых и тектонических зон;

• изучение водоносных горизонтов, соотношение напоров и режима подземных вод всех водоносных горизонтов и зон на основе опытных гидрогеологических работ. Дополнительно к обязательным работам рекомендуется проводить:

• зондирование и пенетрационно-каротажные работы для изучения плотности грунтов и оценки характера суффозион-ных процессов;

• специальные лабораторные исследования (минерало-химические, физико-механические испытания прочности за-карсгованных пород и др.);

• лабораторное и математическое моделирование.

В районах развития карстово-суффозионных процессов необходимость полевых испытаний грунтов определяется программой изысканий.

При определении объемов и стоимости разработки проектов в районах развития карстово-суффозионных процессов необходимо учитывать вышеперечисленные обязательные и дополнительные работы по инженерно-геологическим изысканиям.

Инженерно-геологические меры защиты зданий и сооружений.

При проектировании зданий и сооружений, строящихся в районах с проявлением карстово-суффозионных процессов, необходимо предусматривать как инженерно-геологические, так и инженерно-технические меры защиты зданий, сооружений и коммуникаций.

Меры защиты выбираются в зависимости от интенсивности проявления карстово-суффозионных процессов на основе районирования, конструкции и назначения здания или сооружения, характеристики грунтов, залегающих непосредственно в основании здания или сооружения, производственных возможностей и экономических соображений.

В качестве инженерно-геологических мер защиты зданий и сооружений могут применяться:

• заполнение (тампонирование) трещин и полостей в закар-стованном массиве цементными растворами, бетоном или бесцементными нерастворимыми материалами;

• закрепление всей или части (не менее 5 м) толщи несвязанных грунтов, перекрывающей закарсгованные известняки, путем цементации, силикатизации и смолизации;

• регулирование гидрогеологической обстановки с целью стабилизации или замедления карстово-суффозионных про-

Мероприятия по регулированию гидрогеологической обстановки следует назначать, исходя из следующих положений:

• повышение уровней подземных вод, усиление их колебаний и увеличение интенсивности движения вод в надкарстовых водоносных горизонтах (прежде всего в четвертичном водоносном горизонте) может привести к увеличению градиента напора и активизации карстово-суффозионных процессов;

• снижение уровней подеемных вод, их колебания и повышение интенсивности движения вод в каменноугольных водоносных горизонтах также могут привести к активизации карстово-суффозионных явлений.

Глава 4. Рекомендации по инженерно-геологическим изысканиям для подземного строительства

Использование подземного пространства является новым и весьма перспективным направлением современного градостроительства.

Наиболее полно подземное пространство будет использоваться в центральной части города, которая имеет ценную опорную застройку, включающую памятники истории, культуры и архитектуры, а также обладает большой плотностью дневного населения. На этих территориях будут создаваться многоуровневые общественно-транспортные комплек-

сы, развязки подземных транспортных тоннелей, учреждения культурно-бытового назначения, предприятия торговли и общественного питания.

Активное использование подземного пространства предполагает не только комплексное освоение всей наземной и подземной планировочной структуры города, (горизонтальное зонирование), но также многоуровневое размещение объектов различного назначения в его подземных объемах (принцип вертикального зонирования).

Согласно принципу вертикального зонирования подземного пространства, исходя из инженерно-геологических условий на территории г.Москвы, выделяются четыре основных яруса в пределах следующих глубин: до Юм, до 20-25 м, до 40-50 м, более 40-50 м. Некоторые сооружения предполагается размещать на глубинах от 50 до 80-100 м.

Степень интенсивности использования подземного пространства по ярусам уменьшается сверху вниз.

Проблема комплексного использования подземного пространства поставила перед инженерной геологией целый ряд серьезных и сложных задач, рациональное решение которых будет во многом определять эффективность подземной урбанизации города.

