Основы теории прогнозирования инженерно-геологических условий при гидроэнергетическом строительстве

Каган, Анатолий Абрамович

Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему
Основы теории прогнозирования инженерно-геологических условий при гидроэнергетическом строительстве
ВАК РФ 04.00.07, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Основы теории прогнозирования инженерно-геологических условий при гидроэнергетическом строительстве"

ГОСУДАРСТВЕННОЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФВДЕРАЦШ

ПО ШС1ЛЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ Санкт-Петербургский ордена Ленина,ордена Октябрьской революции и ордена Трудового Красного знамени государственный горный институт(.Технический университет) имени Г.В.Плеханова

На правах рукописи Каган Анатолий Абрамович

ОСНОШ ТЕОРИИ [РОГНО&ИРОВАНИЯ ЛНЖЭДЕРНО-ГЕОЛОГИ-4ЕСМХ УСЛОВИИ ПРИ ГВДРОаНЕРГЕТИЧЕСКОл! СТРОИ: ТЕЛЬСТБЕ

Специальность 04.00.07.-Инженерная геология,мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук в форме научного доклада

ГОСУДАРСТВЕННОЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПО ШСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ Санкт-Петербургский ордена Ленина,ордена Октябрьской революции и ордена Трудового Красного знамени государственный горный институт (Технический уни-: верситет) имени Г.В.Плеханова

На правах рукописи Каган Анатолий Абрамович 1

ОСНОШ ТЕОРИИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЛНЖНЕРНО-ГиШОГИ-Ч0СКИХ УСЛОВИЙ Ш ГВДРОуНЕЕГЕТИЧЕС.Ю-! СТРОЛ-: ТКПЬСТБЕ

Специальность 04.00.07.-Инженерная геология,мерзлотоведение и грунтоведение

Работа выполнена в акционерном обществе "Ленгидропроект"

инициальные оппоненты - доктор геолого-минералогических

наук,профессор

Пашкин Евгений Меркурьевич

- доктор геолого-минералогических наук

Варга Александр Александрович

- доктор технических наук,профессор Кнатько Василий Михайлович

Ведущее предприятие - БНИИГ им. Б.Е.Веденеева Ьаидета диссертации состоится " 23 " У** 199^ г.

в"/? " час. " ЗО "- мин, на заседании специализированного совета Д.063.15.07 при Санкт-Петербургском государственном горном институте (Техническом университете) им, Г.В.Плеханова по адресу: 199026, Санкт-Петербург, 21 линия, д.2,ауд. 7217

Автореферат разослан " ¿7 " _ 199 ^ г.

Ученый секретарь специализированного совета( доцент

А.В.Кузьмин

ВВЕДЕНИЕ

. Цель инженерно-геологических исследований состоит в получении данных для оценки условий работы сооружений,хозяйственного освоения территорий и их влияния на геологическую среду в соответствии с раз-разработанными проектами. На основании этих исследований такие проекты реализуются.

Следовательно, инженерно-геологические-исследования направлены в будущее,а инженерная геология.по крайней мере в своем прикладном аспекте, прогностична по своей суги.Сказанное становится е*е очевиднее.если признать,что в более жироком понимании прогноз есть научно обоснованное предвидение того.что не дано непосредственно в опыте.

Таким образом.инженерно-геологические оценки являются одним из видов прогнозирования.Опираясь на достижения научной прогностики и используя ее методологические основы.инженерно-геологическое прогнозирование имеет свою специфику.Прежде всего.п весьма значительной мере.инженерная геология,как и большинство наук геологического плана,на ука описательная.Законы.управляющие ее объектами,познаны далеко не полностью,а для целого ряда из них познание линь началось.В силу сложности и чрезвычайного разнообразия этих объектов,обусловленности их свойств,также как и характера геологических процессов и явлений,боль-

■им числом факторов.объяснение поведения указанных объектов во мног случаях Может' быть дано только в общем виде,без расжифровки прич многочисленных флуктуаций.хотя последние нередко очень существенны.

Следовательно,инженерно-геологический прогноз вынужденно весь часто является качественным и недостаточно определенным.

Инженерная геология появилась и существует для обеспечения и ре лизации инженерных и хозяйственных замыслов человека.Однако такая ре лизация происходит.как правило,уже после того.как инженер-геолог з вержил своп работу.Учесть все собенности строительства и эксплуатац сооружения,для которого составлялся прогноз,часто бывает невозмо но.Естественно,что неопределенность прогноза при этом возрастает.

Инженерно-геологическое прогнозирование должно быть направлено снятие в максимально возможной мере такой неопределенности с тем,что обеспечить оптимальное взаимодействие сооружения и природной среды.Ч же касается научной стороны вопроса,то так «е как и географическ прогноз."он углубляет те тенденции науки,о которых кратко можно ск зать так: от описания к объяснении,от объяснения к предсказании и у равленип изучаемых объектов".("Проблемы регионального географически прогноза"*, М. ."Наука", 1982,стр.8).

Не пытаясь даже перечислить всех специалистов,которые в рази степени рассматривали и рассматривав проблему и не упоминая тех 1 них,которые занимавт.ся мерзлотным прогнозом,следует назвать Г.К.Бонд рика, Г.А.Голодковскую. Г.С.Золотарева,Н.В.Коломенского.И.С. Комар ва.В.Д.Ломтадзе, Н.Н.Маслова,И.В.11опова,Л.Б.Розовского.М.В.Раца, Е.! Сергеева,Б.В.Смирнова.а также К.А;Гулакяна,Е.П.Емельянову, А.И. Зак< С.И.Кавецкого, Г.Л.Круковского.В.В.Кюнтцеля.В.И.Преснухина, В.11.Пужк< ренко.С.М.Флейжмана.Л.И.Веко (склоновые процессы), Н.А.Гвоздецког Г.А.Максимовича,Л.В.Ступииина.В.В.Толмачева. А.Г.Чикижева(карст). В. Воскобойникова,Л.Б.Иконникова.В.К.Епижина.Е.Г.Качугина. Е.Е.Минервин В.М.1ирокова,Д.П.Финарова(переработка берегов водохранилищ),В.И.Б

1,И.Н*Гельфанда.И.В.Губина.В.И.Кейлис-Борока.И.Л.1!ерсесова,В.11.Соло-iHKO.В. И.Уломова.С.й.Федотова(сейсмичность), Е.И.Патина (инженерная юлогия туннелей). " . - •■••■"--

. '1 -- • •

Развитие и совервенствование теоретической и методической базы югнозирования при исследованиях и изысканиях для гидротехнического роительства происходило при участии автора в направлении всесторон-!го изучения свойств порол и на базе теории их фйрмирования прогнози-шания изменения этих свойств,также как и геодинамических процессов в юстранстве и времени на основе историко-геологического подхода, раз-|ботки методов и методики инженерно-геологического прогнозирования с ¡пользованием современных средств и приемов.

Инженерно-геологические исследования,их теория,методика и методо-1гия имеют геологическув основу. В геологии и. в частности, в геоло-[ческой разведке пространственное прогнозирование имеет давние тради 1И и прочную теоретическую базу.Это обстоятельство дает возможность ! касаться вопросов прогнозирования геологического строения.

Сказанное в полной мере относится и к гидрогеологии, методология югнозирования в которой в последнее время усиленно разрабатывается и фоко освежается в литературе.

Тем самым рамки данной работы получают естественные ограничения.В !й рассматриваются вопросы,связанные с прогнозированием.которое вы-(лпяется для обоснования проектов, возведения и эксплуатации гидроз-;ргетических сооружений на примере северо-запада России.

Несмотря на то, что различным сторонам прогнозирования » инженер )й геологии занимаются давно и много.приходится констатировать гсутствие единого методологического подхода к составлению инженер )-геологических прогнозов. Между тем необходимость в такой методоло 1И давно назрела,что связано в первую очередь с усложнением за 1ч,встаюцих перед инженерной геологией. Такое усложнение, в свою оче

I : i

редь. обусловлено увеличением сложности проектируемых и строя! сооружений, а также ускорением темпов строительства. Немаловажное чение имеет и то, что застройка все больше ведется на "неудобных" риториях.отличающихся сложными инженерно-геологическими условиями.

На основе использования огромных по объему и значении матсриа полученных работниками производственных и научных организаций, в числе и автором, анализа и теоретических обобщений результатов вы ненных исследований, основные положения которых достаточно полно р мотрены в опубликованных работах автора,в докладе изложены осно результаты исследований, выполненных автором по разработке теории, тодологии и практической реализации прогнозирования при изысканиях гидротехнического строительства.

Для разработки единой методологии инженерно-геологического п; нозирования необходимо создать теорио инженерно-геологического про; зирования,которая.являясь составной частью инженерной геологии.до. лечь в основу методики и методов инженерно-геологического прогноз! вания применительно к различным видам инженерной и хозяйственной j тельности. Очевидно.что это может быть сделано лижь совместными yci ями многих специалистов.

1. Общая характеристика работы 1.1. Актуальность работы. Яспежное развитие гидроэнергетики t можно только при повывении качества строительства, эффективности г питаловложений и минимизации наруиений окружающей среды.

Одним из условий выполнения поставленой задачи является правиль прогноз инженерно-геологических условий территории размещения сооря ний. посколько указанные условия во многом определяют оптимально технических решений и в конечном итоге целесообразное расходование териальных ресурсов.

Актуальность выполненной работы определяется тем,что опиравшая

на теоретическое обобщение результатов интенсивна проводившихся в последние годи инженерно-геологических исследований, методика прогноэиро вания дает возможность полно и всесторонне оценить условия строительства и эксплуатации гидротехнических сооружений.

1.2. Цели и задачи работы. В докладе обобщены результаты тридцатилетних научно-производственных исследований автора, содержащиеся в 103,опубликованных за период 1961-1992 гг. работах.Цель исследова ний-разработка теоретических и практических основ инженерно геол'оги ческого прогнозирования как составной части научного прогнозирования. базирующегося на системном подходе и направленного на режение проблей,возникающих при инженерно-геологических исследованиях для гидротехнического строительства.

В соответствии с этим автор ставил перед собой следующие задачи:

1) на базе современных представлений о системах обосновать возможность и необходимость системного подхода при инженерно-геологическом прогнозировании;

2) на основе общих системных принципов построить классификацию инженерно-геологических прогнозов при исследованиях для гидротехнического строительства;

3) выявить закономерности изменения в пространстве и времени по казателей свойсти пород, а также геодинамических процессов при воздействии гидротехнических сооружений;

4) разработать методику инженерно-геологического прогнозирования на разных стадиях инженерно-геологических исследований,выполняемых для гидротехнического строительства

1.3. Уетодика исследований. Для решения поставленных задач выпол |ен широкий комплекс теоретических и экспериментальных исследований в зазных геологических условиях. В работе наряду с методами, принятыми и инженерной геологии, использовались разработки в области геологии, тектоники, геоморфологии,механики грунтов, физической химии,математи-

ческой статистике и других смежных науках.

Главным методом достижения намеченных целей был системный ана; взаимодействия геологической среды и гидротехнических сооружений,т рирующих внешнее воздействие на эту среду.

Основными частями выполненного комплекса исследований являлись:

1 Теоретическое обобщение материалов изучения свойств пород и г одинамических процессов с целью выяснения особенностей формировав этих свойств.возникновения и развития геодинамических процессов г влиянием гидротехнических сооружений в различных природных условиях в разные периоды их проявления:

2) анализ методов составления прогнозов свойств пород и гиодш мических процессов: 7

3) разработка теоретических основ методики прогнозирования г инженерно-геологических исследованиях для обоснования проектов гидр технических сооружений;

4) применение предлагаемых методов прогнозирования на гидротехь ческих объектах различного типа, проектируемых в различных инжене но-геологических условиях, в том числе проверка прогнозов.

1.4.Научная новизна. В работе автора получили развитие теорет ческие и методические основы инженерно-геологического прогнозирован для гидротехнического строительства как самостоятельного научно^пра тического направления специальной инженерной геологии. Научная новиэ полученных лезультатов состоит в следующем:

1) обоснована возможность использования системного подхода г инженерно-геологическом прогнозировании при исследованиях для гидг технических объектов;

2) выявлены особенности инженерно-геологических систем и дана классификиция применительно к гидротехническим сооружениям;

3) разработана классификация инженерно-геологических прогно: при инженерно-геологических исследованиях, выполняемых для обоснова!

проектов гидротехнических сооружений:

4) обоснованы общие принципы инженерно-геологического прогнозирования в соответствии с требованиями гидротехнического строительства н<) основе системного подхода, составлен содержательный алгоритм системно го инженерно-геологического прогнозирования, предложена система методов прогнозирования инженерно-геологических условий, а также качест пенные и количественные признаки, позволяющие прогнозировать показатели свойств пород, возникновение и развитие геодинамических процессов, в том числе критерии выделения отдельных этапов последних:

5 предложены критерии оценки влияния гидротехнических сооружений на геологическую среду, разработана схема составления рекомендаций по оптимальному приспособлению гидротехнических сооружений к этой среде и ее защите при строительстве таких сооружений.

1.5. Практическая значимость и реализация результатов исследований. Результаты работы использованы для обоснования проектов гидростанций, основными из которых являютя:Алмаатинская-1, Понойская, Ио-■кангская, Белопорожская, Морская. Хевоскоская, Серебрянские 1 и 2. Бу-рейская и Нижнебурейская, Ниманская. Гилюйская, Дагмарская.Дальнере-ченская, Туруханская, переброска стока р.Печи, использование рр. Кольского п-ва,Дальнего Востока. Камчатки, северо-запада европейской части России, схема использования водных ресурсов пограничных участков рр. Аргуни и Амура, Костромская АЭС, Ленинградская и Карельская ГЯЭС. защита г. С. -Петербурга от наводнений, вторая нитка ВБВИ, насосная станции ВДСК. ряд зарубежных ГЭССв Индонезии. Демократической республике Сан-Томе и Принсипи. Бирме) и многие объекты, возводимые при строительстве гидротехнических сооружений.

Выполненные научно-технические разработки включены в пособие к СНи11 11-16-76 "Проектирование оснований гидротехнических сооружений", они положены в основу НИР "Разработка указаний по выбору расчетных характеристик деформируемости и сопротивления сдвигу. Способы определе

н'ия модуля деформации пород, а также его связь с показателями соста й свойств этих пород", II., 1972,"Разработать методику систематизац .показателей физико-механических и фильтрационных свойств грунтов рай на севера и провести обобщение материалов изысканий с цельп их анал "гового использования".М.,1977,"Усовершенствовать методику инжене •• но-геологического изучения многолетнемерзлых грунтов сложного криоге ного строения для целей гидротехнического строироительства".Л.,198 1 Они включены в "Методические рекомендации по инженерно-геокриолог ческому изучению многолетнемерзлых скальных пород как оснований гидр технических сооружений".СПБ, 1972, в "Руководство по поискам, развед и опробованию естественных строительных материалов для гидротехн ческого строительства",М.,1978. :

1.6.Апробация работы. Основные результаты работы апробированы п рассмотрении проектов гидротехнических сооружений и их утверждении д рективными органами-Госпланом СССР и РСФСР, Советом Министров ССС Они проверены практикой строительства и эксплуатации 9 гидростанций многих.промышленных и гражданских объектов.

Основные результаты исследований докладывались и обсуждались конференциях изыскателей Гидропроекта ( 1969,1975,1981,1984,1987,15 гг.),на конференциях в ЛГИ и ЛПИ ( 1967,1909 гг.). на республиканец совещании по лабораторным исследованиям грунтов при инженерно-стрс тельных изысканиях!1969 г.), на Всесоюзных совецаниях и конфереш ях:"Вопроси методики лабораторных исследований физики-механичеы свойств грунтов ( Ленинград,1965), "Формирование и изменение фи: ко-механических свойств пород под влиянием естественных и искусств« них факторов".(Ленинград,1966),"Слабые глинистые грунты"(Тс линн.1965)", "Математические методы в инженерной геологии'Ч Moi ва,1968),"Строительство на слабых глинистых грунтах"(Рига,1970 "Проблемы инженерной геологии в связи с рациональным использованием i ологической среды'Ч Ленинград, 1976), Всесоюзная конференция по нжеш

.! ' I

ной геологиИ"( Тбилиси. 1976)."Инженерно-геологическое обосноввание условий- разработки месторождений полезных ископаемых'Ч Новый Роз дол.НШ). "Карст Средней Азии и горных районов"(Ташкент. 11ШП."Нето дика изучения и прогнозирования изменений гидрогеологических и инженерно геологических условий ид территории городои'Ч Ленинград. 1986). на международных симпозиумах и конференциях :" 3.международная конферсн кия по мерзлотоведению"!Канада. 19У8)."Проблемы инженерной геологии в гидро-техни^еском строительстве"! СССР .1979)."Арктическая техноло-гия'ЧСВА.1991).экспонировались на ВДНХ в 1986 г. (награждение медалью). Они докладывались на семинарах и сессиях комиссии по дисперсным грунтам Научного совета но инженерной геологии АН СССР.

Полученные результаты использовались в учебном процессе при чтении курсов "Инженерная геология"."Инженерная геодинамика".Инженер-но-геологические исследования для гидротехнического строительства" ."Механика грунтов", "Инженерные сооружения","Применение статистических методов при инженерно-геологических изысканиях", которые автор читал, начиная с 1961 г. .в высжих и средних учебных заведениях, включая ЛГИ им.Г.И.Плеханова.ЛГЯ, институт повнжения квалификации ИТР Минэнерго СССР.

1.У.Публикации. Результаты выполненных исследований, содержащие основные положения, разработанные автором, опубликованы в 103 работах, из которых 59 приведены в прилагаемом списке. Они включают Г) моиогра фий.одна из которых переведена на испанский язык.методические рекомем дации. статьи, доклады и их тезисы, а также -авторские свидетельств и патенты на изобретения.

2. Общие принципы системного инженерно-геологического прогнозирования

2.1. Объекты.' изучаемые в инженерной геологии, системны по свс сущности. Они состоят из множества элементов, между которыми сущестЕ пт разнообразные отношения, различные типы связей и которые обладс свойствами целостности. .При этом свойства объектов, например пор! отнюдь не тождественны свойствам слагающих их частей, например мине[ лов.

Для геологических тел, служащих основанием и средой соружеш характерно:а)бальмое число слагающих их компонентов; б)целостнос-, функциональное единство (общее назначение); в Сложность поведеш г Статистическое распределение в пространстве и времени парамет| тел; дфункционирование под влиянием внежнего воздействия таким об| зом, при котором необходимо учитывать работу отдельных частей тел.

Зти черты, как считают И.В.Блауберг. В.Н.Садовский и Э.Г.Юд! являются определяющими для большинства систем.

2.2. Под инженерно-геологической системой (ИГС) понимается ча! литосферы, находящаяся в сфере влияния объекта, обусловленного I связанного с инженерной, или хозяйственной деятельностью человека, ким объектом может быть плотина, водохранилище и др. Подсистемы элементы связаны генетически, пространственно и функционально, чг обусловливает ее целостность. Змерджентность ИГС состоит в том. 1 свойствва слагающих ее компонентов, а. следовательно, их реакция внешнее воздействие не тождественны свойствам и реакции системы, свою очередь ИГС является подсистемой природно-технической сист (ПТС), которая представляет собой совокупность объектов, возникающи результате инженерной и хозяйственной деятельности человека, и компонентов природной среды, которые изучаются инженерной геолог 11.4,1.6,2.26,2.28,2.32,2.34.2.38 ].

Техническая и инженерно-геологическая подсистемы находятся в т ном взаимодействии, и характер последнего должен быть таким, чт обеспечить нормальное функционирование всей системы.

ИГС. ее основные черти /и размеры формируются под влиянием внешнего воздействия и определяются им.

При инженерно геологическом прогнозировании в большинстве случаев непосредственное внеянее воздействие проявляется вследствие осущест вления мероприятий, базирующихся на результатах такого прогнозирова ния. В связи с этим первый компонент НТС (в данном случае гидротехническое сооружение) выступает в виде предполагаемого (проектируемого) объекта, создающего внешнее воздействие.

2.3. В настоящее время признано, что природные комплексы относятся к динамическим системам открытого типа, обладающими обратными связями, т.е. способными к саморегуляции. В таких системах под влиянием внешнего воздействия происходят обратимые и необратимые изменения,приводящие эти системы в состояние равновесия, наруменное этим воздействием. Примером проявления отрицательной обратной связи моют служить котлован плотины, вскрытие которого снимает напряжение от веса пород, залегавших выще отметки заложения дна котлована, т.е. нарушает равновесие в ИГС. Такое нарущени? приводит к изменению напряженного состояния породы , что влечет ее разуплотнение до тех пор, пока не восстановится равновесие. После возведения сооружения оно опять нарушается и вновь восстанавливается после уплотнения породы в соответствии с новым внешни воздействием.

Примером положительной обратной связи служит сдвиг, который начинается в наиболее ослабленной зоне или на участке, где касательные напряжения превосходят прочность породы. Начавшееся разрушение приво дит к концентрации напряжений в области сохранившихся структурных свя зей. т.е. к интенсификации внешнего воздействия и вследствие этого к дальнейшему нарушению связей 11.4,1.6]. Таким образом,в зависимости от величины, интенсивности, характера внешнего воздействия и свойств ИГС эти изменения могут направить развитие системы либо по пути достижения равновесия, либо по пути разрушения.

Указанный процесс осуществляется при помощи обратных связей, а ИГС подчиняется принципу /¡е-Иателье/:если система, находящаяся в равновесии. подвергается нарушающему его воздействию, то в ней возникают процессы, стремящиеся вернуть систему в устойчивое состояние.

Однако в ряде случаев :именИо внешнее воздействие обеспечивает ус тойчивое состояние системы. Таковы стабилизирующие внешние воздействия, например, улучшение свойств пород. Если внешнее воздействие раз рувает ИГС, то зто обычно приводит к выходу из строя объекта, генерирующего внешнее воздействие, т.е. разрушению подвергается вс$ ПТС. Что касается ИГС, то она тем не менее переходит в соответствии с новыми условиями в устойчивое состояниеП.б], которое У.Грей называет пассивным, или' энтропийные.

