|
UKR 
| FR 
| | ДонНТУ
| Портал
магистров
ДонНТУ RUS
|
UKR
| FR
| | ДонНТУ
| Портал
магистров
ДонНТУ
Резюме | Биография | | Библиотека | Ссылки | Отчет о поиске | | Индивидуальный раздел
Бурное промышленное развитие и связанное с ним глобальное освоение территорий, вызванное интенсивной разработкой месторождений полезных ископаемых, массовым промышленным, гражданским, гидротехническим и другими видами строительства, привело к развитию геологических процессов, меняющих сложившуюся геоэкологическую обстановку и вызывающих деформацию, а подчас и полное разрушение инженерных сооружений.
Особенно широкое распространение во всем мире получили экзогенные гравитационные геодинамические процессы, проявляющиеся в виде эрозионных сколов, обрушений и оползней. Оползневые процессы имеют широкое распространение и на территории Украины.
Проблема оползнеобразования является актуальной и для Донецкой области, имеющей широкий выход к Азовскому побережью и отличающейся сложными геологическими условиями. Географическое положение и обеспеченность материальными ресурсами, особенно энергетическим сырьем, сделали Донецкую область наиболее промышленно развитым и густо населенным регионом Украины.
Оползни представляют большую угрозу существованию гражданских и промышленных сооружений, инженерных коммуникаций, железных и автомобильных дорог, линий электропередач и других инженерных сооружений. Они наносят большой материальный ущерб и требуют огромных экономических затрат на ликвидацию последствий разрушения.
При этом масштабы оползневых явлений, размеры и форма оползней, характер и скорость перемещения оползневых масс, а также факторы их обусловившие могут быть разные. Поэтому изучение этих факторов — актуально.
Проблемы развития оползней имеют место во внедренной Кабмином Комплексной программе противооползневых мероприятий на 2005–2014 годы, а также в учебном процессе при изучении предметов «Общая геология», «Инженерная геология» и «Катастрофические процессы», кафедрой геологии разработана тема «Изучение природных и антропогенных факторов гравитационных екзодинамичних процессов на территории Донецкой области», выполнены инженерно–геологические исследования в оползнеопасных зонах Донецкой области, студентами выполнен ряд курсовых, дипломных проектов и научных работ.
Целью настоящей магистерской работы является изучение причин и закономерностей развития оползней на территории Донецкой области.
Задачи:
Объектом исследования является территория промышленной базы треста «Донуглемашстрой» в г. Дружковка, где оползни захватили значительные территории.
Предметом исследования являются природные и техногенные факторы формирования оползней.
а) Установлены основные показатели динамики устойчивости склона;
б) Модель формирования оползней для различного литологического состава основания.
Разработанная модель может быть рекомендована для прогнозирования оползневых процессов в сходных геологических условиях.
Выполненные исследования по инженерно–геологическому картированию могут быть использованы:
а) для корректировки изыскательских и проектных решений в процессе их разработки;
б) при составлении нормативной технической документации для выполнения планировочных работ в условиях присклоновых территорий следует применять расчет устойчивости склонов и откосов вместо типовых откосов, рекомендуемых действующей нормативной литературой [СП 11–105–97] для различных литологических разностей пород;
в) при разработке противооползневых мероприятий и выборе метода технической мелиорации грунтов;
г) при составлении программы мониторинга в условиях оползнеопасных зон с учетом разработки и применения мероприятий, обеспечивающих защиту инженерных сооружений и окружающей среды.
Автором осуществлен:
а) выбор математической модели для геологических условий оползнеопасного склона производственной базы треста «Донуглемашстрой» в городе Дружковке;
б) определены основные показатели физико–механических свойств грунтов, влияющих на динамику склона;
в) выполнена статистическая обработка физико–механических свойств грунтов на период выполнения инженерно–геологических исследований до строительства и после образования оползня;
г) выполнена сравнительная оценка устойчивости склона в природном и спланированном состоянии для условий динамического и предельно допустимого состояния устойчивости склона.
Выступление в апреле 2009 года с докладом на II Всеукраинской молодежной конференции «Современные проблемы геологических наук», проходившей в Киевском национальном университете имени Т. Г. Шевченко.
Научная статья «Лесові грунти Донбасу та проблеми будівництва в межах їх розповсюдження» (авторы: Богун Л. Д., Таранец В. И, Меринова Я. В., Шилова М. С.) на V Всеукраинской научно–практической конференции «Современные тенденции научной парадигмы географического образования Украины», 9 декабря 2009 г., ДИСО, Донецк. Источник: Сучасні тенденції наукової парадигми географічної освіти України: Збірник наукових статей V Всеукраїнської науково–практичної конференції 9 грудня 2009 року. — Донецьк: ДІСО, 2009. — С. 96–99.