Вопросы подземного градостроительства требуют нового подхода при инженерно-геологическом обосновании проектов. Трансформация разработанных методов инженерно-геологических исследований для проектирования и строительства наземных зданий и сооружений может быть осуществлена только частично. Например, определение условного расчетного давления на грунт является одной из основных задач, решению которой подчинены инженерно-геологические исследования для проектирования наземных зданий и сооружений. Для подземного строительства эта задача не является первостепенной и может решаться в общем плане инженерно-геологических исследований. Наземные здания и сооружения воздействуют на основания и вызывают их деформации, которые необходимо учитывать для обеспечения устойчивости и долговечности строений. Наоборот, подземные сооружения, кроме того сами испытывают воздействия от нагрузки вмещающих их пород, и это положение определяет основные задачи инженерно-геологических исследований для целей подземного строительства. Величина нагрузок на подземные сооружения зависит от напряженного состояния вмещающего массива горных пород, главным образом от величины заглубления подземных сооружений, литологического состава и физико-механических свойств пород, а также гидрогеологических условий.

Детализация схемы использования подземного пространства, разработки проектов планировки, включающих размещение в подземном пространстве как отдельных сооружений, так и их комплексов, должны выполняться при всестороннем учете инженерно-геологических условий вмещающего массива.

Инженерно-геологическое обоснование разработки проектов использования подземного пространства осуществляется путем создания

инженерно-геологических карт-срезов, соответствующих основным принципам вертикального зонирования. Карты-срезы составляются для каждого из четырех ярусов вертикального зонирования. Масштаб картирования определяется требованиями Генерального плана и проектов использования Генерального плана и проектов использования подземного пространства. Карты-срезы дополняются геолого-литологическими разрезами и блок-диаграммами, составленными на прозрачном пластике. Такой материал дает пространственную инженерно-геологическую характеристику подземной среды, что является непременным условием для составления карт инженерно-геологического районирования, а также целенаправленного выбора и размещения подземных объектов.

Параллельно с инженерно-геологическими картами составляют гидрогеологические карты грунтовых и подземных вод. Эти карты представляют важный исходный материал не только для инженерно-геологического районирования и разработки проектов планирования, но и для предварительных проектных проработок организации строительных работ и гидроизоляции подземных сооружений.

Основным материалом для разработки проектов планировки подземного пространства служат карты инженерно-геологического районирования с пояснительной запиской, которые должны составляться на базе инженерно-геологических карт-срезов и гидрогеологических карт. Карты районирования составляются по ярусам и содержат объемную характеристику подземной среды по инженерно-геологическим условиям строительства.

Особое внимание при инженерно-геологическом обосновании проектов подземного строительства должно уделяться изменениям состояния геологической среды, выражающимся в проявлении неблагоприятных процессов и явлений (оползни, карст, эрозия, суффозия и т.п.).

Указанные вопросы должны получать исчерпывающее решение при инженерно-геологических исследованиях для целей проектирования конкретных подземных сооружений. Однако в общем плане они должны рассматриваться при разработке проектов планировки и на стадии технического проектирования.

Разработка основных принципов и методики инженерно-геологического исследования для обоснования использования подземного пространства в градостроительных целях приобретает особую актуальность и является новым направлением в инженерной геологии.

Глава 5. Инженерно-геологическое картирование территории г.Москвы для обоснования планирования городской застройки

Планирование городской застройки требует для своего обоснования инженерно-геологическую информацию, представленную в удобной для использования форме - в виде инженерно-геологических карт. Начиная с 1954г. в Мосгоргеотресге (Медведев и др., 1975) ведется

систематическая работа по составлению различных крупномасштабных инженерно-геологических карт, на которых отображены: горные выработки; возраст; генезис и литология грунтов на разведанную глубину; рельеф и гидрографическая сеть, сведения о грунтовых и подземных водах, свойствах грунтов и процессов.

Весь перечисленный комплекс сведений отображен на 5-ти картах: фактического материала, геоморфологической, геолого-литологиче-ской, гидрогеологической и инженерно-геологического районирования. Дополнительная информация (мощность насыпных грунтов и др.) наносилась на листы калек.

Опыт использования инженерно-геологических карт показал, что практическое значение тех или иных карт различно. Наиболее популярна гидрогеологическая и геолого-литологическая карта. Меньшим спросом у проектировщиков пользуются карты геоморфологическая и инженерно-геологического районирования.