2.4. Следовательно, объекты, изучаемые инщенерной геологией, яв ляются системами, которые состоят из взаимосвязанных подсистем и эле ментов, находящихся в сложных отношениях, но совместно реагирующих на внешнее воздействие. Нащдая из подсистем характеризуется набором при наков,' большинство из которых не обладает постоянством в пространств и времени. Тем самым ИГС относится к классу вероятностных систем. Ос новная особенность ИГС состоит в том, что они возникают только при на личии внешнего воздействия, связанного с деятельностью человека йл оказывающего влияние на эту деятельность. Однако сформировавшись ка системы, они функционируют под влиянием не только искусственного, но естественного внешнего воздействия.

Иод влиянием внешнего воздействия ИГС способна изменяться и. о( ладая обратными связями, переходить в динамическое равновесие с ни> Следовательно, ИГС являются динамическими системами кибернетически! типа. В силу динамичности они обладают рядом свойств, главнейшие I которых состоят в следующем: 1 )ИГС остается в устойчивом состоянии , тех пор, пока определяющие параметры ее подсистем в результате вневш го воздействия не превзойдут критических значений; 2вследствие ноет

. -- I

янного взаимодействия подсистем ИГС воздействие нЬ любую из них передается и на другие. Чем быстрее происходит такая .'передача, тем быстрее система переходит в состояние равновесия активное или пассивное. Нахо дясь в динамическом равновесии с внешним воздействием, ИГС может быть выведена из него, если возникают дополнительные искусственное или естественное внешнее воздействие.

Таким образом, развитие системы определяется взаимодействием внутренних и внешних, создаваемых искусственный или естественным внешним воздействием сил, формирующих связи в системе. Эти связи (системообразующие) являются, с другой стороны, связями управления, через которые можно влиять на характер развития системы. Для придания ИГС большей устойчивости или для сохранения ее параметров вне критической области можно либо ограничить внешнее воздействие, либо укрепить внутренние связи в системе. Иными словами, подобным образом человек способствует "стремлению" системы прийти в динамическое равновесие с внешним воздействием. Такое "стремление" в зависимости от особенностей ИГС и внешенего воздействия проявляется по-разному-в консолидации основания, выработке динамического профиля равновесия берега водохранилища и др.

ИГС, являясь открытой.осуществляет обмен веществом и энергией как с технической системой, так и с окружающей средой. Энергетический бал-ланс системы складывается из энергии: 1 )обмениваемой с внешним воз-действием(плотиной, водохранилищем и т.д.): 2 поступающей от геодинамических процессов и обратно: 3)солнечной радиации, атмосферных осадков и т.п.; 4)обмениваемой с окружающей геологической средой. Аналогично осуществляется и массообмен

Тепловая и механическая энергия, потоки вещества-всс это обеспечивает существование и развитие ИГС и ведет к изменению состояния не только системы, но и объекта, генерирующего искусственное внешнее воздействие 11.61.

2.5. Инженерно-геологические системы можно классифицироиать но сложности, устойчивости, скорости реакции на внешнее воздействие и ни управляемости. Классификационные схемы применительно к подземным и на земным гидротехническим сооружениям приведены в табл. 14.

3. Особенности инженерно-геологического прогнозирования 3.1. Инженерно-геологические исследования обычно ставят своей целью охарактеризовать условия освоения территории, , а также оценить влияние такого освоения на геологическую среду. Следовательно, на основании полученных данных о природной обстановке и имеющихся сведений о внешнем воздействии высказывается суждение о поведении объекта, т.е. составляется прогноз. В большинстве случаев под прогнозом понимается предвидение будущего. В то же время существует и другая точка зрения, согласно которой прогноз имеет не только временной, но и пространс-твенный характер(С.М.Ямпольский, В.А.Лисичкин, В.Н.Тардов). Она получила практическую реализацию в разведке месторождений, где разработаны .Теоретические предпосылки пространственного прогнозирования полезных ископаемых. Кроме того, разделять временные и пространственные аспекты прогнозирования во многих случаях невозможно, нисколько они неразрывно связана и взаимообусловлены ИДИ.

Иод инженерно-геологическим прогнозом понимается научно обисио ванное высказывание о состоянии и поведении ИГС, опирающееся на зако номерпости и тенденции существования и развития системы.

Цель инженерно-геологического прогнозирования состоит в научном предвидении последствий взаимодействия ИГС и формирующего ее объекта на основе выявления, качественной и количественной оценки пространс твенно-временных закономерностей, свойственных объектам инженерно-reo-логического изучения, их изменений под влиянием гидротехнических соо рушений, а также особенностей последних 11.4. 1.6. 2.24, 2.30. 2.33. 2.42. 2.521.

Таблица -1

Породы, м

Высота плотины, м

Сложность системы

простая

средняя

сложная

Скальные

Более 100

70 - 100

Менее 70

Плотины из грунтовых материалов

Основание состоит из одной подсистемы с модулей деформации Е > 3 ГПа, рассеченной крутопадающими тектоническими нарушениями

Основание состоит из одной или нескольких подсистем с Е 7 2 ГЗа, рассеченных кру-топадавдими тектоническими нарушениями

Любые породы

Основание состоит из нескольких подсистем с Е от 2 до 3 Ша, рассеченных тектоническими нарушениями

Основание состоит из нев-коль.ких подсистем с Е $ 2ГПа, рассеченных тектоническими нарушениями'

<л

Глинистые

Более 50 25 - 50 15 - 25

Основание состоит из 1-2 подсистем с Е > 0,04 ГПа,

* ? 20 1бС > °'03МПа » Кф 7 10 ц/сутки

Любйе породы.. |. То же

Основание состоит., из 3 и более под-, систем с Е 0.04 ГПа,

20 с 5- 0,03МПа Кфч< 10-6 м/сутки

Менее 15 Основание состоит из одной подсистемы с Е ? О,01 ГНа, 9 ' 16°: С > 0,02 МПа, Кф > Ю-б и/сутки

Основание состоит из 1-2 подсистем с Е от 0,005 до 0,01 ГПа, f-14-16°, с-0,01--0,02 МПа, Кф з: Ю-бц/сутки

Основание состоит из 3 и более подсистем с Е <0,005 ГПа, ■е <

с <0,01 МПа, КФ < Ю"6 м/сутки

Плотины бетонные и железобетонные

Крупнообломочные и песчаные

Более 50 25 - 50

Основание состоит из I - 2 подсистем с Е > 0,25 ГПа,

^33

О.ОШПа

Любые породы

Основание состоит " из 3 и более подсистем, с Е5 0,25ГПа ч^ЗЗ0, С«0,01МПа

10 - 25 Основание состоит из одной подсистемы с Е >0,1 ГПа Ч > 33°, с >0,008 МПа

Менее 10 Основание состоит из одной подсистемы с Е > о,03 ГПа

^30°, С 9 О.ООбМПа

Основание состоит из 1-2 подсистем с Е от 0,05 до п 0,1 ГПа. г- 30-33°, С - 0,006 - 0,008Ша

Основание состоит из 1-2 подсистем с Е -0,01 - О.ОЗГПа ч - 28-30°, 0-0,004 - 0,006 МПа

Основание состоит из 3 и более подсистем с Е-0,05пГПа, '

^ 30°, С <- 0,006 МПа

Основание состоит из 3 и более подсистем с Е < О,01 ГПа «к 28°, ссО.ООШПа

Глинистые

10 - 20 Основание состоит из одной подсистемы с Ег 0,1 ГПа, > 18° , С 7 0,02 МПа

Кф > 5 . 10~^'м/сутки

Основание состоит из 1-2 подсистем с Е-0,05-0,1ГПа,

16-18°, с-0.015 --0,02 МПа, и _ л .

Кф-5 . 10 - 2.10 чм/сутки

Основание состоит из 3 и более подсистем с Е < 0.05ГПа *<16<5 с< ' •'-

0,015МПа.

кч.<2.Ю~г|м/сут-ки

Примечания: I. Модуль деформации и коэффициент фильтрации определяется как средневывешенное по мощности слоев, входящих в зону сжатия, с учетом глубинги;* залегания; параметры прочности берутся для наименее прочных из значимых в инненерно-геологическоы отношении слое^'^2. Если основание состоит из подсистем, сложенных скальными породами, рассеченными выдержанными пологопадащими или горизонтальными тектоническими нарушениями, то сложность ИГС оценивается в соответствии с показателями прочности этих нарушений.

Ваблпца 2

Ппппяи Высота Основ а в * а о к а а а талях с в о Л с т в

гт кеч'ТОви

ии^идв шюииш,

и у.стойчивое отноожтедьно устойчивое н в у 0 т о и ч 1

Е.Ша у, град", с, Ша К, Ш | *.град. с, Ш1а Е, Пй •г.град с

I 2 ' 3 4 1 5 6 7 | 8 о 10

1 • 1 I 0 1 1 1 и из грунтовых нате риалов

Скальные более 100 »3 *) Я) г-г х) х) ж) жУ

70- ЦЮ *> **) ») *) ¡а) х)

менее -70 *) *) *) «) к) X) ш) х)

Крупно- более 75 >0.25 >40 >0.01 0.15-0.25 38-4С о.ссе-с.о1 < С. 75 <38 <

облсыоч- 35-75 ?0.15 >за >0.008 0.10-0.15 36-38 с.ссб-о.осе < ело гх <

кив и 15-35 >С.С5 >35 >0.006 0.02-0.05 33-35 С.004-0.СС6 < 0.02 <33 <

иоОЧипоа менее 15 »0.01 »32 »0.004 0.008-0.01 30-32 0.002-С. СИ <С.СС8 <зс <

Глинис- более 50 9«) «0 **) £0 X*) а) хх)

тые 25-50 хх) X») ж) хх) хх) хх) хх)

15-т25 >0.04 >20 . >0.03 0.02К>.04 18-Й 0.02-0.03 < 0.002 <18 <1

«анаа 15 10.01 »16 »0.02 0,005-0.01 14-16 0.01-С.С2 • <0.005 <14 <|

П л 0 111 и бетонные в ха евобетои ные

, Скальные более 100 >В >45 »1.1 6-8 42-45 о!э-1.1 .' <6 <42- <1

бОт-ЗРО >42 »0.8 4-6 39-42 0.7-С.С <4 <39 <1

$5 »39 а-5. 37- 39 0.5-0.7 <3 <37 <(

менее >4 >35 »0.5 Н . < 35 .<0.5 юс) XX)

Крупно- более 50 хх) хх) зш) н)! ! юО хж) хх) 9«)

обломоч- 25-50 >0.45 »42 >0.01 0.25-0.45 36-42 0.008-0.С1 < С.25 <36 <1

ные и 1С-2В >0.15 >38 •>0.008 0.05-0-15 34-38 ц.соб-а.осе <С.05 <34 <(

песчаные. невда В)- >0.03 »36 »0.006 о.о1-о:о? 02-34 0.004-0.006 tC.il. <32

Глинис- более 2Ц ~хх) а) • хх) ■' ' хх) "*х) »0 юО

тые 10-20 >.РЛ »18 »0.02 0.05-0 Л 16-18 0.-01-С.С2- <0.05 <16 <(

иенее ц> >0.03 »16 »0.015 о.ог-о.<;з • ! 14-16 0.005-С.СГ5 <0.01 <14 <С

*) Показатели не являются значащий цри .расчетах 1;основашЛ сооруваний а) Для грунтов не характерны показатели, позволяете отнести их к данной классификационной груше.

Примечания: I. Классификационное положение основания определяется по

наихудшим характеристикам. 2. Модуль деформации основания в целом отоедедяатся как средневзвешенный по мовдоода слоев, входящих в зону сватая, с учетсм глубгии кх залегания; параметра сопротивления сдвигу бе-лутся для наименее прочных пз значимых г. слоев. 3. Коли скальное основание рассечено ввдерханвыда горизонтальными ела пологопадятвии трещянами, то его устойчивое« садшвается в соответствие о цдраыетрами црочяости таких трепан.

Таблица 3

Сооружение Высота, м Система при Кф, м/сутки

очень подвиж- ' ная подвижная малоподвижная неподвижная

I 2 3 2 5 б

Глинистые породы твердой и полутвердой консистенции

Плотины из грунтовых материалов Более 75 35 - 75 Еольше 0,1 больше 0,1 0,07 - 0,1 0,02 - 0,1 0,007 - 0,07 Меньше 0,02 Меньше 0,07

15 - 35 больше 0,01 0,01 - 0,05 0,005 - 0,05 Ценьше 0,005

менее 15 Больше 0,005 0,С01-0,005 O.OOOI-O.COI Меньше 0,0001

1 Глинистые породы от пластичной до текучей консистенции' k

Более 50 Дольше 0,5 0,2 - 0,5 0,05 - 0,2 Меньше 0,05

25 - 50 больше 0,3 0,1 - 0,3 0,03 - 0,1 Меньше 0,03

15 - 25 Вольте ОД 0,03 - 0,1 0,01 - 0,03 Меньше 0,01

Менее 15 больше 0,03 0,01 - 0,03 0,005- 0,01 Меньше 0,005

Глинистые породы твердой и полутвердой консистенции

Плотины бетонные и железобетонные более 50 25 - 50 больше 0,05 больше 0,02 0,01 - 0,05 0,005 - 0,02 0,0СЗ - 0,01 Меньше 0,02 Меньше 0,003

10 - 25 Больше 0,005 0,001 - 0,005 0,0055-0,00* ". Меньше 0,0005

Менее 10 больше 0,0001 0,0001 - 0,0005 0,00005-0,ООСГ UeHbme 0,00005 . - <ч

Глинистые породы!от.пластичной до текучей консистенции

Более 25 Больше ОД 0,05 - 0,1 0,01 - 0,05 Меньше 0,01

20 - 25 Больше 0,05 0,01 - 0,05 0,005 - 0,01 Меньше 0,005

10-20 Больше 0,03 0,01 - 0,08 0,003 - 0,03 Меньше 0,003

меней:. 10 Больше 0,01 0,003 - 0,01 0,001 - 0,003 Меньше 0,001

Породы

Показатели свойств

^.'.¿Е/ПаЧ^? :смги&мгц

Уппавляе~ мость системы

Основные виды обделок при режиме работы туннеля

; К а В О Р И О

безнапорном • меньше и.Т

£ о л ь ш е

-О V X

> 4 78 >1.3 ?1

2-4 3-8 С.7- 0.51.3 I

Управление не

требуется йэ требуется

Лэгкоуп- Из набрызг бетона ,'монолит-равляа- ная из бетона", из монолит-мая ного прессованного бетона

Монолитная кз бетона,из армированного бетона

1 р

<0.7<0.5

- Управляв- Монолитная мая из бетона,

железобетона, монолиты ого прессованного бетона

<0. Г<0.12 <0.5 <0.3 <0.05

>0.3

Управляемая

Трудноуправляемая

Монолитная . из железобетона ИЛИ МОНОЛИТНОГО

прессованного бетона Из наружного монолитного бетонного или лубетонного колец и внутренней стальной оболочки

Монолитная из железобетона с укрепительной цементацией, из наружного бетонного и : внутреннего железобетонного колец

Из обжатого в породу блочного железобетонного кольца и внутреннего железобетонного кольца

Монолитная из армированного бетона или железобетона с укрепительной цементацией, из наружного бетонного кольца и внутренней стальной оболочки .

Из наружного монолитного бетонного или железобетонного кольца и внутренней стальной оболочки

Кз чугунных, тюбингов и внутреннего железоба-

Из чугунных тюбингов или стального внешнего и

Из наружного моволитного желваобетонного кольца х внутренней стальной оболочки

Из стального внешнего и железобетонного колец, стальные кольца

тонного кольца внутоеннего ж/-бётон. колец

Примечание: К0 - коэффициент удельного упругого отпора; 3 - модуль деформации; - коэфй-т

внутреннего трений; С - сцепление; Рн - давление набухания

3.2. Инженерно-геологическое прогнозирование производится исход5 из анализа системы "геологическая среда-гидротехническое сооружение" ( учетом специфики влияния последнего на эту среду, выражающейся в сов местном действии статических и динамических нагрузок, создаваемы» весом сооружения и воды, а также ее физического и физико-хиыическогс воздействия.

Гидротехнические саоружения оказывают влияние на геологическук

среду посредством физического, химического, физико-химического и тип лового воздействий; последнее в подавляющем большинстве случаев значи мо в области распространения многолетнемерзлых пород.

Физическое воздействие проявляется при передаче статических (вес сооружения и воды) и динамических (вес воды при заполнении илюзов, при ее движении по трубопроводам ГЙЭС, сбросе воды в нижний- бьеф,работе механизмов в строительный период) нагрузок. Химическое и физико-химическое воздействие создается водой.

Основные результаты взаимодействия гидротехнических сооружений и ИГС показаны на рис.1 и 2.

3.3. Содержательный алгоритм системного инженерно-геологического прогнозирования может быть представлен в следующем виде.

1. Анализ внеинего воздействия производится на основании задания на составление инженерно-геологического прогноза. Оно должно содержать сведения о типе сооружения, его компоновке, отметке НПЯ, условиях производств строительных работ. Опираясь на указанный анализ, определяют задачи прогнозирования и основные пути их реиения, устанавливают объективные и субъективные ограничения на прогноз, методы решения прогнозных задач. Это позволяет наметить объемы необходимых для составления прогноза материалов, способы и сроки их получения 11.6,2.261.

При прогнозировании геодинамических процессов рассматривают естественные и искусственные факторы, создающие внешнее воздействие или способствующие повышению его эффективности. Такое воздействие наиболее

осадки

II.

волъ»

О оды

^ВШЧЕНИ Е давления

-уменьшение и нарушение

"РИЛЬТРАЦИОННЫв ае кормили«

изменение ради» п (темны* ад- падюпл«ние

31болгчивАние

увеличение услолчи&оо* склона» и откоса*

УД^РНое воздействие

ягтутеиуи 5еР4Го».°с-|

ич61иий 60д060йиих квл«дц<^

•уменьшение итршениг

УСТОЙЧИВОСТИ ЩМ9вАИИЙ

ГАЭС

уа«л.ич«ние ОСАЗЪЖ

шняоь

ралырениеи ВЫиШШиИИ»

ришеще

ЗАСояеше

доадлимтнче осадки

уменьшение н нарушение

ЧИЫХ1И >СИ»И*Ц,СХЯйИОЬ,ОЩОйО&

увеличения ФКЛ^^АЧЛОН-

них потер»

щмеиекие нимте«.*.«» с«-_там. подъемных е»д

*и€нш««и« сидок

■ЯППГЯЖП УаойчЛвосли ос-мотуииа.Етонаь и сткрсса.

чм»ныи«ияе

них лотер*

Г»»»ГоЬ

РА5М0КАНЛ«

>»167ла.иие

уменьшение проч. Н0С1И ПОРОД

у&елич!нке де<ро?- мируеиосчи порол \ ¿ичлолнител^»»* осадки

Рис. 1 Воздействие сооружения на геологическую тду

s p

оэ

о (л

S' p

з:

* <»

i s

? « i

■zS

активно проявляется после вскрытия котлованов, возведения сооружений, поднятия верхнего бьефа.

?.. Установление иерархии ИГС, числа ее подсистем и элементов. Не речисленные операции выполняется путем анализа работы внешнего поз действия в конкретной природной обстановке. В общем случае следует выделять геологическую. гидрогеологическую и геоморфологическую -подсистемы. В конкретных ситуациях структуры подсистем будут отличаться. Например,:граниты сохранные и и зоне разгрузки с точки зрения

деформируемости,,, если речь идет о низконапорной земляной плотине, мо" I ■

гут быть объединены в одну подсистему, что недопустимо для высокона порного сооружения.

3. Определение границ ИГС производится применительно к конкретно му внешнему воздействию в определенных-природных условиях и заключается в оценке.распространения влияния объекта, создающего внешнее воздействие. на каждую из подсистем. Обычно ИГС по размерам совпадает с наиболее крупной таксономической единицей инженерно-геологического районирования. выполняемого на данной стадии исследований. Она должна охватывать области развития неблагоприятных для объекта, генерирующего внешнее воздействие, и самой системы процессов. При предварительных исследованиях границы ИГС находят на основе общегеологических пред посылок, на более поздних стадиях пользуются расчетными методами [1.3.1.5. 2.381.

4. Выяснение значимости подсистем производится с учетом того, что она (значимость) зависит, главным образом, от их влияния на объект, формирующий внешнее воздействие, а также от влияний последнего на подсистему и определяеея долей ее вклада в работу ИГС. Подсистема относится к значимым, если она влияет на работу сооружения. При этом на до иметь в виду, что по отношению к различным сооружениям значимость одной и той же подсистемы может быть существенно разной. Так, подсистема, включающая галечники и располагающаяся в основании плоти-

гь

мы. весьма значима. Та же подсистема, находящаяся в основании закрыто го трубопровода, теряет свое значение. Кроме того, значимость подсис тем зависит от быстроты и ощутимости передачи вневнего воздействия о одной подсистемы к другой.

Значимость подсистем, входящих в основание сооружения; может быт оценена с помощью приведенных выие критериев.

При прогнозировании оползневых процессов наибольвей значимость! обладают подсистемы и элементы, которые слагают зону возмо'жногЬ смеще ния или способствуют понижению устойчивости склона, например, пески способные к выплыванию.

В случае прогноза карста важны подсистемы, включающие растворимы породы и водонепроницаемые разности, отделяющие такие породы от агрес сивных вод.

При прогнозировании переработки берегов особенно значим подсистемы, в состав которых входят легкоразруваемые водой породы, вн зависимости от того, чем обусловлена разружаемость (условия образова ния, проявление геодинамических процессов и-пр.).

5. Прогнозирование работы подсистем ведется с учетом их взаимног влияния, характера и скорости реакции на внешнее воздействие. Следуе подчеркнуть, что такое щтгнозирование осуществляется с позиций ИГС целом, а потому прогноз составляется только для значимых подсистем.

В. Прогнозирование работы ИГС выполняется на базе частных прогно зов, имея в виду потребности ИГС. Главное внимание уделяется значимы с точки зрения работы I1TC характеристикам ИГС. На основании прогноз даются рекомендации по обеспечению нормального функционирования работ I1TC и по защите геологической среды.