Научная статья «Парадигма формування геоекологічних проблем в умовах освоєних територій» (авторы: Богун Л. Д., Таранец В. И., Заборин М. С., Шилова М. С.) на VI межвузовской научно–практической конференции «Современные тенденции научной парадигмы географического образования Украины», 9 декабря 2010 г., ДИСО, Донецк. Источник: Сучасні тенденції наукової парадигми географічної освіти України: Збірник наукових статей VI міжвузівської науково–практичної конференції 9 грудня 2010 року. — Донецьк: ДІСО, 2010. — С. 103–105.
Тезисы доклада «Геоэкологические проблемы освоения Азовского побережья» (авторы: Шилова М. С., Богун Л. Д.) на II Всеукраинской научной конференции-школе молодых ученых «Современные проблемы геологических наук», 12–15 апреля 2010 г., КНУ им. Тараса Шевченко, Киев. Источник: Современные проблемы геологических наук: Сборник тезисов в формате PDF на компакт–диске II Всеукраинской научной конференции–школы молодых ученых 12–15 апреля 2010 года. — Киев: КНУ им. Тараса Шевченко, 2010.
Тезисы доклада «Роль техногенных факторов в формировании и развитии оползневых процессов на территории производственной базы треста «Донуглемашстрой» в г. Дружковке Донецкой области» (авторы: Шилова М. С., Богун Л. Д.) на IV Всеукраинской научно–практической конференции студентов и молодых ученых «Географічна освіта і національна самосвідомість: актуальні проблеми їх формування», 31 марта 2011 г., ДИСО, Донецк. Источник: Географічна освіта і національна самосвідомість: актуальні проблеми їх формування: Збірник статей Всеукраїнської науково–практичної конференції студентів і молодих учених 31 березня 2011 року. — Донецьк: ДІСО, 2011. — С. 237–239.
Тезисы доклада «Геоэкологические проблемы оползнеобразования в Донецкой области» (автор: Шилова М. С.) на III Всеукраинской научной конференции–школе «Современные проблемы геологических наук» 17–20 мая 2011, Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко. Источник: находится в печати.
Начало исследований причин оползневых процессов относится к первой половине XX века.
Павлов А. П. в 1903 году писал о недостатке фактического материала для изучения оползневых явлений [1], а в 1904 году опубликовал инструкцию для технического надзора за состоянием местности, по которой пролегает путь Тимирязево–Нижегородской линии Московско–Казанской железной дороги. Это была первая инструкция для наблюдений за оползневым районом [2]. В 1930 году вышла в свет инструкция по длительным наблюдениям за оползнями, составленная Голынец Ф. Ф. [3]. Она содержит описание визуальных методов исследований и не потеряла своей значимости и в настоящее время. Описанию оползневых процессов посвящены работы ряда исследователей: Кнорре М. Е. [4], Золотарева Р. С. [5], Петровой Н. Ф. [6], Емельяновой Е. П. [7], Шадунц К. Ш. [8] и другие.
Вопросам изучения оползней инструментальными методами посвящен большой ряд работ: Патоева Г. М. [9], Келля Н. Г. [10], Емельяновой Е. П. [11], Шеко А. И. [12], Григоренко А. Г. [13], Постоева Г. П. [14], Тихвинского И. О. [15], Брайта П. И. [16], Тер–Степаняна Г. И. [17] и другие.
Впервые в СССР оползневая станция была организована в 1930 году на Кучук–Койском оползне в Крыму. К 1956 году количество оползневых станций увеличилось. Они имелись в системах министерств геологии и охраны недр, путей сообщения, угольной промышленности и др. ВСЕГИНГЕО в течение ряда лет осуществлял научно–методическое руководство оползневыми станциями Министерства геологии и охраны недр СССР, разработал научно–методические руководства по стационарному изучению оползней.
Во ВСЕГИНГЕО постоянно ведутся исследования по разработке и совершенствованию методов и технических средств изучения оползневых процессов. В результате этого в последние годы сделан шаг вперед по региональному изучению режима оползневых процессов: разработаны и опробованы методика стереофотограмметрических измерений различных параметров оползней, в том числе с применением перспективной крупномасштабной аэрофотосъемки; методика изучения оползневых деформаций посредством глубинных реперов; методика измерения напряжений посредством датчиков грунтового давления; сейсмоакустические и электроразведочные методы изучения режима и прогноза оползневых смещений; глобальная спутниковая сеть.
При стационарных наблюдениях выясняются закономерности развития оползневых явлений во времени, а также производится уточнение пространственных закономерностей. Стационарные наблюдения включают изучение современной природной обстановки в процессе комплексного инженерно–геологического картирования [18]. Крупномасштабное и мелкомасштабное картирование оползней сопровождается разведочными работами, изучением свойств пород. В процессе предварительного изучения и картирования используются геофизические методы, в частности, электроразведка [19] и другие. Ряд работ был посвящен аналитическим методам исследований оползней, среди них труд Рогачевского И. А [20], и другие.