Для Москвы, имеющей генеральный план города и сложившуюся городскую застройку, оценка инженерно-геологических условий отдельных районов часто не является определяющей задачей и практически слабо влияет на выбор планировочных решений. Достигнутые в настоящее время успехи в области фундаментостроения позволяют возводить здания и сооружения в самых сложных инженерно-геологических условиях (за исключением территорий с развитыми карстово-суффозионными процессами, сложенных "слабыми" грунтами или неблагоприятных в экологическом отношении). Поэтому целесообразность выбираемых планировочных решений определяется в основном соображениями архитектурного и композиционного плана. Для неблагоприятных для строительного освоения территорий инженерно-геологические условия учитываются при разработке проектов детальной планировки и технических проектов застройки, что позволяет планировать материальные затраты на инженерную подготовку территорий.

Наличие крупномасштабных карт не исключает детальных инженерно-геологических исследований под отдельные здания и сооружения на стадии рабочего проектирования, хотя и позволяет несколько сократить их объем.

Изменение характера строительства и появление новых направлений в застройке г.Москвы, увеличение техногенной нагрузки на геологическую среду требует составления новых инженерно-геологических карт, на которых была бы отражена следующая информация: о тектонических структурах и тектонических движениях; оценка и прогноз опасных геологических процессов (карст, суффозия, изменение свойств грунтов, подтопление, тепловые аномалии, коррозионная активность, экологический риск и т.п.) требуются специальные карты, характеризующие инженерно-геологические условия освоения подземного пространства.

Глава 6. Рекомендации по инженерно-экологическим изысканиям при проектировании, строительстве и реконструкции жилого фонда на территории г.Москвы (Медведев и др., 1996)

Общие положения. Инженерно-экологические изыскания являются частью инженерных изысканий. Выполняются для экологического обоснования проектирования, строительства и реконструкции жилой застройки на территории города и обеспечения необходимых средозащит-ных мероприятий.

Инженерно-экологические изыскания должны обеспечивать:

• комплексную оценку современного экологического состояния компонентов природной среды (атмосфера, гидросфера, педосфера, литосфера, биосфера), влияющего на комфортность условий проживания;

• разработку мероприятий по предотвращению негативных экологических последствий освоения территории;

• сохранность природных, археологических, архитектурно-исторических памятников, являющихся народным достоянием.

Результаты инженерно-экологических изысканий используются при разработке проектов детальной планировки и генеральных планов развития и реконструкции городской территории.

Инженерно-экологические изыскания выполняются по специальной программе, которая должна содержать:

• данные об экологической изученности участка;

• сведения о существующих источниках загрязнения компонентов природной среды;

• сведения о степени экологического риска;

• обоснование состава и объема работ;

• методику проведения работ.

В состав инженерно-экологических изысканий входят:

• сбор, обработка и анализ материалов о состоянии основных компонентов природной среды и источников их загрязнения;

• рекогносцировочное обследование участков с выявлением локальных источников загрязнения;

• проходка горных выработок;

• геоэкологическое опробование почвогрунтов, поверхностных и подземных вод, приповерхностной атмосферы;

• радиационная и радоновая съемка;

• газовая съемка;

• определение физических полей (тепловое, электромагнитное, шум, вибрация);

• лабораторные исследования;

• санитарно-эпидемиологические исследования;

• камеральная обработка материалов и составление заключения.

Виды и объемы инженерно-экологических изысканий устанавливаются в зависимости от степени экологической изученности и уровня экологического риска участка.

Методика всех видов инженерно-экологических изысканий проводится в соответствии с действующими нормативными документами Минстроя России, Минприроды РФ и "Инструкции по разработке раздела "Охрана окружающей среды" проектной документации на стадии ТЭО, проект (рабочий проект) для строительства в г.Москве", М., 1994г.

Методика и организация работ. Сбор, обработка и анализ материалов по состоянию компонентов природной среды при инженерно-геологических изысканиях производится в изыскательских организациях Минстроя России, специально уполномоченных государственных органах в области охраны окружающей среды и их территориальных подразделениях, организациях санитарно-эпидемиологического надзора Минздрава России, организациях Геолкома.

Рекогносцировочное обследование выполняется после сбора и анализа имеющихся материалов и включает в себя:

• обследование территории с нанесением на схему промпред-приятий, свалок ТБО, отстойников и других потенциальных источников загрязнения с указанием их размеров и характера;

• опрос местных жителей с целью выявления местоположения участков ликвидированных промпредприятий, несанкционированных загрязнителей различных типов, аварий систем коммуникаций и т.д.;

• картирование визуальных признаков загрязнения в виде пятен нефтепродуктов, химических отходов, газопроявлений и т.п.