7. Верификация прогнозов осуществляется по результатам поливы исследований, документации строительных выемок и наблюдений за строя щимися и построенными сооружениями.

3.3. Инженерно-геологические исследования проводятся в общем слу

чае для выбора района, участка, плошадки строительства и на выбранной площадке, а нередко и в процессе эксплуатации сооружения. Задачи этих исследовваний. а, следовательно, методика и содержание прогноза изменяются в зависимости от этапа проектирования и типа внешнего воздействия.

Схема составления инженерно-геологических прогнозов изображена на рис.3., схема модели прогнозирования-на рис.4.

3.4. Классификация инженерно-геологических прогнозов направлена1 на выявление их особенностей и на принятие решения по выбору методики составления. Для выработки инженерно-геологического прогноза прежде всего необходимо знать сферу деятельности, где он будет использоваться (в данном случае гидротехническое строительство). Исходя из этого, ус-^ танавливается цель прогнозирования. Далее следует выяснить, на какую область распространяется прогноз, посколько его масжтабность, связанная, как правило, с этапом проектирования, определяет время упреждения, форму выражения и методы прогнозирования. В свою очередь, от времени действия прогноза в значительной мере зависит форла выражения прогноза -количественная, качественная, смеманная(количественная и качественная). В соответствии с перечисленными признаками выбирают методы прогнозирования! табл.5) 11.6].

4. Теоретические предпосылки инженерно-геологического прогнозирования

4.1. Для составления прогноза необходимо знать закономерности, свойственные объекту прогнозирования. Применительно к инженерно-геологическому прогнозированию эти закономерности обусловлены историей тектонического развития территории, определяющей геологическое строение, гидрогеологические условия, рельеф, частично климат, растительность и жизнедеятельность организмов, а, следоввательно, состав, свойства пород, характер гсодинамических явлений. Из сказанного следует, что ука-

рис.3 Схема, составления .геологическил прогнозов

Инженерно - геологический прогноз

Рис.4 Схема, модели 'прогнозироелния

Таблица 5

Прогнозирование 'жйвяв *« Метод прогнозирования по аналогиям

:фиксирог не®ик-!количе-качест-.'ванное .'сйровая.етвен. гвенная . 1 • . ге оло:веро-:модель:на тур :рас-гич. :ятно~: ннм : ннм :чет-:стнш: : :ннм экспертным

Геологического строения

Гидрогеологических условий

Состава,физико-механических и водных свойств

Гэ одинамических процессов и явлений

Инженерно-

геологических

условий

регион (область) — + + + + — _ _ _ +

район — + + - + - — - — —

участок — + + — + - — ■ - —

площадка — + + — + - — - - — -

регион (область) - + + + + — — —

район + + + + + + - + + +

участок + + + — + + ' + + + —

площадка + + + — + + + + + —

регион (область) - + + + - - + + >

район - + + "Г + + + + + Т хв

участок + + — + + + + -

площадка + 1 + + — — + + - -

регион (область) * - • • + + - . + - +

район + + + + + + - + " +

участок + + - + + + + + -

площадка + — + — + + + + + —

регион (область) - + - + + - - + — +

район — + - + + - - + - +

участок + + — + + - — + - +

площадка *• - + — - + " + • — — ■ - - -т

Примечания: I. Ввделенные в м-бах (уровнях) црогнозирование таксономические единицы являются инженерно-геологическими. З. Знак "+" означает использование того идй иного классификационного призйайа или •метода,прогнозирования.3. Знак означает, что тот ели иной классификационный признак или .метод прогнозирования не используется.

! Н'

заннне закономерности могут быть региональными и локальными (2.441. Весьма существенна, а иногда и первостепенна роль объекта, генерирующего внешнее воздействие.

Закономерное в пределах ИГС базируется прежде всего на том, что они выделяются на геологической основе. Условия формирования и существования породы, генетического комплекса и области земной коры обусловливают присущие им состав, свойства и геодинамические явления. Случайное проявляется в разбросе значений показателей свойств,; характере действия геодинамических процессов и т.п.

Временные закономерности находят свое выражение в том, что, во-первых, все процессы проходят три этапа-зарождения, развития, за-вериения (стабилизации). и. во-вторых, возникновению геодинамических процессов способствуют факторы, закономерно изменяющиеся во времени (солнечная активность, смена времен года, колебания уровней водоемов и др.) 11.В.2.4В].

При составлении прогноза исходят из того закономерного, общего ..что присуще подсистемам и элементам ИГС.

4.2. Рассматривая закономерности, свойственные составу и свойствам пород, необходимо иметь в виду, что они определяются естественыки и искусственными факторами.

Основным естественным фактором, управляющим распределением соста ва и свойств пород п пространстве, является энергия процесса образования и существования породы, которая так же изменяется в пространстве и времени. В общем случае для каждой породы выделяются этапы прогрепсив ного и регрессивного развития, причем последний запсриается переходом данной породы п другую. Чем больне энергия процесса на стадии прогрессивного развития, тем больяе плотность, прочность и меньше деформи руемость породы.

Закономерности и характер изменения свойств пород обусловливаются историей их развития(2.13.2.10.2.251. Эти изменения в латеральной

плоскости контролируются большим количествен факторов, к основным из которых относятся геологическое строение, рельеф и климат, особенности постседиментационных и других преобразований. Такие закономерности свойственны не только крупным территориям, но районам, участкам и даже площадкам размещения отдельных соружений 12.4.2.5,2.8,2.31,2.44.?..451.

Общая закономерность изменения скальных, а также глинистых пород высокой, в ряде случаев и средней степени литификации состоит в том, что эти свойства ухуджавтся по мере усиления воздействия тектонических процессов, а также выветривания и разгрузки. В глинистых породах слабой, иногда средней степени литификации и в песках верхние горизонты обычно изменены экзогеныни процессами. Глубже свойства пород в целом становятся хуже (исключение составляет водопроницаемость), но во многих случаях для глинистых пород даже при постоянном вещественном составе они закономерно улучшаются. Для слабых глинистых пород большой мощности часто характерно трехслойное строение-верхний горизонт экзогенных изменений сменяется слабоуплотненными разностями, подстилаемыми более уплотненными породами 12.1].

4.3. Конкретными факторами, влияющими на пространственно-временные закономерности распределения состава и свойств пород, является тектоническая обстановка и определяемые ею условия залегания пород, гидрогеологические, геоморфологические, климатические условия, расти

трпкмпгть (5и55н"5 фбкторк ).

В соответствии с характером развития крупных структурных элементов земной коры в них формируются породы, различающиеся по составу и свойствам. Так, например, в начальный этап погружения геосинклиналей в них образуются мощные песчано-глинистые толщи. По мере развития про цесса погружения в условиях теплого климата широкое распространение получают карбонатные породы.

Во многих случаях на распределение свойств пород в пространстве указывают условия залегания. Прежде всего это относится к строению и

мощности толщи!1.2,1.61.

Влияние поды на свойства пород общеизвестно. Здесь лишь следует, отметить, что эти свойства могут улучшаться, если инфильтрующиеся в породу, особенно песчаную, воды содержат цементирующие вещества 11.2].

Геоморфологические условия существенно отражаются на составе и свойствах пород, на что обращал внимание Л.Ь'.Рухин С1969). 1'ельеф сказывается на составе, свойствах и напряженном состоянии пород, даже если рассматривать' ограниченные по площади участки.

4.4. К внутренним факторам, определяющим закономерности, свойственные поведению пород как основаниям и среде сооружений, принадлежат вещественный состав, влажность и плотность, а для скальных пород тре-щиноватость. Роль этих факторов известна достаточно. Поэтому надо лишь отметить, что специально проведенные эксперименты, а также обобщение литературных материалов показывает, что при одной и той же влажности наибольшей прочностью, наименьмей сжимаемостью обладают глинистые породи. содержащие монтмориллонит. Далее в убывающем порядке следуют гидрослвдистые и даолинитовые разности. Такой порядок соответствует физико- химической активности указанных минералов [1.31. Влияние состава поглощенных катионов на механические свойства глинистых пород зависит от минерального состава последних и вида катиона: В общем, если при взаимодействии глины с катионом энергия системы возрастает, то и свойства породы улучшаются. При уменьшении энергии системы происходит обратное [2.191.

4.5. Закономерности, обусловленные внешним воздействием, для гид ротехнических сооружением определяются главным образом давлением, по редаваемым как этим сооружением, так и водой, а также химическим и фи зико-химическим влиянием последней на породы 12.14,2.15]. Роль темпе рдтуры вне области распространения многолетнемерзлых пород п подавляющем большинстве случаев невелика.

На первом этапе воздействия происходит длительное разуплотнение

пород при вскрытии котлованов. На втором этапе породы претерпевают уплотнение, так «е длительное, от веса сооружения. На третьем этапе, после заполнения водохранилища, породы взаимодействуют с водой, что мо«ет привести к возникновению или развитию порового давления, сниве нив прочности и возрастанию деформируемости (уплотнение при этом может продолжаться). Реализация таких результатов определяется свойствами пород, сформироваввимися в течение предыдущих этапов.

Рассматривая роль порового давления, прежде всего следует отметить, что проведенные исследования и имеющиеся данные показывают: 1) с ростом плотности при одной и той же глинистости максимальная величина порового давления ивах уменьшается; 2) чем более глиниста порода, тем при одной и той же нагрузке меньше ивах; 3) с уменьшением коэффициента Фильтрации Цщах уменьшается; 4) с увеличением нагрузки сверх некоторого предела, определяемого особенностями состава и свойств породы, зависимость. указанная в п.2, меняется на обратную; 5) чем более глиниста и плотна порода, тем медленнее происходит рассеивание порового давления; 6) с увеличением мощности слоя породы величина порового давления возрастает, а затем снижается (при двухсторонней фильтрации); аналогично изменяется поровое давление с глубиной; 7) при влажности породы Н, не превосходящей максимальную молекулярную влагоенкость Нви, поровое давление не возникает, а при Ншв< Н < Нр, где Нр-влажность на пределе раскатывания, оно значительно (примерно на порядок> меньше внеинего давления: исключение составляют иодонасыщенные трещиноватые глины; 8) с повышением температуры породы скорость рассеивания порового давления увеличивается.

Применительно к гидротехническим сооружениям надо также иметь »

виду, что если сооружение возводится на полностью водонасыщенных поро-

-к

дах с коэффициентом фильтрации Кф > 10 м/сутки, то к моменту заверше ния строительства поровое давление рассеивается частично или полностью. Если водонасыщение достигается после заполнения водохранили-

- 3* '

ща.когда основание п той или иной мере уплотнено, то поровое давление будет меньше. чем в первом случае. но рассеиваться будет дольше. Паи -большую опасность норовое давление создает в верхнем бьефе вблизи нло тины.

Величина норового давления в основании земляных плотин больше, а время рассеивания меньше, чем.в основании бетонных плотин.

Значительное влияние на устойчивость гидротехнических сооружений оказывает гидродинамическое давление, которое уменьшает прочность по род и может,привести к суффозии и выпору пород. Взвешивание ведет к возрастанию сжимаемой толщи до двух раз и более, тем самым возрастают и деформации основания (хотя взвешивание сооружения может снивелировать этот эффект), а также их неоднородность, но повышается устойчи вость откосов. Такое же действие оказывает вода как пригрузка.

Влияние давления на сопротивление сдвигу изучено хорошо. Следует только обратить внимание на то. что сопротивление сдвигу неуплотненных и уплотненных глинистых пород до нагрузки соответствующей структурной прочности связей, одинаково; при боль.ших нагрузках (Н-П-

Между деформациями сдвига .возникающими от приложения последующей и предыдущей ступеней сдвигающей нагрузки, существует тесная взаимас-вязь-для лабораторных опытов коэффициент корреляции г >0,9, для нолевых г >0,88 [2.43].

Все породы начинают уплотняться после того, как приложенная нагрузка превзойдет силы взаимодействия между частицами породы, во пер вых, и будет создан такой градиент напора, при котором начнется Филь трация води из породы, во-вторых. Последнее в полной мере относится к глинистым породам.

В диапазоне давлений для скальных порол до 2-4 Н1!а, иногда боль же, для нескалышх 0.05 0.2 МИа зависимость между осадками от нредыдц щей Sp и последующей Spil ступенями нагрузок линейна и характеризуется коэффициентами корреляции обычно более 0,99. Для скальных пород между

; I

полной Бп и восстанавливавшейся Бв деформациями зависимость оценивается г >0,9, для нескальных-г >0/88. На графике зависимости 5в - Г(Бп) и Ь'рН^^р ) точки, относящиеся к породам различного происхождения, состава и трещиноватости, ложатся вдоль прямой с очень небольшим разбросом, который несколько увеличивается для нескалышх пород [2.48, 2.491.

При давлениях в компрессионных приборах свыше 0.025-0,1 М11а между коэффициентами пористости, полученными при уплотнении породы данной и последующей ступенями нагружения, существует взаимосвязь, оцениваемая коэффициентами корреляции, близкими к единице 12.431.

9становленные закономерности дают возможность контролировать правильность проведения полевых иглабораторных опытов, сокращать их количество и более уверенно находить взаимосвязь между показателями прочности и деформируемости и характеристиками состава и физических свойств пород.

Рост времени выдерживания сдвигающей нагрузки обычно приводит к увеличению прочности глинистых пород, у которых отсутствуют цементационные связи. При наличии таких связей прочность падает, иногда значительно (40-602) от величины условно-мгновенного сопротивления сдвигу.Для скальных пород снижение прочности не превышает 20%11.7,2.7,2,171.

Результатом тфизико-химического воздействия воды на геолог ическую подсистему, составленную глинистыми породами , во многих случаях является их набухание. Оно осуществляется за счет осмотического и адсорбционного привноса молекул воды в породу. Набухание в некоторой мере тормозится оттоком воды вследствие диффузии гидратировашшх ионов. Анализ экспериментальных и литературных материалов позволяет заключить, что закономерности набухания определяются прочностью структурных связей породы, их изменениями при взаимодествии с водой, а также способностью породы впитывать воду. Основные из указанных закономерностей

состоят в следцщем: 1) величина набухания, его скорость, давление, мощность зоны набухания увеличивайся с ростом глинистости, емкости поглощения и физико-химической активности минералов, слагающих породу: между упомянутыми характеристиками набухания и количеством глинистых частиц, плавностью на пределе текучести, максимальной молекулярной влагоемкостьи существуют довольно тесные взаимосвязи: 2) перечисленные характеристики набухания уменьшаются с увеличением влажности и понижением плотности; 3) с уменьшением водопроницаемости глинистых пород ин-'

тенсивность и показатели набухания также уменьшаются, становясь прак-

-к

тически незначимыми при Кф <10 м/сутки; 4) нарушение сложения увеличивает набухаемость породы: 5) внешняя нагрузка, так же как и давление от веса пород; противодействует набуханию; 6) нарушение . структурных связей при набухании приводит к уменьшению прочности и увеличению деформируемости породы, некомпенсируемое некоторым усилением этих связей в результате диспергации породы при выносе солей; 7) при набухании водопроницаемость пород снижается, что особенно характерно для трещиноватых разностей: если трещины имеют неровные стенки.-1 то набуханию может не препятствовать и внешняя нагрузка, даже превосходящая давление набухания.

4.6. Геодинамическим процессы возникают как следствие противоречий между ИГС и внешним по отношению к ней воздействием. Реализация таких противоречий приводит к переходу системы из одного состояния в другое вплоть до установления равновесия между системой и внешним воздействием.

На территории фпчч&гд-'ретмоиа наибольший интерес в рассматривай мом отношении имеют оползни и карст, закономерности распределения ко торых в пространстве и времени показаны ниже. Что касается других процессов, то свойственные им закономерности подробно разобраны в 11.61.

4.7. Пространственные закономерности распределения геодинамических процессов определяются главным образом тектоническими условиями.

особенностями залегания пород, их составом и свойствами, гидрогеологической и геоморфологической обстановками, климатом и!растительностью.

Влияние тектогенеза проявляется прежде всего в том, что он обусловливает состав, свойства пород и их расиределенйе в пространстве, определяя в значительной степени условия развития геЬдиОамических процессов. Последние наиболее активны в зонах тектонических наруиений. В пределах структур, испытывающих поднятие, широкое развитие получают все склоновые процессы, а так«е карст. г

Неотектонические проявления оказывают влияние на геодинамические процессы вследствие ухудшения свойств пород из-за увеличения нарушенное™ и изменения напряженного состояния. Следует, однако, отметить, что такие движения, имеющие' отрицательный знак, замедляют карстообра-зование. На берегах, испытывающих поднятие, формируются абразионные, а на испытывающих опускание-аккумулятивные типы берегов.

Рассматривая влияние условий залегания пород, надо подчеркнуть, что с увеличением неоднородности разреза возрастает вероятность появления ослабленных зон и поверхностей, что способствует возникновению оползней и переформировании берегов!2.41]. Что же касается карстообра-зования, то при этом оно затрудняется. Глинистые прослои в карступщих-ся породах ограничивают вертикальную циркуляцию воды (хотя вблизи таких прослоев интенсивность карстообразования может возрастать), а также способствует кольматации трещин. С условиями залегания в значительной мере связаны гидродинамические типы карста (А.Г.Лыкоюин,1972).

4.8. Роль подземных вод в образовании оползней и при переработке берегов состоит в уменьшении прочности пород и в увеличении давления на них. Гидродинамическое давление может привести к возникновению плывунных и суффозионных процессов. Наиболее часто оползни встречаются там. где при соответствующих геологических условиях распространены выдержанные водоносные горизонты, что подтверждается многочисленными наблюдениями.

■! ■

Значение подземных вод в формировании и развитии карста общеизвестно. .

Оползни могут образовываться в любых по составу породах, но вероятность их появления уменьшается в направлении от слабых глинистых до скальных. Глинистые породы наиболее-часто становятся средой зарождения оползней, хотя их объемы не столь велики, как в скальных породах.

Карстовые процессы возникают и развиваются только при определенном составе пород, который обусловливает интенсивность карстообразова-ния и размеры карстовых форм. Существует общая закономерность, состоящая в том, что плотность, диаметры и глубина карстовых форм возрастают с увеличением растворимости пород.

Пространственные закономерности развития берегов в значительной мере определяются распространением пород различного состава и свойств. Энергия воды, идущая непосредственно на разрушение берега, т.е. без учета затрат до подхода к нему. Е =Ес + Ер, где Ес-знергия, затрачиваемая на преодоление прочности связей между компонентами породы в естественном залегании: Ер-знергия, расходуемая на размым берега. Для

несвязных пород величина Ее очень мала, и практически вся энергия волн

г «

идет на разрумение берега. Для глин Ее >Ес, что и объясняет лучшую

г и

размываемость песчаных берегов. Так как Ер <Ес ,то глинистые частицы перемещаются на-большие расстояния, чем песчаные. Для наиболее плохо-размываемых пород величина Ее очень велика. Именно поэтому берега, сложенные скальными породами, подвергаются переработке практически только в зонах влияния тектонических нарушений [1.6,2.511.

Геоморфологические условия весьма существенно сказываются на распределении оползней в пространстве. Основным морфометрическим приз наком при этом является крутизна склонов, определяющая как возможность нарушения их устойчивости, так и характер последнего. Важными признаками служат форма склона в профиле и в плане. В распределении оползней существует вертикальная зональность-оползни наиболее распространены в

" ./

среднегорной и низкогорной зонах, что связано с изменением состава и свойств пород по мере уменьшения отметок рельефа и с высотной климатической зональностью. Для каждой из зон максимальная оползневая активность отмечается на возвышенных участках.

Рельеф отражается на распределении карстовых явлений. При расчлененном рельефе растворимые породы становятся доступными поверхностным водам. Повышенная закарстованности придолишшх участков по сравнению с водораздельными характерна для платформенных областей. В горных областях интенсивное врезание эрозионной сети приводит к уничтожению поверхностных карстовых форм на дне долин (А.Г.Лыковин,19?2). Как прави-

о ■

ло, при крутизне склонов больже 10-15 карстообразование замедляется или вообще не возникает. Отмечается . определенная закономерность в распределении карстовых форм в зависимости от гипсометрического положения. Обычно наиболее крупные воронки располагаются в верхних частях склонов долин, где четвертичные отложения имеют наименьшую мощность.

На характер и интенсивность переработки берегов большое влияние оказывает морфология берегового склона. Очевидно, чем больше разница между профилями склона и динамического равновесия, тем круче последний, тем больже размеры размыва. Размыв происходит активнее на выпуклых и выдающихся в акваторию участках берега.

Влияние климата на образование оползней анализировала Е.Н.Емельянова (1972). Наибольшее развитие оползни получают в более влажном климате с большим количеством атмосферных осадков. В северном полушарии. исключая область многолетней мерзлоты, наиболее часты оползни на склонах северных румбов 11.6 1.

На роль климата в формировании карста впервые обратил внимание Г.П.Косак. Для процесса карстообразования характерна вертикальная зо налыюсть-максимальной величины карстовая денудация достигает в верхней части горно-лесной зоны, где выпадает наибольшее количество ат мосферных осадков.

Процесс переработки берегов так же имеест зональный характер, обусловленный различиями длительности пезледоного периода, количества атмосферных осадков, температуры воздуха, продолжительности снеготля ния, разрушения берегов льдом, древесно растительного покрова,которые меняются с севера на.юг. В.том же направлении происходит смена четвер тичных пород от икроко развитых в северных районах ледниковых образо ваний к лессам и лессовидным породам на иге. Эти вопросы получили «ж рокое освещение в работах С.Л.Пен дрова. Е.Г.Качугина, В.М.Яирокнва,.' Л.П.Фиплрова и других исследователей.

Иространстпенное распределение оползней связано и с растительностью. Посколько склоны северной экспозиции покрыты более густым поч-венно-растителышм покровом, то оползневая деятельность на них в ряде случаев может проявляться в меньшей мерс, чем на склонах южных румбов И.б].

Роль растительности в образовании карста неоднозначна, на что обращали внимание многие исследователи. С одной стороны, почвенно-расти-тельный покров, -предохраняя породы от разружения и регулирую поверх-постный сток, замедляет и в определенных условиях исключает формирование карстовых явлений, с другой-зтот покров сообщает проходящим через него атмосферным' осадкам агрессивные свойства. Последнее часто оказывается важнее первого.