На моделях оползни изучали Рац М. В. [21], Беспалова О. М. [22], Нефедов Л. И. [23], Иваник Е. М. [24] и другие. Эти работы сводились в основном к выявлению математической зависимости между отдельными параметрами оползней.
Механизму проявления оползневых процессов посвятили свои работы следующие ученые: Золотарев Г. С. [25], Тихвинский И. О. [26], Путикова М. О. [27] и другие.
Ряд работ посвящен методам изучения трещин: Мушкетова И. В. [28], Голынец Ф. Ф. [3], Нифантова А. П. [29], Рогозина И. С. [30], Тер–Степаняна Г. И. [31] и другие.
Немаловажное место принадлежит исследованию физико–механических свойств грунтов, проблемами которых в свое время занимались Васильев А. М. [32], Гольдштеин М. Н. [33], Рыжов А. М. [34], Вознесенский Е. А. [35], [36], [37], [38], а также другие не менее известные ученые.
Разработан комплекс рекомендаций по количественной оценке устойчивости оползневых склонов [39], комплексным мерам защиты зданий и сооружений на оползнеопасных склонах [40], определению параметров ползучести и консолидации грунтов лабораторными методами [41].
Вопросы защиты территорий от оползней, укрепления откосов, проектирования и строительства противооползневых конструкций, методики укрепления фундаментов освещались многими учеными, среди них весомый вклад внесли такие деятели науки как Гинзбург Л. К. [42], Даревский В. Э. [43], Егоров А. И. [44], Львович Ю. М. [45], Федотов В. С. [46], Кнорре М. Е. [47], Рогачевский И. А. [48].
Однако, на сегодняшний день в существующей нормативной документации по строительству на геодинамически опасных территориях [49, 18], а также мониторингу на таких участках [50, 51] нет четко разработанной и обоснованной методики. Разработка такой методики позволит выбрать надежное проектное решение.
Множество работ посвящено разработке классификаций оползней.
Классификации оползней можно разделить на три группы: общие, частные, региональные. Существующие общие классификации, принятые в различных странах, основаны на признаках, характеризующих особенности самого оползневого процесса. Частные классификации основаны на признаках, учитывающих значение в развитии оползней отдельных факторов. Региональные классификации основаны на признаках, характеризующих региональные условия их возникновения.
Оползни представляют собой гравитационные экзодинамические процессы, связанные с перемещением масс горных пород по склону под воздействием силы тяжести.
Причины возникновения оползней, как правило, многофакторны, подчас накладываются и усиливают друг друга. Но во всех случаях они связаны с нарушением динамического равновесия горных пород на склонах и откосах искусственных сооружений, связанным с увеличением касательных напряжений, превышающих сопротивление пород сдвигу.
Под условиями, способствующими образованию оползней, следует понимать всю совокупность природных и искусственных условий, облегчающих действие сил, нарушающих равновесие масс горных пород. Например, поверхности и зоны ослабления, имеющие наклон к основанию склона, облегчают действие сдвигающих усилий и, наоборот, наклоненные вглубь склона затрудняют или не способствуют такому действию. Местности с пересеченным рельефом благоприятны для развития оползней и, наоборот, равнинные менее благоприятны. В районах с влажным климатом оползни встречаются чаще, чем в районах с засушливым климатом. В пределах водохранилищ в глубоководной (приплотинной) их зоне образование оползней более вероятно по сравнению с зоной выклинивания подпора при равных геологических условиях и так далее [52].
Следовательно, причины образования оползней и условия, способствующие этому явлению, не одно и то же. Такое расчленение понятий может показаться до некоторой степени условным, однако, как показывает опыт изучения оползней, оно крайне необходимо и логически правомерно, так как облегчает анализ явлений, прогноз процессов и выбор направления защитных инженерных мероприятий [52].
Нами теоретически изучены и выделены условия, которые наиболее часто способствуют образованию оползней. Ряд исследователей, среди них [52], также отметили значение влияния следующих природных и техногенных факторов:
В практике проектирования зданий и сооружений на склонах обычно не ограничиваются общей геологической оценкой их устойчивости. Необходимо создать модель формирования оползня, которая позволит прогнозировать его скорость и площадь распространения. Одним из этапов моделирования является расчет устойчивости склона, с использованием некоторых показателей физико–механических свойств пород, из которых состоит склон.
Есть много способов расчета устойчивости склонов. Одни из них сложные, они требуют больших вычислительных операций, другие — менее сложные. Однако если учесть, что показатели сопротивления пород оползней, входящих в расчет, устанавливаются в лабораториях и потому не вполне отражают природные условия, то становится очевидным, что оправдывают себя только самые простые методы и решения.
