Наледеобразование и оценка его воздействия на инженерные сооружения

Верхотуров, Алексей Геннадьевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Наледеобразование и оценка его воздействия на инженерные сооружения
ВАК РФ 25.00.08, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Наледеобразование и оценка его воздействия на инженерные сооружения"

На правах рукописи

004612642

Верхотуров Алексей Геннадьевич

НАЛЕДЕОБРАЗОВАНИЕ И ОЦЕНКА ЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ИНЖЕНЕРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ (на примере Забайкалья)

Специальность 25.00.08 - Инженерная геология, мерзлотоведение и

грунтоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

1 8 НОЯ 2010

Чита 2010

004612642

Работа выполнена на кафедре гидрогеологии и инженерной геологии Читинского государственного университета (ЧитГУ) и в Институте природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН (ИПРЭК СО РАН)

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Дмитрий Михайлович Шестернев

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук, профессор

Виктор Васильевич Шепелев

кандидат геолого-минералогических наук Федор Елисеевич Попенко

Ведущая организация Институт земной коры Сибирского отделения

Российской Академии наук

Защита диссертации состоится 23 ноября 2010 г. в 900 ч на заседании диссертационного совета Д 003.025.01 при Институте мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН по адресу: 677010, Якутск, ул. Мерзлотная, 36, Институт мерзлотоведения СО РАН.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять по вышеуказанному адресу или по факсу (4112)-33-44-76 и электронной почте mpi@ysn.ru или sliatz@mpi.ysn.ru ученому секретарю диссертационного совета.

Автореферат разослан «6 » октября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета /

кандидат географических наук Шац М.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

С проблемой предотвращения отрицательного воздействия наледей на инженерные сооружения постоянно сталкиваются научные и производственные организации при освоении Забайкалья и других районов криолитозоны России. Впервые, наиболее остро, данная проблема обозначилась в конце XIX начале XX столетия при строительстве и эксплуатации Забайкальской железной и Амуро-Якутской автомобильной магистралей. Наледи оказывали и оказывают отрицательное воздействие на основания сооружений, строительные свойства материалов насыпей, дамб, подсыпок, промышленных и гражданских сооружений. Затраты на ликвидацию чрезвычайных ситуаций, связанных с затоплением наледными водами селитебных территорий и на защиту инженерных сооружений от их негативного воздействия, составляют в России сотни миллионов рублей. В Забайкальском крае, например, они достигают 10 млн. руб. в год.

Диссертационная работа выполнена в рамках фундаментальных исследований РАН «Изменение окружающей среды и климата: природные катастрофы» (Программа № 16), проекты: «Исследование кинетики и механики криогенных процессов в горно-складчатых областях криолитозоны России в условиях глобального изменения климата» Госуд. per. № 0120.0-4086356; «Исследование эволюции природных и природно-техногенных геосистем криолитозоны горных областей юга Сибири в условиях изменения климата», Госуд. per. № 01.2.007-04723; интеграционного проекта СО РАН «Природные и антропогенные факторы динамики криогенных геосистем Евразии» в лаборатории общей криологии ИПРЭК СО РАН. При ее написании использовались также материалы полевых и лабораторных исследований в Забайкалье, выполненные на кафедре гидрогеологии и инженерной геологии ЧитГУ.

Таким образом, актуальность, научное и прикладное значение темы диссертационной работы не вызывают сомнений.

Цель работы — изучить особенности динамики наледеобразования на территории криолитозоны Забайкалья в условиях изменений климата, дать оценку воздействия наледей на инженерные сооружения и повысить эффективность противоналедной их защиты.

Основные задачи исследований.

1. Систематизировать информацию о наледях и уточнить закономерности их развития в зависимости от изменений мерзлотно-гидрогеологических условий Забайкалья, широтной зональности и высотной поясности в современных климатических условиях.

2. Усовершенствовать методику полевых исследований наледей и лабораторных испытаний по оценке их воздействия на горные породы, строительные материалы и конструкции инженерных сооружений.

3. Разработать типизацию наледной опасности для условий Забайкалья, усовершенствовать методику выбора противоналедных мероприятий и разработать новые способы защиты инженерных сооружений от негативного воздействия наледей.

Объект исследований - природные и природно-техногенные наледи Забайкалья.

Исходные материалы и методика исследований. Основу диссертационной работы составляют данные, полученные автором при исследовании наледей в 1978 - 1980 гг. для составления «Каталогов наледей зоны БАМ», в ходе стационарного изучения наледей в Забайкалье (1981 - 1991 гг.) и выявлении особенностей их воздействия на горные породы и инженерные сооружения (1992-2010 гг.)

Для реализации поставленных задач применялись следующие традиционные и усовершенствованные методы: а) маршрутные и стационарные исследования; б) лабораторные испытания по оценке воздействия наледей на горные породы и инженерные сооружения; в) статистическая обработка результатов исследований.

Достоверность. Достоверность выводов в диссертационной работе базируется на представительном объеме полевых и лабораторных экспериментальных исследований, статистической их обработке с использованием ЭВМ, сравнительном анализе результатов, полученных по усовершенствованным методикам и предусмотренным нормативными документами.

Научная новизна работы.

1. Систематизированы данные о распространении и закономерностях развития наледей в Забайкалье с учетом новых сведений, полученных в конце XX - начале XXI столетий, выполнено наледное районирование с учетом мерзлот-но-гидрогеологических и геоморфологических условий территории.

2. Усовершенствована методика полевых и лабораторных экспериментальных исследований изменений физико-механических характеристик горных пород, строительных материалов и конструкций инженерных сооружений, подвергающихся воздействию наледей.

3. Выявлены особенности динамики наледеобразования в зависимости от короткопериодных изменений климата и техногенной нагрузки.

4. Разработана типизация наледной опасности для территории Забайкалья, усовершенствована методика выбора противоналедных мероприятий и внедрен новый способ защиты инженерных сооружений от негативного воздействия наледей.

Научные положения, представляемые к защите.

1. В условиях современных изменений климата происходит существенная трансформация мерзлотно-гидрогеологической обстановки на территории Забайкалья - широтные и высотные преобразования в строении криолитозоны, разгрузки подземных вод, динамике образования и морфометрических характеристик наледей.

2. Усовершенствованы инженерно-геологическая типизация наледей Забайкалья, общая их классификация по морфометрическим параметрам (площади, мощности и объему), методика натурных и лабораторных исследований при оценке воздействия наледей на горные породы и инженерные сооружения.

3. Предложена новая типизация наледной опасности, усовершенствована методика оценки и выбора способов защиты инженерных объектов от негативного воздействия наледей.

Практическая значимость результатов исследований состоит в том, что они позволяют:

1) зависимости и закономерности наледеобразования, установленные в процессе изучения наледей Забайкалья, применять при прогнозировании на-ледных процессов, в том числе и в других районах криолитозоны;

2) усовершенствованную автором методику исследований воздействия наледей различного генезиса на горные породы и инженерные сооружения включать в комплекс методов, используемых при изучении процессов наледеобразования;

3) выполнять количественную и качественную оценку наледной опасности территорий с учетом мерзлотно-гидрогеологических условий территории, короткопериодных изменений климата и техногенной нагрузки;

4) выбирать экономически обоснованные способы противоналедной защиты инженерных объектов на территории Забайкалья и других регионов с близкими природными условиями;

5) оперативно разрабатывать управленческие решения по предотвращению или ликвидации негативного воздействия наледей на инженерные сооружения.

Реализация результатов исследований.

1. Разработанный при участии автора «Способ борьбы с наледями в малоснежных районах распространения вечной мерзлоты» позволил ликвидировать негативное воздействие наледей на одном из участков федеральной автомобильной дороги Чита-Забайкальск (Патент № 2151232 РФ).

2. Предложенные автором противоналедные мероприятия использованы при ликвидации чрезвычайных ситуаций в пос. Баляга, Кадала (1999 г.), Красный Чикой (2000 г.), Усть-Кара (2003 г.).

3. Результаты исследований автора реализованы при создании Каталогов наледей зоны БАМ, а также в ПГО «Читагеологая» и Главном управлении ГО и ЧС по Забайкальскому краю.

4. Научно-методические и практические разработки, полученные автором, используются при чтении лекций в Читинском государственном университете по курсам «Прогноз криогенных процессов», «Подземные воды зоны распространения многолетнемерзлых пород» и «Инженерная геодинамика».

Личный вклад автора. Под руководством автора и при его непосредственном участии сконструирован крупногабаритный лабораторный стенд для изучения изменений физико-механических свойств горных пород и строительных материалов в условиях наледеобразования. Проведены экспедиционные и лабораторные исследования по изучению воздействия наледей на горные породы и инженерные сооружения на территории Забайкалья, разработан новый способ борьбы с наледями. Обработка полученных результатов, анализ и их интерпретация выполнены автором лично.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены автором на следующих конференциях и совещаниях:

1) международных: «Геокриологические проблемы строительства в Восточной России и Северном Китае» (Чита - Якутск, 1998 г.); «Забайкалье на пути к устойчивому развитию: экология, ресурсы, управление» (Чита, 2001 г.); «Экстремальные криосферные явления: фундаментальные и прикладные аспекты» (Пущино, 2002, 2003 гг.); «Теория и практика оценки состояния криосферы Земли и прогноз ее изменения» (Тюмень, 2006); «Криогенные ресурсы полярных и горных регионов......» (Тюмень, 2008);

2) всесоюзных и всероссийских: «Проблемы хозяйственного освоения зоны Байкало-Амурской магистрали» (Улан-Удэ, 1981г.); Гидрологическом съезде (Санкт-Петербург, 2004); XVIII Всероссийском совещании по подземным водам Востока России (Иркутск, 2006); на годичной сессии Научного Совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии (Москва, 2008);

3) региональных: «Проблемы геокриологии Забайкалья» (Чита, 1981, 1984,1990,2005,2010 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 26 научных работ, включая монографию и две статьи в рецензируемых журналах, получен патент на изобретение РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, библиографического списка из 173 наименований. Общий объем работы составляет 150 стр. машинописного текста, в том числе: 34 рисунка, 18 таблиц и 3 приложения.

Автор искренне благодарен научному руководителю зав. лабораторией общей криологии ИПРЭК СО РАН, д-ру техн.наук, профессору Д.М. Шестер-неву за руководство и большую помощь в подготовке диссертации.

Особую признательность автор высказывает д-ру геол.-минерал, наук профессору кафедры геокриологии МГУ H.H. Романовскому, д-ру геол.-минерал, наук, профессору ЧитГУ В.Г. Кондратьеву, канд. геол.-минерал, наук, профессору ЧитГУ В.М. Пестову за помощь и ценные советы в работе над диссертацией.

Автор выражает также огромную благодарность коллективу кафедры и коллегам из других организаций за поддержку и плодотворное сотрудничество.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении диссертационной работы обоснована актуальность, сформулированы цель и задачи исследований автора.

В первой главе «Современное состояние вопроса» рассмотрены особенности природных условий Забайкалья и их роль в развитии процессов наледе-образования, дан ретроспективный анализ изученности наледей и их воздействия на инженерные сооружения.

Во второй главе «Закономерности формирования наледей в Забайкалье» рассмотрены пространственно-временные закономерности формирования наледей в Забайкалье в условиях короткопериодных циклических изменений климата.