Значение растительности в переформировании берегов состоит в той. что она повышает устойчивость склоном и гасит энергию воды, иногда исключая разрушение берега. Особенно эффективны в этом отношении кустарники, посколько деревья, растущие обычно реже;, лишь временно зл медлягот переработку берега ( Ю.П.1)Яллович. 195!)).

4.8. Временные закономерности можно подразделить на обусловленные ритмичностью природных процессов и стадийностью их развития.

Ритмичность природных процессов была установлена К.Ь'рикманом при менительно к изменениям климата, /¡последствие она подтвердилась, и по

явились доказательства существования ритмов, присущих другим про цессам. протекающим и природе (П.В,1нитников,19В9, Е.В.Максимов.и лр. >.

Связь оползневых процессов с одшшадцатилетниыи периодами солнечной активности выявлена Е.П.Емельяновой (1972) и подтверждена другими исследователями (Л.И.Веко и др.). Закономерности распределения ополз ней в течение года зависят от факторов, способствующих их возникши»; нию. Так. если появление оползней связано с эрозией или абразией, то большинство их приходится на время прохождения паводков или втормон. Многие исследователи отмечают усиление оползневых проявлений в случа ях, когда дождливому периоду предшествует засушливый.

Этап зарождения оползневого процесса начинается с того, что вследствие активизации факторов, снижающих устойчивость склона, коэффициент запаса устойчивости Кз уменьшается до единицы. На стадии прогрессивного развития процесса происходит оползневое смещение, а затем на стадии регрессивного развития Кз возрастает до единицы. Третий этап начинается при остановке движения оползня, и хотя могут быть локальные подвижки, устойчивость склона в целом восстанавливается окончательно и в дальнейшем, увеличиваясь или уменьваясь, всегда остается тайой, при которой Из >1 11.6].

Имеющиеся данные подзывают, что процесс образования карста сия зан с упомянутой выше зависимостью.(В. 11.Дублинский.В.В.Илюхин. 1978). Существуют определенные закономерности в развитии этого процесса в то чение года -наиболее активно он происходит и сопровождается провалами весной и осенью, а в районах с недостаточным испарением весной.

Возникновение рассматриваемого процесса совпадает с началом раст ворония породы и продолжается до его прекращения, которое может быть следствием: 1) исчерпания растворимого материала: ?.) уменьшения его растворимости, если исходная порода содержит глинистые прослои или нерастворимые компоненты в большом количестве; изменения химического

I А-3

состава или условий движения подземных вод 11.8].

Влияние цикличности природных процессов на переформирвание берегов водохранилищ отражается через геодинамические процессы, а также через зависимость уровня воды в водохранилище от общей уплажснности. Что касается времен года, то, как правило,наибольшие размывы отмечаются весной и осенью, когда часты и длительны жтормы.

Зарождение процесса переработки начинается с момента соприкосновения пород, слагающих берег, с водой, заполняющей чашу водохрнилища! Первый этап стадии прогрессивного развития совпадает со временем преобладания абразионных процессов, сменяемых аккумулятивными процессами, проходящими в стадию регрессивного развития. Затухание процесса переформирования соответствует выработке профиля динамического равновесия берегового склона [1.6,2.35].

4.9. Строительство и особенно эксплуатация гидротехнических соо ружений нередко вызывает возникновение или интенсификацию геодинамических процессов. Причины этого состоят и статическом и динамическом воздействиях сооружения на ИГС. При определенных условиях она может быть выведена из равновесия вследствие ухудшения свойств пород, увеличения внешнего воздействия сверх возможного для нормального функционирования и др. Поэтому геодинамические процессы могут возникать там, где до возведения сооружения они не наблюдались. Однако надо подчерк путь, что подобные условия создаются далеко не всегда. Таким образом, специфика гидротехнических сооружений накладывает существенный отпеча ток на закономерности распределения геодинамических процессов.

5. Методические основы инженерно теологического прогнозирования 5.1. При составлении инженерно-геологических прогнозов обычно применяются методы, которые опираются па геологические и связанные с ни*и признаки, на моделирование, расчеты, а также, хотя и в меньшей мере,на экспертные оценки. Легко показать, что в конечном счете все пере-

численные методы основываются на выводах по аналогии 11.6. 2.351.

Следовательно, целесообразно выделить шесть основных групп мето дов, базирующихся на: 1) геологических и обусловленных или связанных с ними признаками (геологическая аналогия); 2)вероятностно-статисти ческих признаках (вероятностная аналогия); 3)физическом моделировании (модельная аналогия); 4)натурном моделировании (натурная аналогия); 5) расчетах (расчетная аналогия); 6Экспертных оценках (экспертная аналогия) 11.6,2.351.

К основным критериям, используемым в методе геологических аналогий, относятся: а)история геологического развития изучаемых территории и породы; б Геологическое строение, включая условия залегания отдельных горизонтов, их положение в разрезе, мощность, прерывистость и т.д.; в показатели состава, структурно-текстурных особенностей, свойств; г)режим и химический состав подземных вод, водообильность, водопроницаемость; д)признаки, в значительной мере зависящие от геологического строения, например, характер рельефа и его показатели, растительность и др.

При использовании метода вероятностной аналогии сходство между объектами устанавливается на основании вероятностных критериев. Например, исходя из аналогии в вероятностном смысле некоторые значения показателей признаются принадлежащими к одной выборке или две выборки считаются статистически неразличимыми.

Метод модельных аналогий базируется на изучении поведения объекта в полевых и лабораторных условиях. Этот метод требует подобия физико-механических свойств объекта и модели, а также учета масштабного эффекта.

Натурная аналогия подробно рассмотрена Л.Б.Розовским (1969). Сле дует подчеркнуть, что критерии подобия для различных целей будут раз ными. Так. в случае откоса критерии подобия применительно к ослаблен ному прослою или зоне можно вычислять по средним значениям показате

АЬ

лей. Для оснований сооружений при расчете критериев подобия предлагается брать значения показателей, вычисляемые по формуле

д.

А- ^ >

где /Ь-среднее значение показателя в слое мощностью Ь- ¡^-коэффициент изменения давления с глубиной; п- число слоев в основании. При переработке берегов ;

А:

1к£ ' -

где Кр.- коэффициент размываемости 1~го_слоя [1.6].

Методы прогнозирования, базирующиеся на расчетах, могут приме няться, если: Ппринципы расчета соответствуют механизму процесса, дл: которого выполняются вычисления; 2Существует аналогия ме«ду расчетно! схематизацией ИГС и самой ИГС; 3)параметры,используемые н расчетах получены в тех же условиях, в которых работает система.

Экспертные оценки опираются на опыт и эрудицию эксперта. В инже нерно-геологической практике этот метод используется редко, хот перспективность его применения очевидна.

5.2. Прогнозирование показателей физико-механических свойств по род и их изменений методом геологических аналогий производится н основе положения, согласно которому породы с одинаковой геологическо историей обладают близкими показателями состава и свойств. Важнейвим прогностическими признаками при этом яв-^тяюгея вещественный состав структурно-текстурные особенности. В свою очередь показатели физи ческих свойств,как правило^служат для прогноза механических спойст [2.1. 2.231.

При прогнозе свойств и их распределения в пространстве могу использоваться особенности рельефа, в том число крутизна, форма

экспозиция склонов в связи с их влиянием на дренируемость и выветрива-емасть пород.

Метод вероятностных аналогий применяется главным образом для прогнозирования показателей одних свойств, экспериментальное определение которых связано с техническими трудностями, по другим легко определяемым характеристикам. Этот метод широко используется при выборе расчетных характеристик 12.11,2.18].

г Метод модельных аналогий используется при прогнозировании показателей свойств пород по результатам полевых и лабораторных экспериментов. Моделирование долшно проводиться таким образом, чтобы отразить работу породы при данном внешнем воздействии12.7,2.21 ]. При распространении данных, получаемых при экспериментах-, на основание или среду сооружения необходим учет масштабного эффекта!1.7],

Очевидно, что роль масатабного эффекта может быть выяснена, если объемы изучаемых пород различны, но их характеристики в пределах каждого из объемов, например, степень трещиноватости, одинаковы. Как показал анализ, модуль деформации возрастает с увеличением объема испытуемой породы до определенного предела. Это объясняется тем. что деформации сжатия концентрируптся вблизи нагружаемой поверхности, а возрастание осадки вследствие увеличения размеров указанной поверхности не успевает за увеличением мощности сжимаемого слоя. Кроме того, чем больше нагружаемая поверхность, тем относительно иеньше пластические деформации, а свойства пород во многих случаях улучшаются с глубиной даже при неизменном вещественном составе. Так как мощность зоны, ослабленной при подготовке к опыту или при вскрытии котлована, сравни тельно мало зависит от площади загружения. то роль такой зоны тем меньше, чем больше мощность сжимаемого слоя. Все это в совокупности приводит к повышении модуля деформации с увеличением размеров загружаемого объема породы.

Прочность однородной породы подчиняется такой же закономерности.

ast !

Длхг неоднородной породы при возрастании области влияния сдвигаю щей нагрузки!прочность снижается до некоторой величины. Рассмотренные явления могут быть объяснены следующим образом. Прочность породы определяется ее дефектами. С увеличением размера дефекта прочность соответствующего объема породы ухудшается. Для скальных пород это усугубляется еще^и тем, что дефекты, особенно крупные, возникают в таких породах вследствие воздействия естественных или искусственно создаваемых напряжний.1 Чем больие напряжение, тем больве размер дефекта, тем боль-же нарушена порода в зоне влияния дефекта и больие эта зона. Кроме того, от величины напряжения зависит характер поверхности дефектов (трещин). их очертания, состав и свойства заполнителя, поэтому по мере возрастания объема породы в рвботу включаются качественно новые дефекты. С увеличением объема исследований возрастает вероятность встречи дефектов.

Степень проявления масвтабного эффекта зависит и от характера поверхности сдвига. Чем она менее однородна, тем более неоднородно напряженное состояние по ней при приложении сдвигающей нагрузки. С возрастанием сдвигаемого объема повышается число контактов, в которых происходит концентрация напряжений и, следовательно, возрастает вероятность реализации сдвиговых деформаций при меньших величинах сдвигав щей нагрузки 11.71.

Метод натурных аналогий используется чаще всего для прогноза по клзателей механических свойств. В качестве аналогов могут выступать уже изученные породы, породы, на которых построены сооружения, вовлеченные в оползни, обвалы и т.п. Основными критериями подобия служат геологическая история породы-аналога и породы-объекта прогноза, геологическое и гидрогеологическое строение, классификационные показатели состава и свойств, характер и параметры внешнего воздействия.

Метод расчетных аналогий применяется при прогнозе плотности по влажности наиболее уверенно при степени влажности более 0,85 11.71,

' 7 4в !

коэффициента фильтрации нескальных пород по составу и пористости!2.12] и скальных - но параметрам трещиповатости (II.И.Иванова, 1979;С.II.Чернышев, 1979 ), модуля, деформации таких же пород по тем же параметрам (К,В. Руппенейт.1975). '

Метод экспертных аналогий используется при недостаточном объеме фактических материалов, а также при апробации результатов исследований и рекомендаций.

5.3. Прогнозирование геодинамических процессов методом геологи ческих аналогий производится исходя из признаков, основные из которых приведены в табл.6.

Метод вероятностных аналогий для прогнозирования оползней приме; няют в модификациях Е.П.Емельяновой (1971) и Н.А.Гулакяна, В^В.Кюнтце-ля и Г.П.Постоева (197?).

При изучении оползней для установления связей между показтелями, характеризующими устойчивость откоса или тела оползня, и факторами, которые ее нарушают, применяют корреляционно-регрессионный анализ. В рассматриваемых целях .рекомендуется также использовать байесовский подход.

Метод вероятностных аналогий при прогнозе карста используется преимущественно для прогнозирования вероятности появления провалов и установления взаимосвязи между параметрами карстовых провалов. Для прогноза карста и особенно размеров провалов можно пользоваться формулой Байеса. а вероятность образования провала на площади сооружения Ее вычислять по зависимости Рпр - РРс! -(пЕс)/К, где п -число провалов, зарегистрированных на площади Р за время I; Р-вероятность возникнове-

г.

ния провалов на площади 1 км.

Для прогнозирования переформирования берегов водохранилищ исноль зуют корреляционный анализ и байесовский подход.

Метод модельных аналогий при прогнозировании оползневых явлений применяют для оценки напряженного состояния откосов (методы тензосет

Таблица. 6

Прогностический признак

Использование при прогнозировании

Структурно-тектоничесг кое положение

Сейсмичность

Генезис, состав и свойства пород

Условия залегания пород

Гидрогеологические явления

Р е л ь в ш

Оценка условий залегания,степени нарушенное™, напряженного состояло род, режима, подземных вод, рельефа с точки зрения закономерностей распределения геодинамических процессов и явлений

Оценка подготовленности пород к участию в возникновении и развитии геодинамических процессов и закономерностей распределении геодагоми-.-чвеких явлений

Установление групп, типов, видов и т.п. пород, которые могут служить средой зарождения и развития геодинамических процессов, а также приуроченности геодинамических явлений к таким породам

Установление взаимоотношений пород разного состава и свойств,нарушений сплошности, элементов залегания,

обусловливающих возникновение,, развитие геодинамических процессов и распределение геологических явлений

Установление влияния на свойства пород подземных вод, роли гидростатического и гидродинамического давлений с точки зрения возможности и развития геодинамических процессов, а также распределения геодинадачес-ютх явлений

Оценка, влияния на возникновение и развитие геодинамических процессов, приуроченности геодинамических явлений к определенным типам рельефа

ки, фотоупругости и др.), условий развития деформаций вплоть до разрушения (центрифуга, эквивалентные материалы), а также . как и для дру-

гих явлений, для получения показателей свойств пород, участвующих в процессе.

При прогнозировании карста данный метод служит в основном для определения растворимости пород на основании результатов лабораторных экспериментов. В последнее время началось изучение механизма формирования карстовых провалов на моделях из эквивалентных материалов. Кроме того, предпринята попытка на основе балансов массы и теплопередачи при фильтрации воды построить модель карстового процесса (А.В.Лехов,1981).

При прогнозе переработки берегов рассматриваемый метод применяется для изучения качественной стороны процесса. Наиболее часто исследуется зависимость элементов динамически устойчивого профиля склона от определяющих его факторов (высоты и длины волны, плотности и гршлоыет-рического состава породы), изучают перемещение наносов и др.

При прогнозировании оползней методом натурных аналогий критериями подобия являются К,(^«¿соответственно угол и азимут падения ослабленных зон;р-крутизна склона!1.61. Для обводненных склонов используются также K^í и предложенный Л.6.Розовским (1Э69) критерий осушения-обводнения ftntn/ñoto(i-уклон депрессионной поверхности; fin.fiо и ЬпДо-соответственно амплитуды и длительность подъемов и опусканий уровней).

При прогнозировании карста основными критериями подобия служат содержание водорасворимых веществ, химический состав подземных вод, плотность, величины водопоглощепия, водообильности, параметры трсщино-ватости 11.51.

Метод натурных аналогий был впервые применен к прогнозу порсфор миропания берегов Л.П.Розовским, в работах которого приведены соот ветствующие критерии подобия.

Метод расчетных аналогий применительно к оползням базируется на

5v - _i

r !

вычислении коэффициентов запаса устойчивости. ,

При прогнозе карста данный истод направлен главным образом на

оценку интенсивности карстового процесса (сводка методов приведена п работе П.Г.Чикииева.1975) и в меньшей мере-устойчивости основания, сложенного закарстованными породами. Для последнего случая допустимая нагрузка на основание вычисляется по формуле

P»JL[(£Í-с) * Уь1 » г ^ IV АК ; У : J .

где*.- коэффициент, учитывавший изменение давления по глубине и принимаемый в зависимости от глубины расположения карстовой полости диаметром d; h-наибольшая мощность породы в своде полости, при которой еще не происходит его разрушение ¡^-коэффициент бокового"давления.

Известно около 20 способов расчета величины переформирования берегов. В инженерно-геологической практике наиболее широко используютс; способы Г.С.Зологарева( 1955) и Е.Г.Качугина ( 1959).

6. Методика инженерно-геологического прогнозирования

6.1. Методика, методы и направленность иняенерно-геологическог прогнозирования определяются особенностями проектируемого сооружения этапом работы над проектом. Прогнозированием должны быть охвачен свойства пород и все явления, которые могут оказать негативное влияни на работу сооружения и на геологическув среду. Если нормальное функци онирование сооружений при воздействии на них указанных явлений невоз можно, то их следует размещать вне области влияния последних или npv менять инженерные мероприятия (в случае экономической и природоохра! ной целесообразности).

Схемы прогнозирования для ГЭС и ГПЗС приведены в табл.7 и 8. Гр; ницы ИГС со'впадаит с областями влияния неблагоприятных явлений на coi

Таблица 7

Прогнозируемый элемент

Этап изысканий для сооружений ГЭС

плотина * здание ГЭС : водохранилище

I : 2 • з | 4 :1

I-; 2 .' з; 4

Свойства пород _+_ + _+_ + + + + , + + + +.....

Геоданамические процессы и явления:

оползни обвалы

бели кадет

сейсмичность

+ + +

+ + __+__+__+

+ --■+ + + +

г + + - - 9- + + +

_+_ _+__+_ - +

+ + - - "

+ -- + + +

_+_ _±_ _+_ + + + +

+__±__+ +

+ + + + + + + +

+ + + + + + +

+ •• ^»МгА-'.*!»'' -Л. » . » ■ Л -

Примечание:. . I. Этапы изысканий для

I - района размещения сооружений, 2-участка, размещения сооружения, 3 - площадки размещения сооружения, 4 - на выбранной площадке.

2. Знак "+" означает необходимость составления прогноза, знак - отсутствие такой необходимости.

3. НаД чертой для земляной плотины, под чертой - для бетонной плотины.

Таблица 8>

Прогнозируемый элемент

Этап изысканий для сооружений ГАЭС

верхний бассейн:напорно-стаН'

¿ционный узел

низший бассейн

з ;4

2 :3 : 4.: I

Свойства пород + +

Геодинамические -процессы и явления:

оползни + +

обвалы + +

сели + +

карст + +

сейсмичность + +

+ +

+ + + +

+ + +

+ +

+ + + +

+ +

+ -

+ +

Примечание: см.примечание к табл. 7.

ружение и соору*е^ия-на геологическую среду.

Границы ИГС I по глубине определяются расчетными способами 11.3,1.51. Влияние нормальных напряжений может быть ограничено нижней границей зоны, находимой принятыми методами. Для оценки области влияния касательных«напряжений производится расчет устойчивости сооружения с определением положения поверхности скольжения. Выше этой поверхности располагается зона, для которой нужно прогнозировать параметры прочности. Лля скальных пород.а также для глинистых пород высокой, иногда средней степени литификации обязателен учет выдержанных трещин.

Нахождение нижней границы зоны водопроницаемости выполняется следующим образом. Из технико-экономических соображений принимается допустимая величина потери воды на фильтрацию Од и находится соответствующая ей мощность пород Ь. Если мощность проницаемых пород Н в основании сооружения Н то величина активной в фильтрационном отношении зоны Наф = Н. Если Н >Ь, то приходится устраивать противофильтрацион-ную завесу глубиной Ь 4, при создании которой выполняется условие Од = 0. где Ц-потери воды на фильтрацию, а Наф =

Совместный анализ объекта, генерирующего внешнее воздействие, и ИГС дает возможность оценить значимость подсистем ИГС. При этом может оказаться, что некоторые подсистемы, а иногда вся;система на требуют составления прогноза. Например, если низконапорная земляная плотина возводится на водонепроницаемом основании, для которого действующий градиент напора меньве начального градиента напора фильтрации, то гидрогеологическая подсистема выпадает из рассмотрения.Устройство такого >е сооружения на слаботрещиноватых скальных породах делает, как правило, излишним прогнозирование вообще.

6.2. При прогнозировании показателей свойств пород в процессе выбора района размещения сооружений рассматривается, главным образом, геологическая подсистема, элементами которой служат группы,генетические виды и петрографические типы пород. Основная роль в прогнозиро

вании принадлежит методу геологических аналогий. В связи с ограничен ным объемом фактического материала прогноз в значительной степени основывается на классификационных показателях сиойств пород.

Метод геологических аналогий на основании анализа истории геологического развития изучаемой территории дает возможность оценить состояние пород в условиях естественного залегания, характер изменения "В процессах литификации,тектонических проявлений и др. Анализ геоморфологической подсистрмы позволяет дать сравнительную оценку и охаракте ризовать пространственное распределение пород различной прочности, а геоботанической-высказать суждение об их составе и влажности. Таким образом, совместное рассмотрение упомянутых подсистем предоставляет возможности для прогнозирования поведения изучаемой системы в процессе строительства и эксплуатации сооружения с точностью, удовлетворяющей требованиям, которые предъявляются к показателям свойств пород на данном этапе изысканий. ,

Как показывает анализ, плотность пород может оцениваться с точностью, составляющей не более 0,2-0,5 т/и от ее среднего значения 11.71. Поэтому прогнозирование этого показателя может осуществляться по справочным материалам.

Прогнозирование параметров прочности производится на основании общих представлений о геологической подсистеме, получаемых путем рассмотрения сотавляющих ее элементов, а также особенностей геоморфо логической подсистемы. В связи с отсутствием или крайне ограниченным объемом опытных данных важное значение приобретают сведения о внешних признаках пород, их поведении при проходке горных выработок, воз действии агентов выветривания и др.

Весьма существенные материалы могут йыть получены в результате наблюдений за работой пород в основании сооружений, склонах, откосах.

Таким же образом осуществляется прогнозирование показателей ли формируемости и водопроницаемости.