Требование о необходимости достаточной простоты расчета диктуется и тем, что полевая обстановка всегда вносит в расчетные схемы существенные коррективы. Следует всегда помнить, что любой механико–математический способ оценки устойчивости склона может лишь с большим или меньшим приближением отразить реальную обстановку и является всегда только вспомогательным средством в общем инженерно–геологическом анализе природных условий.
Расчет устойчивости склона сводится к определению суммы сил, которые пытаются сдвинуть массив пород (ΣТ), и суммы сил, оказывающих сопротивление сдвигу (ΣR); это силы сцепления и трения. Как показатель устойчивости склона используется отношение
Куст=(ΣR)/(ΣТ);
то есть отношение сил, удерживающих массив в равновесии, к силам, которые пытаются вызвать сдвиг в склоне. При К=1 склон находится в состоянии предельного равновесие, при К<1 склон находится в неустойчивом состоянии, потому ΣR меньше ΣТ, и наоборот.
Далее мы рассмотрим условия устойчивости некоторых типичных случаев геологического строения склона [53].
Склон состоит из толщи чередующихся глинистых и песчаных пород, наклоненных в сторону склона (рис. 2.1).
Рисунок 2.1 — Схема поверочного расчета устойчивости склона при наклонном залегании пластов
Условия устойчивости склона в данном случае подобны условиям равновесия тела, лежащего на наклонной плоскости.
Чтобы выяснить устойчивость массива, разложим силу Q, выражающую вес массива в слое 1 метр в ширину, на составляющие: нормальную N и параллельную к склону Т. Эти силы по–разному действуют на массив: первая прижимает его к откосу, а вторая пытается сдвинуть его вдоль откоса вниз, чему мешают силы трения и сцепления.
Условия устойчивости склона будут:
T<Ntgφ+cL;
где tgφ — коэффициент внутреннего трения породы;
φ — называют углом внутреннего трения;
с — величина сцепления в Т на 1 м2;
L — длина контакта сползающего массива с поверхностью смещения (ab).
Величины коэффициента и угла внутреннего трения глинистых пород в целом малы и быстро уменьшаются при повышении влажности пород, изменяясь, например, от 0,4–0,5 (угол 20–25°) у глин и суглинков, находящихся в твердом состоянии, до 0,25–0,30 (угол 14–17°) у мягкопластичных глин и суглинков.
Склон состоит из однородной глинистой связной породы
Поверхность скольжения принимается за круглоцилиндрическую. Сдвиг массива происходит под влиянием силы тяжести, которую изобразим приложенной к центру тяжести сползающего массива в виде отрезка Q (рис. 2.2). Перемещению массива породы препятствует в данном случае сила сцепления; силой трения, учитывая ее незначительность, пренебрегаем.
Рисунок 2.2 — Схема поверочного расчета степени устойчивости склона, сложенного из однородной пластичной глины, имеющего только сцепление
Длину скольжения обозначим через L, причем ширину сползающего массива для простоты расчета примем равной 1 метр. Если С представляет собой среднюю силу сцепления по всей поверхности скольжения, то общая сила сцепления выразится через СL. С центра кривизны О проведем вертикальную линию и рассмотрим соотношение сил.
Моментом силы тяжести будет произведение из величины силы на плечо, то есть Q * АС. Моментом второй силы, которая препятствует смещению массива, будет сила сцепления СL, умноженная на плечо, каковым является радиус R. Отсюда условие предельного равновесия: Q * АС = СL * R.
Совершенно очевидно, что увеличение силы тяжести, например, за счет увлажнения склона или за счет искусственной пригрузки на склон приведет к нарушению устойчивости склона. Равновесие нарушится также при уменьшении силы сцепления под влиянием избыточного увлажнения пород.
Склон, сложенный из пород, имеющих и сцепление и трение. То есть случай, который чаще встречается на практике.
Поверхность скольжения принимается также круглоцилиндрической.
Чтобы составить уравнение устойчивости склона сползающий массив разбивают вертикальными плоскостями на отдельные призмы (рис. 2.3).
Рисунок 2.3 — Схема поверочного расчета степени устойчивости склона с учетом сил трения
С точки О проводят радиусы в точки в, г, д, е, находящиеся на середине кривой скольжения каждой призмы. С этих точек откладывают вес каждой призмы g и силы, которые ее составляют N и T.
Условием равновесия для каждой призмы будет:
T=Ntgφ+cL
где Т — сила, сдвигающая массив;
N — нормальное давление;
φ — угол внутреннего трения породы;
с — сцепление породы.
Тогда граница устойчивости всего массива выразится уравнением ΣT=ΣNtgφ+ΣcL.
Это уравнение является уравнением устойчивого равновесия склона и показывает, что при увеличении сил, которые пытаются сдвинуть массив, он теряет равновесие и сдвигается.