В третьей главе «Методика исследований» приводится методика комплексных исследований наледей Забайкалья, включая методику количественной и качественной оценки их воздействия на горные породы и инженерные сооружения, разработанную автором.

В четвертой главе «Оценка воздействия наледей на горные породы, строительные материалы и инженерные сооружения» представлен анализ воздействия наледей на горные породы, строительные материалы, конструкции и инженерные сооружения, дана количественная оценка этих воздействий, полученная по результатам полевых и экспериментальных исследований.

В пятой главе «Оценка и прогноз наледной опасности и разработка мероприятий защиты инженерных сооружений» предложена типизация наледной опасности для Забайкалья, рассмотрены общие принципы управления наледными процессами и новый способ борьбы с наледной опасностью, усовершенствовано экономическое и научно-методическое обоснования выбора наиболее эффективных способов противоналедной защиты. На практическом примере, показана его реализация.

В Заключении сформулированы основные выводы работы, предложены направления дальнейших исследований.

Большой вклад в изучение процессов наледеобразования, в том числе и на территории Забайкалья в разные годы внесли: В.Р. Алексеев, Н.П. Аниси-мова, В.Е. Афанасенко, A.B. Бойцов, С.М. Большаков, М.К. Гаврилова, A.B. Иванов, A.B. Львов, И.В. Климовский, Н.М. Козьмин, Р.Я. Колдышева, В.Г. Кондратьев, И.А. Некрасов, В.Г. Петров, С.А. Подъяконов, B.C. Преображенский, H.H. Романовский, С.А. Санников, Б.Л. Соколов, М.И. Сумгин, Н.И. Тол-стихин, С.М. Фотиев, В.В. Шепелев, Д.М. Шестернев'и многие другие.

Изучение воздействия наледей на инженерные сооружения и разработка мероприятий по борьбе с наледями началось в 30-е гг. ХХ-го столетия В.Г. Петровым на Амуро-Якутской магистрали. Характер воздействия наледей на инженерные сооружения он и его последователи рассматривали, в основном, с позиций предотвращения негативных процессов, вызываемых наледями (пучение грунта, размыв насыпей талыми наледными водами и др.). В то же время успешное решение задач по обеспечению устойчивости инженерных сооружений в районах развития наледей, предупреждению аварий в результате их негативного воздействия на инженерные сооружения, оценки наледной опасности и т.д. невозможно без учета природных условий Забайкалья.

Со второй половины XX в., в связи с глобальным изменением климата, средняя годовая температура воздуха в Забайкалье повысились на 2 °С. Тренд повышения средней годовой температуры в настоящее время, по данным Росгидромета, в среднем составляет 0,52 "С/10 лет. Это обуславливает трансфор-

мацию мерзлотно-гидрогеологических условий, оказывает влияние на интенсивность формирования и распространение наледей, и степень их воздействия на инженерные сооружения.

Первое научное положение. В условиях современных изменений климата происходит существенная трансформация мерзлотно-гидрогеологической обстановки на территории Забайкалья - широтные н высотные преобразования в строении криолитозоны, разгрузки подземных вод, распространении, динамике образования и морфометрических характеристик наледей.

Исследованию мерзлотно-гидрогеологических условий Восточной Сибири, включая и Забайкалье, посвящены работы В.Р. Алексеева, A.B. Бойцова, Н.С. Богомолова, Р.Я. Колдышевой, И.А. Некрасова, H.A. Маринова, JI.M. Орловой, H.H. Романовского, В.М. Пигузовой, Е.В. Пиннекера, Б.И. Писарского В.М. Степанова, Н.И. и О.Н. Толстихиных, С.М. Фотиева, М.Ш. Фурмана, В.К. Шевченко, В.В. Шепелева и др. В этих работах раскрыты природа, динамика и закономерности взаимодействия подземных вод и наледеобразования в криоли-тозоне, получившие отражение на картах, в том числе и на Карте мерзлотно-гидрогеологического районирования Восточной Сибири масштаб 1:2 500 ООО, составленной Институтом мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН (1980). Эта карта наиболее полно соответствует решаемым задачам наших исследований, поэтому явилась основой для проведения наледного районирования территории Забайкалья (табл. 1).

Таблица 1

Мерзлотно-гидрогеологические районы и наледные бассейны Забайкалья

Мерзлотно-гидрогеологические районы* Наледный бассейн

Надпорядко-вая ГСО ГСО I порядка КГМ II порядка VIII порядка VII порядка

ВосточноСибирская гидрогеологическая складчатая область Байкало-Чарская СевероБайкальский Витимский Куандинский

Каларский

Олекминский Верхнечарский

Забайкальская Витимо-Олекминский Верхнеолекминский

Тунгирекий

Витимский Каренгский

- Амазарский**

Селенгинский Селенгинский Хилокский

Монголо-Охотская гидрогеологическая складчатая область Даурская Хэнтей-Чикойский Чикойский

Восточно-Забайкальский Шилкинский Ингодинский

Ононский

Аргунский Газимур-Аргунский

Примечание: * - наименования районов приняты в соответствии с легендой Карты мерз-лотно-гидрогеологического районирования Восточной Сибири масштаба 1:2 500 000 (ред. П.И. Мельников, 1980); ГСО - гидрогеологическая складчатая область; КГМ - криогидро-геологический массив, ** - относится к Амурскому наледному бассейну 1Х-го порядка.

Исследование наледей выполнено по наледным бассейнам (табл. 1), так как гидрологический режим водотоков и подрусловой их сток являются главными регуляторами наледеобразовательных процессов в речных долинах. Порядок водотока, а соответственно, и наледного бассейна, в данной работе определены согласно P.E. Хортону (1948) по картам масштаба 1 : 500 ООО. Самые малые неразветвленные притоки отнесены к первому порядку. Следующие водотоки, принимающие притоки первого порядка, относятся ко второму порядку и т.д. до главных рек (озер), которыми для Забайкалья являются реки Амур, Лена и оз. Байкал. Наледные бассейны VIII-го порядка (Олекминский, Селеи-гинский и др.) расположены, как правило, в пределах развития двух гидрогеологических структур первого порядка. В то же время наледные бассейны более низкого порядка (VII-го и ниже) входят в состав одной из этих структур (табл. 1). Учитывая эти особенности, в работе охарактеризованы наледи бассейнов VII-го порядка, формирующиеся, преимущественно, в одинаковых мерзлотно-гидрогеологических и климатических условиях.

Результаты работ по изучению распространения наледей и исследованию изменений мерзлотно-гидрогеологических условий в Забайкалье показали, что относительная наледность (отношение площади наледей к площади водосборного бассейна / = [(SJS)xlOO, %]), в зависимости от средней годовой температуры воздуха (Г, °С) в бассейнах VII-го порядка (рис.1), может быть вычислена с использованием следующей эмпирической формулы:

/ = 0,29579 + 0,16826 • Т + 0,02624 • Тг. (1)

- - • - Дм*ер1Г=пьнь-? -Г|,-|Н.'_!. .;пс '.лох^'^к-и" ►.срре-ляи.'Ш 71

Рис. 1. Зависимость относительной Рис. 2. Зависимость относительной

наледности (I7, %) от средней годовой наледности (£ %) от абсолютной

температуры воздуха (Т,°С) в высоты местности (Н,абс. м) в

наледных бассейнах УП-го порядка Верхнечарском бассейне

В горных районах на водотоках У1-го порядка и ниже средние годовые температуры воздуха с высотой понижаются нелинейно, в связи с ин-

версиями температур воздуха зимой, когда в днищах зрелых и эмбриональных впадин байкальского типа застаивается холодный воздух. На абсолютных высотах 850-950 м (в зрелых впадинах) и на отметках 1100-1200 м (в эмбриональных впадинах) отмечаются максимально высокие средние годовые температуры воздуха. Эти особенности определяют характер распространения наледей в зависимости от высотной поясности. Значения относительной наледности малых наледных бассейнов (\М1-го порядка) северного Забайкалья в зависимости от высотных отметок (Найс, м) изменяются по кривой (см. рис. 2) и в первом приближении могут быть определены по следующей статистической зависимости:

/ =-31,588 +61029,544/Яабс -27790201,9(2)

В наледных бассейнах центрального Забайкалья (Ингодинский, Хилок-ский) и южного Забайкалья (Чикойский, Ононский, Газимур-Аргунский) гидрогенные и гетерогенные наледи имеют, в основном, малые объемы. Условия формирования наледей здесь определяются мерзлотно-гидрогеологическим строением территории и количеством осадков предшествовавшего (июль-сентябрь) периода. Это обусловлено прерывистым и островным распространением многолетнемерзлых пород, когда значительная часть атмосферных осадков идет на пополнение грунтовых вод. Коэффициент корреляции между объемами формирующихся наледей и количеством летне-осенних осадков составляет 0,66-0,78. Оценка относительной наледности Забайкалья в широтном направлении свидетельствует о том, что наиболее высокие ее значения (/" = 0,68-1.04 % ) характерны для северного Забайкалья. В центральном и южном Забайкалье относительная наледность существенно меньше и изменяется в пределах 0,025-0,09 % (табл. 2).

Таблица 2

Распространение и характеристика основных наледных бассейнов Забайкалья

Наледные бассейны Количество наледей Объем наледей, млн. м3 Объем единичной наледи, тыс. м3 Относительная наледность бассейна, %

По местоположению VII порядка

Северного Забайкалья (56-59° с.ш.) Верхнечарский 220 171 777,3 1,04

Куандинский 207 68,7 331,9 0,68

Центрального Забайкалья (53-56° с.ш.) Ингодинский 452 19,0 42,0 0,09

Хилокский 347 15,9 45,8 0,07

Южного и юго- восточного Забайкалья (49-53° с.ш.) Чикойский 397 15,3 38,5 0,09

Ононский 588 30,1 51,2 0,04

Газимур-Аргунский 672 26,4 39,3 0,025

Для Забайкалья характерно чередование засушливых и увлажненных периодов. Особенно заметным этот процесс стал в последние десятилетия (рис.

3).

2 500 -| | 400

° 2 300

й 5 200

| 100

5 0

г / 2 / _ /' \

^р.— V У

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2003,

Годы I

Рис. 3. Изменение количества осадков по данным метеостанции г. Чита

за 1990-2007 гг.;

1 — изменение значений годового количества осадков (мм); 2 — тренд изменения количества осадков

Выполненные автором исследования позволили впервые выделить цикличность в развитии наледей центрального и южного Забайкалья. Повышенная интенсивность наледеобразования в Забайкалье наблюдается через пять лет, а катастрофическая - один раз в десять лет. Особенно сильно активность наледеобразования повышалась в конце десятилетних циклов (в 1989 и 1999 гг.) В эти годы от 10 до 30 % территорий некоторых населенных пунктов Забайкальского края (села Баляга, Калга, Кадала, Кадахта, Смоленка и др.) были затоплены наледями поверхностных и подземных вод. Очередное возрастание активности наледеобразования в центральном Забайкалье было отмечено зимой 2008-2009 гг., когда была нарушена эксплуатация некоторых линейных сооружений на территориях г. Чита, с. Красный Чикой и других населенных пунктах.

Повышение в последние десятилетия средних годовых температур воздуха в районах прерывистой и островной высокотемпературной криолитозоны в центральном и южном Забайкалье, вызвало опускание кровли многолетнемерз-лых пород от 0,5 до 6 м. Это привело к образованию несливающейся мерзлоты, а на отдельных участках к полной деградации многолетнемерзлых пород и существенному снижению общей наледности территории.

