Автореферат

зона питания грунтовых вод находится северо-западнее участка строительства стадиона;

зона разгрузки находится юго-восточнее участка, т.е. изучаемая территория является зоной транзита грунтовых вод и, частично, областью питания;

грунтовые воды имеют практически повсеместное распространение;

режим грунтовых вод носит постоянный (по распространению), но не стационарный характер,т.к. тесно связан как с природными, так и с техногенными факторами;

водовмещающими для грунтовых вод являются в основном суглинки ИГЭ-3, а относительно водоупорными - грунты ИГЭ-4.

Глубина залегания грунтовых вод на участке колеблется в пределах 0,6 - 5,35м. Мощность водоносного горизонта четвертичных отложений составляет 1.5-3.5 м, коэффициент фильтрации в среднем составляет 0.2 м/сут.

В процессе изысканий было установлено наличие подземных вод, приуроченных к трещиноватой зоне коры выветривания карбона, носящих напорно- безнапорный характер.Условия их питания и распространения осложнены структурно-тектоническими и геологическими особенностями территории. Подземные воды каменноугольных отложений приурочены к переслаивающейся толще аргиллитов, алевролитов, песчаников и, реже, известняков с прослоями углей.

Каменноугольные отложения имеют различную степень выветрелости и трещиноватости, что обуславливает различие фильтрационных свойств и водообильности различных литологических разностей пород.

Мощность водоносного горизонта не выдержана и на исследуемом участке составляет 13-24,5 м.

Коэффициенты фильтрации колеблются в пределах от 0,11 до 0,48 м/сут., в отдельных случаях снижаются до величин, близких к характеристикам водоупора (0,04 м/сут.).

Величины напора зависят от условий залегания и фильтрационных свойств пород, а также разломной структуры массива и зон естественной кольматации и разгрузки.

Что касается химического состава природных вод, то смешанное происхождение грунтовых вод предопределяет особенности их химического состава.

По химическому составу грунтовые воды относятся к гидрокарбонатно-сульфатным, натриево-кальциевым, по показателям агрессивности по отношению к бетону с марками водопроницаемости W4, W6, W8 являются неагрессивными.

Характер инженерно-геологических процессов на изученном участке связан с описанным выше комплексом природных и техногенных условий.

В числе процессов имеющих влияние на строительство стадиона необходимо отметить следующие:

эрозионные процессы, выраженные в формировании промоин и ложбин стока, открывающихся в балку, окаймляющую южную часть участка;

процессы техногенного осадконакопления (свалки хозяйственно-бытовых и промышленных отходов), имеющие в пределах участка незакономерный локальный характер и более организованный и интенсивный характер вдоль днища балки южнее участка;

процессы подтопления, имеющие смешанный природно-техногенный характер и существенно осложняющие строительство на данной территории (т.е. требующие применения защитных мероприятий);

процессы подработки и смещения толщи грунтов в пределах мульды оседания, что вызывает дополнительные горизонтальные и вертикальные напряжения в грунтовом массиве и строительных конструкциях зданий и сооружений;

процессы газовыделения, что также требует применения специальных защитных мероприятий при строительстве.

высачивание грунтовых вод по всему периметру и затопление котлована;

оползание откосов котлована в связи с наличием в откосе переувлажненных слабых грунтов ИГЭ-3;

прорыв в котлован подземных вод при вскрытии напорных локальных водоносных горизонтов в отложениях карбона;

суффозия и оседание поверхности, при поглощении грунтовых вод более проницаемыми породами в районе футбольного поля;

восстановление (и дополнительное подтопление) уровней подземных вод после закрытия шахты имени Калинина;

горизонтальные и вертикальные смещения пород при оседании над горными выработками.