При составлении прогноза , обосновывающего выбор участка строительства, анализу прежде всего подлежит геологическая подсистема, расчленяемая .как и на последующих стадиях прогнозирования, до инженерно-геологических элементов. На этой стадии метод геологических анало полностью сохраняет свое значение. Однако при его применении используется более широкий набор признаков, таких как геологическое строение, включая условия залегания, состав, текстура, степень и характер нару-шенности пород. Пнализ геологической подсистемы должец показать, влияет ли,а если будет влиять, то в какой мере гидрогеологическая подсистема на геологическую и, следовательно, на свойства пород. Если влияние гидрогеологической подсистемы предполагается существенным, то для прогнозирования привлеваются такие признаки, как обводненность, динамика режима и химический состав подземных вод.

Существенную помощь в прогнозировании, в частности. пространственного распределения разных по свойствам пород может оказать рассмотрение геоморфологической подсистемы. Действительно, расчлененность и формы рельефа в конечном итоге отражают механические свойства пород-чем однороднее по свойствам и прочнее порода, тем менее расчленен рельеф.

; В качестве еще одного прогностического признака следует привлекать почвенно-растителышй покров, посколько многочисленными исследованиями установлена приуроченность растительных сообществ к определенным группам, видан и типам пород.

Метод иодельных аналогий используется для прогнозирования механических свойств применительно ко всем вариантам проектируемого сооруже лия. При этом осуществляется преимущественно лабораторное моделирова ние. Для высоконапорных сооружений и в сложных геологических условиях для слоев, определяющих эти условия, следует проводить нолевые экспе рименты.

В методе натурных аналогий критерии подобия в основном качествен

ные; к ним принадлежат история развития изучаемой территории в целом и породы, в частности, гидрогеологические и геоморфологические условия, структурно-текстурные особенности, вещественный состав и физические свойства.

Метод расчетных аналогий, учитывая небольшой объем данных, необходимых для расчета плотности, параметров деформируемости и водопроницаемости, дает лииь самую общую оценку перечисленных характеристик; в наибольшей мере это относится к неоднородным породам. Тем не ме||ее указанные ограничения не дают основания для отказа от применения мето да, посколько фактические материалы о свойствах пород на рассматриваемой стадии прогнозирования крайне ограничены.

Метод экспертных_аналогий в принятом ныне варианте занимает важное место в прогнозировании свойств пород, хотя он мог бы принести несравненно больжую пользу,если бы осуществлялся методами, принятыми в теории научного прогнозирования.

При инженерно-геологических работах, проводимых на рассматриваемом этапе изысканий, главное внимание уделяется изучению состава и классификационных показателей. В связи с этим особое значение приобретают справочные данные и материалы обобщений.

Пи- Ё.в..™пл .^ц/чкна вдпмпц'даил^алдиго г

точностью, не уступающей опытной. При применении метода натурных ана 1. "дцчг-ц'р—п<ц.ритпи-аилп^грв мцгцт игпп пьзппдты-.ч основания

построенных сооружений, склоны и откосы. Вначале подбираются аналогичные объекты. Далее для таких объектов находятся ИГС, подобные изучаемой.

Отличия критериев подобия от единицы могут составлять 2'л/..

нлвачатоюЛ ГПГТЛП.Ч И ГППЙСТН Н III! ОII12 С С С

■ ■ | 5Ь I

/ ряет своего значения.

Главными признаками, на основании которых осуществляется прогнозирование. являются прежде всего вещественный состав и показатели физических свойств, могущие также выступать в качестве прогнозируемых параметров. При этом не следует отказываться от анализа истории развития данной породы, чтобы избежать ошибок при интерпретации экспериментальных данных П.2.2.2].

При соответствующих свойствах геологической подсистемы может оказаться необходимым рассмотрение гидрогеологической подсистемы с целью учета влияния последней на свойства пород и их распределение в пространстве.

Для прогнозирования показателей свойств скальных пород в качестве прогностического признака следует привлекать трещиноватость, параметры которой должны использоваться с целью установления роли нарушений сплошности в формировании свойств породы. Эти же параметры помогают с распространении результатов опытов, проведенных в отдельных точках, нг массив [2.40].

Важное значение имеет метод модельных аналогий, причем моделирование должно проводиться применительно к параметрам объекта, генерирующего внешнее воздействие [1.2.1.7,2.211.

Для испоьзования метода натурных аналогий необходимо совпаденш качественных и количественных критериев подобия. Это означает, что по рода-аналог и порода-объект долшны относиться к одному генетическом! типу, иметь сходную историю существования, близкие вещественный соста! и физические свойства (отличия соответствующих критериев подобия о единицы не долшны превосходить 10Х). Данный метол применяется в соче тании с обратными расчетами. Однако надо помнить, что получаемые пр этом характеристики можно использовйть только в таких же расчетии схемах 11,71.

Для расчетов параметров прочности по результатам наблюдений з

I 55

оползнями необходимы, как известно, данные не менее чем по двум из них. происшедших в одних и тех же породах. Если оползень имеет фиксированную трещину отрыва глубиной I), то угол внутреннего трения находится из уравнения

[ (п-ыпз1п,е-2псп-Н)«^п'"- ц1"- 0.

где А -0,5 Ы. здесь Ь-длина дуги сколыения; Не соответственно нормальная и касательная состапляпщия веса оползня.

Параметр с находят подстановкой значения ЬцТв уравнение равнове

сия.

Значения модуля деформации получают по материалам наблюдений за осадками соору«ений достаточно просто, если основание однородно. Если оно многослойно и известна лишь суммарная осадка, то обратный расчет можно произвести в предположении, что отношение модулей деформации разных слоев такое же, как и при компрессионных испытаниях. Тогда для расчетной схемы упругого линейно-деформируемого полупространства

Е = 0,8ip.lv р^/а РА-Ч-?^-а для расчетной схемы линейно-деформируемого слоя конечной толщины

Е = ЬрШк, +(к.-к. )/а,-»...♦(к -к )а„ . 1Л. где а, =Е^ /Ел ...аЛ1= Ел/Е{; здесь ,...Ел-модули деформации соответственно 1,2,...п го слоев, определенные в компрессионном приборе. В значения модулей деформации вводятся поправки на различия в лаборатор ных и натурных испытаниях11.7]. Подсчеты, выполняемые в соответствии с методом расчетных аналогий, производятся на основании большого объема фактических данных, что повышает надежность расчетов. Наиболее це лесообразно использовании этого метода для прогнозирования плотности крупнообломочных пород . посколько проведение опытов для них сопряжено с техническими трудностями

Рзк]3ам/(р<^+ * ); лДк, га*

I I

у^у}плотность сухого мелкозема и крупнообломочной составляющей: -плотность частиц крупнообломочной составлявшей; Рк.Рм-весовое содержание крупнообломочной составлявшей и мелкозема.

Первая из приведенных формул служит для определения плотности су хой породы, если объем мелкозема в единице объема породы больве объема пор п , образуемых крупнообломочной составляющей, вторая если объем указанных пор превосходит объем мелкозема 11.1,1.2.2.9]. !

Для крупнообломочных пород при объеме мелкозема, превывающем объем пор. создаваемый крупными обломками, коэффициент фильтрации породы Кф = КфРиЗ>/( Рк$ Рм&) ( * ).

м 5

где Кф -коэффициент фильтрации мелкозема.

В том случае, когда объем пор, образуемый крупнообломочными частицами, превывает объем мелкозема

Кф - Кф К 1-Рму/СРк 1 + КфРм?у(Рк$ С ** ), где Кф -коэффициент фильтрации крупнообломочной составляющей породы с пористостьв п.

К.

Подсчеты показывают, что при Рк >0,85 и Кф /Кф >у 5 вторым членом в ( *# ) мовно пренебречь. Если объем включений равен объему пор, об-разуемому крупными обломками, то справедливы обе формулы. Формула ( О > дает результаты более близкие к действительности, чем ( ** ). так как во втором случае существенную роль играет характер заполнения мел коземом крупных пор, форма и окатанность обломков, возрастает значение движения воды по контактам крупных обломков и др. Однако подобные слу чаи в природе встречаются значительно реже.

Метод вероятностных аналогий используется в условиях, когда имеется достаточно экспериментальных данных, поэтому достоверность прогнозирования повышается. Он применяется, во-первых, для прогнозирования расчетных показателей по зависимостям последних от других показателей, а, во-вторых, для обработки данных экспериментов.

Выражение для вычисления расчетной характеристики Yp имеет вид

т -Л1 lU'Yff „ KVx'-^l'

у t«i 1"л

где Y-значение прогнозируемой характеристики, вычисляемой по уравнении

связи между показателями механических свойств у. и состава или физи-■

ческих свойств х-; х -среднее значение величии х- находимое из опы

L ¿р

тов. в которых совместно определяются х-^и у^; х -расчетное значение

величины х;, находимое из всей имеющейся совокупности п величин х-; L--козффициент, распределенный по закону Стьюдента с к-2 степенями свободы.

Предложенный метод позволяет найти прогнозируемое расчетное значение характеристики механических свойств применительно к расчетному физическому состоянию породы. При этом учитывается-отклонение исходной линии регрессии от ее оценки, построенной по ограниченному числу опытов, а также рассеяние показателей свойств породы, обусловленное их изменчивостью в пределах выделенного элемента.

Рассмотренный прием легко реализуется для нескальных пород.Сло»-нее обстоит дело со скальными разностями.Правда, имеются исследования, показывающие, что сопротивление сдвигу скальных пород находится в свя зи со скоростью распространения упругих волн (М.Г.Езерский и др.,1981) или с модулем деформации ( И .Серафим. 19G1 ). I! первом случае определи ется расчетное значение скорости, во втором используется связь модуля деформации с параметрами трещиноватости или с той же скоростью и, он ределяя их прогнозируемое расчетное значение, по зависимостям находят соответствующее значение модуля деформации и параметров прочности 11.7,2.40].

Метод экспертных аналогий также применяется при прогнозировании, однако его значение существенно уменьшается, так как появляется возможность использования более точных методов.

При прогнозировании показателей свойств в процессе изысканий на выбранной площадке рассматривается преимущественно геологическая подсистема, а основными методами прогнозирования являются методы мо дельных и вероятностных аналогий. Моделирование должно выполняться с максимальным приближением к условиям работа объекта. Оценку и распространение результатов моделирования на инженерно-геологический элемент следует производить с учетом взаимовлияния ИГС и внешнего воздействия.

Таким образом, прогноз базируется на количественных показателях и

уточняет сделанные ранее предположения.

6.3. Цель инженерно-геологического прогнозирования геодинамических процессов состоит в выяснении возможности их возникновения, развития и интенсификации под влиянием различных внешних воздействий. При этом выделяются две группы факторов^: создающие естественное или искусственное внешнее воздействие и способствующие повышению его эффективности.

При выборе района размещения сооружения для прогноза оползней принимаются во внимание главным образом факторы, генерирующие естест венное внешнее воздействие. ИГС обычно включает регионы или области,а также группы пород, подсистемы-районы и генетические типы пород.

Для геологической подсистемы к числу прогностических признаков относится^как правило^состав пород.

При этом появляется возможность установить сложность и, главное, устойчивость подсистемы. Если последняя быстро реагирует на поз действие гидрогеологической подсистемы, то рассмотрению подлежит и эта подсистема с выделением в ней областей и комплексов.

К важнейшим прогностическим признакам геоморфологической

65 - ■

]

подсистемы принадлежит расчлененность рельефа и направленность его развития. В сочетании с анализом климатических особенностей пере численные признаки помогают прогнозировать геодинамические явления с точностью, предъявляемой к прогнозированию на данной стадии работ 11.В).

При изысканиях для выбора района, строительства прогноз времени активизации оползневого процесса может составляться с привлечением данных о цикличности солнечной активности. - :

При прогнозировании, осуществляемом в процессе выбора участка строительства, привлекаются главным образом методы геологических, вероятностных и натурных аналогий. В качестве ИГС выступают районы размещения сооружений, подсистем-участки их расположения., С другой стороны, должны быть выделены геологическая, гидрогеологическая и геоморфологическая подсистемы. Свойства и признаки геологической подсистемы в болышнстве случаев являются ревающими для прогнозной оценки оползневой опасности. Ее рассмотрение позволяет указать породы, в которых возможно возникновение оползней и охарактеризовать, по крайней мере качественно, гидрогеологическую обстановку. К числу основных признаков степени устойчивости ИГС относятся пространственные взаимотножения различных пород, их структурнос положение, свойства, причем на данной стадии прогнозирования достаточно иметь сведения о классификационных показателях.

Если рассмотрение геологической подсистемы указывает на значимость гидрогеологической подсистемы, то последняя привлекается для составления прогноза с выделением и ней водоносных комплексов, горизонтов и разделяющих их водоупорон. Основными признаками, которые мо гут способствовать выявлению характера влияния этой подсистемы на устойчивость ИГС, являются режим фильтрации, водопроницаемость и водп обильность пород.

Важность геоморфологической подсистемы особенно существенна, если

I ... ЬА.

рассматривается отдельный склон. В таких случаях к признакам оползне образования относятся морфометричоскис характеристики.

При применении метода натурных аналогий используются в основно! качественные критерии подобия-структурно-тектоническое положение райо на, геологическое строение, состав пород, обводненность:. характе] рельефа, которые дополняются показателями состава й . физически свойств.

Метод вероятностных аналогий наиболее удобен в вариантах, предло женных Е.II.Емельяновой,В.В.Кюнтцелем и др.

Для выяснения периодов наибольшей оползневой активности использу ются те же приемы, что и на предыдущей стадии прогнозирвания. Кром того, время наступления активного оползнеобразования можно пропюзиро вать, опираясь на гидрометеорологические прогнозы (периоды прохождени дождей, паводков, штормов и т.д.).

. При представительном фактическом материале данная задача може решаться с помощью метода вероятностных аналогий для установления многолетнем или годовом циклах интервалов, в течение ко.торых возможн активизация оползневой деятельности 11.63.

При выборе площадки размещения сооружения в равной мере необходк учет обоих видов внежнего воздействия. ИГС является участок, педсисп мами-конкурирующие площадки, злементами-склоны. В геологическс подсистеме выделяются группы пород, генетические типы, литолого пет рографические виды, подразделяемые на инженерно геологические элеме! ты, а также нарушения пород, ввлоть до элементов складок и отделып крупных трещин. Границы ИГС определяются сферой влияния внешнего но: действия в пределах оползневых и потенциальнонеустойчивых склонов.

На данной стадии прогнозирования' целесообразно использовать в перечисленные методы прогнозирования.

Признаки геологической подсистемы, применяемые для прогпозиров ния устойчивости ИГС методом геологических аналогий, это условия з

- /

легация пород, особенно выдержанность и пространственное положение ослабленных зон. Следующая группа признаков отражает состояние скло-на-трещиноватость слагающих его пород, характер их изменения экзогенными процессами, прошедшими или начавшимися оползнепыми подвижками и др. Существенными признаками являются состав и свойства пород.

В случае, если геологическая подсистема создает предпосылки для влияния гидрогеологической подсистемы на устойчивость ИГС, то исполь зугатся такие признаки последней как напоры,5 уровенпый режим, водопроницаемость, водообильность,. условия питания и разгрузки.

На данной стадии исследований появляется возможность конкретно прогнозировать последствия влияния других геодинамических процессов, а также факторов, создающих- искусственное внешнее воздействие (котлова ны, врезки, работа механизмов и др.). на образование и пространственное распределение оползней.

Анализ влияния геоморфологической подсистемы проводится с привлечением морфометрических показателей. Кроме того, к решению вопроса о пространственном распределении оползней следует привлекать сведения об экспозиции склонов и покрывающей их растительности.

В методе натурных аналогий на первый план выступают количественные критерии подобия. Пользуясь методом вероятностных аналогий, мошо применять наряду с байесовским подходом способы, предложенные Е,П.Емельяновой.К.П.Гулакяном и др. Метод модельных аналогий реалиэу ется при испытании образцов пород с целью получения показателей их свойств, изучения напряженного состояния склонов, механизма и динамики разрушения последних.

На рассматриваемом этапе исследований необходим прогноз влияния всех факторов и объектов, создающих внешнее воздействие. Для этою привлекаются основные признаки всех значимых подсистем ИГС.

При прогнозировании реакции ИГС на силовое воздействие воды основными подсистемами являются геологическая и гидрогеологическая.

6 ь

• I

Признаки гидрогеологической и геоморфологической подсистем" указаны выше.

Способы временного прогнозирования, применяемые на предыдущих стадиях, могут использоваться как вспомогательные. В количественном решении данного вопроса существуют два направления: эмпирический и теоретический. Первое направление исходит из поисков связей между началом подвижек и определявшим его естественными или искусственными факторами. например, количеством осадков. Другой вариант того же направления состоит в экстраполяции результатов наблюдений за склоном до периода наступления того или иного этапа развития оползневого процесса на последующе этапы.

Если следовать второму направлению, .то прявляется .возможность использовать метод расчетных аналогий, например, рассматривая динамику изменения коэффициента запаса устойчивости во времени (Е.П.Емельянова, 1972), и натурных аналогийСП.Б.Розовский и В.Г.Баландин.1975).

При прогнозировании времени наступления отдельных этапов оползневого процбсса следует иметь в виду, что оползневое смещение возникает, если в ослабленной зоне 1) сдвигающие силы в результате внешнего воздействия становятся больше удерживающих сил; 2) сопротивление породы сдвигу уменьшается в результате изменения ее состава или свойств; 3) сопротивление сдвигу падает вследствие действия процесса ползучести: 4) одновременно проявляется несколько причин 1:1.71.

В первом случае момент потери устойчивости может быть найден, если известен режим изменения фактора, приводящего к нарастанию эффек тивности внешнего воздействия. Тогда, подсчитывая величину коэффициента запаса устойчивости Кз в моменты времени, отвечающие разным значениям упомянутого фактора, можно найти время, когда Кз становится ран ным единице. Во втором случае следует установить зависимость между сопротивлением сдвигу и показателем состава или свойств породы, а за тем. прогнозируя ход изменения последнего во времени (что может

и « _ ,

бытьсделано, например, но данный непосредственных наблюдений). н<1йти время. н которое К:) I. Если смещение возникает и результате прог рессирующей ползучести, то изменение прочности породи по нремснигЦ описывается выражением

* * -- - (Ъ - ^ и.)

где "С^ порог ползучести: *Со начальная прочность.

Находя опытным путем нелмады*! и подсчитывая Из при тех же I. можно определить время, при котором Кз I. Если опыт не даст возможности непосредственно найти Т, то это мо яно сделать по формуле, аналогичной зависимости НюиссманаТ." а Ып1, где а.Ь - параметры, определяемые по

■I

кривойТ- Г(1) Г 1.71В последнем из перечисленных случаев следует применять указанные методы совместно или последовательно.

Определенную помощь при временном прогнозировании может оказать учет особенностей внешнего воздействия. Убедительным примером этого могут служить водохранилища, на берегах которых активизация оползневой деятельности обычно совпадает с началом сработки уровня поды.

На выбранной площадке в период изысканий, а также при строи тельстве и эксплуатации -сооружения методы прогнозирования и прогности ческие признаки не отличаются от используемых на предыдущей стадии. Однако и те. и другие приобретают большую конкретность. Что касается временного прогнозирования, то появляется необходимость п составлении оперативных прогнозов. Симптомами наступающего оползания могут бип, образование и расширение трещин у вершины склона, небольшие подвижки отдельных блоков, водопроявления в зоне возможного смещения, шуми и трески в деформируемой породе.

П.4. При прогнозировании карстовых проявлений необходимо учит вать специфику современного и древнего карста. 11 нервом случае ШС состоит из геологической, гидрогеологической и геоморфологический

Ь 8

подсистем. Главными их них, как правило, являются геологическая. а /в случае, если .ее анализ приводит к выводу о возможности карстообразова ния, то и гидрогеологическая, '¡то касается древнего карста, особенно погребенного, то при прогнозировании главенствующее положение занимает геологическая подсистема. Гидрогеологическая' подсистема имеет значение только тогда, когда внешнее воздействие может вызвать оживление карста 11.() ,2.31.

При изысканиях для выбора района строительства основной - является геологическая подсистема. Область распространения входящих в нее растворимых пород очерчивает границу ИГС. Прогнозирование карстовых явлений опирается на метод геологических аналогий. При этом одним из важнейших признаков служит структурно тектоническое . положение изучаемой территории ¡2.361.

Активизация карста обычно приурочена к этапам подъема территории, хотя существуют исключения, обусловленные, например, значительными превышениями скоростей неотектонических движений над врезанием реки. В случае движений отрицательного знака вероятность проявления карстового процесса резко снижается. Далее, известно, что карстующиеся породы об разуются, в основном, в глубоких и обширных водоемах, а сам карст развивается в континентальных условиях. Следовательно, анализируя геологическую историю, можно дать ориентировочный прогноз карстопроявлений и охарактеризовать тенденция развития процесса в целом. В качестве вспомогательных признаков используются особенности гидрографии изучае мой территории (извилистость, густота речной сети и др.).

Неотектонические движения часто отражаются в рельефе, поэтому анализ геоморфологической системы оказывает помок.}' » прогнозировании карстопроявлений.

При временном прогнозировании достаточно ограничиться опенками, основанными на представлениях о цикличности развития процесса.

При прогнозировании, осуществляемом для обоснования выбора «част

ка размещения сооружения. особое внимание уделяется искусственному вневнему воздействии. В иерархии ИГ С ведущее положение занимают геоло гичсская и гидрогеологическая подсистемы. Мирная и;) них подразделяется до инженерно-геологических элементов, вторая до водоносных горизонтов и разделяющих их водоупоров.

Инженерно-геологическое прогнозирование проводится методами reo логических, вероятностных и натурных аналогий.

При рассмотрении геологической подсистемы, наряду с составом пород, в качестве прогностических признаков выступают условия залегания, а также состав, свойства и мощность отложений, перекрывающих растворимые разности. Карстовые зоны часто приурочены к контактам различных по : составу пород. Это позволяет, прослеживая границы распространения пород, прогнозировать карстопроявления, и по карстопроявлениям очерчивать площади, занимаемые растворимыми породами. При этом надо иметь в виду, что линейно вытянутые цепочки воронок могут быть связаны с тектоническими нарувениями.

Тектонические нарушения и трещиноват-ссть явяются важными прогностическими признаками, используемыми в методе геологических аналогий, посколько они наруваеют устойчивость ИГС, в частности, повывают водопроницаемость, обусловливая тем самым во многих случаях образова ние полостей.