В северном Забайкалье в этот же период несколько снизилась интенсивность промерзания горных пород на участках сквозных и несквозных таликов, что способствовало увеличению продолжительности транзита подруслового стока, уменьшению мощностей наледей и времени их существования. Сокращения площадей наледей практически не произошло, но уменьшилась примерно на 20 % наледная составляющая поверхностного стока. Ранее часто лето-вавшие наледи Среднесакуканская и Муруринская в последние десятилетия летом полностью разрушаются.

Второе научное положение. Усовершенствованы инженерно-геологическая типизация наледей Забайкалья, общая их классификация по морфометрическим параметрам (площади, мощности и объему), методика натурных и лабораторных исследований при оценке воздействия наледей на горные породы и инженерные сооружения.

Анализ существующих методик исследования наледей (Н.И. Толстихина, 1941; С.М. Фотиева, 1965; В.К. Рябова и др., 1974; В.М. Пигузовой и В.В. Шепелева, 1975; ВСЕГИНГЕО, 1979; В.Р. Алексеева и Б.Л. Соколова, 1980; Б.Л. Соколова , 1984 и др.) и методических разработок (О.Н. Толстихина, 1974; А.Г. Топчиева, 1980; H.H. Романовского, 1983; С.А. Санникова, 1984 и др.), показал, что они не в полной мере позволяют количественно оценить воздействие наледей на инженерные сооружения. В связи с этим автором разработана методика исследований и количественной оценки воздействия наледей на горные породы и инженерные сооружения. Наряду с этим на основе геолого-генетической классификации наледей (Шестернев, 2005) предложена инженерно-геологическая их классификация, в которой они разделены на три класса: природные, природно-техногенные и техногенные. В классификации по морфометрическим параметрам (Шестернев, 2005; Шестернев, Верхотуров, 2006) внесены изменения в таксономию наледей по площадям и предложены более лаконичные их названия.

Логическая схема разработки методики исследований состояла из трех блоков: 1) теоретического; 2) регионального и 3) экспериментального.

Теоретический блок включал: а) анализ и синтез результатов полевых исследований наледей Забайкалья; б) количественную и качественную оценку их воздействия на горные породы и инженерные сооружения; в) обоснование применения противоналедных мероприятий.

В блоке региональных исследований были использованы известные методики стационарных полевых исследований наледей, выполнена экспериментальная количественная оценка их воздействия на горные породы и инженерные сооружения с использованием ультразвуковых исследований и бурения, осуществлен анализ эффективности противоналедных мероприятий, используемых в различных районах Забайкалья.

В структуру экспериментального блока лабораторных исследований была включена усовершенствованная методика, разработанная с участием автора, позволяющая моделировать режимы воздействия наледей на горные породы, используемые в качестве строительных материалов, на основания и конструкции промышленных и гражданских сооружений. Для реализации экспериментального блока лабораторных исследований использовался сконструированный крупногабаритный лабораторный стенд, позволяющий параллельно определять прямые (одноосное сжатие) и косвенные (по скорости прохождения ультразвуковых волн) показатели прочности горных пород, испытавших воздействие наледей (рис. 4).

Рис. 4. Схема (а) и общий вид (б) крупногабаритного стенда исследований свойств горных пород, испытавших воздействие наледей: 1-пресс ПСУ-25, 2 -ультразвуковой прибор УК-10ПМС, 3 -ультразвуковые датчики, 4 - образец

Режимы воздействия наледей на горные породы и строительные материалы моделировались в диапазоне температур ± 20 °С в холодильной камере типа «Сгоп1ас1». Для моделирования использовались основные петрографические типы крупнообломочных скальных пород, используемых для отсыпки земляного полотна и применяемые в качестве заполнителя для бетонов. Образцы для экспериментов изготавливались кубической (4x4x4 см) или цилиндрической (Ь = 4 см, с1 = 4 см) формы. Перед началом работ определялись основные физико-механические характеристики пород, скорость распространения упругих волн. Образцы одного петрографического состава, отличающиеся друг от друга по указанным ранее свойствам не более чем на 10-25 %, объединялись в серию по 20-30 штук и соответственно маркировались. Изучение воздействия наледей на изменение гранулометрического состава материала насыпей выполнялось на средних пробах, объем которых составлял: при крупности обломков 10-20 мм -1 -1,5 кг; 20-40 мм - 1,5-2,5 кг; 40-70 мм - 2,5-3 кг.

Экспериментальные исследования выполнялись в аэральных (АР), ак-вальных (АК) и в условиях теплового удара (ТУ). Моделируемые циклы замораживания-оттаивания (ЦЗО) с температурами -20...+20 °С, задавались автоматически с полупериодом 12 часов. Моделирование теплового удара осуществлялось по следующей схеме: 1) образцы в состоянии близком к полному водо-насыщению термостатировались в течение 8 ч при температуре -20 °С; 2) в кассеты, где находились образцы, подавалась вода, охлажденная до +1...+20 С; 3) образцы в аквальных условиях промораживались при температуре -20 "С в течение 12 час. Определение асж и ультразвуковые исследования проводились одновременно с получением данных о влагонасыщении, влажности и плотности для образцов скальных пород через 25, 50, 100 и 200 ЦЗО. Для крупнообломочных пород определялось изменение гранулометрического состава в зависимости от количества ЦЗО. Обработка результатов исследований выполнялась в

соответствии с «Рекомендациями...» ВНИИГ им Б.Е. Веденеева (1989), ГОСТ 8269-87, ГОСТ 8269.0-97.

Экспериментальные лабораторные исследования воздействия наледей на горные породы, используемые при строительстве зданий и сооружений, позволили выявить изменение морозостойкости строительных материалов (щебня гранитов и песчаников различной степени метаморфизма). Коэффициент морозостойкости вычислялся по формуле:

К»ст =1-<*сж»!<ГсжО, (3)

где су<ж0 сгсжЫ, <?сяц - прочность образцов на одноосное сжатие в сухом состоянии до начала экспериментов (0) и после заданного числа циклов замораживания и оттаивания (АО-

Наименьшее разрушение имели образцы, исследование которых проводилось в аэральных условиях (АР), характерных для безналедных участков. В условиях теплового удара (ТУ) разрушение пород происходит значительно быстрее, чем в аквальных (АК) условиях при одинаковом числе ЦЗО (рис. 5). Результаты экспериментальных лабораторных исследований позволили оценить скорость разрушения скальных пород наледями. Она составляет от 0.5 мм/год для наиболее прочных пород до 3,3 мм/год для более слабых, например, песчаников юрского возраста.

Рис. 5. Изменение коэффициента морозостойкости после 150 циклов замораживания и оттаивания в аэральных (АР), аквальных (АК) и в условиях

«теплового удара» (ТУ)

В северном Забайкалье природная наледь, имеющая средние морфомет-рические параметры оказывает воздействие на горные породы в контуре площадью 460 000 м\ на остальной территории Забайкалья - 68 000 м2. Таким образом, максимальный объем выветрелого материала, который ежегодно может удаляться с наледной поляны, составляет соответственно 230-1518 м3/год

и 30-60 м3/год. Подобные объемы дезинтеграции горных пород наледями возможны только в долинах горных рек, где выветрелый материал после таяния наледи удаляется водными потоками. На задернованных наледных полянах равнинных участков при мощном снежном покрове интенсивность воздействия наледей на горные породы снижается, ограничивая его склонами террас. Объемы выветрелого материала, формирующегося на контакте с наледью, имеющей средние морфометрические параметры, в этом случае уменьшаются в северном Забайкалье до 4-26,4 м3/год, в центральном и южном Забайкалье до 0,5-3,3 м3/год.

Природно-техногенные наледи в Забайкалье формируются практически при любом хозяйственном освоении территории. Особенно интенсивно они развиваются на участках мостовых переходов. Инженерно-геологическое обследование 15 мостов Забайкальской железной дороги, находящихся в предава-рийном состоянии, показало, что их фундаменты и надфундаментные конструкции ежегодно подвергаются воздействию наледей. В зонах воздействия наледей в опорах мостов были обнаружены открытые трещины шириной от 1-2 до 5-12 мм. Скрытое разрушение не только опор, но и их фундаментов было установлено при наклонном бурении опор мостов. Здесь по трещинам, сформировавшимся в результате воздействия наледей, происходила потеря промывочной жидкости. Прочность гранита, из которого были изготовлены опоры мостов, за период эксплуатации (с 1897 г.) первого пути Забайкальской железной дороги (нечетный путь), изменилась от 141 ±7 МПа до 50 ± 25 МПа, параллельного второго пути, введенного в эксплуатацию в 1937 г. (четный путь) от 141+7 МПа до 65 ± 25 МПа. Следовательно, за период эксплуатации мостов на нечетном пути снижение прочности материала опор и фундаментов составило 49-81 %, для четного пути аналогичный показатель равен 39-71 %. На участках железной дороги, расположенной вне действия наледей, снижение прочностных характеристик гранита в мостовых опорах не превысило 10-15 % от первоначальной прочности гранитов.

Воздействие техногенных наледей на промышленно-гражданские сооружения изучалось на территории г. Чита, где насчитывается более 20 техногенных наледей малых и средних размеров, формирующихся в результате утечек техногенных вод из коммуникаций. Установлено, что в микрорайоне «Зенитка» по ул. Ползунова за период 1995 - 2009 гг. воздействие наледей на строительные конструкции группы зданий привело к катастрофическому снижению прочности ростверков, свай и цоколя зданий. Это обусловлено развитием на контакте наледного льда и конструкций зданий криогенного выветривания, разрушающего кирпичную кладку (рис. 6) и защитный бетонный слой. В совокупности с тепловыми осадками, связанными с деградацией многолетнемерз-лых пород, возникла необходимость проведения аварийно-восстановительных работ и даже частичной разборки одного из домов.

Непосредственное воздействие наледи на строительные материалы и конструкции здания в результате «теплового удара» (ТУ) и нивальное выветривание на контактах с наледью приводит к тому, что более 50 % толщины цоколя,

изготовленного из высокопористого красного кирпича, разрушается или строительный материал не сохраняет качество, предусмотренное проектом (рис. 7). В то же время, вне зон действия техногенных наледей, изменений проектной прочности конструкций зданий и строительных материалов не наблюдалось.

Рис. 6. Разрушение кирпичной кладки Рис. 7. Аварийная разборка части дома здания в результате воздействия № 27 по ул. Ползунова, г. Чита

наледных вод

Третье научное положение. Предложена новая типизация наледной опасности, усовершенствована методика оценки и выбора защиты инженерных объектов от негативного воздействия наледей.

Наледная опасность - это непосредственная угроза эксплуатации инженерного сооружения в результате воздействия наледи (наледеобразо-вание на автомобильных или железных дорогах, намерзание льда на стенках и в подошве горных выработок, обледенение подземных и надземных коммуникаций и др.). Категория наледной опасности, согласно СНиП 2201-95, зависит от пораженности территории наледями, объемов деформаций и скорости прироста наледи тыс. м3/сут.