Методика исследования площади

Для получения геологической информации были проведены инженерно-геологические изыскания которые включали в себя следующие виды работ:

Проходка разведочных выработок. Разведочные выработки проходят с целью изучения состава и состояния грунтов, условий их залегания, выявления гидрогеологических особенностей, оценки физико-геологических процессов, разделения толщи грунтов на инженерно-геологические элементы, опробования и производства полевых определений показателей физико-механических свойств грунтов.

Основными типами разведочных выработок являются буровой и горнопроходческий. Каждый из них позволяет решать конкретные задачи исходя из поставленных целей и общих инженерно-геологических условий территории (участка) строительства.

К буровым разведочным выработкам относятся буровые скважины различных способов бурения. Различают следующие способы бурения: колонковый, шнековый, ударно-канатный кольцевым и сплошным забоем и вибрационный. При исследовании данного объекта скважины бурились колонковым способом.

Горнопроходческие выработки обеспечивают высокую точность отражения геологического разреза и качественное опробование горных пород. Выбор вида горнопроходческой выработки зависит от ее назначения и инженерно-геологических условий территории участка, площадки. При исследовании данного объекта проходились канавы и шурфы.

Все разведочные выработки после окончания работ следует тщательно тампонировать. Ликвидационный тампонаж скважин осуществляют специальным цементом, цементно-глинистым или глинистым раствором. Шурфы, дудки, канавы и расчистки засыпают грунтом. Горнопроходческие выработки, пройденные в лёссовых просадочных грунтах, засыпают с послойным трамбованием.

Лабораторные и полевые работы по определению показателей свойств грунтов и подземных вод. Полевые методы позволяют изучать показатели свойств грунтов на сравнительно больших объемах, соизмеримых с основаниями будущих сооружений. При этом структура грунта не подвергается нарушению, как это имеет место при отборе проб для лабораторных исследований. Однако наличие значительных подготовительных работ, затруднения при монтаже довольно сложного оборудования и высокая стоимость опыта ограничивают возможность изучения полевыми методами грунтов в массовых количествах. Лабораторные исследования позволяют получить большое число показателей физико-механических свойств грунтов с меньшей затратой средств. В настоящее время принято совмещать оба вида исследований, проводя корреляцию получаемых данных при их обработке. Изучение гидрогеологических и гидрохимических характеристик подземных вод при инженерно-геологических изысканиях позволяет прогнозировать изменение природной обстановки в условиях строительства и эксплуатации сооружений.

На завершающем этапе инженерно-геологической разведки осуществляют обработку полученных данных и дают инженерно-геологическое заключение.

Геофизические исследования. В настоящее время при проведении инженерно-геологической разведки все чаще используют геофизические методы исследований грунтов, которые в сочетании с другими методами позволяет уточнить положение в пространстве границ слоев различного состава, определить показатели некоторых свойств скальных грунтов в массиве, проследить границы выделенных инженерно-геологических элементов и др. Применение геофизических методов дает лучшие результаты в случае, когда на исследуемой площадке развиты грунты, обладающие различными показателями физических свойств.

Комплекс геофизических методов включал в себя: структурно-геодинамическое картирование - азимутальное (СГДК-А), метод измерения естественных импульсов электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ), радиометрическую, газовую съемки и вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ) .

На основе комплексного показателя геодинамической зоны разработана физико-геологическая модель геодинамической зоны.

Под физико-геологической моделью геодинамической зоны понимается обобщенное и формализованное описание пространственно-временной структуры геологических и геофизических полей и параметров, с определенной степенью вероятности отражающей реальные инженерно-геологические объекты.

Анализ возможного влияния площади на будущий объект.

Режимные геофизические наблюдения на исследуемом участке по методу СГДК-А. Активность геодинамических зон может меняться. Для более эффективного учета этих изменений. Работа проводится так: по контуру строительной площадки закладываются профиля и периодически проводятся съемки, по данным съемок строятся карты геодинамических зон, затем карты анализируются, производится оценка динамики показателей геодинамических зон, производится прогноз дальнейшего развития геодинамических зон, оценивается возможное воздействие геологической среды на объект исследования.