Если рассмотрение геологической подсистемы свидетельствует о воз можности участия гидрогеологической подсистемы в карстовом процессе, то последняя анализируется с точки зрения ее влияния на стабильность ИГС. Кроме того, следует получить хотя бы качественные оценки скорости реакции геологической подсистемы на воздействие гидрогеологической и характера изменений последней при взаимодействии с порядой.

Признаками гидрогеологической подсистемы, на которые опирается прогноз карста, являются химический состав подземных вод и режим их фильтрации, включая направление и скорость движения, а также расиоло

жение областей питания и разгрузки. Ванными признаками слу*ат условия возможности проникновения агрессивных вод в породы, способные растворяться. Один из таких признаков, причем весьма достоверный,- выход источников из растворимых пород. Карстовые процессы могут индицироваться по накоплению известковых туфов в устьях воклюз. вирокое распространение которых часто указывает на интенсивно проходящее карстооб-разование. Еще один признак, свойственный гидрогеологической подсистеме, -температура воды в источниках, связанных с карстовыми полостями. Эта температура зимой обычно выюе, а летом ниже, чем и реке.

При анализе геоморфологической подсистемы особое внимание обращается на характер рельефа, и прежде всего на наличие понижений, древних эрозионных врезов, степень расчлененности и крутизну склонов. Карстовые формы нередко располагаются у тыловых ввов террас, прислоненных к коренным склонам, они сопутствуют эрозионным врезам, особенно их днищам и бортам.

Имеющиеся данные показывают. что карст прогнозируется по растительным сообществам, а наличие тех или иных почв в определенных климатических зонах позволяет, как следует из материалов Н.О.Гвоздецкого (1972), прогнозировать не только наличие карстовых пустот, но и тип карста.

Для прогнозирования карста следует привлекать сведения о гидроло гической системе-уровнях.расходах, температурах, химическом составе воды на разных участках водотоков, их исчезновении. Карст приводит к резкому уменьшению извилистости и густоты речной сети.

На данной стадии прогнозирования может привлекаться метод натур ных аналогий с использованием^главным образом, качественных критериев подобия: структурно-тектоническое положение территории, геологическое строение, гидрогеологические и геоморфологические условия.

Последствия воздействий, возникающих в результате подъема терри тории, прогнозируют, анализируя геологическую и геоморфологическую

подсистемы и с тех же позиций, что и на предыдущей стадии.

При оценке роли размыва водонепроницаемых отложений., перекрываю «их растворимые породы, основное внимание уделяется геологической подсистеме, используя такие ее признаки, как состав, мощность, условия залегания, взаимосвязь размываемых и карстующихся пород.■ Если рассмотрение геологической подсистемы и происходящих в ней изменений приводит к выводу о необходимости учета гидрогеологической подсистемы, то еле дует принимать во внимание режим подземных вод и их свйзь с поверхностными водами. В геоморфологической подсистеме важнейшим признаком служит пересеченность рельефа.

Для временного прогнозирования возможно использование количест венных показателей, например, активности карстового процесса, величины денудации и др. О характере развития карста во времени можно в первом приближении судить по составу пород: в труднорастворимых породах на образование сравнительно крупных полостей требуется больше времени, чем срок службы большинства соорушений, в легкорастьоримых отложениях эти периоды вполне сопоставимы.

Так как скорость карстообразования зависит от режима фильтрации и температуры подземного потока, то она будет отличаться в разных гидродинамических зонах, увеличиваясь, как правило, в направлении от подо разделов к долинам. Эти наблюдения И.Ю.Долгушина (1901) нужно иметь в виду при временном прогнозировании.

При прогнозировании, результаты которого обосновывают выбор пло щадки размещения сооружения, основное внимание уделяет! анализу вза имного влияния природных факторов и объекта, генерирующего внешнее воздействие, которое определяет границу ИГС. Геологическая подсистема включает группы пород, их генетические типы и петрографические виды, инженерно геологические элементы, а также нарушения сплошности, вплоть до крупных трещин. Гидрогеологическая подсистема сохраняет ту же иерархию, что и на предыдущей стадии прогнозирования. Геоморфологическая

тг

подсистема подразделяется до отдельных морфологических элементов. ■

Прогнозирование осуществляется всеми методами при сохранении при оритета за методом геологических аналогий. В числе прогностических признаков стабильности НГС остаются структурно-тектоническое положение участка и трещиноватость пород, причем особое внимание уделяется пара метрам трсщиноватости-раскрытию трещин, составу и свойствам заполните ля. его количеству. Существенное значение имеют показатели мощности, состав и свойбтва пород, перекрывающих карстуюЩиееся разности. с точки зрения установления как возможности развития карстового процесса,так и устойчивости кровли карстовых полостей. Для прогнозирования следует привлекать сведения об условиях залегания растворимчх пород, нисколько они в значительной мере определяют пространственное, положение карсто вых полостей. К числу важнейших прогностических признаков принадлежит состав пород, в том числе включения и примеси. Включения нерастворимых веществ отражаются на масжтабности проявления и скорости развития карста-известно, например, что при содержании глинистых частиц более 207- карст 1К2 развивается. Если примеси бодее растворимы, чем породы, то процесс выщелачивания ускоряется. К прогностическим признакам относятся структурно-текстурные особенности и свойства пород. С увеличением однородности структуры уменьшается количество дефектов последней и возрастает устойчивость ИГС. Что же касается текстуры, то к тому же результату приводит увеличение ее неоднородности. Растворимость пород уменьшается с ростом их плотности и. соответственно, уменьшения пустотности и способности к водопоглощению, что подтверждается экспериментальными данными 11.61.

О роли гидрогеологической и геоморфологической подсистем в прог позировании карста уже говорилось. Здесь следует лишь напомнить, что на данной стадии прогнозирования в число важнейших признаком, связан пых с гидрогеологической подсистемой, входят особенности распределения водоносных гоизонтов, их взаимосвязь, водообилышети. режим, хими

ческий состав и eco изменения на пути движения подземных вод. водопро пинаемоеть.

Среди признаков геоморфологической подсистемы. могущих указать на пространственное размещение карстовых форм, нужно упомянуть наличие и соотношение террас разного возраста, экспозицию и крутизну склонов.

На данной стадии исследований имеются все возможности для выявле ния растительных сообществ индикаторов карстового процесса. Известную роль сохраняет гидрологическая система, анализ элементов которой (уровни и их колебания, температурный режим в разные периоды года, хи мический состав воды, расход водотоков на разных участках) помогает в пространственном прогнозировании карста.

При наличии достаточного фактического материала можно установить вероятность появления провалов разных размеров за определенные промежутки времени и вероятность поражения карстом, а также взаимосвязь между параметрами провалов. Кроме того, появляются пути применения ме тода натурных (с использованием качественных и количественных критериев подобия) и расчетных аналогий.

На данном этапе основное внимание уделяется воздействию, изменяв щему режим и состав подземных вод.

Прогнозировать динамику карстового процесса можно с помощью балансового уравнения и методики, предложенной П.Е.Орадовской (1964). Оценка интенсивности карстового процесса осуществляется по результатам лабораторных исследований и натурных наблюдений. Ree указанные методы дают возможность, кроме того, охарактеризовать отдельные этапы про цесса. На оснопании данных об изменении прочности ¡юрод, залегающих в кровле карстовых полостей, возможно приблизительно подсчитать измене ние допускаемых нагрузок во времени (1.61.

При изысканиях на выбранной площадке иерархия И IT и ее границ« остаются теми же, что и на предыдущей стадии. Лля составления прогноза применяются вел: используемые для этого методы. И методе геологических

I ! 74

аналогий особое внимание уделяется тем признакам геологической и гид рогеологической подсистем, которые позволяют максимально конкретизиро вать прогноз. Значение геоморфологической подсистемы существенно уменьшается. В полной мере мошно использовать методы вероятностных, модельных и расчетных аналогий с учетом данных о параметрах внешнего воздействия. Так. мошно проследить, каким образом глубина вскрытия пород котлованом, степень их нарушенное™ при проходке, разуплотнение отразятся на процессе развития карста.

Методы временного прогнозирования остаются теми же, что и на предыдущей стадии, приобретая в соответствии с целями и задачами исследо ваний бо'льшую конкретность.

При составлении прогоза на двух последних этапах изысканий оценку стадий развития карстового процесса мошно производить и по внешним признакам. Например, воронки конусовидной формы с понорами на их дне. свежий облик каверн, "пьяный лес" являются признаками прогрессирующего процесса. Пологие стенки провалов, поросшие, так же как и днища, растительностью, покрытые или закольматированные глинистым материалом пустоты свидетельствуют о регрессивной фазе карстообразования или о прекращении развития этого процесса.

Если возникает необходимость в оперативном прогнозе следует при менять геофизические методы, например, звукометрию. Кроме того, образованию провалов в некоторых случаях предшествуют оседание поверхности и возникновение на ней трещин, скачки уровней подземных вод и др.

6.5. Для целей прогнозирования переформирования берегов водохра нилищ удобно выделить участки побережья, где: I )развиты геодинами чпекие процессы (не считая переработки берегов): ?. )геодинамические процессы могут возникнуть без участия факторов, связанных с подохрани лищем: 3)геодинамические процессы могут возникнуть под влиянием Факто ров волнового и неволнового характера, связанных с водохранилищем (например, подъемами и спадами воды): 4 )геоди!1амические процессы

отсутствуют и их возникновение не предполагается. Поведение берегов первых трех групп прогнозируется методами, применямыми для прогноза соответствующих процессов.

Задачи, режаемые для выбора участка размещения сооружения (на бо лее ранних этапах прогноз обычно не составляется), требувт и основном качественной оценки процесса переработки берегов проектируемого водох ранилища. На данной стадии наиболее целесообразно рассмотрение геоло гической подсистемы и применения методов геологических и натурных аиа логий. В качестве элементов геологической подсистемы во многих случаях достаточно выделять группы пород, что позволяет прогнозировать размещение участков берегов, где переформирование пойдет с различной интенсивностью и с различными объемами.: Одним из главных прогностических признаков служит структурно-тектоническое положение района водохранилища, анализ которого позволяет, в частности, выяснить закономерности распределения пород разных групп и разного генезиса, а также степень их наруженности. т.е. факторов, определяющих сложность и устойчивость ИГС. Анализ иеотектонических движений также помогает дать прогноз особенностей переформирования берегов в пространстве. Важным признаком служит сейсмичность, посколько ее воздействие снижает устойчивость ИГС. Прогноз переработки берегов не будет достоверным, если при ein составлении не принимается во внимание история развития долины реки в сопоставлении с положением уровня воды в водохранилище. Особая роль принадлежит учету климатических особенностей района расположения во дохранилица, определяющих продолжительность ледоставного периода, дли телышеть выпадения и количество атмосферных осадков, насыщенность ветрами, толщину и интенсивность таяния спетого покрова и др.

При применении метода натурных аналогий используются преимущист пенно качественные критерии подобия: структурно тектоническое положе ние территории, принадлежность породы к той или иной группе или гене тическому типу и т.д.

Временное прогнозирование производится на основании закономерностей. обусловленных цикличность» солнечной активности и обуслоливаю-щей, как показал П.В.Инитников. количество выпадающих атмосферных осадков. В рассматриваемых целях полезными могут оказаться классифика ции С.Л.Вендровл и Л. П.Финарова, дающие возможность ориентировочно прогнозировать продолжительность и величину переработки берега. Качественную оценку скорости переформирования можно получить, кроме то го, на основе анализа состава, структурно-текстурных особенностей и свойств пород 11.6].

Морфология чаши водохранилища позволяет дать общую оценку характера и интенсивности переформирования берегов. Морфологический тип водоема тесно: связан с геологическим строением берегов и дна и-в значи тельной мере определяет гидрологические особенности водохранилища. Принимая во внимание эксплуатационный режим последнего, удается прогнозировать направленность процесса переформирования и его ведущий тип (абразия, аккумуляция и др.), а также относительную скорость (быстро, медленно).

При временном прогнозировании применим также метод натурных аналогий.

При составлении прогноза, обосновывающего выбор площадки размещения сооружения, в основном рассматриваются геологическая и геоморфоло гическая подсистемы. Первая из них разделяется до петрографических ви дов или инженерно-геологических элементов, вторая до мезоформ рельефа или даже до отдельных морфологических элементов. На данной стадии в той или иной степени могут быть применены все методы прогнозирования.

В методе геологических аналогий в качестве прогностических приз наков привлекаются структурно-тектоническое положение участка исследо ваний. состав и структурно текстурные особенности пород, трещинопа-тость, условия залегания. Анализ этих признаков позволяет выявить и понять особенности поведения ИГС при ее взаимодействии с водными

- ! ■ V 77

массами, дать качественный прЬгноз характера и степени разрушения бе регов [1.6,2.511. • '

К группе признаков метода геологических аналогий относятся также те из них, которые связаны с историей геологического развития террито рии. Анализ геологической истории позволяет установить положение гра ниц водотока или водоема в прошлом. Сопоставляя режим и параметры создаваемого водохранилища с указанными границами, можно прогнозировать участки с различной интенсивностью переформирования берегов. Следует отметить, что подобные идеи неоднократно высказывались /1.Д.Нолбутовым.

Гидрогеологическая полсистема в берегах, неосложненных геодинамическими процессами, не играет главной роли в переработке.Однако при определенных свойствах теологической подсистемы вода, попадая в поро ды, снижает их прочность. В таких случаях влияние гидрогеологической подсистемы на устойчивость ИГС оказывается весьма существенным.

Важным прогностическим признаком, позволяющим оценить стабиль ность ИГС, является морфология склона и характер береговой линии.

- Применение метода натурных аналогий становится весьма желательным. Однако на пути его практической реализации нередко возникают затруднения из-за отсутствия достаточного набора аналогов.

Метод вероятностных аналогий рекомендуется применять в модифика ции Л.П.Розовского и И.Н.Крьаановской. имея в виду, что эта модифика ция также требует наличия аналогов...

Из расчетных методов перспективен метод расчета устойчивости бе рогового склона с использованием параметров прочности пород, отвечаю щих динамическим воздействиям, которые создаются волнами.

Прогноз, осуществляемый на выбранной площалке, выполняется теми же методами, что и на предыдущей стадии. Однако посколько требования к точности прогноза возрастают, возникает необходимость в более деталь ной структуризации ИГС. Обычно элементами соответствующих подсистем служат инженерно геологические слои, водоносные горизонты и водоупоры.

. ' I

морфологические элементы берега. При составлений прогноза предпочтение отдается методам, дающим количественные оценки/расчётных, вероятностных и натурных аналогий. Тс же методы наиболее применимы при составлении прогнозов в период эксплуатации водохранилища. Такие прогнозы они раются, проверяются и корректируются натурными наблюдениями.

При прогнозировании результатов переработки берегов во времени, проводимом как на данной, так и па предыдущей стадиях, обязателен учет уровенного режима водохранилища и характера движения наносов. Как показывают многочисленные наблюдения, наибольшие разрушения берегов про исходят в периоды высокого стояния уровня, а также при его форсировках выше НПУ. Это объясняется тем. что в верх по склону форма последнего все больше отличается от профиля динамического равновесия. При низком стоянии уровня размываются береговые отмели. Большое значение имеет время стояния уровня на одной и той же отметке.

Ориентировочная оценка переработки берегов может быть сделана с помощью гидрометеорологических прогнозов. В годовом режиме наибольшее разрушение берегов происходит ос-енью, когда часты штормы,, в том числе сильные.

Временной прогноз наиболее просто и обоснованно осуществляется с использованием формулы 11.6,2.511:

151 ^ Вк(1 - ае ).

где Вк - конечная ширина полосы размыва, определяемая изложенным ныве способом; а.Ь - эмпирические коэффициенты, которые находятся но ре зультатам натурных наблюдений.

Этап зарождения процесса переработки возникает при первоначальном взаимодействии водных масс с породами, слагающими береговой склон и дно, что приводит к ослаблению этих пород и облегчает в дальнейшем разрушительную деятельность поды, второй этап протекает вследствие действия водных масс, заполняющих водохранилище. Окончание этапа прог рессивного развития знаменуется обычно уменьшением объема разрушаемых

пород. После выработки профиля динамического равновесия процесс пере формирования-'заканчивается. Этап регрессивного развития начинается с t > tfl0. Начало и конец этапа прогрессивного развития проще всего фиксировать по кривой, описываемой приведенным ныне выражением. В процессе эксплуатации водохранилища указанные этапы и стадии разграничиваются по данным натурных наблюдений.

В.б. В результате заполнения водохранилища происходит подтопление. которое нередко приводит к интенсификации или возникновению reo динамических процессов. Размер затопляемой территории зависит от высо ты плотины, обусловливающей обгем водохранилища, и водопроницаемости пород. Связь между расстоянием от примыкания плотины до выклинивания подпора L,KM. и коэффициентом фильтрации Кф,м/сцтки, аппроксимируется зависимостью

lqL - 0,4BlqK® ♦ b. где b - параметр, зависящий от высоты плотины 11 и времени эксплуатации сооружения (табл.9).

Таблица 9 -

11. м >100 70 25 <15

Ь. при I. 50 1.08 0.98 0,71 0,70 годы 100 1,23 1.15 0.95 0.91

йнлиз приведенной зависимости показывает, что для плотин высотой менее 25 м и пород с Кф < 0.01 м/сутки подтопление не оказывает су щестпепнпго вляния на геологическую среду. При больиих коэффициентах Фильтрации и II > 15 м для локализации негативных последствий подтопле ния требуется проведение прптивофильтрационных мероприятий и тем более серьезных, чем больже II и Кф.

Основные процессы, которые возникают при подтоплении. - это забо

лачипание. активизация или развития карста, уменьшение устойчивости склокой, выпор и суффозия. * 1

Главным показателем подтопления служит величина подъема уровня подземных вод I]. В действительности изменения в породах происходят и в зоне капиллярного поднятия Ьк/ Следовательно, зона влияния подтопления по вертикали Ни - 1) * 11к. Если глубина залегания уровня подземных водЬ « Ь|С. то на глинистых, а иногда и на песчаных породах в условиях плоского рельефа развивается процесс заболачивания.

Формирование карстовых пустот за время существования сооружения происходит только в легкорастворимых породах. В трудно- и даже средне-растворимых разностях нет оснований опасаться возникновения или активизации карстового" процесса. тОднако при подтоплении может возрасти число провалов в результате ухудшения прочностных свойств пород, залегавших в кровле полостей.

Если максимально возможный диаметр полости, при которой ее свод не обрушится, равен (1. то после снижения прочности на&^деер умень шится до с!("= й^С.

Прогнозирование устойчивости склонов при подтоплении следует осуществлять. имея в виду, что взвешивание пород увеличивает коэффициент запаса устойчивости, а вода выполняет роль пригрузки. Если склон сложен фильтрувщими породами с с >0, то при его подтоплении на 1/3 коэффициент запаса устойчивости снижается на 15-25Х по сравнению с непод топленным склоном. При дальнейшем повышении уровня воды устойчивость склона повышается, и для полностью затопленного склона, сложенного по родами с с >0,1 МПа. Кз возрастает на ¿¡МОХ.

При сработке водохранилища в породах склона развивается гидроди намичсг.кос давление. Однако из за малых градиентов напора (обычно ме нее 0,1), не превышающих существовавших до заполнения водохранилища, роль такого давления малозначима.

Сказанное справедливо, если воздействие воды не снижает прочности

пород. Если ie такое снижение происходит, то устойчивость склона надает, и для пород с с 0 прямо пропорционально уменьшению параметра тре ния.

Критический градиент суффозии 1с оценивается по формуле П.Н.Пат-рашева, которая после преобразований и упрощений может быть представлена в виде

а__

1с (45п(Ни-5)VkÍT (1 -1,611)[ l-2.2n40.008(Kii-5)]djíi7Rip}/( 1 п) . где п-пористость; Кн - коэффициент неоднородности.

Следует иметь в виду, что при Кн в пределах 80-120 порода приобретает наибольшую плотность, что резко ограничивает ее суффозионную способность.

При I >1с происходит вынос частицтдо тех пор. пока не будут вынесены все частицы диаметром d [0.3п/Кн(1 t 0.05Kn)d 1/(1-п).

Зная их объем Q, можно приближенно найти время t , за которое они будут вынесены: lc-Q/Un, где U -скорость движения потока: н объем пор. При t >tcBce расчеты следует вести при коэффициенте фильтрации, отвечающем новому гранулометрическому составу.

Выпор - явление, которое может произойти в нижнем бьефе или в дне котлована, если градиент потока 1взв >0,625(tqfil ) ) с.

6.7. Составление общих инженерно геологических прогнозов должно базироваться на системном подходе. Это означает, что производится прогнозирование процесса в целом, а частные прогнозы составляются с учетом того, как основные компоненты исследуемого процесса влияют ил его динамику.

В инженерной геологии рассматриваются геологические, гидрогеоло гические, геоморфологические условия, состав и свойства пород, гепди намические процессы и дается прогноз инженерно геологической «Останов ки, т.е. реализуется компонентный метод прогнозирования. При этом он ределяются основные компоненты процесса или явления, прогнозируется и*

развитие, а затем из комбинаций частных прогнозов получают общий прогноз. ' 1

Общий инженерно геологический прогноз следует составлять на основании частных прогнозов работы отдельных подсистем. Лля этого последовательно рассматриваются частные прогнозы в их взаимосвязи и взаимоо бусловленности. В виду того, что частные прогнозы строятся исходя из общесистемных целей, общий прогноз также является системным и позволяет предвидеть. Каким образом будут развиваться геодинамические про цессы, т.е. прогнозировать инженерно-геологические условия П.6,2.38]. Посколько ведущая роль в ИГС принадлежит геологической подсистеме, прогнозы, относящиеся как к отдельным подсистемам, так и ко всей Системе, опираются и исходят из прогнозирования работы геологической подсистемы или ее элементов. Таким образом, первым магом на пути составления общего инженерно-геологического прогноза является установление роли геологической подсистемы в формировании инженерно-геологических условий и обусловленности ею работы других подсистем. Затеи с помощью предложенных критериев, а в необходимых случаях специальными расчетами оценивается значимость и устойчивость подсистем и ИГС в целом. Это дает возможность наметить направление прогнозирования и составить общий инженерно геологический прогноз. Признаки, используе мые при прогнозировании, следует выбирать таким образом, чтобы они ха рактеризовали устойчивость каждой подсистемы с точки зрения работы всей системы. Эти признаки должны отражать наиболее существенные для прогнозируемого объекта черты подсистем, и поэтому установление приз наков возможно только на основе анализа закономерностей, свойственных данной подсистеме, и взаимовлияния последней и конкретного объекта, генерирующего внешнее воздействие. Указанное взаимовлияние с наибольшей полнотой может быть выявлено путем рассмотрения обратных связей между ИГС и реально существующим объектом. При составлении инженер но-геологического прогноза реальность заменяется моделями. а

i аз

последствия взаимовлияния результатами моделирования и расчетами. Значимость обратных связей при этом не уменьшается. Необходим такие учет способности ИГС к адаптации и пределов последней (максимально до пустимые осадки, критические градинты напора и т.д.).