Катастрофическая наледная опасность отмечена во многих районах Забайкалья, особенно для линейных сооружений, которые, изменяя тепловой баланс поверхности или непосредственно препятствуя стоку поверхностных и подземных вод, провоцируют развитие наледей. Нередко мощности природно-техногенных наледей значительно превышают мощности природных наледей, которые ранее формировались на данных участках. В годы экстремального развития наледей в центральном и южном Забайкалье (один раз в 5-10 лет, в соответствии с выявленной цикличностью), мощность природно-техногенных наледей, так же как и природных резко возрастает. В результате этого участки, характеризующиеся до этого слабым развитием наледей, переходят в класс с катастрофической наледной опасностью. Для оценки опасности воздействия наледей на инженерные сооружения нами предложены следующие показатели: 1) максимальная мощность наледи {Нтах, м) на

объекте (дорожное полотно, борт карьера и др.); 2) время её формирования (т); 3) интенсивность роста мощности наледи (м/сут).

Результаты режимных наблюдений показали, что средняя интенсивность роста наледей в центральном Забайкалье составляет 0,002-0,09 м/сут. Для северного Забайкалья эта величина колеблется от 0,014 до 0,12 м/сут и более. С учетом выявленных закономерностей нами предложена типизация наледной опасности для различных типов инженерных сооружений, в зависимости от морфометрических параметров наледей, которая позволяет оценивать реальную опасность наледей любого генезиса для инженерных сооружений (табл. 3).

Таблица 3

Типизация наледной опасности на инженерных сооружениях в Забайкалье

Тип Наледная опасность Н„ах, м J/„ м/сут Характер Воздействия

1 Слабая 0,01 >- нми, 0,001 У J Эпизодически затруднена эксплуатация

II Средняя 0,1 >- Нмах >- 0,01 0,01^.7^0,001 Затруднена эксплуатация инженерных сооружений

III Высокая 1,0>- Нмах >■ 0,1 0,1 >J> 0,01 Вывод из строя инженерных сооружений

IV Катастрофическая ли >- 1,0 J У 0,1 Катастрофический вывод из строя инженерных сооружений

Данные наблюдений на наледных стационарах позволяют оценивать максимальные мощности наледей Забайкалья по значениям средних мощностей, определенных по результатам полевых наблюдений или вычисленных по статистическим зависимостям между средними мощностями и площадями наледей, предложенным Б.Л. Соколовым (1975, 1980 и др.) для Забайкалья. Наличие зависимости максимальных мощностей наледей от средних их значений (в известных пределах) представлены на рис. 8.

Рис. 8. Зависимость максимальных мощностей наледей (Нтах, м) от их средних значений (Нср, м) на стационарах: северного (1- Нижнеингамакитский, 2 -Читкандинский, 4 - Куликандинский) и центрального Забайкалья (3 - Ингодинский) 17

Для природных наледей Забайкалья, формирующихся за счет подземных вод или имеющих смешанный тип питания (подземные и поверхностные воды), предложена модель зависимости (4) максимальных мощностей наледей (Н,„ах, м) от их средних значений {Нср, м).

Н„,„=А„+*,Яч,+*2Яф+А3Я1Г, (4)

где к0, к2, к3 - коэффициенты аппроксимации, полученные в результате регрессионного анализа (табл. 4).

Таблица 4

Коэффициенты аппроксимации для определения максимальных мощностей наледей по их средним значениям

Районы Забайкалья Наледный стационар Коэффициенты аппроксимации R

к. к, кг кз

Центральные Ингодинский Куликандинский Читкандинский Ингамакитский* 0,11 -5,63 156,17 -543,42 0,87

Северные 0,14 0,94 1,06 -0,38 0,99

0,04 2,36 -1,87 3,20 0,99

-0,03 2,11 -0,38 0,12 0,99

Для всей территории Забайкалья 0,10 2,25 -0,50 0,11 0,98

Примечание *(получены по данным В.Р. Алексеева и М.Ш. Фурмана о формировании Нижнеингамакитской наледи за 1966-1971 гг.); R - коэффициент корреляции

Разработанная типизация наледной опасности существенно дополняет критерии оценки, имеющиеся в СНиП 22-01-95.

Экономические потери от негативного воздействия наледей на различные типы инженерных сооружений обусловлены ухудшением их эксплуатации или выходом из строя. Для технико-экономического обоснования выбора эффективного мероприятия по борьбе с наледной опасностью необходимо сопоставление конкурирующих вариантов противоналед-ных мероприятий. Однозначного критерия выбора наиболее выгодного варианта пока не существует. Аналитическое выражение для подбора оптимального противоналедного мероприятия (Д.М. Шестернев, 2005), предложенное с использованием модели Е.А. Румянцева (1981), не учитывало затраты, связанные с ограничением скоростей поездов и автомобилей на на-ледных участках.

Автором предложена усовершенствованная аналитическая модель для выбора наиболее эффективного варианта противоналедного мероприятия с использованием критерия оптимизации:

л э .ne

К =

опт

¡=1 V ;=1 ;=1 ы _J

ы ¡=1 /•=I

\ 1 о.»« \ ' пи -in \ оэ.не

где 2-i > > 2-i i > Zj ' ~~ ежегодные затраты на ликвидацию наледи, за-

i=l M /=1

траты на текущий и капитальный ремонты инженерного сооружения, затраты на подвижной состав в связи с ограничением скорости;

П II п

\ 1 Т/Ш V1 \ 1 П 'З.ППС

i , Zj ' ' 2-i i - ежегодные затраты на научные исследования,

/=1 /=1 /=i

строительство противоналедного сооружения и затраты на его эксплуатацию;

%<„, та г„ г, - соответственно время на производство научно-исследовательских работ (мониторинга), строительство, эксплуатацию противоналед-ных сооружений и ликвидацию наледей (расчетный срок работы противоналедного сооружения);

КОПт ~ коэффициент оптимизации.

Для технико-экономического обоснования выбора наиболее эффективного мероприятия выполняется сравнение соответствующих коэффициентов оптимизации, причем учитывается не только его величина (при прочих равных условиях предпочтение отдается противоналедному мероприятию с большим значением Кшш ), но и продолжительность эксплуатации сооружения. Так, перед эксплуатационными службами Забайкальской железной дороги была поставлена проблема борьбы с наледями на участке 6277-6278 км. Наши исследования показали, что возможно применение одного из двух капитальных противона-ледных сооружений: 1) закрытого утепленного дренажа; 2) скважинного водо-понижения. Несмотря на более высокую стоимость, устройства закрытого дренажа (3,5 млн. руб.) по сравнению с созданием системы скважинного водопо-нижения (2 млн. руб.), первый оказался предпочтительнее в связи с более низкими затратами в период эксплуатации. В первом случае ежегодные затраты составили 0,02 млн. руб., во втором - 0,3 млн. руб. При прочих равных условиях уже через 6 лет коэффициент оптимизации для закрытого дренажа (КШ1Т =7,4) превысит аналогичную характеристику для скважинного водопонижения (К0111 =7,2), а с увеличением срока эксплуатации объекта разрыв в эффективности эксплуатации противоналедных сооружений будет только возрастать и через 20 лет составит соответственно для дренажа К01|т =23,1, а для водопонижения К„„т =11,25.

Проект противоналедных мероприятий, наряду с экономическими критериями, должен получить оценку социальных (экологических) последствий его

реализации. Социальный (экологический) эффект не может быть точно количественно оценен. Однако для наледей, образующихся в пределах населенных пунктов, возможен расчет, так называемого дополнительного эффекта К:

(5)

где Кж„и. - экономический результат рассматриваемой меры, руб;

УУсоц. ~ социальный (экологический) результат данной меры в физических единицах измерения;

Эс, - оценка социального (экологического) результата в рублях на физическую единицу.

Социальные (экологические) последствия от реализации противоналед-ных мероприятий могут быть положительными или отрицательными. Положительные оценки (в денежном выражении) суммируются с ожидаемым экономическим эффектом, отрицательные снижают экономическую эффективность противоналедных мероприятий.

Одним из путей решения задач по снижению наледной опасности является разработка новых способов противоналедной борьбы. С участием автора разработан способ противоналедной борьбы на застроенных территориях в малоснежных районах распространения вечной мерзлоты. Он предназначен также для использования в транспортном строительстве и при защите других объектов от негативного воздействия наледей. Изобретение защищено патентом РФ № 2151232 от 25.03.98. и позволяет повысить эффективность и надежность предотвращения наледеобразования при низкой стоимости реализации способа. В отличие от ранее известных, в данном способе используются забивные трубчатые фильтры, которые устанавливаются с шагом 5-7 м на глубину 2,0-2,5 м в русле наледеобразующего водотока (рис. 9). Это обеспечивает лучшую разгрузку подземных вод в русло за счет снижения фильтрационного сопротивления грунта при возникновении криогенного напора.

Рис. 9. Конструкция дренажной противоналедной системы с утепленным руслом (дренажной траншеей) и фильтрами 1 - русло (дренажная траншея); 2 —распределительная решетка; 3 — трубчатый фильтр; 4 ~ бревна; 5 — настил; б - утеплитель (шлак); 7 - подошва сезонно-мерзлого слоя; 8 - водоносные породы; 9 - водоупорные породы; 10 -направление движения подземных вод.

Транзит речных вод осуществляется в утепленном русле. Толщина слоя утеплителя на распределительной решетке зависит от вида теплоизоляционного материала, климатической характеристики района, гидрогеологических и гидрологических условий. Для предотвращения конвекции холодного воздуха под утепленным настилом отдельные участки пространства над руслом делятся на секции с помощью вертикальных штор, выполненных из хорошо фильтрующего материала. Разгрузка отводимых вод осуществляется за пределами опасного участка. Использование рассмотренного способа при защите участка федеральной дороги Чита-Забайкальск показало высокую его надежность. Способ может быть использован также для защиты рудных и угольных карьеров Забайкалья от наледей.

Заключение

Основные научные и практические результаты работы сводятся к следующему.

1. Систематизирована информация о распространении наледей в Забайкалье и выявлены особенности динамики наледеобразования от изменений мерз-лотно-гидрогеологических обстановки в регионе в современных климатических условиях.

2. Установлено, что активизация наледей и увеличение их параметров до катастрофических значений на территории центрального и южного Забайкалья подчиняются десятилетним климатическим циклам и подтверждено существование семилетних циклов интенсивности наледеобразовательных процессов в северном Забайкалье.

3. Усовершенствована методика полевых и экспериментальных исследований воздействия наледей на горные породы, строительные материалы и конструкции инженерных сооружений, получена количественная и качественная информация их устойчивости в различных условиях криогенного выветривания.

4. Для инженерных сооружений предложена типизация наледной опасности в зависимости от изменения средних мощностей наледей в различных мерзлотно-гидрогеологических районах Забайкалья.

5. Разработана эмпирическая математическая модель оценки эффективности применяемых противоналедных мероприятий для оптимизации их выбора, снижения затрат на борьбу с наледями и обеспечения устойчивой работы инженерных объектов.

6. С учетом особенностей формирования наледей подземных вод, разработан новый способ борьбы с ними (патент№ 2151232 РФ), внедрение которого позволило ликвидировать негативное воздействия наледей на одном из участков федеральной автомобильной дороги Чита-Забайкальск.

7. В результате применения усовершенствованной методики исследования наледей и реализации предложенной технологии противоналедной защиты

предотвращенный ущерб инженерным сооружениям составил более 1500 тыс. руб.