Степень устойчивости склона определяется коэффициентом устойчивости:
Куст=(ΣNtgφ+ΣcL)/(ΣT),
выражающим отношение всех сил, удерживающих массив, к силам, которые пытаются его сдвинуть.
Очевидно, что при значении Куст=1 массив находиться в состоянии неустойчивого (предельного) равновесия, и только при Куст>1 равновесие будет устойчивым. При расчетах обычно коэффициент устойчивости принимают с запасом, равным от 1,2 до 1,5.
Расчет, как видно, сам по себе довольно прост, но определенные затруднения составляет определение центра поверхности скольжения, что требует много времени (методика подается в курсах механики грунтов).
Таковы простейшие способы поверочного расчета устойчивости естественных склонов. Однако, для решения вопроса о выборе наиболее экономичной и наименее сложной с технической точки зрения схемы противооползневых мероприятий одной только оценки устойчивости склона не достаточно. В этом случае есть необходимость построить профиль откоса, находящегося в состоянии равновесия.
Самый простой и в то же время такой, который дает вполне удовлетворительное совпадение с реальными условиями, является способ, разработанный М. М. Масловым [54], который он назвал методом равнопрочного откоса (метод Fp).
Этот метод основан на представлении автора, что углом естественного откоса для связной породы является угол сопротивления сдвигу данной породы ψ, определяемый в лаборатории с помощью приборов. Угол сопротивления сдвигу зависит от нагрузки, поэтому его надо определять в лаборатории при давлениях, равных давлениям вышележащих пород в каждой точке естественного склона. Отсюда следует, что откос в стадии равновесия имеет переменный угол по высоте.
Исходя из этих выводов, Н. Н. Маслов дает такую расчетную формулу:
Fp=tgφ+c/P,
Где Fp — тангенс угла откоса, находящегося в устойчивом состоянии, то есть: Fp=tgα=tgψ;
φ — угол внутреннего трения породы;
с — сцепление;
Р — нормальное давление, отождествляемое с естественным давлением.
Построение профиля устойчивого откоса сводится к таким операциям:
Коэффициент запаса устойчивости можно вычислить для любой точки откоса.
Метод равнопрочного откоса позволяет построить профиль для любого значения коэффициента запаса.
Таким образом, приведенные методы расчета устойчивости склона имеют математическое решение, а эффективность их использования определяется фациальными и пространственными условиями формирования склона.
Большая часть инженерно–геологических исследований выполняется для прогноза результатов действия современных геологических процессов, имеющих инженерное решение. Для достоверности прогноз должен учитывать все важнейшие факторы и условия, отвечать современному теоретическому уровню науки, содержать не только качественные, но и количественные оценки.
В разных научных направлениях прогнозирования анализируется сложившаяся типизация и группировка различных признаков.
В практике инженерно–геологических исследований и прогнозирования различных стран применение общенаучных методов имеет некоторую специфику. Так, например, при инженерно–геологическом картировании в странах СНГ одним из наиболее распространенных и специфических методов качественного прогноза оползней в геологии является применение следующих способов оценки массивов горных пород [55]:
Непосредственно сам процесс выполнения различного вида съемок и последующее составление соответствующих карт, включает ряд прогнозных действий. Интерполяция данных, полученных в относительно небольшом количестве пунктов — обнажениях, скважинах, точках наблюдений, на промежуточной площади представляет собой одну из форм качественного прогноза. Кроме того, съемка территории является основанием для прогноза действия современных геодинамических процессов. По существу любая инженерно–геологическая карта представляет собой в той или иной степени прогнозную карту.
Донецкая область расположена в юго–восточной части Украины. Она граничит на севере с Харьковской областью, на востоке с Луганской и Ростовской, на западе с Запорожской и Днепропетровской, а на юге омывается Азовским морем.
Климат Донецкой области умеренно–континентальный. В июле, августе наблюдаются максимальные температуры, которые составляют +35°С. Минимальные — в январе, феврале –25°С. Средняя годовая температура +5°С. Количество осадков в среднем составляет 400–600 мм в год. Глубина промерзания почвы около 0,5–1 метра до 1,5 метра на водоразделах. Направление ветра, в основном, юго-восточное.
Донбасс представляет собой холмистую степную равнину, с максимальными отметками, приуроченными к Донецкому кряжу и Приазовскому кристаллическому щиту. Рельеф Донбасса осложнен системой речных долин и густой овражно–балочной сетью. Наиболее крупными реками Донбасса являются Северный Донец, Кривой Торец, Казенный Торец, Кальчик, Кальмиус, Бахмутка, Волчья, Мокрые Ялы и другие. Поймы многих рек и балок зарегулированы.