Прогнозирование инженерно геологических условий осуществляется- на всех этапах изысканий. На ранних этапах оно опирается на гипотезу roo логического развития изучаемой территории. Исходя из нее,можно оценить главные черты, определяющие специфику инженерно-геологической обйта новки. Принимая во внимание те ее особенности, которые существенны для технической системы, составляется прогноз ИГС. На дальнейших этапах исследований гипотеза подтверждается, уточняется или заменяется другой гипотезой. В связи с конкретизацией параметров внешнего воздействия появляется возможность более уверенно выяснить те из них, которые оп ределяют функционирование объекта, для которого ведется прогнозирова ние, оказывают наибольшее влияние на ИГС и позволяют указать подсисте мы последней, обусловливающие ее работу. Таким образом, намечаются основные направления прогнозирования, а сам прогноз становится бллее конкретным, целенаправленным, достоверным и точным 11.61.

При выработке прогноза инженерно геологических условий используются как качественные, так и количественные характеристики, но сам прогноз во многих случаях (а если речь идет об общем прогнозе инженер ио-геологических условий, то всегда) дается в качественной форме. Часто такая оценка оказывается достаточной, а сами условия позволяют сделать однозначное заключение. Однако во многих случаях сравнение ин женерно-геологических условий затруднено. Окончательный ответ на ноп рос о том. какой из районов, участков, площадок и т.д. харктеризуетси наиболее благоприятными условиями в инженерно-геологическом отношении, можно получит!., сравнивая стоимость строительства в их пределах. 1'еме ние задачи в такой постановке выходит за рамки компетенции инженера геога. В то же время желательно иметь способ, позволяющий сопоставит!,

за !

инженерно геологические условия по конкретным признакам. Для этого предлагается следующий способ, вначале отбираются признаки, определяю щие инженерно геологические условия сопоставляемых территорий. Из этих признаков составляется матрица, при заполнении которой вычисляются средневзвешенные величины признаков с учетом их-особенностей и роли по по отношению к сооружению. Далее признаки ранжируются опять-таки г, учетом их особенностей и решаемой задачи и подсчитывается сумма ран *гов. Чем эта сумма больше, тем благоприятнее инженерно -геологические условия. В связи с тем, что большинство признаков неравноценно, для вычисления их отностельной значимости целесообразно проведение анкетного опроса. Применение такого способа дало вполне положительные результаты 12,37,2.391. -

В результате,исходя из классификационного положения ИГС,оценивается влияние сооружения на геологическую среду после его возведения, определяемое характером взаимодействия сооружения и ИГС (табл. 10).

• Далее устанавливается управляемость ИГС и даются рекомендации по оптимальному размещению сооружений,принципам их возведения, производству работ, приспособлению к окружающей среде и мероприятиям по ее защите (рис.5). При этом основная задача состоит в выработке рскомен даций при неблагоприятных инженерно-геологических условиях. Схема составления таких рекомендаций, приведенная в табл.1! . исходит из то го. что каждый из способов возведения гидротехнических сооружений при меняется в определенных инженерно геологических условиях, и наобо рот,каждой инженерно геологической обстановке соответствует определен ный метод строительства.

В виду того, что число последних сравнительно невелико, инженерно геологические условия могут быть объединены в группы но принципу сходства методов подготовки основания ссоружений в пределах таких групп.

-i Та^ллц» 10

Повода Высота плотины, и Влияние на геологическу среду

практически незначимой значимое Еесъма эначз.:ое

2,-1Яа *,ГРЗД С.ГШа X,м/сут . З.ГПа f/рад С.МПа : К, и/сут З.ГОа % [JBA С.МПа ' ",u/oyi

Скальные более 100 70-Ю0 25-70 . менее 25' г ï зое юс а xa. m äEX ¡№- Плотины И5 9» xx soi XX- грунтовые «0.001 <0-005 материалов зос m m jsí зсх joe : зек ж 3íx за. за xx O.OCI-0.OI 0.005-С.05 C..QI-G. I ' О.1-Х ЗОЕ ЗШ «с SX за за Ä за зst »f -XX 0.01 0-05 »0-1 ». I

Крупно- ООЛОМОЧ- нае и песчаные более.' 75 35-75 •15-35 менее 15 *0.3 ->0.15 ^»0.05 *с.оз »40 »38 »35 »32 г C.Ol >0.008 »0.0C6 »0.005 к к ж зе С.15-0.3 0.10-0.15 C.Q3-0.05 Q.02-0.03 38-40 3S-38 33-35 3Q-32 (8-10310"® (5- 8)10"® (4 -6)10"? (2 -5)10 3 X к зе x < с.з <0Л <0.03 <0.02 <38 <36 <33 <30 <C.0Ó8 <0.005 <0.004 <ç:oc2 Sí эе 3t 3£

Глинистые более 50 25-50 15-25 менее 15 зеэе »0.12 >0.04 »0.03 m »26 »24 »22 ЗвЕ » 0.05 »0.03 »D.025 asi нх xx зеэс зек 0.08-0.12 0.03-0.04 0.02-0.03 3se 24-26 ■ 22-24 20-22 эзд 0.03-0.05 0.02-0.03 0.015^0.02 зэе юс se 33 заЕ <0.08 <0.03 <0.02 за <24 <22 <20 i® <0í03 <0.02 <0.015 35t гт 3sk XU .

Скальные öcaee 100 60-JQQ 25-60 менее '25 »8 »2 к зе -• П Ы5 „ »42 »39 »35 лотинн бб\ . I.I 0.9 0.7 0.3 ■онные и ее 0.001 :.' W 0-1 • säзобетонна ¡ 5-S ' 1-2 за НЕ ' 42-45 39-42 3« эех 0.9-I.I 0.7-0.9 зн ' ЗОЕ " O.OOI-G.OI Q.005-0.05 за зех <5 . <1 за зш <42 <39 BE хзс <0.9 <0.7 BE & O.Ol а'дг à* . m

Крупно-обломоч-нме и песчаные Солее 50 25-50 10-15 менее , 10 X » 0.12 > С.08 »0.02 зе »36 »34 »28 » 0*008 »0.006 » Q.0C4 зое зек 5м •ж* X 0.07-0.12 0.05-0.08 C.QI-0.02 зе 34-36 32-34 26-28 (6-8)10"® (4-6)10 ® (2-4)I0"3 хзс xx xx xx »0.07 <0.05 <0.01 <34 <32 m <C.006 <0.004 <0.002 зое m ш -за

Глинистые более 20 IC-20 менее 10 xx » C.I »C.C2 39t »22 »10 за » 0.04 »,0.02 3se" зое зш »C.04 0.03-0.I С.008-0.СЗ > 22 18-22 15-18 >0.04 С.03-С.04 0.01-0.02 SS xx зое <С.С4 <0.03 <0.008 < ¡i <18 <15 <C.04 «C-.C3 <C.0I 3« 3« 3«

н - Вшшга веоша значило при любой величине показателя. зсзе - Значение показателя не определяет отнесзние породи к классификагсонноЗ группе.

Рис5. Модель защиты геологической сседы

Таблица И-

пп Краткая Основные рекомездацпи дри неблагоприятных в строительном отнссанда породах

июкенерно-геалогического строения скал!/:-;: полускаль- риу-рг.'. несвязных мягких связных особого состояния у.\ свойств

ных круп.чооб- г лоцочаых ее чаш;" лппнеть'н лессах :: лессозгд- ннх тор}зх плах.твкучз- -лэстпчнин У. мягкоплас- рэстео- многолетне-мерзлых

т ъ 3 4 5 6 ' 7 е1 НРСТНХ ТС II 12

X Благоприятная а строительно!,: отношении порода слагает весь .разрез е р о л.р :лп! не т р е б у е т о я ■ Не :: а - ггт е, н о т;:.: не требу 8 тк

2 Мощность неблагоприятной в строительном отношения породи невелика шш благоприятная з строительном ОТНО-шеник порола залегает в виде проелся Соякаой коц-ности на относительно малой глубине , С О г л у б л а н и к о н о т е до 0 т н 0 □ р у К Т II б л а г о в е н и к в н ы е ; л : а о породи и е в с т р о п р роит и я ? е л ь к "о : и я

3 Мощность неблагоприятной в строительно:,; отноше-ш порода значительна или благоприятная в строительном отношении полода залегает в вида ппослоя бальзой мощности на значительной глубине Цементая тивяые г/ ме ванне ментов, устроЗса ия, конструк-ероприятия.при-овайных фундз-анкеровка,-) ■во стевоя Шцевтацгя, применение свайных 47й-даментовЗ), яовструк-тивяые ме-роцриятия Силикатизация, глубинное уплотнение , дрименекие свайках фундаментов конструктивные мероприятия Применение свайных £ун- о-) даментов,"' конструктивные мероприятия Силикатизация, термическое закрепление ,пред-зарлтель-ное замачивание , конструктивные !.»-р ОЦРИЯТНЯ Электр охимг-ческое закрепление, применение вертикальных дрен, свайных ¿7 н-даментовл> предварительна кое обЬатие, ' конструктивов мероприятия П-давнензв • «¡аЗных йундаменпЭГ конструк-тпэяыз :.:е- р СИРИЯТИЛ

4 Неблагоприятная в строительном отноаекяи псгсдз слагает зесь" разрез пли благоприятная г строительном отноаёпст порода залегает :: вида прослок небольно?! модности "ементац: и •я, коесгрукив еропрлятия ные "емектавдя глубинное уплотненге конструктивные мероприятия Конструктивные керо-приятия "ояструк-тивные мероприятия "р^ленеппе гертикгль:-"-;: Р-зтне.кс:-:-ст-уктиркае :.-е 'оп иятн.- ".'.ог.стру::-тнвкав мероярия-т :-я

I 3 ■1 1 5 6 : 7 | е о :с tt т->

5 Не благоприятная з строительном отношенл: порода залатает, 5 гизв прослоя небольшой мощности на относительно малой глубине ЦЭМ8Н Заглубле к о н тация • ние до благопр отру к т :: поймана гае свэйяых фун^ман- !ЯТН01! 8 СТр( е'вие силикатизация, применение сваПнях йунтамея- тоз"' жтельном от м е р о п р пришненя нопенип пор п я т п я е свайных $ TOB одг. ундаман- Применение сэаЗных .\7Г!ДЭМеКТСП,'; конструктивные нероп-м-

6 Ндблагоприятная в строительном отнооенпл порода залегает г вгда прослоя на значительной глубине!) иш неблагоприятная в строительном отношения порода залегает в ввде прослоя болызой мощноетд иа относительно малой г л"у б и н е Д е к u е н т О H С трук! м е р о п р и ц и я , ■явные я т и я Силикатизация, конструктивные мероприятия Применен зданий ] иые ■ие свайных ЭС, ЕШ530В н е р о силикатизация, термическое укрепление, предварительное замачивание ЙГЩИШНТО! Е Т.П.,КОКС ПРИЯТ1 ДЛЯ ¡тпуктиа-я ,и электрохимическое закрепленив, приме-нениа вертикальных дрен Применение сваакых фундаментов^ конструктивные мероприятия

7 Переслаивание благотмтных п неблагеп-.кятша в строительно;.: откоавк:™ пород к 0 н о т р у к ,т ; г .1 о п ; г я Ц и я , г н и е т :: я Силпка- тпзацм. КОНСТ- ропрад-тля лонструк-тивяае ав'.?оп">пя-т к Предварительное эамачквэ-;:;:а, конструктивные мероприятия Конструк-ЕЭНЫО мероприятия, пред-ва-:г тельное уплотнение 'Ппимененне вe^т:^кa льнах дрен, электюхл-ш:ческое закреплэжге, конструктивнее тпя Конструктивные из^оп"ая- Н1Я

С Неблагоприятная г строатзльнсм отнозенгп: повода залегает а аде сравнительно уз-::::х зон от пологих до Ев^токаль-кых "в :сар з;:терно ?2сч::сгк задал:оЛ ст' кокструк э о последуй о::?е.-ьк12.: ка кзрх'з .'.¡ероц, »рагяои. " П е :: з р .а : т в ; г о "онстру::т::г-шгв меропр кт::.".

укреплекпз неблагоприятной г ст '.оптэдьни.: отползши: поюди рекомзздуется п.-:: ее значительно;; moüihoct:'. ;

, дхл саортдн:!."! о отиос::тэяьно габолшоЛ площадью Су-дамаптов (здпн-л Тс:, алазв :: т.п.)

e<i i

В рассматриваемых целях все породы удобно подразделить на благоприятные и/неблагоприятные в строительном отношении. К первой группе относятся породы, свойства которых таковы, что для возведения на них сооружения и его нормальной эксплуатации не требуется дополнительных мероприятий. В противном случае порода принадлежит к неблагоприятной н строительном отношении.

11рослой(зона) породы, неблагоприятной в строительном отношении, учитывается в том случае, когда он сказывается на работе сооружения. Что же касается прослоев пород, благоприятных в строительном отноше нии, то если такие прослои улучшают инженерно геологическую обстановку. они признаются существенными, а их мощность значительной.

Нетрудно убедиться, что приведенные в табл.11- схемы охватывают или к ним могут быть сведены практически все важные в инженерно-геологическом отношении ситуации 12.291.

Основой для заключительного этапа прогнозирования - верификации прогнозов - служат данные, получаемые в крупномасштабных экспериментах. при документации строительных выемок, в ..результате наблюдений за строящимися и построенными сооружениями. Как показал анализ, точность общих инженерно-геологических прогнозов удовлетворительна [2.36,2.501. Что касается частных прогнозов, то применительно к прогнозу показате лей свойств сопоставление сделанных прогнозов с действительностью ил люстрируется табл. 12. свидетельствующей о правильности предложенной методики.

7. Примеры инженерно геологического прогнозирования

7.1. В качестве первого примера рассматривается прогнозирование при обосновании проекта наземной Ленинградской гидроаккумулирующей станции (ЛенГПЭС).

ÍÍ соответствии с назначением сооружений ГЛЗС их нормальная эксплуатация возможна, если: 1 фильтрационные потери из верхнего

Таблица

Породы

П а г> а м е т п и

прогнозные

действительные

Граниты микроклико-вые среднетрещино-ватые

То же, повышенно-трещиноватые

Гтанито-гнейсы среднетрещиноватые

Граниты биотитовые выветрелые

Ешш ленточные Текучие &

Или текучие (Оху)

Суглинки, твердые

Глины твердые (Д3)

Суглинки твердые

и Рш>

Глины твердые (РР3)

оаложешге откосов 84° 79°

83°30'

29°30* 4 2

С, МПа

0.06

0.003

0.07

0.05

79°, в тектонических зонах 64°

82°30'

Ч>

31° 3

2°30* 25° 30' 27°30'

С,Ша

0.05 0.025 0.002 0.075 0.045

Модуль деформации, МПа 50

130

125

si ■

бассейна не превышают допустимых; 2)склон, на котором размечается трубопровод. устойчив; 3)осадки здания ГПЗС не приводят к нарушении его сопряжения с трубопроводом: 4)илотина устойчива, а фильтрационная способность основания дает возможность создавать нижнее водохранилише. Наиболее важными и характерными для ГПЗС являются требования пи. 1-3.

Исходя из перечисленных условий инженерно-геологическое прогнози ровани должно дать ответ на вопросы, каковы а водопроницаемость пород, слагавших ложе верхнего бассейна, и мощность водонепроницаемых раз ностей; б прочность пород и устойчивость склона после размещения на нем трубопровода и наполнения верхнего бассейна: в)деформируемость по род основания станции (прочность, как правило, не играет определявшей роли). Очевидно, имеется e*e целый-ряд проблем, решение которых необходимо для проектирования ГПЗС. но они в подавляющем большинстве не являются принципиальными.

В связи с резким пространственным разграничением сооружений ГАЗС в целом ряде случаев природная обстановка на участках их размещения также резко отличается. Поаюму при прогнозировании следует иметь в виду, что инженерно-геологическая система может иметь на каждом из таких участков самостоятельный характерно разному реагировать на внешнее воздействие, а взаимовлияние этих систем может быть неявным. Поэтому границы инженерно-геологической системы устанавливаются даже на ранних стадиях проектирования применительно к основным конструктивным элементам ГПЗС. Для верхнего бассейна она охватывает его ложе, основа ние ограждающей дамбы и склоны возвышенности, где он размещается. Л^я трубопровода это обычно склон в пределах глубин распространения но нерхности скольжения, для здания станции область влияния нормалмшх напряжений, возникающих от ее веса.

Инженерно геологическое прогнозирование для выбора района строи тельства на территории европейской части России, как правило,, не провидится в связи с хорошей инженерно-геологической изученностью этой тер

ритории

Обычно-срази наысчаптся участки размещения сооружения. Выбор та ких участков для ГОЭС н пределах района, обслуживаемого Ленинградской энергосистемой, был сделан,исходя из топографических условий. Пило на мечено 10 участков на рр.Спирь. Яаниа. Опта. Оять. Полометь, Льста, Кунянка, Белая, Канва и оз.Иашозеро.

По отношению к крупным структурным единицам все участки можно объединить в д1)е группы, располагающиеся в пределах Главного девонско го поля (рр.Свирь. Ошта. Вапиа, Оять. Полометь. Льста) и карбонового плато (рр.Канва. Белая. Кунянка. оз.Иашозеро). Соответственно дочет-вертичные породы представлены образованиями верхнедевонского и камеп ; ноугольного возрастов, составляющими две подсистемы. В лодсистеме. объединяющей породы девонского возраста, преобладают глины, переслаивающиеся с песками, песчаниками, алевритами, реже с мергелями, извест няками, доломитами. Подсистема, включающая породы верхнего карбона, состоит из известняков, часто кавернозных,доломитов, песчаников, мер гелей и глин.

В подсистеме "четвертичные породы" основное место занимают образования валдайского ледниковья. обычно суглинки, в меньшей мере перок рнвающие их озерно-ледниковые пески, суглинки, глины, флюниогляпиаль ные пески, гравийно галечники, делювиальные супеси, суглинки и еще I! меньшей мере подстилающие морену флювиогляциальные пески и глины.

Характер геологической подсистемы определяет черты гидрогеологи ческой подсистемы. Подсистем!!, связанной с девонскими породами, свойственна приуроченность водовмещающих элементов к лескам и песчаникам. невыдержанным по мощности и простиранию. Поэтому режим таких зле ментон отличается разными по величине напорами. Подсистем,!, прдстан ленная породами нижпекаменноугольного возраста, связана либо с кавер нозными и трещиноватыми известняками (тогда она обладает повышенной водопроницаемостью), либо с прослоями песков и песчаников и по режиму

Таблица \3-

: Участок '.Плотность, т/м3 Влажность, <7 /о Число ■ Показат<

: порода сухой породы естественная на пределе пластичнос- текучее

текучести ;паска-;тывания • ти,

р.Белая 2.24 1.98(19) 13(9) 25 13 12(19) 0

р.Кунянка 2.22 1.96(16) 13(11) 23 13 10(16) 0

р'.Шапша 2.20 1.92(10) 14(10) 24 14 10(10) 0

Таблица 16

Породы

:Плот-

ГНОСТЬ

;сухого : грунта,

: т/м3

Влажность,' %

есте- :на пределе

°™ен-:теку-:рас-ная .*чес- :каты-

тк : вакия

Число:По-плас-: ка-тич- I занос— :тель та, :теку-:чес-"ти

^ГС.МПа £

ду сы

Суглинки

надленточ-

няе

Суглинки ленточные

То же

1.44(73) 33(87) 29 19

1.27(150)42(184) 39 1.10(21) 55(65) 44

10(100) 1.4 9/18 0.015.^6 ....... 0.006

16(204) 1.18 6 0.01, 12 0.005.

19(40) 1.58 4/9 0ДЮЗ(О1) 0.002 ~

Суглинки

подленточ-р.

ные

Суглинки с включением крупно-обломочного матещала и до 20%^,^

1.52(118)

27(147)

2.04(459) 22

11(561)

21 10(129) 0.7 12 0.025 20 0.010'

13 9(60) -0.22 24 С. 070 27 0.058

(35)8

(92)

Примечания: I. В скобках числфпределений. 2. Над чертой параметр прочности в неконсолидированном состоянии.под черт в консолидированном. 3. Модуль деФопмации озепно-л1 никовых отложений для нагрузок 0:,'02В-0.075 Ша.для ледниковых 0.1 -0.4 МПа.

Таблица И

Местоположение ГАЭС Характеристика геологической подсистемы на участке

верхнего бассейна : трубопровода здание ^ станции

I 2 1 3 4

р.СЕирь

п.Еелая

т.Кунянка

п.Иапша

оз.Пашозепо

п.Капша

Суглинки ^Ц.г^сА

мощностью : до 20 м с линзами и птюслоя:.:л песков до 10 м, подстилаемые пескам:: Ц й-хМ"р

Суглинки $ Чд мЛ мощностью Г0-30м, подстилаемые переслаивающимися известняками, глинеадя,

песчаниками С

Суглинки vd мощностью до'15 м, подстилаемые галечниками и песками

Суглинки мощностью более 30 м

Суглинки ^Ош^с! мощностью до 40 м

Суглинки

мощностью до .'35м

Суглинки 1т» й;, мощностью более 35м, л нишей чаотп склона глинн х>з )г

Тлены з),^

Сугдинки чО-л^с! в верхней части склона,переслаивающиеся известняки ,глины,пе сча-ники Ст в средней части, - глины в нижней части

Суглинки я мощностью до 15м, подстилаемые пес-каш

в нижней части склона суглинки

Суглинки в нижней части склона глины

Суглинки %0,т,ус1> з нижней части склона переслаивающиеся известняки ,глины,песчаники Ст

Суглинки4 Ч в средней часхти склона пески ,т5 мелкие И} й.г.уа мощностью до 10м

Глины

Галечники, пески ^ </сI, подстилаемые на глубине 20 и известняками с ппо-слоями глин

ТляныЛ^г

Суглинки пО.,2 усА,

подстилаемые на глубине 15 м переслаивающимися извест-няками,глинами, песчаниками

Суглинки

подстилаемые по глубине ТО м песками мелкими

ниже супеси

; Продолжение табл. М

р.Сшта

рЛсяометь р.Лкта

п.Оять

Суглинки мощностью более 40 м

Суглинки мощностью более 20 м

Суглинки °5 мощностью около 6С м

Пески,пеке супе-

ОН ^Ъ.Т.кгС

мощностью до 45 м

Суглинки

Суглинки С^О.Г.'/с! Суглинки оАйоэ

Супеси,суглинки

в спедней части склона пески мелкие Ц Ч,г.

мощностью д|

12 м.ниже п< реслаиваюцж ся известняками, глины, песчаники С-

Суглинки с^О-лч

подстилаемые на глубине 40 м переела! вающимися гл! нами, пес каш, песчаниками I

Суглинки

Глины с

щюслоями песков и песчаников 3>}

Суглинки

0,1, и

Таких образом, рассмотрение геологической подсистемы позволяет считать склони,па которых предполагается разместить трубопроводы, и целом устойчивыми. что подтверждается коэффициентами запаса устойчи вости (табл.15

Анализ геологических подсистем п основаниях зданий станций дает возможность объединить их п четыре группы. В первой гриппе основаниями будут служить породи девонского или каменноугольного возрастов (участ ки на рр.Свирь, Полая, Вапша. Льста.), но второй ледниковые суглинки (участки на рр.Капиа, Оять, Полометь), подстилаемые девонскими (р.Ои та) или каменноугольными (р.Павозеро) породами, в третьей флювио гляпиальными образованиями (р.Кунянка) В соответствии с характером ге ологической подсистемы находится деформируемость оснований (табл.15 ).

В табл.15 приведены обобщенные признаки инженерно геологических систем, к которым относятся отноиение фил* ¡раиионных потерь к полезно му объему верхнего бассейна 0, коэффициент запаса устойчивости основания трубопроводов Кз. осадки зданий ГПЗС Ь'. После ранжирования призна ков ( в силу вывеизложенного значимость всех признаков принималась одинаковой) становится очевидным, что участок на р.Иапже является предпочтительным (табл.15 ).

').?.. В качестве второго примера рассматривается прогнозирование для обоснование рабочего проекта дамб Л 2 и Д 10, входящих в состав комплекса сооружений, предназначенных для защиты г.Сапкт Петербурга от наводнений!2,27].

Ламба Д 2 расположена в Южных воротах Невской губы. Ширина дамбы по основанию 110 • 130 м. по гребню .16 м, высота 10.1! И м. Дамба Л 10 находится в Северных воротах Невской губы. Она имеет такие же иирипу основания и гребня, высота ее й 10 м. В теле дамб размечаются линии связи и электроснабжения.

I) основании Д-2 на глубине около 30 м залегают суглинки, сформи ровавшиеся в период лужской утадии валдайского оледенении. Нише негре

Таблица <5

Местоположение ГАЗС % : i ' Кз : ' Ранжированные признаки 5, см -¡- • ......ûç- 1.....к," : s л Су кола

р.Свцрь 18 1.40 37.5 -1.28 '1.04 -I.I5 - 1.39

р.Белая 30 ■ I.6I 32.5 -2.14 1.19 -1.0 - 1.95

р.Кунянка 42 1.35 42 -3.0 1.0 -I.3I - 3.31

р.Шапша 14 1.68 37 -Ï.0 1.24 —I.I5 - 0.3Î

оз.Пашозеро 23 1.80 43 -2.07 1.33 -I.3I - 2.05

р. Каша 24 1.70' 60 -I.7I 1.26 -2.0 - 1.75

р.Отата 26 1.92 42 -1.86 1.48 -I.3I - Г,69

р.Полометь 25 1.86 40 -1.79 Г. 38 -1.23 - 1.64

р.Лига 19 -1.80 37 -1.36 1.33 -I.I5 - 1.18

р.Оять ' 26 I.9Û 37 -1.86 I.4I -1.23 - 1.68

мены суглинки и глины балтийских приледниковых озер общей мощностью до 28 м. состоящие из трех горизонтом подленточиого, ленточного и над ленточного. Кщс выше спорадически развиты маломощные морские пески и супеси.

Исходя из назначения, конструктивных особенностей дамбы и геоло гического строения выделяются две геологические подсистемы, одна из которых вмещает озерно ледниковые, а вторая ледниковые отложения. Условия формирования этих отложений обусловили резкие различия в их-составе и свойствах (табл.16) и принципиальную разницу поведения в основании сооружения.

Гидрогеологическая подсистема включает воды морских песков', песчано - пылеватых прослоен ленточных отложений и внутриморенных линз.

Вышеизложенное позволяет заключить, что значимой является только геологическая подсистема, образованная позднеледниковыми отложениями, среди которых главное значение имеют ленточные глины повышенной влажности.

Границы ИГС по глубине определяются характером распределения напряжений в основании дамбы и свойствами слагающих его пород. Сжимаемая толща ограничена кровлей суглинков лужской морены. 11 плане, учитывая положение поверхности скольжения. ИГС занимает полосу, отстоящую от оси дамбы па 75 - 100 м.

Прогнозированию подлежат показатели деформационных и прочностных свойств глин и их изменение во времени. На основании лабораторных они тов. проведенных применительно и неконсолидированному и ионсолидиро ванному этапам работы основания, получены прогнозные характеристики, приведенные в табл.1С.

Наблюдения за дамбой подтвердили правильность сделанных нрогно

зов.

П основании дамбы Л 10 залегают суглинки лужской морены, на от

I '00

дельных локальных участках перекрытые либо межстадиалышми охтинскими песками разной крупности с преобладающей мощностью около 2 м.. либо суглинками и супесями невской морены такой же мощности, либо сонремеп ными морскими преимущественно песчаными разностями, мощность которых обычно но достигает 1 м.

Гидрогеологическая подсистема имеет тот же характер, что и в со-новании дамбы Л 2.

Ясно, что в таких условиях определяющей является геологическая подсистема, образуемая ледниковыми суглинками. Принимая во внимание прочность и деформируемость последних и нагрузки, передаваемые дамбой на основание (не более 0,12 МПа). можно заключить, что геологическая подсистема будет стабильной во все периоды эксплуатации сооружения. Действительно, с 1982 г. до настоящего времени деформации дамбы не от мечены, а осадки от водопропускного сооружения, к которому примыкает дамба и нагрузка от которого составляет 0.Н МПа не превысили 0,02 м.

Заключение

1. В результате исследований, проведенных автором, обоснованы основные понятия и положения теории прогнозирования при инженерно-гео логических исследованиях для гидротехнического строительства. Показа но, что объекты, изучаемые инженерной геологией, представляют собой открытые динамические системы. Это делает возможным использовать прин Пипы системного подхода при инженерно геологическом прогнозировании.

2. На основании обобщения Фактических материалов прослежены и охарактеризованы закономерности, управляющие распределением в прост раистве и времени свойств пород и геодинамических процессов,, а также их изменений под влиянием гидротехнических сооружений.

3. В результате анализа взаимодействия гидротехнических сооруже пий и геологической среды предложены классификации инженерно-геологи-

loi ./ -

: f

чсских систом. /

4. Автором предложена классификация инженерно геологических прог нозов, позволяющая определить папранленность и методы прогнозирования при инженерно-геологических исследованиях для гидротехнического строительства. - -

5. В итоге теоретических разработок и научно производственных исследований на многочисленных гидротехнических объектах, проектируе мнх 11 построенных в различных инженерно геологических условиях, разра от,nia и апробирована методика прогнозирования, обеспечивавшая значительное повышение надежности и эффективности решения задач, возникаю цих при гидротехническом строительстве. Предложены качественные и количественные критерии, позволяющие реализовать методы-прогнозирования инженерно-геологических условий для обоснования проектов гидротехни ческих сооружений.

В. Разработаны схемы оценки влияния гидротехнических сооружений на геологическую среду и составления рекомендаций, обеспечивающих он тимальное взаимодействие таких сооружений и геологической среды.

Основные защищаемые положения сводятся к следующему.

1. Инженерно - геологическое прогнозирование производится исходя из анализа системы "геологическая среда-гидротехнические сооружения" с учетом специфики влияния таких сооружений, выражающейся в совместном воздействии статических и динамических, нагрузок, создаваемых весом сооружения и воды,а также физико-химическим и химическим влиянием последней на геологическую среду.

2. Породы, служащие основанием и средой гидротехнических сооружв ний, представляют собой динамические системы открытого типа, ооладаю щие обратными связями, т.е. способные к авторегуляции. Это позволяет при прогнозировании их работы использовать методологию системного под хода.

3. Инженерно геологическое прогнозирование проводится с целью на

учно обоснованного предвидения реакции инженерно г еологической системы на воздействие, создаваемое гидроузлом, на псионе выявления, качест пенной и количественной оценки пространственно-временных закинимер ностей. свойственных объектам инженерно-геологического изучения, их изменений под влиянием гидротехнических сопряжений, а также особен костей последних путем структуризации инженерно-геологической системы с выделением значимых для этих сооружений иодсистем. Значимость подсистем устанавливается rio результатам анализа взаимовлияния гидротехнических сооружений и геологической среди.

4. Для реализации указанной цели предложен содержательный алгоритм инженерно-геологического прогнозирования, система методов прогнозирования на разных этапах обоснования проектов гидротехнических - сооружений, а также качественные и количественные критерии прогнозирования показателей свойств пород, возникновения и развития гсодинами ческих процессов.

5. Главным в анализе инженерно геологических условий явяляется прогнозирование способное-ти инженерно-геологической системы адаптироваться к воздействии от гидротехнических сооружений, которая выражается через показатели свойств системы и их изменения под влиянием сооружения; тс же критерии положены и основу выбора мероприятий по" защите геологической среды. Использование таких критериев дало возможность разработать рекомендации по оптимальному приспособлению гидротехни ческих сооружений к геологической среде и построить модель ее защиты при строительстве и эксплуатации зтих сооружений.

Основные работы, опубликованные по теме диссертации

1. Монографии

1.1. Моренные отложения северо запада СШ'.М. ."Наука". 1!ГЛ

1.2. Расчетный показатели физико механических свойств грунтом./!.. Стройиздат. 1973 - i

1.3. Механика грунтов н инженерно геологической практике.M.. "Недра". 197'/

1.4. Многолетнемерзлые скальные основания сооружений.Л.. Стройиз дат. 197«

1.5. Mecanica de los .suelos en la practica du la yeoloqia aplicada inqenieria. Editorial Mir. Mosen. 1980

1.6. Инженерно - геологическое прогнозирование.M.. "Недра", 1984

1.7. Расчетные характеристики грунтов.М.. Стройиздат, 1905

•2. Статьи -

2.1. Иольдиевые глины северо - востока Карелии. - Инф. сб. Лен-гидропроекта, 1961, N 20, с.19-25

2.2. Верхне-Свирская плотина на р.Свири. ñ кн. "Геология и плоти ны". т.4.М.-Л.,"Энергия,"1964, с.81-90

2.3. Нарвская-плотина на р.Нарве.-В кн. "Геология и плотины", т.4. И.-Л., "Энергия".1964. с.72-81

2.4. Физико - механические свойства флювиогляциальных отложений запада Мурманской области и Карельской Í1CCP.-Тр.Ленгидронроекта. 19G5, сб. 2. с.112 121

2.5. Инженерно - геологическая характеристика четвертичных отло жений Карелии. Тр. Ленгидропроекта. 1965. сб.2, с.105-111

2.6. К вопросу о методике определения сопротивления слабых гли нистых грунтов сдвигу. В кн. "Слабые глинистые грунты". Таллинн, 19R5.

с. 219 222

2.7. Об учете изменения сопротивления слабых глинистых грунтов сдвигу. В кн. "Слабые глинистые грунты". Таллинн. 1905. с. 222 22!)

2.8. Об изменении физико механических снойств лужской морены Ленинграда. Тр. Ленгидропроекта. 196В. сб. 4. с. 80 85

2.9. К определению объемного веса скелета пссчано гравийных ■ грунтов.-Тр.■ Ленгидропроекта,1966, сб. 4. с. 86-90 - /

2.10. Инженерно - геологическая характеристика основной морени последнего оледенения северо запада европейской части СССР:;В кн: "Формирование и изменение физ. - мех. свойств горн, пород под влиянием естсств.и искусств, факторов."Л., 1966, с. 103-110

2.11. О применении методов математической статистики к выбору расчетных Показателей свойств грунтов. -В кн. "Матем. методы в инж. геол."М.. 19БВ, с.135-138

2.12. Об определении коэффициента фильтрации пссчано - гравийных грунтов.-Тр. Ленгидропроекта. 196В, сб.7. с. 81 84

2.13. Особенности свойств глинистых пород в-связи с условиями их образования на примере северо - западных районов Русской платформы.-В кн."Тезисы докл. Межвед. совещ. по инж. геол.". П..изд. МГУ. с. 42-45

2.14. Изменение характеристик деформируемости водонасыщенных гли нистых пород в основании сооружений.-В кн. "Прибалт, геотехн."Каунас, 1968, с.84-90

2.15. Оценка механических свойств глинистых пород с учетом их состояния.- Докл. отд. и комис. Географ, о-ва СССР. 1969, в. 14, с. 45-53

2.16. Особенности свойств глинистых пород в связи с условиями их формирования.- В кн. "Пробл. инж. геол."И,, Ю. 1970, с. 124-132

2.17. Закономерности развития деформаций сдвига и изменения прочности по времени некоторых слабых глинистых грунтов. В кн. "Стр во на слабых глинистых грунтах". Рига. 1970. с. 56-59

2.18. Выбор расчетных показателей свойств грунтов с помощью неко торых методов математической статистики,- Тр.Гидропроекта. 1970. сб.9. сс.265 269

2.19. Влияние катионов на прочность глинистых грунтов. За».ЛГИ. 1971. т.72. в.2.с.110-112

(

2.20. Физике) - механические свойства моренных отложений запада Мурманской области. Карельской ПСС11 и Ленинградской области. Тр. Лен гидропроекта 1972. N 27, с.54 05

2.21. 0 выборе методики лабораторных исследований сопротивления сдвигу глинистых пород при: их использовании н строительных целях,- Тр. Гидропроекта,1972. N 27. с.13В 142

2.22. Состав и Физико механические свойства моренных суглинков Вологодской, Архангельской и Ленинградской областей,- В кн. "Ипж. ге ол. изуч. морен". Ярославль. 1974, с.111-124

2.23. Физико - механические свойства ленточных глин позднеледни ковых озер.-Тр. Ленгидропроекта. 1974, N 37, с. 123 140

2.2$. Прогноз изменения мерзлотных условий при инженерно геоло -гическом изучении мерзлых скальных пород при гидротехническом строи тельстве.- Тезисы докл. и сообщ. конф. ишекат. ин-та "Гидропро ект".М.. 1975, в.2. с.27-29

2.25. Некоторые вопросы применения показателей состава и свойств горных кород для режения общегеологических задач.-Тр. Гидропроекта, 1975, N 46, с,119-127

2.26. Об инженерно - геологическом прогнозировании.-Тр. Гидропроекта, 1975, N 46, с. 145-162

2.27. Инженерно геологические проблемы защиты Ленинграда от наводнений. -В кн."Пробл. ивж. геол. в связи с рац. использ. геол. сре ды", тема 4. Л.. 1976. с.96-98

2.28. Прогнозирование и системный подход в инженерно геологических исследованиях. В ин."11робл. инж. геол. в связи с рац. использ. геол. среды", тема 7. Л.. 197В. с.9В 98

2.29. О количественном сравнении инженерно геологических уело вий. Гр. Гидропроекта. 1976. N 52. с. 70 77

2.30. Инженерно геологический прогноз для целей гидротехнического строительства в условиях развития многолетнемерзлых пород.-Тр. Гидро

проекта. 1970. N 52. с. 7В 80

2.31. Формирование состава и свойств моренных' отложений как основа методики их изучения.-Тр. 1 Всосоз. конф. но инж. геол. Тбилиси. 197В. т. 1. с. 348-350

2.32. Некоторые теоретические вопросы инженерно - геологического прогнозирования.-I) кн. "Инж. геол. обосн. условий, разраб. место рожд. полезн. ископ." П.. Науч.-иссл. ин т техн.-эконом, исслед.. 1977. с. 23-26 :

2.33. Инженерно - геологическое прогнозирование при изысканиях для гидротехнического строительства в области распространиения многолетие мерзлых пород.-'Тидротехн. стр во", 1977. N10. с. 13-15

2.34. Многолетнемерзлые. скальные породы как объект системного прогнозирования при инженерно - геологических исследованиях.-В кн. "Общее мерзлотовед. Матер, к 3 Международ, конф. по мерзлотовед". Но восибирск, СО "Наука". 1978, с.186-197

2.35. Прогнозирование инженерно - геологических условий при изыска ниях для гидротехнического-строительства.-В кн."Пробл. ин*. геол. в гидротехн. стр-ве". Тбилиси, "Мецниераба", 1979, с. 37-44

2.36. Некоторые вопросы прогнозирования карста горных областей в условиях развития многолетнемерзлых пород,-В кн. 'Карст Ср. Пзии и горн, стран".Ташкент. 1979. с. 120-122

2.37. Определение числа выработок при инженерно геологических исследованиях. Тр. Гидропроекта. 1980. N 73.с.21-29

2.38. Некоторые вопросы системного инженерно геологического прог-позирования. "Инж. геол.".1981. N 3, с.10-13

2.39.Типизация инженерно геологических условий.-Тр.Гидропроекта. 1981.N 77.с. 40 44

2.40. Прогнозирование показателей механических снойстп скальных но род по характеру их трещиноватости. Тезисы докл. и сооби. 7 конф. изыскат. ин та "Гидропроект". М.,1981, с.120 122

2.41. Условия формирования оползней на участка расположения Ленинградской ГПЭС.-Тезисы докл. и сообщ. В конф. изыскат. ин-та "Гидропро ект". П.. 19(14, с. 41 43

2.42. Особенности построения инженерно - геологических моделей при изысканиях для гидротехнического строительства в области распространи ния многолетнемерзлых пород.-Матер, конф. и совещ. по гидротехн. Л.. Знергоатомиздат, 1984. с. 23-25

2.43. О некоторых закономерностях деформирования грунтов. Тезисы -докл. и сообщ. 9 конф. изыскат. ин-та "Гидропроект".М., 1987. с.47 -49

2.44. Некоторые закономерности изменения свойств грунтов в прост ранстве,- В кн. "Простр. изменчивость инж. геол. условий и методы ее изуч.-М., ВСЕГИНГЕО, 198?. с. 46-48

2.45.Изучение и оценка пространственных изменений состояния и свойств гранитов участка основных сооружений Бурейской ГЭС.-В кн. "Простр. изменчивость инж.-геол. условий и методы ее изуч."М., ВСЕГИН ГЕО, 1987, с. 120.-123

2.46. Закономерности изменения инженерно - геологических условий в области развития многолетнемерзлых пород применительно к гидротехническому строительству.-В кн. "Простр. изменчивость инж. геол.условий и методы ее изуч.".У.. ВСЕГИНГЕО. 1987, с. 160-163

2.47. Прогнозирование показателей свойств грунтов при изысканиях для гидротехнического строительства. Тезисы докл. 1 Всесовз. съезда

инж.-геол.. гидрогеол. и геокриол.. ч. 'j. Киев. "Наук, думка". 1989. с. 55 5?

2.48. О некоторых особенностях деформирования скальных грун топ. "Основ., фунд. и мех. грунтов", 1987, N 6. с. 29

2.49. 0 соотношении осадок скальных пород при их погружении последи ватсльно прикладываемыми ступенями давления. Тр. Гидропроекта. 1987, N 122. с. G9 75

2.50. Прогноз инженерно - геокриологических условий и его достонср ность.-Изв.ВНИИГ им.В.К.Веденеева. 1983, т., 215. с.37-42

2.51. Прогнозирование переформирования берегов водохранилищ в ой ласти развития многолетнемерзлых грунтов.-"Гидротехн. стрно". 1991, N 4, с.11-14

2.52. Рекомендации по инженерно геокриологическому изучению скаль ных пород как оснований гидротехнических сооружений. С.-Петербург, ВНИИ!" им. Б.Е.Веденеева. 1992. 112 с. >

Работы 2.2. 2.5 написаны совместно с Н.П.Пстратовой, 2.4, 2.45-е П.В.Тягуновым, 1.3. 1.5. 2.6.2.7,2.14,2.15.2.17.2.21 - с Р.Э.Давно.

: 2.27 - с В.Л.Демидовым. 2.3 - с С.Я.1уковоким. 1.4,2.24.2.20.2.33. 2.34.2.36,2.42,2.46,2.50-2.52 с Н.Ф.Кривоноговой, 2.13,2.16 - с В.Д.Ломтадзе.Р.Э.Давко.А.В.Кузьминым. 2.25 - с И.П.Пироговым. 2.42 с Е.Н.Рыбиной. 1.1.2.22 - с М.П.Солодухиннм. 2.31 - с М.П.Солодухиным и В.М.Седенко.

Информация о работе

Каган, Анатолий Абрамович
доктора геолого-минералогических наук
Санкт-Петербург, 1993
ВАК 04.00.07

Автореферат

Похожие работы