Выполненные исследования не исчерпывают проблем, связанных с отрицательным воздействием наледей на инженерные сооружения. В дальнейших исследованиях внимание следует уделить разработке высокоэффективных противоналедных мероприятий и проведению мониторинга наледей.

Основные публикации по теме диссертации 1. Монография

1. Шестернев Д.М., Верхотуров А.Г. Наледи Забайкалья. - Чита: Изд-во ЧитГУ, 2006.-213 с.

2. Патенты

2. Верхотуров А.Г. Бабелло В.А, Петров B.C., Беляков А.Е. Пат. № 2151232 РФ Способ борьбы с наледями в малоснежных районах распространения вечной мерзлоты (варианты) 98106585/03; Заявлено 25.03.98; Опубл. 20.06.2000. Бюл. № 17. - 4 с.

3. Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК

3. Верхотуров А.Г. Наледеобразование на горнодобывающих предприятиях Забайкалья //Вестник ИрГТУ. - 2008. -№ 2 (34). -с.16-19.

4. Верхотуров А.Г., Сидорова Г.П. Гидрогеологические особенности угольных месторождений Забайкалья // Вестник ИрГТУ. - 2009. - № 2 (38). - с. 9-12.

4. Статьи и доклады

5. Верхотуров А.Г. Петров B.C., Бабелло В.А, Беляков А.Е. Борьба с наледями на застроенных территориях // Вестник Читинской организации НТО строителей, выпуск 2. - Чита, 1998. - С. 67-73.

6. Верхотуров А.Г. Геологическая деятельность наледей Забайкалья // Теория и практика оценки состояния криосферы Земли и прогноз ее изменения Материалы международной конференции, Т.1. - Тюмень: Изд-во «Нефтегазовый университет», 2006. - С.196-199.

7. Верхотуров А.Г. Воздействие наледей на геологическую среду и инженерные объекты // Материалы VII Всероссийской конф. «Кулагинские чтения». - Чита: ЧитГУ, 2007. 4.5. - С. 8-13.

8. Верхотуров А.Г. Воздействие наледей на горные породы и инженерные сооружения Проблемы инженерного мерзлотоведения. // Материалы VII Международного симпозиума (21-23 ноября 2007 г.). - Якутск: Изд-во Института мерзлотоведения СО РАН, 2007. - С.33-36.

9. Верхотуров А.Г. Мониторинг опасных наледных процессов на территории Читинской области // III научно-техническая конференция Горного института: Доклады Ч. I. - Чита: ЧитГТУ, 2000. - С. 148-150.

10. Верхотуров А.Г. Наледеобразование и его влияние на железные и автомобильные дороги в центральном и южном Забайкалье // Материалы XVIII Всероссийского совещания «Подземные воды Востока России». - Иркутск: Институт земной коры СО РАН, 2006. - С. 155-157.

11. Верхотуров А.Г. Трифонова Н.В., Кудрявцева И.И. Некоторые закономерности распространения и формирования наледей в Забайкалье // 1-я научно-техническая конференция, посвященная открытию Горного института: Доклады. - Чита: ЧитГТУ, 1998. - С. 51-53.

12. Верхотуров А.Г. Причины деформирования жилых домов по ул. Пол-зунова в г.Чите // Вестник МАНЭБ. -Т. 1 Г. - № 5. - С.224-226.

13. Верхотуров А.Г. Процессы наледеобразования на горнодобывающих предприятиях Забайкалья // Забайкалье. Сборник научных трудов. Отдельный выпуск Горного информационно-анналитического бюллетеня. - М.: Изд-во «Мир горной книги». - 2007. -№ ОВ4. -С. 160-168.

14. Kondratiev V.G., Verchoturov A.G., Belyakov A.J., Petrova M.A., Kise-lyov A.V. Engineering-geocryological conditions of one of the deforming section of the Transbailkal railroad and possible ways to its stabilization // Proc. Intern Symp. «Geocryological Problems of Construction in Eastem Russia and Northern China», vol. 2. - Yakutsk, 1998. - C. 19-26.

15. Кондратьев В.Г., Пестов В. M., Верхотуров А.Г. // О целевой комплексной программе мониторинга опасных наледных процессов на территории Читинской области Материалы международной конференции «Криосфера Земли как среда жизнеобеспечения» 26-28 мая 2003 г. - Пущино, 2003. - С. 110111.

16. Шестернев Д. М, Абязов В.А., Эпова Г.И., Верхотуров А.Г. Влияние изменения климата на наледеобразование // Материалы 6-го Всероссийского гидрологического съезда. Секция 3. - СПб.: 2004. - С. 211-213.

17. Шестернев Д.М., Верхотуров А.Г., Ядрищенский Г.Е. К методике исследований динамики криогенного выветривания скальных и крупнообломочных пород в Забайкалье // Сборник докладов и сообщений конференции «Инженерно-геокриологические проблемы Забайкалья, 1990» Зап. Заб. ф-ла Геогр. об-ва РФ.-Чита, 1992.-С. 114-И 7.

Подписано в печать 1.10.2010 г. формат 60x84 1/19 _Усл. печ.л. 1,2. Тираж 100 экз. Заказ № 131

Читинский государственный университет 672039, г.Чита, ул. Александро-Заводская, 30

РИК ЧитГУ

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Верхотуров, Алексей Геннадьевич

ВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Общая характеристика природных условий Забайкалья и их роли в образовании наледей.

1.1.1. Физико-географические условия.

1.1.2. Климат.

1.1.3. Геотектонический режим и геологическое строение.

1.1.4. Мерзлотно-гидрогеологические условия.

1.2. Изученность процесса наледеобразования.

1.3. Изученность воздействия наледей на инженерные сооружения.

1.4. Цель и задачи исследований.

2. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ НАЛЕДЕЙ В ЗАБАЙКАЛЬЕ.

2.1. Пространственные закономерности изменения наледности в Забайкалье.

2.2. Влияние изменения основных климатических параметров на наледеобразование.

2.3. Условия и причины образования природно-техногенных и техногенных наледей.

2.4. Выводы.

3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Дополнение к существующим классификациям наледей.

3.2. Обоснование комплекса методов стационарных исследований воздействия наледей на инженерные сооружения.

3.2.1. Методика исследований на наледных стационарах.

3.2.2. Методика исследований воздействия наледей на инженерные сооружения.

3.3. Методика лабораторных экспериментальных исследований воздействия наледеобразования на строительные материалы и конструк

3.4. Выводы.

4. ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ НАЛЕДЕЙ НА СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИНЖЕНЕРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ.

4.1. Количественная характеристика воздействия наледей на строительные материалы.

4.2. Оценка воздействия наледей на инженерные сооружения.

4.3. Оценка влияния наледей на эксплуатацию инженерных сооружении.

4.4. Выводы.

5. ОЦЕНКА И ПРОГНОЗ НАЛЕДНОЙ ОПАСНОСТИ И РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ЗАЩИТЫ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ.

5.1. Оценка и прогноз наледной опасности.

5.2. Общие принципы управления наледными процессами. ^ ^

5.2.1. Управления наледными процессами в Забайкалье.

5.2.2. Новый способ борьбы с наледями.

5.3. Оценка эффективности противоналедных мероприятий.

5.4. Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Наледеобразование и оценка его воздействия на инженерные сооружения"

С проблемой предотвращения отрицательного воздействия наледей» на инженерные сооружения постоянно сталкиваются научные и производственные организации при освоении Забайкалья и других районов криолитозоны России. Впервые, наиболее остро, данная проблема обозначилась в конце XIX - начале XX столетия при строительстве и эксплуатации Забайкальской железной и Амуро-Якутской* автомобильной магистралей. Однако и в настоящее время эта проблема, остается? очень актуальной. Наледи оказывали и оказывают- отрицательное воздействие на* основания* сооружений; строительные1 свойства, материалов насыпей, дамб, подсыпок, промышленных и- гражданских сооружений. Затраты на ликвидацию чрезвычайных ситуаций, связанных с затоплением на-ледными водами селитебных территорий и на защиту инженерных сооружений от их негативного воздействия, составляют в России сотни миллионов рублей. В Забайкальском крае, например, они достигают 10 млн. руб. в год.

Цель работы — изучить особенности динамики наледеобразования на территории криолитозоны Забайкалья- в условиях изменений климата, дать оценку воздействия наледей на инженерные сооружения-и повысить эффективность противоналедной их защиты.

Основные задачи исследований.

2. Усовершенствовать методику полевых исследований-наледей и лабораторных испытании шо'оценке их воздействия на горные породы, строительные материалы и конструкции инженерных сооружений.

Объект исследований - природные и природно-техногенные наледи Забайкалья.

Исходные материалы и методика исследований. Основу диссертационной работы составляют данные, полученные автором при исследовании наледей в 1978—1980 гг. для составления «Каталогов наледей зоны БАМ», в ходе стационарного изучения наледей в Забайкалье (1981-1991 гг.) и выявлении особенностей их воздействия на горные породы и инженерные сооружения (1992-2010 гг.)

Достоверность. Достоверность выводов в диссертационной работе базируется' на представительном объеме полевых и лабораторных экспериментальных исследований, статистической их обработке с использованием ЭВМ, сравнительном анализе результатов, полученных по усовершенствованным методикам и предусмотренным нормативными документами.

Научная новизна работы.

1. Систематизированы данные о распространении и закономерностях развития наледей в Забайкалье с учетом' новых сведений, полученных в конце XX - начале XXI столетий? выполнено наледное районирование с учетом мерзлот-но-гидрогеологических и геоморфологических условий1 территории.

Научные положения, представляемые к защите.

1. В условиях современных изменений климата происходит существенная трансформация мерзлотно-гидрогеологической обстановки на территории Забайкалья — широтные и высотные преобразования в строении криолитозоны, разгрузки подземных вод, динамике образования и морфометрических характеристик наледей.

Практическая значимость результатов исследований состоит в том, что они позволяют:

1) зависимости и закономерности наледеобразования, установленные в процессе изучения наледей Забайкалья, применять при1 прогнозировании, на-ледных процессов, в том числе и в других районах криолитозоны;

2) усовершенствованную- автором методику исследований! воздействия наледей различного генезиса на горные породы и инженерные сооружения включать в комплекс методов, используемых при изучении процессов наледеобразования;

3) выполнять количественную и качественную оценку наледной опасности территорий с учетом, мерзлотно-гидрогеологических условий территории, короткопериодных изменений климата и техногенной нагрузки;

5) оперативно разрабатывать управленческие решения по предотвращению или ликвидации негативного воздействия наледей на инженерные сооружения;

Реализация результатов исследований.

3. Результаты исследований автора реализованы при создании Каталогов наледей зоны БАМ, а также в ПГО «Читагеология» и Главном управлении ГО и ЧС по Забайкальскому краю.

4. Научно-методические и практические разработки, полученные автором, используются при чтении лекций в Читинском государственном университете по курсам «Прогноз криогенных процессов», «Подземные4 воды зоны распространения многолетнемерзлых пород» и «Инженерная геодинамика».

Личный вклад автора. Под руководством автора т при его непосредственном участии сконструирован крупногабаритный лабораторный стенд для изучения изменений физико-механических свойств горных пород и строительных материалов в условиях наледеобразования. Проведены экспедиционные и лабораторные исследования по изучению воздействия наледей на горные породы и инженерные сооружения на территории Забайкалья, разработан новый способ борьбы с наледями. Обработка полученных результатов, анализ и их интерпретация выполнены автором лично.