Территория Донбасса расположена в районах развития двух геотектонических структур — Донецкого прогиба и Приазовского кристаллического массива, последний является крайним восточным блоком украинского кристаллического щита. В приделах приазовского кристаллического массива выделяются:
В северном направлении кристаллические породы Приазовского щита погружаются на большую глубину, образуя Донецкий прогиб и западную часть Днепровско–Донецкой впадины, заполненную мощной толщей осадочных отложений различного возраста от девонского до четвертичного периодов.
Основными элементами этой тектонической структуры являются:
Между главной антиклиналью и Зуевско–Амвросиевской купольной системой прослеживается Чистяково–Снежнянская синклинальная складка. Углы падения осадочных толщ составляют 10°–20° за исключением главной антиклинали, имеющей падения крыльев до 60°–70°. Помимо крупных складчатых форм, осадочная толщина имеет ряд значительных разломов с амплитудами от 400 до 1000 метров.
Тектонические нарушения прослеживаются как в широтном, так и в меридианном направлениях. Наиболее крупными нарушениями являются Криворожско–Павловский, Владимирский сбросы, а также Красноармейский, Центральный и Селидовский надвиги, расположенные на западе, Сулино–Константиновский, Персианский, Мушкетовский, Калининский, Французский надвиги и их апофизы, расположенные в центральной части Донецкого массива. Тектоническое строение во многом формирует размещение основных горных промышленных районов Донбасса, среди которых выделяются:
В геологическом строении Донбасса принимают участие кристаллические и осадочные породы, относящиеся к отложениям докембрийского, девонского, каменноугольного, пермского, триасового, юрского, мелового, палеогенового и четвертичного возрастов.
Докембрийские отложения представлены извержениями и метаморфическими породами архея протерозоя. Эти отложения представлены гнейсами, сиенитами, порфиритами, диабазами и гранитами. Кристаллические породы слагают Приазовский кристаллический щит и выходят под четвертичные отложения на юге Донбасса.
Девонские отложения представлены осадочно–эффузивной толщей верхнего девона. Эти отложения мощностью 600–800 метров представлены песчинками, сланцами, известняками, конгломератами и распространены в юго–западной части района на стыке с Приазовским массивом.
Каменноугольные отложения развиты на большой площади центральной части области и представлены толщей чередующихся песчаников, аргиллитов, алевролитов, известняков, углей. Общая мощность по области колеблется в среднем от 4,5 тыс. м до 10,5 тыс. м (мощность толщи с северо–запада на юго–восток). Наибольшее развитие имеют аргиллиты, алевролиты (69%), песчаники (40%) и в меньшей степени известняки и угли (1%). В районе главной антиклинали каменноугольного отложения приподняты и выходят на дневную поверхность или прикрыты четвертичными отложениями малой мощности. В сторону Кальмиус–Торецкой, Бахмутской котловин каменноугольные отложения уходят на глубину и прикрыты пермскими отложениями.
Пермские отложения имеют довольно широкие распространения и наиболее развиты в северной части в пределах Бахмутской котловины. Пермские отложения представлены песчаниками, известняками, ангидритами, а также пестро–цветной толщей песчано–глинистых осадков общей мощностью 800–2500 метров.
Триасовые отложения имеют ограниченное распространение и представлены известняками, песчаниками, глинами и песками. Распространены на севере области, мощность. 180–400 метров.
Юрские отложения имеют также ограниченное распространение в основном на севере области. Отложения представлены песчаниками, глинами мощностью 300–450 метров.
Меловые отложения развиты в северном и частично в юго–западном и юго–восточном районах и представлены мелом, мергелем, песчано–глинистой толщей. Мощность меловых отложений 450–600 метров.
Палеогеновые отложения хорошо обнажены по долинам рек и склонам балок на территории всей области. Они представлены песчаниками и песками, глинами, мергелями. Общая мощность 45–60 метров.
Неогеновые отложения вскрыты в западной, южной, юго–восточной частях области. Они представлены мелкозернистыми песками с прослойками глин, в Приазовье — морскими черными глинами, песчаниками, известняками. Мощность отложений 25–45 метров.
Четвертичные отложения характеризуются почти сплошным распространением на территории области, геологически представлены лессовидными суглинками, красно–бурыми глинами, песчано–глинистыми отложениями, мощностью 1–2 метра в пределах главной антиклинали Донбасса, а район Приазовского щита — до 60 метров, на севере Донбасса достигает 10–12 метров. Средняя мощность четвертичных отложений в пределах водораздельных пространств составляет 10–15 метров.
Гидрологические условия Донецкой области определяются геолого-структурным строением и литологическим составом отложений, принимающих участие в геологическом строении, а также гидрогеологическими особенностями области. Водоносные горизонты приурочены к выветренной толще докембрийских образований, к отложениям девона, каменноугольных толщ Перми, триаса, палеогена и четвертичным отложениям.