Горные выработки проходятся для решения следующих задач:

• оценки инженерно-геологических условий участка с позиций мобилизации и локализации возможных загрязнений в почво-грунтах и подземных водах первого от поверхности водоносного горизонта ("верховодка");

• отбор проб почв, грунтов и подземных вод для определения химического состава и концентраций вредных компонентов;

• при необходимости - определения опасности эмиссий газообразных загрязнителей приземной атмосферы.

Геоэкологическое опробование почв, грунтов и грунтовых вод должно включать набор показателей, контролируемых российскими нормативами для гражданского строительства.

Размещение пунктов опробования и количество проб обосновываются программой изысканий и зависят от предполагаемой степени загрязнения участка.

Отбор проб производится в соответствии с ГОСТ 28168-89. Химическое загрязнение почв оценивается по суммарному показателю (2«), определяемого как сумма коэффициентов концентраций отдельных компонентов загрязнений:

Zc = Кс1 + Ка + КспЧп-1Ь

где п - число определяемых компонентов;

Кс - коэффициент ¡-го загрязняющего компонента, равного кратности содержания данного компонента над фоновым значением.

Коэффициенты концентрации определяются как частное от деления массовой доли загрязнителя на его ПДК.

Определение классов опасности и общей оценки санитарного состояния почв следует производить в соответствии с нормативными документами Минздрава (САН ПиН 42-128-4433-87) и Минприроды (ГОСТ 17.4.2.01-81, ГОСТ 17.4.1.02-83, ГОСТ 17.4.3.06-86).

Опробование грунтов на содержание лепсолетучих токсикантов и других загрязнителей следует проводить в шурфах, скважинах и других горных выработках послойно (не реже, чем через 0.5 м) на всю глубину загрязненной области.

На территории бывших полигонов (свалок) захоронения промышленных и бытовых отходов, полей фильтрации, вблизи коллекторов и подземных газовых коммуникаций, а также других потенциальных источников газовыделения должен производиться отбор проб почвенного воздуха для контроля содержания метана, легколетучих хлорированных углеводородов и других загрязняющих веществ.

Предельно допустимая величина содержания легколетучих хлорированных углеводородов в почвенном воздухе по европейским стандартам не должна превышать 10 мг/м3.

Опробование и оценка качества поверхностных и подземных вод осуществляется в соответствии с установленными санитарными нормами и государственными стандартами качества воды по ПДК применительно к видам водопользования (ГОСТ 17.1.1.04-80, ГОСТ 17.1.3.06-82, ГОСТ 17.1.3.07-83, ГОСТ 2761-84, ГОСТ 2874-82, САН ПиН № 4630-88).

Отбор, консервацию, хранение и транспортировку проб воды следует осуществить в соответствие с ГОСТ 4979-49, ГОСТ 17.1.5.04-81, ГОСТ 1481-81. Для оценки степени загрязненности питьевой воды и водоисточников рекреационного назначения объем пробы не должен быть менее 3 л.

Учитывая специфику функционального использования территорий в г.Москве, при инженерно-экологических изысканиях следует особое внимание уделять изучению возможности загрязнения поверхностных и подземных вод пестицидами, нефтью, нефтепродуктами и дру-

гими загрязняющими веществами. Общие требования к охране поверхностных и подземных вод от загрязнения вредными компонентами устанавливаются в соответствии с ГОСТ 17.1.3.04-82, ГОСТ 17.1.3.05-82, ГОСТ 17.1.3.4-84.

Для оценки загрязненности территорий массовой жилой застройки проводятся опробования грунтовых вод и устанавливается необходимость их санирования.

Отбор грунтовых вод производится из первого от поверхности водоносного горизонта после желонирования или прокачки скважины (шурфа) и восстановления уровня. Объем пробы не менее 3 л.

Радиационная съемка территории производится с целью установления уровня излучения от внешнего гамма-излучения естественными и техногенными радионуклидами, а также внутреннего облучения радоном и его дочерними продуктами распада.

Радиационная (гамма) съемка первоначально производится по поверхности почв и грунтов с использованием поискового радиометра с целью обнаружения зон с повышенным гамма-фоном. В контрольных точках определяется мощность экспозиционной дозы (МЭД) гамма-излучения при помощи дозиметра. Допустимый уровень МЭД внешнего гамма-излучения на открытых участках территории города принимается равным 0.3 мкэв/час. На участках, имеющих уровень МЭД более 0.3 мкэв/час, должны выполняться дез актив ационные работы.