1) международных: «Геокриологические проблемы строительства в Восточной России и Северном Китае» (Чита - Якутск, 1998 г.); «Забайкалье на пути к устойчивому развитию: экология, ресурсы, управление» (Чита, 2001 г.); «Экстремальные криосферные явления: фундаментальные и прикладные аспекты» (Пущино, 2002, 2003 гг.); «Теория и практика оценки состояния криосферы Земли и прогноз ее изменения» (Тюмень, 2006); «Криогенные ресурсы* полярных и горных регионов.» (Тюмень, 2008);

3) региональных: «Проблемы геокриологии Забайкалья» (Чита, 1981, 1984, 1990, 2005, 2010 гг.).

Заключение Диссертация по теме "Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение", Верхотуров, Алексей Геннадьевич

5.4. Выводы

Установленные закономерности воздействия техногенных наледей на инженерные сооружения имеют универсальный характер, поэтому разработанная на их основе типизация наледной опасности для различных типов инженерных сооружений, в зависимости от морфометрических параметров наледей, позволяет вносить в проектные решения необходимый запас устойчивости. В Забайкалье накоплен большой опыт борьбы с наледями. Это позволяет осуществлять на рассматриваемой территории эффективную противоналедную борьбу, том числе и с применением новых способов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты работы сводятся к следующему.

2'. Установлено, что активизация,наледей и-увеличение их параметров до катастрофических значений на территории центрального' и южного Забайкалья подчиняются десятилетним, климатическим циклам и подтверждено существование семилетних циклов интенсивности наледеобразовательных процессов в северном Забайкалье.

6. С учетом особенностей формирования наледей подземных вод, разработан новый способ борьбы с ними (патент № 2151232 РФ), внедрение которого позволило ликвидировать негативное воздействия наледей на одном из участков федеральной автомобильной дороги Чита-Забайкальск.

7. Полученные результаты и методики используются при проведении инженерно-геологических изысканий на наледных участках в Забайкалье и при ликвидации чрезвычайных ситуаций, связанных с катастрофическим развитием наледей. В результате применения усовершенствованной методики и реализации предложенной технологии противоналедной защиты предотвращенный ущерб составил более 1500 тыс. руб.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Верхотуров, Алексей Геннадьевич, Чита

1. Алексеева Л.П. Типы мерзлотно-гидрогеологических условий и-использование подземных вод для водоснабжения рифтовой части зоны БАМ: Автореф. дис. канд. геол.-минерал, наук. — Иркутск: Институт зем-ной коры СО РАН, 1990.-22 с.

2. Алексеев В.Р. Зональные черты развития наледных процессов в пределах СССР // Проблемы регионального зимоведения. Чита, 1970. - Вып. 3.- С. 12-23.

3. Алексеев В.Р. Ландшафтная индикация наледных явлений.,- Новосибирск: Наука, 2005. 364 с.

4. Алексеев В.Р. Наледвведение: словарь-справочник. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2007. 438 с.

5. Алексеев В.Р. Наледи и наледные процессы (вопросы классификации и терминологии). -Новосибирск: Наука, 1978. 188 с.

6. Алексеев В.Р. Наледи. — Новосибирск: Наука, 1987. — 160 с.

7. Алексеев В.Р. Наледи как фактор долинного морфолитогенеза // Региональная геоморфология Сибири. Иркутск, 1973. - С. 99-134.

8. Алексеев В.Р. Наледи как форма оледенения: Автореф. дис. докт. геогр. наук. Иркутск, 1981. - 40 с.

9. Алексеев В.Р., Гиенко А .Я. Наледи плато Путорана. Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН, 2002.- 101 с.

10. Алексеев В.Р. Наледи Сибири и Дальнего Востока // Сибирский географический сборник. Новосибирск: Наука, 1974. - С. 5-68.

11. Алексеев В.Р. Основные итоги и проблемы изучения наледей и наледных процессов // Наледи Сибири и Дальнего Востока. Новосибирск: Наука, 1981.-С. 4-22.

12. Алексеев В.Р. Основные проблемы наледеведения // Проблемы наледеведения. Новосибирск: Наука, 1991. - С. 5-23.

13. Алексеев В.Р. Причины и факторы наледеобразования // Доклады института географии Сибири и Дальнего Востока. Иркутск, 1973. - Вып. 39. -С. 12-23.

14. Алексеев В.Р., Савко Н.Ф. Теория наледных процессов (инженерно-географические аспекты). М.: Наука, 1975.- 204 с.

15. Алексеев В.Р., Соколов Б.Л. Наледи и закономерности их развития // Геология и сейсмичность зоны БАМ: Гидрогеология. Новосибирск: Наука, 1984.-С. 58-79.

16. Алексеев В.Р., Фурман М.Ш. Наледи и сток (в горах Северного Забайкалья). Новосибирск: Наука, 1976.- 118 с.

17. Алексеев В.Р., Соколов Б.Л. Полевые исследования наледей. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - 152 с.

18. Алексеев C.B. Криогидрогеологические системы Якутской алмазоносной провинции. Новосибирск: Академическое издание «Гео», 2009. -319с.

19. Анисимова Н.П. Криогидрогеоохимические особенности мерзлой зоны. -Новосибирск: Наука, 1981. 152 с.

20. Арэ Ф.Э. Механизм развития и деградации наледи источников Ула-хан-Тарын // Наледи Сибири. М.: Наука, 1969. - С. 107-116.

21. Афанасенко В.Е., Дюнин В.И. Соколов A.A. Наледи центральной части зоны БАМ и, вопросы борьбы с ними // Наледи Сибири и Дальнего Востока. Новосибирск: Наука, 1981. - С. 91-100.

22. Беляков А.Е., Верхотуров А.Г., Крапачев A.B. Закономерности формирования химического состава подземных вод хребта Удокан // Сб. Криогенные процессы и явления в Сибири. Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО АН СССР, 1984. - С.71-76.

23. Белова В.А. Палинология и стратиграфия плейстоцена Чарской котловины // Рельеф и четвертичные отложения Станового нагорья. М.: Наука, 1981.-С. 78-100.

24. Бойцов A.B. Условия формирования и режим подземных вод надмерз-лотного и межмерзлотного стока в Центральной Якутии. — Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО РАН, 2002. 24 с.

25. Богомолов Н.С. Закономерности распространения и формирования подземных вод в различных типах гидрогеологических структур Забайкалья (на примере Читинской области): Автореф. дис. канд. геол.-минерал. наук. М., 1972.-20 с.

26. Большаков С.М. Классификация наледей для инженерно-геологических целей // Наледи Сибири и Дальнего Востока. Новосибирск: Наука, 1981.-С. 30-37.

27. Большаков С.М. Принципы и методы противоналедных мероприятий, // Наледи Сибири и Дальнего Востока. Новосибирск: Наука, 1981. - С.192-198.

28. Бондарик Г.К. Общая теория инженерной (физической) геологии. -М.: Недра, 1981.-256 с.

29. Бухаров A.A. Геологическая история Байкало-Станового нагорья в связи с сейсмичностью // Сейсмотектоника и сейсмичность района строительства БАМ. М.: Наука, 1980. - С. 7-21.

30. Вельмина H.A. Наледи // Полевые геокриологические (мерзлотные) исследования. Метод, руководство. М.: Изд-во АН СССР, 1961. - С. 288-301.

31. Вельмина H.A. Особенности гидрогеологии мерзлой зоны литосферы (криогидрогеология) . М.: Недра, 1970. - 328 с.

32. Верхотуров А.Г. Воздействие наледей на горные породы и инженерные сооружения // Проблемы инженерного мерзлотоведения: материалы VII Международного симпозиума (21-23 ноября 2007 г.).-Якутск: Изд-во Института мерзлотоведения СО РАН, 2007. С. 33-36.

33. Верхотуров A.F. Наледеобразование на горнодобывающих предприятиях Забайкалья // Вестник ИрГТУ. Иркутск: Изд-во.ИрГТУ, 2008. — № 2: (36).- C.16-19.v

34. Верхотуров А.Г., Трифонова Н:В., Кудрявцева И.И. Некоторые закономерности распространения и формирования наледей в Забайкалье // Тез: докл. 1-й науч.-тех. конф., посвященной открытию Горного института. — Чита: ЧитГТУ, 1998.-С. 51-53.

35. Верхотуров А.Г. Характеристика пораженности центрального Забайкалья экзогенными геологическими процессами и прогноз их развития // Доклады IV-й науч.-тех. конф. Горного института. Ч. 2 — Чита: ЧитГТУ, 2003. С. 65-69.

36. Верхотуров А.Г. Характеристика опасных экзогенных геологических процессов в районе Чинейского месторождения // Вестник Читинской организации НТО строителей. Чита: Изд-во ЧитГТУ, 2001. - Вып. 2. - С. 52-57.

37. Влияние изменения климата на наледеобразование // Материалы 6-го Всероссийского гидрологического съезда / Д.М. Шестернев, A.B. Абязов Г. И. Эпова, А.Г. Верхотуров. СПб., 2004,- С. 211-213.

38. Вотяков И.Н. Инженерно-геологическая характеристика грунтов Нижне-Ингамакитской котловины // Геокриологические условия Забайкальского Севера. М.: Наука, 1966. - С. 132-151.

39. Втюрин Б.И. Подземные льды СССР. М.: Наука, 1975. - 214 с.

40. Гаврилова М.К. Микроклиматический и тепловой режим земной поверхности и грунтов в Чарской котловине // Геокриологические условия Забайкалья и Прибайкалья. -М.: Наука, 1967. С. 148-161.

41. Гаврилова М.К Тепловой режим наледной долины-в зоне БАМ*// Проблемы наледеведения. Новосибирск: Наука, 1991. - С. 146-151.

42. Геокриология СССР / Под ред. Э.Д. Ершова. М.: Недра, 1989. - 359с.

43. Геология зоны БАМ. JL: Недра, 1988. - 447 с.

44. Гидрогеология СССР / Под общ. ред. A.B. Сидоренко. М.: Недра, 1969. - Т. XXI. Читинская область. - 444 с.

45. Голд JI.B. Давление и несущая способность льда // Геотехнические вопросы освоения Севера. М.: Недра, 1983. - 552 с.

46. ГОСТ 10060.(0-3)-95 «Бетоны методы определения морозостойкости. Общие требования». Взамен ГОСТ 10060-87. - Введ. 01.09.1996 г. - М.: Изд-во стандартов, 1996. - 15 с.

47. ГОСТ 17624-87 «Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности». Введ. 01.01.88. - М.: Изд-во стандартов, 1988. - 26 с.

48. ГОСТ 24332-88 «Кирпич и камни силикатные. Ультразвуковой метод определения прочности при сжатии». Введ. 01.07.89 г. - М.: Изд-во стандартов, 1989.-20 с.

49. ГОСТ 8269.0-97 «Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методыфизико-механических испытаний». Введ. 01.07.98 г. — М.: Изд-во стандартов, 1998. - 99 с.

50. Дейкин Б.Н., Марков M.JI. Распространение наледей в бассейне р. Куанды (по результатам аэровизуальных обследований) // Труды ГГИ. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. -Вып. 290. - С. 68-83.

51. Дейкин Б.Н. Теплобалансовые условия таяния Муруринской наледи в Забайкалье // Наледи Сибири и Дальнего Востока. Новосибирск: Наука, 1981.-С.117-124.