Докембрийский водный горизонт расположен в южной части области и содержится в трещиноватой толще кристаллических пород.
Водоносные горизонты девонских отложений развиты узкой полосой вдоль северной границы Приазовского массива, приурочены к песчаникам.
Водоносные горизонты каменноугольных отложений распространены широким поясом с северо–запада на юго–восток области и приурочены к трещиноватой зоне песчаников.
Водоносные горизонты пермских отложений имеют ограниченное распространение. Они распространены в основном на севере области и приурочены к песчаникам, доломитам и известнякам, развитыми в Бахмутской и в меньшей степени в Кальмиус–Торецкой котловинах.
Водоносный горизонт триасовых и юрских отложений приурочен к песчаникам и известнякам.
Водоносные горизонты меловых отложений имеют широкие распространения в пределах Бахмутской котловины, Конско–Ялынской впадины и Амвросиевского района.
Водоносные горизонты палеоген–неогеновых отложений имеют распространение на юго–западе и юге Донецкой области, и используется для водоснабжения сельскими потребителями.
Водоносный горизонт четвертичных отложений приурочен к рекам и балкам, и в меньшей степени к суглинистым отложениям водоразделов.
Подземные воды содержатся в трещиноватой зоне мергельной толщи, имеют хорошее качество и большие запасы, обеспечивающие питьевое водоснабжение основных промышленных регионов Донецкой области.
В пределах Донецкой области обнаружено больше 50 разнообразных полезных ископаемых, многие из которых разрабатываются и используются в народном хозяйстве. Такими видами сырья как уголь, каменная соль, доломиты, каменные строительные материалы, строительные пески, мел, гипс, формовочные пески, флюсовый известняк, тугоплавкие и кирпично–черепичные глины промышленность Донецкой области полностью обеспечена в данный момент и на дальнейшие годы. Наряду с этим наблюдается дефицит некоторых рудных и нерудных полезных ископаемых: фосфатного сырья, серы, асбеста, графита и некоторых других. В область завозится железная руда, магнезит, бокситы, хромиты, полевой шпат, тальк и другое сырьё. Это объясняется тем, что некоторые виды сырья на территории области в промышленных масштабах еще не обнаружены, а освоение ряда найденных месторождений осуществляется очень медленно из–за нехватки денежных средств. Ресурсы Донецкой области делятся на:
Несмотря на все растущую роль нефти и газа в балансе нашего государства, как и раньше уголь остается основным источником энергетических и топливных ресурсов. В Донецкой области из рудных месторождений используются только ртутные руды. Другие полезные залежи (железная руда, руда цветных металлов, алюминиевое сырьё) находится на стадии разведки. На территории Донецкой области известны крупные месторождения каменной соли, мела, доломитов и флюсовых известняков, огнеупорных и тугоплавких глин, формовых песков и других. На базе этих месторождений сооружены и работают крупные горнодобывающие предприятия. В области существуют большие перспективы обнаружения промышленных месторождений калийных солей, графита, а также огнеупорных глин. Донецкая область исключительно богата разнообразным комплексом строительных материалов. Здесь разведаны и эксплуатируются крупные месторождения цементного сырья, гипса, стекольных и строительных песков, мела, песчаника. В области есть перспективы для организации добычи и использования промышленностью облицовочных материалов (гранита, мрамора).
Раздел находится на стадии доработки и будет включать в себя такие пункты: «Методика инженерно–геологического картирования», «Результаты инженерно–геологического картирования», «Эколого–геологическое описание выделенных районов».
Механизм техногенных оползней аналогичен действию природных. Их факторами возникновения, которые способствуют развитию геологических процессов и явлений, является инженерная деятельнось человека.
Предметом исследования в моей магистерской работе является развитие оползней в Приторецкой промышленной зоне, приуроченных к промышленной площадке треста «Донуглемашстрой» в г. Дружковке Донецкой области.
Территория проектируемого строительства расположена на юго–западной окраине города Дружковки на левом водораздельном склоне р. Казенный Торец, севернее Дружковского фарфорового завода.
Размеры участка 1,1х0,6 км, общий уклон с ЗСЗ на ВЮВ колеблется в пределах от 60 до 90, что не превышает относительной величины 0,1. Участок осложнен густой овражно–балочной сетью, впадающей в реку Казенный Торец. Вдоль участка на западе и востоке расположены автомобильная и железная дороги.
Территория застройки находится на стыке Бахмутской и Кальмиус–Торецкой котловин, осложнена многочисленными тектоническими нарушениями, в зоне которых и сформировались реки Кривой и Казенный Торец.
На глубину бурения участок сложен выветрелыми алевролитами палеогена, неогеновыми глинами с тонкими прослоями песков, четвертичными пылеватыми песками и эолово–делювиальными суглинками.
Водоносные горизонты приурочены к четвертичным пылеватым пескам и песчаным прослоям в неогеновых глинах. Областью разгрузки водоносных горизонтов является овражно–балочная сеть и сама река Казенный Торец [56].
Согласно расчетам коэффициент устойчивости склона значительно превышал допустимые пределы. Учитывая геоморфологические особенности участка, наличие многочисленных прослоев песков в неогеновых глинах, а также динамическое воздействие на массив автомобильной и железной дорог, для сохранения физико–механических свойств грунтов и осушения массива проектом было предусмотрено строительство головного дренажа и регулирование поверхностных вод атмосферных осадков, что при качественной планировке и строительстве должно было обеспечить надежную устойчивость склона.
Однако в процессе проектирования и строительства были допущены ряд ошибок.
С целью увеличения рабочей площади террас высота откоса была увеличена в 1,5 раза, угол откоса в 2,0–2,5 раза, а уступ бровки над второй террасой отсыпан насыпным грунтом, состоящим из суглинка, почвенного слоя, глины и строительного мусора. Отсыпка производилась без уплотнения, плотность насыпи была значительно меньше допустимой.
При срезке, достигающей 8–12 метров, высота подпорных стенок составила всего 2 метра. Стенки построены без пристенного дренажа, балки засыпаны без укладки дренажных труб, головной дренаж не был построен. Строительство развернулось по всему склону. Открытые котлованы были оставлены на зиму. За счет морозной пучинистости произошло дополнительное разрыхление глин. При снеготаянии котлованы заполнились водой. Скопление строительного мусора и строительных материалов затруднило поверхностный сток, что привело к образованию техногенного водоносного горизонта, резкому водонасыщению, ухудшению прочностных характеристик грунтов. Начавшееся сползание оползневых масс привело к порыву водонесущих коммуникаций, что дополнительно усугубило состояние склона. Оползневые массы заполнили нижнюю террасу, а местами перевалили через подпорную стенку и достигли железной дороги. При этом откос верхней террасы, сложенный коренными глинами не пострадал.
При обработке имеющихся лабораторных данных физико–механических свойств грунтов за периоды до строительства на исследуемом участке (1977–1981г.г.) и после образования оползней (1983–1989г.г.), методом математической статистики определены основные показатели физико-механических свойств грунтов, влияющие на изменение динамики склона (плотность, влажность и прочностные показатели) (рис. 3.1, рис. 3.2, рис. 3.3).
Рисунок 3.1 — Влажностные характеристики
W — влажность грунта в естественном состоянии, доли единицы;
Sr — степень влажности, доли единицы;
1 — по лабораторным данным за 1977–1981 г.г. (до строительства);
2 — по лабораторным данным за 1983–1989 г.г. (после образования оползня).
Рисунок 3.2 — Характеристики плотности
ρ — плотность грунта в естественном состоянии, г/см3;
ρd — плотность сухого грунта, г/см3;
1 — по лабораторным данным за 1977–1981 г.г. (до строительства);
2 — по лабораторным данным за 1983–1989 г.г. (после образования оползня).
Рисунок 3.3 — Характеристики прочности
φ — угол внутреннего трения, градус;
С — удельное сцепление, МПа;
1 — по лабораторным данным за 1977–1981 г.г. (до строительства);
2 — по лабораторным данным за 1983–1989 г.г. (после образования оползня).
Необходимо отметить, что расчет устойчивости откосов, как при разработке генплана, так и при изменении генплана в процессе строительства, не производился [57].
Контрольные расчеты, выполненные в процессе изучения причин оползнеобразования, показали, что при нагрузке от собственного веса массива без учета дополнительной нагрузки от сооружений откос верхней террасы превышает пределы устойчивости массива. Откос нижней террасы, где угол естественного откоса значительно превышает допустимый, даже в коренных глинах не отвечает требованиям устойчивости. А так как откос сложен насыпными грунтами, фактический коэффициент устойчивости составляет 0,7–0,8, что значительно меньше допустимого.
Использование математической модели расчета устойчивости откоса показало, что основной причиной образования оползней в пределах промплощадки послужили техногенные факторы.
Предложенный метод анализа может быть использован службой мониторинга присклоновых территорий, а также предусмотрен техническими нормативами для проектирования строительства в пределах естественных склонов и искусственных откосов.
Управление оползневым риском решает задачу выбора и согласования мероприятий, предотвращающих (или снижающих) оползневую опасность, со стоимостью и технологией их строительства, а также эксплуатационными мероприятиями для безопасности людей, защищаемых объектов и природной среды.
Нами был разработан комплекс защитных противооползневых мероприятий ознакомиться с которым, а также с другими разделами магистерской работы можно бужет по завершению ее написания (январь 2012 года).
Резюме | Биография | | Библиотека | Ссылки | Отчет о поиске | | Индивидуальный раздел
|
|