Определение удельных активностей грунтов производится по ГОСТ 30108-94 для проб природных грунтов, отобранных из скважин на глубину не менее 6 м от отметки заложения фундамента зданий и сооружений, а также из грунтов техногенного происхождения (свалки, полигоны промышленных и бытовых отходов, территории бывших полей фильтрации и т.д.).

Радон представляет радиоактивный газообразный нуклид уранового ряда. Определение объемной активности (ОА) радона производится в почвенном воздухе, отбираемом с глубины 1 м от поверхности.

В зависимости от величины ОА радона в почвенном воздухе выделяют участки различной потенциальной радоноопасности. При концентрации радона менее 10000 Бк/м3 участок считается потенциально радононеопасным.

Оценка радиационной обстановки производится в соответствии с нормами радиационной безопасности (НРБ-76/78) и с основными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений (ОСП-72/87).

В случае обнаружения на площадке значений для гамма-излучения, превышающих 30 мкр/час, или средней по площади потока активности радона > 100 Бк/(м2час), следует проводить детальное обследование, с привлечением специалистов НПО "Радон" и других организаций для разработки мер защиты территории и зданий.

Определение вредного воздействия физических факторов должно проводиться в соответствии с "Инструкцией по разработке раздела "Охрана окружающей среды" проектной документации на стадии ТЭО, проект (рабочий проект) для строительства в г.Москве", М., 1994г.

Лабораторные исследования должны выполняться в соответствии с унифицированными методиками и согласно ГОСТ 9.015-74 и СНиП 2.03.11-85. Состав анализируемых компонентов устанавливается техническим заданием и зависит от степени экологической изученности и уровня экологического риска участка.

В перечень определяемых химических элементов и соединений рекомендуется включать тяжелые металлы, мышьяк, фтор, бром, серу, алюминий, цианиды, фосфаты, ароматические соединения (бензол, толуол, фенолы), полициклические углеводороды (бензапирен), хлорированные, хлорорганические и фосфороорганические соединения (пестициды), нефть и нефтепродукты, минеральные масла.

Химик о-аналитические исследования должны проводиться в лабораториях, имеющих соответствующий сертификат (лицензию).

Санитарно-эпидемиологические и медико-биологические исследования проводятся для экологической оценки современного состояния и возможных изменений среды обитания и здоровья населения.

Оценка среды обитания включает оценку степени загрязненности приповерхностной атмосферы, питьевой воды, почв, объектов рекреации и культурно-бытового назначения, а также величины ионизирующего и электромагнитного излучения, вибрации, шумов и других показателей изменения физических полей, воздействующих на здоровье человека. Оценка выполняется в соответствии с существующими нормативными критериями.

Санитарно-эпидемиологические исследования выполняются в соответствии с запросами заказчика и с учетом уровня экологического риска участка.

По результатам инженерно-экологических изысканий составляется заключение или раздел в сводном заключении по комплексным инженерным изысканиям. Заключение должно содержать:

• сведения о выполненных изысканиях, их задачи, краткую характеристику проектируемого объекта жилой застройки, данные об объемах, сроках проведения и методике всех выполненных работ;

• данные об изученности основных компонентов природной среды, вовлекаемых или вовлеченных в хозяйственное освоение;

• сведения о существующей функциональной инфраструктуре прилегающих к участку исследований территорий с фиксацией потенциальных источников загрязнения и воздействия;

• сведения о наличии в пределах изучаемого участка и прилегающих территорий природных, археологических, архитектурно-исторических и других памятников, являющихся народным достоянием, и краткое их описание;

• комплексную оценку современного экологического состояния компонентов природной среды с определением уровня экологического риска и степени комфортности условий проживания;

• рекомендации и предложения по разработке мероприятий для предотвращения негативных экологических последствий (в рекомендациях могут быть даны предложения по организации экологического мониторинга).

Текстовые и табличные приложения входят в состав заключения и содержат результаты всех выполненных работ. Графические приложения составляются по мере необходимости в соответствии с требованиями технического задания.

Основные выводы и положения

1. В диссертационной работе решен комплекс экспериментальных и производственных задач, обеспечивающих совершенствование методики и методов инженерно-геологических изысканий на территории г.Москвы и их проведение на качественно и технически более высоком уровне.

2. Дана общая оценка инженерно-геологических условий территории г.Москвы. Показано, что вмешательство человека в геологическую среду вызывает активизацию природных reo динамических процессов и порождает новые геотехногенные процессы (карстово-суффозионные процессы, подтопление, оседание поверхности земли, загрязнение, блуждающие токи, тепловые аномалии и др.).

3. Экспериментально установлена степень влияния ударно-вибрационного бурения на качество отбираемых монолитов грунтов. Доказана допустимость применения вибрационного способа погружения грунтоноса для отбора монолитов суглинков, имеющих показатель консистенции < 0.6 и коэффициент пористости < 0.9. Отбор монолитов из слабых грунтов при помощи виброметода нецелесообразно применять, если эти монолиты предназначены для определения физико-механических свойств грунтов.

4. Установлено, что среднее значение модуля деформации в сжимаемой толще, рассчитанное по осадкам, примерно на 40% меньше модуля деформации по штамповым испытаниям, и примерно равно модулю деформации суглинка по стадгйбметрическим испытаниям; показано, что осадка зданий начинается при давлениях, меньших природных, действующих на уровне подошвы фундамента.

-435. Составлены региональные таблицы физико-механических свойств основных разновидностей моренных грунтов г.Москвы, установлено, что наиболее тесную связь с механическими характеристиками имеют показатели влажности - естественная влажность при прогнозе сцепления и степень влажности при прогнозе модуля деформации и угла внутреннего трения. Заметное влияние на Е и ф оказывает плотность грунта (коэффициент пористости), а на величину С - предел текучести.

6. Показано, что характер зависимостей между показателями свойств не зависит от возраста морены и примерно одинаков для суглинков днепровской и московской морен.

7. Показана высокая эффективность специализированного применения методов инженерной геофизики (микровэзы и микросейсми-ка) для оценки структуры и свойств как материала фундамента, так и грунтов основания зданий.

8. Созданы и внедрены в практику рекомендации по инженерно-геологическим изысканиям на территориях г.Москвы с проявлением карстово-суффозионных процессов.

9. Разработаны рекомендации по инженерно-геологическим изысканиям для подземного строительства; крупномасштабного инженерно-геологического картирования территории г.Москвы для обоснования планирования городской застройки; инженерно-экологическим изысканиям.

Список работ автора по теме диссертации

1. Некоторые замечания по отбору монолитов грунтов. Инф. бюллетень №1 ЦТИСИЗ, М., 1967 (Соавтор B.C. Москалев).

2. Об изменении напряженного состояния песчаного грунта под штампом. С научно-техн. конф., М., 1969 (Соавторы

A.B. Васильев, A.A. Сорокин).

3. Некоторые результаты наблюдений за осадками зданий в Москве. Инж.-строит. изыскания. Инф. бюлл. №4, М., 1971 (Соавтор В.А. Веселов).

4. Влияние инженерно-геологических условий на размещение сооружений в зонах подземной урбанизации г.Москвы. Инж.-геолог. проблемы градостроительства, Изд. МГУ, 1971 (Соавтор В.И. Козловский).

5. Результаты наблюдений за осадками жилых зданий в г.Москве. XXX научно-техн. конф. МИСИ, М., 1971 (Соавтор В.А. Веселов).

6. Об отборе монолитов грунтов вибрационным способом, ж-л "Основания, фундаменты и механика грунтов" №3, М., 1973 (Соавтор A.B. Васильев, В.И. Козловский).

7. Основные требования к инженерно-геологическим изысканиям на территории крупных городов. Ииж. изыскания в строительстве. Реф. сб. ПНИИИС, №5, М., 1973 (Соавтор

B.И. Козловский).

8. Современное состояние и пути совершенствования инженерно-геологических изысканий для строительства городских зданий и сооружений. Сб. Инженерная геология и градостроительство. Изд. МГУ, 1973.

9. К вопросу о перспективах использования вибрационного способа бурения скважин при инженерно-геологических изысканиях. Тр. ПНИИИС в. 28, Вопросы техники инженерных изысканий М. 1974 (Соавтор A.B. Васильев, В.И. Козловский).

10. Запись параметров вибрационного бурения с помощью автоматического регистратора. Сб. ПНИИИС, в. 29, М., 1974 (Соавторы А.И. Аминов, В.И. Козловский).

11. Инженерно-геологическое картирование г.Москвы и его перспективы. Сб. "Проблемы инженерно-геологического картирования", Изд. МГУ, 1975 (Соавтор Б.Э.Урбан и др.).

12. Задачи защиты геологической среды от воздействия антропогенных процессов. Сб. ЦТИСИЗ, инж.-строит. изыскания №2, М., 1976 (Соавторы Н.М. Ильинская, З.Т. Киселева).

13. Антропогенная активизация карстово-суффозионных процессов. Тр. ПНИИИС, в.43, Вопросы изучения геодинамических процессов, М., 1976 (Соавторы Ф.В. Котлов, В.Н. Кожевникова, З.Т. Киселева).

14. Геологическая среда и подземное геологическое строительство. Сб. Инженерная деятельность человека и геологическая среда. Изд. МГУ, 1976.

15. Проблемы комплексного инженерно-геологического изучения территории г.Москвы в связи с новым генеральным планом. Материалы Всесоюзной конференции. Проблемы инженерной геологии в связи с рациональным использованием геологической среды, Л., 1976.

16. Один из принципов инженерно-геологического районирования карсто-опасной территории. Реф. ст. ПНИИИС в.5, Инженерные изыскания в строительстве, М., 1979.

17. Исследование зависимостей между физико-механическими свойствами моренных отложений г.Москвы и построение региональных таблиц нормативных и расчетных показателей свойств грунтов. Тр. ПНИИИС. Математические методы в инженерно-геологических и гидрогеологических исследованиях, М., 1980 (Соавторы Кутателадзе И.Р. и др.).

18. Таблицы нормативных и расчетных характеристик отложений г.Москвы, Реф. сб. ПНИИИС, в. 3. Инженерные изыскания в строительстве, М., 1980 (Соавторы М.В. Рац и ДР-)-

19. Современное состояние и основные направления по повышению технического уровня и качества инженерно-геологических изысканий. Сб. Совершенствование технологии и организации проектно-изыскательских работ в строительстве, М., 1980 (Соавтор В.И. Козловский).

20. Инженерно-геологические аспекты освоения подземного пространства в условиях г.Москвы. Сб. Методы типизации и картирования геологической среды городских агломераций для решения задач планирования инженерно-

хозяйсгвенной деятельности. И-т литосферы АН СССР и ПО "Стройизыскания", М., 1981 (Соавтор Н.М. Ильинская).

21. Оценка степени карстоопасности на территории города. Тезисы докладов III Всесоюзного карстово-спелеологического совещания, Состояние задачи и методы изучения глубинного карста СССР, М., 1982 (Соавтор Н.М. Ильинская).

22. Инженерно-геологическое обоснование комплексного освоения подземного пространства г.Москвы. Сб. Проблемы инженерной геологии городов, АН СССР, Изд. Наука, М., 1983.

23. Совершенствование методики инженерно-геологических изысканий на городских территориях с проявлением карстово-суффозионных процессов. Сб. Строительство на за-карстованных территориях. Тезисы докладов Всесоюзного совещания в Подольске 22-23 ноября 1983г., НИИОСП, М.,

1983.

24. Методика инженерно-геологического картирования и районирования подземного пространства. Сб. трудов Всесоюзной конференции по инженерной геологии. Свердловск,

1984.

25. Инструкция по проектированию зданий и сооружений в районах г.Москвы с проявлением карстово-суффозионных процессов. Мосгорисполком, М., 1984 (Соавторы Гордон AJI. и др.).

26. Задачи контроля антропогенных изменений геологической среды на территории г.Москвы. Сб. статей. Научный совет по проблемам биосферы. АН. СССР, г.Москва, 1985. Инф. бюллетень №10.

27. Временные требования по проведению инженерно-экологических изысканий при проектировании, строительстве и реконструкции жилого фонда г.Москвы. Департамент строительства, М., 1996 (Соавторы В.Н. Экзарьян и ДР-)-

Зак. № 2711. Тираж 100 Экз. Отпечатано в Мосгоргеотресге 125040, Москва, Ленинградский пр-т, 11 Тел. 257-09-11