Анализ распределения химических веществ подземных вод и почв на площади исследования. Для исследования влияния активных разломов на показатели грунтовых вод нами проведен анализ поведения этих показателей в геодинамических зонах активных разломов на участке строительства нового стадиона "Шахтер"

В ходе выполнения работы были использованы данные ДГП "Донбасстрой изыскания", полученные в процессе исследования площади, отведенной под строительство стадиона. В процессе исследований были проанализированы такие показатели грунтовых вод как pH, cодержание сульфатов, хлоридов, нефтепродуктов, фенолов, отдельных элементов и др. Анализы выполнены по пробам, отобранным из буровых скважин. Для установления местоположения разломов на участке была изучена геологическая карта данной площади. По данным химанализа грунтовых вод с привлечением компьютерных программ составлены карты-схемы распределения показателей по площади.

Влияние геологической среды на строительный объект

Влияние геодинамических зон на объект. Воздействие таких структур на инженерные сооружения может быть опасным. Причиной этого является разрыхление и повышение проницаемости пород в зонах разломов. Деформации грунта и его обводнение на участках залегания разлома приводит к проседанию конструкции и к её ускоренному разрушению. Кроме того, циклически действующие деформации в зонах разломов приводят к усталостному воздействию на бетон или металл, следствием чего может быть их ранний выход из строя. Даже стабильные разломы, находясь в условиях урбанизированных территорий, могут активизироваться за счет техногенных процессов и продолжать находиться в состоянии тектонической активности длительный период.

Изучение активных геодинамических зон таких разломов на урбанизированных территориях является весьма важной задачей геоэкологических исследований. Активные геодинамические зоны могут неблагоприятно влиять на окружающий ландшафт, биологические объекты, на здоровье человека. Наличие геодинамических зон может существенно снижать ценность земельных ресурсов и влиять на уровень земельной ренты в пределах городских территорий.

Влияние подземных вод залегающих на участках геодинамических зон на объект. Анализ приведенной в тексте карты-схемы показывает, что участки с максимальными значениями pH расположены вдоль линий наиболее активных разломов, либо смещены на юго-восток - в сторону направления потока грунтовых вод. Такими разломами оказались Французский (СВ простирание) и Коксовый (СЗ простирание) надвиги. На схемы видны два направления, вдоль которых расположены участки максимальных значений показателя. Одно из них простирается с юго-запада на северо-восток и соответствует геодинамической зоне Французского надвига, другая линия простирается c северо-запада к центру схемы, что соответствует положению геодинамической зоны Коксового надвига.

Такая же картина наблюдается и для других показателей грунтовых вод.

Результаты исследований показывают очевидное влияние разломов на химизм подземных вод. Разломы являются хорошим "поставщиком" химических соединений, в том числе и тех, которые способствуют повышению агрессивности среды и разрушают бетонные конструкции. Вдоль разломов идет повышенный поток глубинных газов, которые в ряде случаев могут быть опасными дл человека (радон, метан и др.).

Заключение

Геодинамические зоны могут оказывать значительное влияние на инженерно-геологические условия. В пределах этих зон происходят деформации грунта, обогащению грунтового потока различными соединениям, происходят тектонические подвижки. Эти факторы подвергают будущее инженерное сооружение развитию различных разрушительных процессов, создают усталостное воздействие на бетонные конструкции и инженерные коммуникации. все это усложняет процесс строительства и эксплуатации объекта.

Уменьшить влияние таких негативных факторов возможно путём предварительного картирования геодинамических зон и учета их положения при строительстве объекта. Необходимо также в таких условиях использовать более стойкие марки бетона и изолировать фундамент сооружений от влияния подземных вод. Создавать под зданием сейсмо-прочный фундамент, чтобы исключить влияние подвижек. запроектировать расположение здания так чтобы минимизировать или полностью исключить влияние зоны.

На данный момент работа еще не закончена. Работа будет завершена в декабре 2007 года.

Литература