52. Дейкин Б.Н. Тепловой и водный баланс наледей // Проблемы нале-деведения. Новосибирск: Наука, 1991. - С. 76-89.

53. Дементьев В.А. Вероятностный метод прогнозирования расчетных параметров наледей // Проблемы наледеведения. Новосибирск: Наука, 1991. -С. 116-123.

54. Демьянович М.Г., Лопатин Д.В., Павлов A.B. Строение и развитие малых котловин горной системы Удокан и Муйско-Чарской перемычки // Вопросы геологии Прибайкалья и Забайкалья. Ч. 4. - Чита, 1969. - С. 19-23.

55. Дзень П.Ф. Некоторые данные наблюдений за формированием и таянием наледи на реке Нижний Ингамакит (бассейн р. Чары) // Материалы к XIX научной конференции, посвященной 50-летию Советской власти. Чита, 1967. - С.122-123.

56. Ендрихинский А. С. Развитие речной сети Станового нагорья в позднем кайнозое // Рельеф и четвертичные отложения Станового нагорья. -М.: Наука, 1981. С. 135-166.

57. Ершов Э.Д. Криолитогенез. -М: Недра, 1982.-212 с.

58. Естественные ресурсы подземных вод юга Восточной Сибири / Е.В. Пиннекер, Б.И. Писарский, Б.М. Шенькман, A.A. Дзюба и др. Новосибирск.: Наука, 1976. - 128 с.

59. Заболотник С.И., Климовский И:В. Сезонное протаивание и промерзание грунтов в Чарской котловине // Геокриологические условия Забайкальского Севера. М.: Наука, 1966. - С. 162-171.

60. Заболотник С.И. Многолетнемерзлые горные породы Верхне-Каларской котловины // Геокриологические условия Забайкальского Севера. — М.: Наука, 1966. С. 68-82.

61. Замолотчикова С.А. Прогноз изменения мерзлотных условий под насыпями в зависимости от верхних граничных температур // Мерзлотные исследования. -М.: Изд-во Моск. ун-та, 1968. Вып. VIII. - С. 186-198.

62. Иванов A.B. Геохимические процессы при наледеобразовании // Проблемы наледеведения. — Новосибирск: Наука, 1991. С. 45-54.

63. Иванов A.B. Проблемы исследования физико-химических процессов наледеобразования // Наледи Сибири и Дальнего Востока. — Новосибирск: Наука, 1981.-С. 176-185.

64. Изучение наледей: метод, пособие / Под общ. ред. Б.Л. Соколова. — Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 156 с.

65. Инженерная геология СССР / Под ред. H.H. Романовского. М.: Недра, 1990.-375 с.

66. Инженерная геология СССР / Под ред. Г.А. Голодковской. М.: Недра, 1977. - Т. 3. Восточная Сибирь. - 375 с.

67. Карасев А.И. Состояние и перспективы развития железных дорог в Забайкалье // Гидрогеология, инженерная геология, геокриология и геоэкология Забайкалья и сопредельных территорий: материалы науч.-практ. конф.- Чита: ЧитГУ, 2008. С. 22-29.

68. Караушева А.И. Климат и микроклимат района Кодар-Чара-Удокан.- Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 130 с.

69. Каталог наледей зоны БАМ: Наледи бассейна р. Муи. JL: Гидрометеоиздат, 1981. - Выт 2. - 84 с.

70. Каталог наледей зоны БАМ: Наледи верхней части бассейна р.Чары. JL: Гидрометеоиздат, 1980. — Вып. 1. - 62 с.

71. Каплина Т.Н., Павлова О.П., Чернядьев В.П. и др. Новейшая тектоника и формирование многолетнемерзлых пород и подземных вод. М.: Наука, 1975. -122 с.

72. Климовский, И.В. Геокриологическая характеристика массива развеваемых песков Чарской котловины // Геокриологические условия Забайкальского Севера. -М.: Наука, 1966. С. 181-186.

73. Климовский И.В., Мурзин Ю.А. Подземные льды, наледных полян горных районов Восточной Сибири // Сб. Взаимосвязь поверхностных и подземных вод мерзлой зоны. Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО АН СССР, 1980.- 103-114 .

74. Климовский, И.В. О высотной зональности периглядильных процессов в Северном Забайкалье // Геокриологические условия Забайкалья и Прибайкалья. М.: Наука 1967. - С. 169-175.

75. Козьмин Н.М. О явлениях вечной мерзлоты в некоторых местностях Восточной Сибири // Изв. Вост. Сиб. Отд. Геогр. Общ., 1891-1892, 22. Иркутск. - № 4-5. - С. 46-72.

76. Кондратьев В.Г., Верхотуров А.Г. Инъекционные льды наледных полян в Северном Забайкалье // Проблемы геокриологии Забайкалья: тез. докл. -Чита: ЧитГТУ, 1984. С.73-74.

77. Кондратьев В.Г., Верхотуров А.Г. Наледи подземных вод на участке Северомуйск-Хани // Проблемы хозяйственного освоения зоны Байкало-Амурской магистрали: материалы III Всесоюз. конф. -Иркутск, 1981. С. 169173.

78. Кондратьев В.Г., Канищев А.Д., Верхотуров A.F. Некоторые особенности рельефообразующей деятельности наледей; в Северном Забайкалье // Проблемы геокриологии Забайкалья: тез. докл. — Чита: ЧитГТУ, 1981. — С. 7778.

79. Кондратьев B.F. Концепция системы мониторинга опасных наледных процессов на территории Читинской области. — Чита: Забтранс, 2000; 112 с.

80. Кондратьев В.F., Пестов В.М., Верхотуров A.F. Научно-методические основы защиты населения и территории от опасных наледных процессов // Научн.-практ. конф. СПАССИБ-2002: тез. докл. Новосибирск: Ин-Кварто, 2002.-№ 13.-СЛ14.

81. Конищев В.Н. Формирование состава дисперсных пород в криолито-сфере. Новосибирск: Наука, 1981. - 197 с.

82. Колдышева Р.Я., Чернявская К.А. Подземные воды Верхне-Чарского артезианского бассейна // Изв. вузов. Геология и разведка. 1972. - № 6. - С. 133-138.

83. Королев В.А. Мониторинг геологической среды. М.: Изд-во МГУ, 1995.-272 с.

84. Кравченко ВВ., Гизетдинов A.M., Черных O.A. Наледные системы речных бассейнов как результат взаимодействия поверхностных и подземных вод // Проблемы наледеведения. — Новосибирск, 1991. С. 66-76.

85. Лабораторные методы исследования мерзлых пород / Под ред. Э.Д. Ершова. М.: Изд-во МГУ, 1985. - 350 с.

86. Лопатин Д.В. О методике исследования рельефообразующих процессов на примере Чарской впадины (Северное Забайкалье) // Современные экзогенные процессы. Киев, 1968. - С. 82-23.

87. Луговой П.Н. Особенности геокриологических условий горных стран. -М.: Наука, 1970.- 135 с.

88. Майдель Г. Путешествие по Северо-Восточной части Якутской области в 1868-1870 годы. СПб., 1896. -Т.1.-220 с.

89. Макаров В.Н. Противоналедные устройства на железнодорожной линии Ургал-Известковая // Вопросы транспортного строительства в районах вечной мерзлоты. М., 1958. - С. 86-103.

90. Маккавеев Н.И. Русло реки и эрозия в её бассейне. М.: Изд-во АН СССР, 1955.-346 с.

91. Марков М.Л. Внутригодовая динамика наледей подземных вод и методы ее расчета // Проблемы наледеведения. Новосибирск, 1991. - С. 103116.

92. Меркулов Д.М., Кузьминых А.И. Системный подход при выборе способов борьбы с наледями // Проблемы наледеведения. Новосибирск: Наука, 1991.-С. 210-214.

93. Методические рекомендации по стационарному изучению криогенных физико-геологических процессов / Под ред. С.Е. Гречищева, В.Л. Нечеве-ря. М.: ВСЕГИНГЕО, 1979. - 72 с.

94. Миддендорф А.Ф. Путешествие на север и восток Сибири . СПб., 1862.-4.1 .-188 с.

95. Многолетнемерзлые горные породы Станового нагорья и Витимс-кого плоскогорья. / Некрасов И.А., Заболотник С.И., Климовский И.В., Шаст-кевич Ю.Г. и др.. М.: Наука, 1968. - 168 с.

96. Невский С.Д., Некрасов И.А. Наледи Ингода-Оленгуйского междуречья (Центральное Забайкалье) // Проблемы наледеведения. М.: Наука, 1969.

97. Невский С.Д. Эффективность противоналедных мероприятий при строительстве дорог // Проблемы наледеведения. — Новосибирск: Наука; 1991. — С. 214-218.

98. Некрасов И.А., Климовский И.В. Вечная мерзлота зоны БАМ. — Новосибирск: Наука, 1978. 120 с.

99. Некрасов И.А. Криолитозона Северо-Востока и Юга Сибири и закономерности ее развития. — Якутск, 1976. 248 с.

100. Некрасов И.А. Наледи восточной части Станового нагорья // Наледи Сибири. М.: Наука, 1969. - С. 172-180.

101. Некрасов И.А., Селиванов A.A. Многолетнемерзлые горные породы Нижне-Ингамакитской котловины // Геокриологические условия Забайкальского Севера. М.: Наука, 1966. - С. 107-122.

102. Некрасов И.А., Шасткевич Ю.Г. Некоторые данные о многолет-немерзлых породах хребта Кодар // Геокриологические условия Забайкальского Севера. М.: Наука 1966. - С. 100-106.

103. Некрасов И.А., Шасткевич Ю.Г. Особенности формирования и распространения таликов на песчаных массивах впадин байкальского типа // Вопросы геологии Прибайкалья и Забайкалья. Чита, 1970. - Вып.7. - С. 81-87.

104. Низовкин Г.А. Борьба с наледями на железных дорогах // Труды ВНИИ железнодорожного транспорта. М., 1954. - 108 с.

105. Основы гидрогеологии / отв. ред. И.С. Зекцер. Новосибирск: Наука, 1983.-240 с.

106. Основы мерзлотного прогноза при инженерно-геологических исследованиях / В.А. Кудрявцев, JI.C. Гарагуля, К.А. Кондратьева, В.Г. Ме-ламед М.: Изд-во Моск. ун-та, 1976. - 432 с.

107. Осокин И.М. Наледи Забайкалья // Известия Забайкальского филиала Географического общества СССР. Чита, 1969. - Т. 5. - Вып. 3. - С. 124126.

108. Осокин И.М. Районирование и режим наледей Забайкалья // Вторая междунар. конф. по мерзлотоведению. Якутск, 1973. - Вып. 5. - С . 45-51.

109. Павлов С.С. Воздействие криогенного выветривания на устойчивость откосов земляной насыпи Амуро-Якутской железнодорожной магистрали: Автореф. дис. канд. геол.- минерал, наук. — М., 2003. — 23 с.

110. Пат. № 2151232 РФ, 98106585/03 Способ борьбы с наледями в малоснежных районах распространения вечной мерзлоты (варианты) / Верхотуров А.Г., Петров B.C., Бабелло В.А. Беляков А.Е. Заявлено 25.03.98; Опубл. 20.06.2000. Бюл. № 17. 4 с.

111. Петров В.Г. Наледи на Амуро-Якутской магистрали . Л.: Изд-во АН СССР, 1930.- 177 с.

112. Пигузова В. М., Шепелев В.В. Методика исследования наледей. -Якутск: Ин-т мерзлотоведения-СО АН СССР, 1975. 60 с.

113. Подъяконов С.А. Наледи Восточной Сибири и причины их возникновения // Известия императорского русского географического общества. -СПб., 1903. Т. XXXIX. - Вып. 4. - С. 305-337.

114. Портнова В.П. Инженерно-геологические условия Центрального и Восточного Забайкалья. М.: Недра, 1976. -232'с.

115. Портнова В.П. О скорости выветривания алевролитовых пород (/В условиях Центрального Забайкалья) // Изв. Заб. фил. Геогр. о-ва СССР. Чита; 1968.-Т. IV. Вып. 1.-С. 105-110.

116. Преображенский B.C. Наледи и древние оледенения Станового нагорья // Записки Заб. фил. Геогр. о-ва. СССР. Чита, 1963. - Вып. 22. - С. 131-134.

117. Преображенский B.C. Наледные поляны Станового нагорья (реликт позднеледниковья) // Ботанический журнал. 1959. - № 6. — С. 816-819.

118. Рекомендации по изучению влияния морозного выветривания на состояние и механические свойства скальных пород / Под ред. Н.Ф. Кривоного-вой, Д.Д. Сапегина. Л., ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, 1989. - 68 с.

119. Романовский H.H. Подземные воды криолитозоны. М.: Изд-во МГУ, 1983.-231 с.

120. Румянцев Е.А. Механизм развития наледного процесса // Проблемы наледеведения. Новосибирск: Наука, 1991. - С. 55-66.

121. Румянцев Е.А. Режим надмерзлотных вод Керакского наледного участка и связанные с ним особенности развития наледи // Мерзлотно-гидрогеотермические и гидрогеологические исследования на Востоке СССР. — М.: Наука, 1967. С. 40-50

122. Рябов В.К., Полин Ю.К., Шушаков Е.В. Методические рекомендации для борьбы с наледями на автомобильных дорогах. — Хабаровск, 1974. 60 с.

123. Савельев Б.А. Физико-химическая механика мерзлых пород. М.:, Недра, 1989.-211 с.

124. Санников С.А. Криогенез в условиях активного наледеобразования (на примере Верхнечарской котловины): Автореф. дис. канд. геогр. наук . — М., 1984.-20 с.

125. Сальников П.И. Строительство зданий и сооружений в природно-климатических условиях Забайкалья: учеб. пособие. Чита: ЧитГУ, 2002. - Ч. II.-163 с.

126. СНиП 22-01-95. Геофизика опасных природных воздействий. М.: введс 1.01.1996.-11 с.

127. Соколов Б.Л. Гидрология наледей: основные итоги и задачи исследований //Проблемы наледеведения. Новосибирск: Наука, 1991. - С. 539.

128. Соколов Б.Л. Методика расчета наледного стока // Труды Государственного гидрологического института. Л., 1969. - Вып. 166. - С. 132-160.

129. Соколов Б.Л. Наледи и речной сток . Л.: Гидрометеоиздат, 1975.190 с.

130. Соколов Б.Л. Основные итоги изучения наледей зоны БАМа // Труды ГГИ. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. - Вып. 290. - С. 47-66.

131. Соловьева Л.Н. Морфология криолитозоны Саяно-Байкальской области. Новосибирск: Наука, 1976. - 128 с.

132. Солоненко В.П. Сейсмология и сейсмическое районирование трассы БАМ и зоны ее экономического влияния. Новосибирск: Наука, 1979. - 70 с.

133. Сумгин М.И. Вечная мерзлота почвы в пределах СССР. — Владивосток, 1927. 827 с.

134. Степанов В.М. Гидрогеологические структуры Забайкалья. — М.: Недра, 1980. 176 с.

135. Суходровский B.JI. Экзогенное рельефообразование в криолитозоне. М.: Наука, 1979. - 278 с.

136. Толстихин Н.И. Подземные воды мерзлой зоны литосферы. M.: JI.: Госгеолиздат, 1941.-201 с.

137. Толстихин О.Н. Наледи и подземные воды Северо-Востока СССР. — Новосибирск: Наука, 1974. 164 с.

138. Топчиев А.Г. Использование космической фотоинформации при изучении наледей (на примере освоения Малого БАМа): Автореф. дис. канд. геол.-минерал, наук. М., 1980.- 28 с.

139. Топчиев А.Г. Физические и ландшафтно-индикационные основы аэрокосмического мониторинга наледей подземных вод // Проблемы наледеведения. Новосибирск: Наука, 1991. - С. 40-45.

140. Фотиев С.М. Подземные воды и мерзлые породы Южно-Якутского угленосного бассейна. — М.: Наука, 1965. — 232 с.

141. Филатов М.М. Почвы бассейнов Урюмкан и Газимур (Забайкальской области) . СПб.: Типография Ю.Н. Эрлиха, 1912. - 104 с.

142. Фурман М.Ш. Расчет водного баланса на участке формирования Нижнеингамакитской наледи (Северное Забайкалье) // Наледи Сибири и Дальнего Востока. Новосибирск: Наука, 1981. - С. 141-145.

143. Хортон P.E. Эрозионное развитие рек и водосборных бассейнов. Гидрофизический подход к количественной морфологии: пер. с англ. M.; JL: Изд-во иностр. лит., 1948. - 158 с.

144. Цвид A.A. Наледи в Приморском крае и борьба с ними. Магадан: Магаданское кн. изд-во, 1957. - 86 с.

145. Чекотилло A.M., Цвид A.A., Макаров В.Н. Наледи на территории СССР и борьба с ними. Благовещенск, 1960. - 207 с.

146. Чернявская К. А. Особенности распространения наледей в центральной части Олекмо-Витимской горной страны // П-я Международная конф. по мерзлотоведению. Якутск, 1973. - Вып. 5. - С. 74-81.

147. Шепелев В.В., Бойцов A.B., Анисимова Н.П. Мониторинг подземных вод криолитозоны. Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО РАН, 2002. - 24 с.

148. Шепелев В.В. О методических подходах при изучении распространения наледей на территории Якутии // Криолитозона и подземные воды Сибири. Ч. 2. Подземные воды и наледи. Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО АН СССР, 1996. - С. 27-33.

149. Шепелев В.В. О формировании и распространении надмерзлотных вод на территории Якутской АССР // Криогидрогеологические исследования.- Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО АН СССР, 1985. С. 3-15.

150. Шепелев В.В. Перераспределение воды в промерзающих грубодисперсных горных породах и наледные явления // Гидрогеологические исследования криолитозоны. Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО АН СССР, 1985.-С. 93-99.

151. Шепелев B.B. Родниковые воды Якутии. Якутск: Кн. изд-во, 1987. - 128 с.

152. Шестернев Д.М., Верхотуров А.Г. Метод исследования криогенного выветривания в условиях «теплового удара» // Информационный листок о передовом опыте. Чита: ЦНТИ. 1991. - № 167-91. - С. 2.

153. Шестернев Д.М. Криогенные процессы Забайкалья. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2005. 262 с.

154. Шестернев Д.М. Криогипергенез и геотехнические свойства пород криолитозоны. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001. - 266 с.

155. Шестернев Д.М. Криогипергенез крупнообломочных и скальных пород криолитозоны. Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО РАН, 1997. - 120 с.и 171. Шестернев Д.М., Верхотуров А.Г. Наледи Забайкалья. Чита: Чит-ГУ, 2006.-213 с.

156. Шполянская H.A. Вечная мерзлота Забайкалья . М.: Наука, 1978.132 с.

157. Ясько В.Г. Подземные воды межгорных впадин Забайкалья. -Новосибирск: Наука, 1982. 168 с.

158. Характеристика наледных бассейнов северного Забайкалья

159. Река Площадь бассейна, км2 Количество наледей Суммарный объем наледей, м3 Относительная налед-ность, % Расход родников л/с Средний объем наледей, м3

160. Модуль нал.стока л/(с-км2)

161. Верхнечарский наледный бассейн УП-го порядка) 84.

162. Бассейн верховьев р. Чара 9650 220- 171000000 1,04 9586,6 0.99 777000хр. Кодар 2600 48 28500000 0,67 1604.7 0,62 594000хр. Удокан 4950 98 60825200 0,82 3424.8 0,69' 620665

163. Куандинский наледный бассейн УП-го порядка 61.р. Куанда 6530 207 68700000 0,68 3868.2 0,592 3320001. Окончание прил. 1

164. Река Площадь бассейна, км2 Количество наледей Суммарный объем наледей, м3 Относительная налед-ность, % Расход родников л/с Средний объем наледей, м3

165. Характеристики наледности центрального и южного Забайкалья

166. Река Площадь бассейна, км2 Количество наледей Суммарный объем наледей, м3 Относительная налед-ность, % Расход родников л/с Средний объем наледей, м3

167. Модуль нал. стока л/(с-км2)

168. Чикойский наледный бассейн VII -го порядкар.Чикой 36600' 367 19827264 0,09 1116.4 0,030> 54025,2р. Менза 6550 25 1362192 0,04 76,7 0,012 54487,7

169. Хилокский наледный бассейн VII -го порядкар. Хилок 29600 354 11471894 0,07 645,94 0,022 32406,5р. Малета 760 23 951936 0,21 53.6 0,070 41388,5р.Унго 2290 48 1660560 0,12 93,5 0,041 34595р. Баляга 1240 17 489288 0,07 27,55 0,022 28781,6

170. Бессточный наледный бассейнр-н Торей-ских озер 22300 36 1047840 0,01 59 0,003 29106,7

171. Ингондинский наледный бассейн VII -го порядкар. Ингода 37000 476 20507294 0,09 1154.7 0,031 43082,61. Продолжение прил. 2

172. Река Пло щадь бассейна, км2 Количество наледей Суммарный объем наледей, м3 Относительная налед-ность, % Расход родников л/с Средний объем наледей, м3

173. Модуль нал. стока л л/(с-км )р.Читинка 4170 42 2147184 0,09 120.9 0,028 51123,4р.Тура 849 21 846264 0,-17 47165' 0,056 40298,3р.Урульга 992 25 ■ 1525554- 0,26- 86,4 0,087 61022,2*р.Оленгуй 3900 80 2548205 0,11 143.48' 0,037' 31852;56

174. Ононский наледный бассейн VII -го порядкар. Онон 95900 483 20805840 0,04 1171.5 0,012 43076,31. Окончание прил. 2

175. Река Площадь бассейна, км2 Количество наледей Суммарный объем наледей, м3 Относительная налед-ность, % Расход родников л/с Средний объем наледей, м3

176. Предотвращенный эколого экономический ущерб от реализации геотехнологии, обеспечивающий снижение воздействия наледей на объекты Чинейского ГОКа и инфраструктуры, в проектных работах составил 1500 тыс. руб.

177. Начальник учебно методическогоуправления

178. Декан геологического Факультета ЧитГУ, к.т.н., доцент

179. Начальник учебно методическогоуправления

180. Зав. кафедрой БЖД, д.т.н., профессор1. Е.Т. Воронов

Информация о работе

Верхотуров, Алексей Геннадьевич
кандидата геолого-минералогических наук
Чита, 2010
ВАК 25.00.08

Диссертация

Наледеобразование и оценка его воздействия на инженерные сооружения - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы