авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |

Теория и практика создания геоинформационной системы в инженерной геологии

-- [ Страница 5 ] --

Пространственная оценка строения и свойств геологической среды существенно повышает качество выходной инженерно-геологической информации. При объемном изучении геологической среды, сводятся к минимуму такие негативные показатели, как, например, несоответствие мощности выделенных ИГЭ между выработками или базовыми точками исследований, недостоверное определение уровней подземных вод, различного рода размывы, выклинивания геологических тел и т.п.

Качественный объем информации о геологической среде 3D-модели, по определению, существенно превышает уровень информатизации при работе в двумерной системе координат. При этом переход на новый уровень обработки информации позволяет отказаться от строгой регламентации выбранного масштаба без потери информационного ресурса за счет превосходящего в несколько десятков раз минимально необходимого объема информации по сравнению с построениями в двухмерной системе координат.

Формульная оценка пригодности исследованной территории для освоения приобретает также потенциально новый, качественный характер. Впервые формульная оценка пригодности территории к освоению была предложена М.А.Солодухиным в 70-х годах ХХ века, но надлежащего применения на тот момент времени не нашла.

Если критерии оценки условно представить в двоичной системе, то наличие неблагоприятного фактора, условно обозначается «1», его отсутствие «0». Количество учитываемых факторов условно равно 8. При этом формульное представление «00000000» говорит о благоприятных условиях освоения территории, а формульное представление «11111111» подразумевает существенные затраты на изыскания, проектирование, строительство и эксплуатацию. Следующий шаг позволяет выйти на уровень оценки всеобщего «денежного эквивалента» и всех производных, например затрат времени. Критериев оценки может быть бесконечно много. Следующий шаг может быть оценен, как составление объемной модели условий освоения подземного пространства. Соответственно критериями построения могут быть физические показатели геологической среды или некоторое эквивалентные составляющие (по В.И.Осипову «синтетические» показатели).

глава_4 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕОРеТИЧЕСКИХ АСПЕКТОВ ПОСТРОЕНИЯ ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ НА ПРИМЕРЕ УРБАНИЗИРОВАННоЙ ТЕРРИТОРИИ

Построение ГИС осуществлялось на примере репрезентативного участка, расположенного на урбанизированной территории в центральной части г.Москвы.

За основу принят планшет масштаба 1:10000 (открытая топографическая основа) со сторонами 50х70 см. Площадь исследуемой территории составила 35 км2.

В пределах планшета выбрано три участка. Участок №1 представлен в полном объеме всей площадью планшета. На нем расположено 1587 скважин различного назначения. Участок №2 представлен площадью 1 км2, на котором расположено 77 скважин. Участок №3 (освоение территории), на котором расположено 16 скважин.

Количество выработок представлено из учета соответствия качеству информации при проведении исследований, графических построений и анализа данных.

Критерием отбора информации при формировании карты фактического материала являлись скважины с максимальной глубиной проходки.

Основное назначение проекта ГИС заключается в хранении и обеспечении предоставления оперативной информации по строению, составу, свойствам геологической среды и отображении информации в виде карт и разрезов, на основе выполненных инженерно-геологических изысканий.

Основными задачами ГИС «Геологическая среда г.Москвы», рассмотренной на репрезентативной территории являются:

  • накопление и хранение результатов выполненных инженерно-геологических, гидрогеологических изысканий (исследований) территории;
  • разработка модели ПТС по совокупности выполненных полевых и лабораторных работ на исследуемом участке (территории) в пределах условно выбранной мощности грунтов;
  • типизация условий исследуемой геологической среды в пределах выделенной ПТС, с учетом необходимых требований;
  • построение по совокупности имеющихся данных геолого-гидрогеологических, инженерно-геологических и геолого-экологических карт различного назначения, отражающих текущее состояние геологической среды в пределах выделенной ПТС;
  • построение карт состояния исследуемых компонентов геологической среды;
  • расчет и выделение инженерно-геологических элементов и комплексов грунтов;
  • проверка имеющихся данных и вносимой информации действующим Государственным Стандартам, отбраковка и сортировка;
  • интерпретация результатов выполненных ранее изысканий (исследований) с учетом требований и стандартизации на настоящее время;
  • построение геолого-литологических разрезов.

Выполнение инженерно-геологических изысканий сопряжено с получением, накоплением и переработкой массивов информации. Информация получена из различных источников, в различных отчетных формах, в том числе в виде технических отчетов, научных исследований и рекомендаций по различным вопросам. Причем, количественная оценка и прогноз состояния геологической среды могут быть выполнены только на основании всестороннего изучения условий территории, подлежащей освоению. Возникает противоречивое положение, заключающееся в необходимости сбора обширного материала, и фактическом отсутствии единой системы порядка представления информации. Весь поступающий материал в различных формах отчетности не может непосредственно использоваться для решения поставленных задач.

Учитывая данное положение, для успешного функционирования проектируемой модели ГИС были соблюдены четыре обязательных условия:

  • накопление информации в объеме, необходимом для принятия конструктивных решений;
  • соответствие всей информации единой алгоритмической схеме представления;
  • обеспечение однородности используемых информационных потоков по определенным критериям (классификация и свертывание, точность и надежность и проч.);
  • обеспечение возможности функционирования ГИС при недостаточном количестве данных.

При этом под «системой организации данных» следует считать совокупность любых элементов, независимо от природы, если этой совокупности определена внутренняя организация, а все слагающие элементы рассматриваются во взаимной связи и обусловленности как единое целое. Данное положение при проектировании ГИС является основополагающим аспектом в структурном взаимодействии элементов системы.

При создании ГИС «Геологическая среда г.Москвы» учитывалось, что геологическая среда является открытой динамической системой, т.е. системой, находящейся во взаимодействии с окружающей средой и изменяющейся во времени. Эти изменения подчиняются общим закономерностям развития литосферы и ландшафтной оболочки. В то же время, геологическая среда, в своей структуре, обладает значительной динамической устойчивостью, которая проявляется в неизменной комбинации слагающих элементов и постоянном сочетании внутренних и внешних воздействий.

Важным моментом обоснования формализации отдельных компонентов и геологической среды в целом является выработка методических позиций для целенаправленной постановки решаемых задач. Учитывая, что основная (конечная) задача функционирования ГИС «Геологическая среда г.Москвы» сводится непосредственно к получению количественных и качественных характеристик состава и состояния геологической среды для обоснования проектно-конструкторских и технических решений в рациональном природопользовании, то для этих целей следует предусмотреть следующую последовательность действий:

  • типизацию геологических условий;
  • схематизацию геологических условий;
  • установление сферы взаимодействия «исследуемый объект (здание, сооружений и проч.) геологическая среда»;
  • построение ПТС;
  • выделение инженерно-геологических элементов (ИГЭ);
  • построение геолого-литологических разрезов по исследуемой территории;
  • определение наличия и степени активности инженерно-геологических процессов на исследуемой территории, а также их влияние на проектные решения;
  • обоснования значений нормативных и расчетных характеристик физических, водно-физических, прочностных и деформационных свойств грунтов по ИГЭ;
  • составление текущих и прогнозных карт различного назначения на основании выполненных исследований.

Сложность оценки указанных мероприятий заключается в том, что принятие предварительного решения, выполненного по материалам изысканий, должно в той или иной мере базироваться и регламентироваться в соответствии с действующими нормативными документами (ГОСТ, СНиП, и т.д.).

Типизация геологических условий при построении ГИС необходима для перехода к схематизации структурно-геологической модели среды, в которой сохраняется чисто геометрическое содержание для дальнейшего описания условий средствами математики, т.е. выполнение содержательной части, включающей методы геологического анализа и формальной части, включающей методы алгоритмического (математического) анализа.

Основополагающей работой в этом направлении принята разработка, выполненная в 1977–1980_годы авторскими коллективами Центральной Инженерно-Геологической и Гидрогеологической экспедицией Министерства Геологии СССР, Московского Государственного университета им. М.В.Ломоносова, Московского Геологоразведочного института им.С.Орджоникидзе. В этот период собран и проанализирован весь фактический материал инженерно-геологических и гидрогеологических исследований за несколько десятилетий.

В частности, под методическим руководством профессора, доктора геолого-минералогических наук Г.А.Голодковской (МГУ им. М.В.Ломоносова) разработаны типовые схемы инженерно-геологического районирования территории г.Москвы. В основу типовых схем вошли 47 геолого-литологических разрезов, отражающих строение городской территории.

Примечательным фактом результатов данных исследований, является возможность использования выполненных разработок для решения алгоритмических задач по идентификации грунтовых и гидрогеологических условий (схематизация и типизация) в рамках функционирования ГИС «Геологическая среда г.Москвы».

Возможно, при запуске ГИС в промышленную эксплуатацию может возникнуть необходимость введение дополнительных критериев типологизации к разработанным ранее. В этом случае предполагается введение нового типологического условия на основании принципа независимости исследуемой величины, т.е. выбор критерия по принципу равнозначности. Сущность данного принципа заключается в отсутствии структуры функциональной и(или) корреляционной зависимости одного критерия от другого. Применение методов математической статистики не предполагает проведения корреляции по выверенным (полученным) свойствам. Кроме того, следует предусмотреть возможность синтезирования критериев, т.е. оставить информацию на низшем уровне. В противном случае типологическая схема превратиться в функциональную модель. Данный аспект предполагает, что основным условием отсеивания критерия по свойствам и(или) параметрам геологической среды является факт наличия взаимосвязи.

Схематизация геологических условий является исходной методической позицией для целенаправленной постановки решаемых задач. Схематизация заключается в выборе уровня генерализации параметров, характеризующих геологическую среду, который (уровень) позволяет применить методы математического моделирования. Схематизацию (формализацию) можно определить как уточнение содержания изучаемых компонент геологической среды, которое давало бы право оперировать математическими методами и получать результаты, имеющие практическое значение. Они позволяет переходить от вопросов постановки инженерно-геологических задач к математическим расчетам.

К процессу схематизации геологической среды нужно подходить в каждом конкретном случае отдельно. Чрезмерное упрощение геологических условий может привести к неверному пониманию и неверному расчету последствий исследуемых факторов, взаимодействий и прочих условий. Схематизация геологической среды должна строго регламентироваться и обосновывать исследования или реальный опыт по решению данного вопроса.

Установление сферы взаимодействия «исследуемый объект (здание, сооружений и проч.) геологическая среда» осуществляется путем анализа существующих условий (геологическое строение, воздействия, нагрузки и проч.) на основе математических моделей и результатов расчетов. За минимальное значение сферы взаимодействия принята активно сжимаемая толща грунтов на основании СНиП 1.02.03-83.

Построение ПТС следует выполнять на основании:

  • установления сферы взаимодействия «исследуемый объект (здание, сооружений и проч.) геологическая среда»;
  • существующих гидрогеологических условий, с учетом данных режимных наблюдений. Здесь следует рассматривать также инженерно-геологические процессы и явления, связанные с колебаниями уровня грунтовых и подземных вод (подтопление, затопление, обводнение и проч.). Для расчетной схемы принимается наихудший показатель или наихудшие (по совокупности) показатели;
  • наличия и степени активности инженерно-геологических процессов и внешних техногенных факторов, влияющих на ПТС (карстово-суффозионные и оползневые процессы, утечки из коммуникаций, водопонизительные откачки и проч.).

В силу сложности и многообразия вариантов обоснования ПТС, математическая постановка инженерно-геологической задачи и её формализация не всегда возможны. Исходя из данного положения, решение инженерно-геологических задач условно можно подразделить на три группы:

  • полностью алгоритмизируемые (возможность описания математической постановки и правил решения);
  • условно алгоритмизируемые (описание математической постановки в решении частичных вопросов в совокупности с элементами неформального подхода);
  • неалгоритмизируемые.

Выделение ИГЭ осуществляется методами геолого-генетической оценки состава грунтов. Эта процедура достаточно хорошо изучена и подтверждена практикой исследований. В ряду функциональных решений ГИС это направление является максимально изученным и адаптированным практически во всех аспектах расчетов.

Построение геолого-литологических разрезов в ГИС может осуществляться в двух режимах: 1) в автоматизированном режиме построения; 2) в полуавтоматическом режиме построения. Первый вариант построений применяется для условно «простых» условий. Второй для сложных участков, где необходимо аналитическое заключение исследователя и геологическое строение не удается формализовать.

При подготовке диссертационной работы были рассмотрены различные способы построения геолого-литологического разреза в автоматизированном виде. Однако данный вариант построения следует считать «условно автоматизированным». Это положение основывается на том, что в настоящее время не выведена функциональная зависимость, позволяющая определить положение, предположим кровли интересующего геологического тела по простиранию. Поэтому реальным направлением в построении геолого-литологических разрезов является полуавтоматический режим. Пример построения геолого-литологического разреза приведен на рис.4.

 Геолого-литологический разрез, построенный ГИС Определение наличия и степени-4

Рис.4. Геолого-литологический разрез, построенный ГИС

Определение наличия и степени активности инженерно-геологических процессов на исследуемой территории, а также их влияние на проектные решения; обоснования значений нормативных и расчетных характеристик физических, водно-физических, прочностных и деформационных свойств грунтов по ИГЭ; составление текущих и прогнозных карт различного назначения на основании выполненных исследований по существу являются составной частью мониторинга геологической среды.

Использование ГИС для обработки инженерно-геологической информации открывает новые возможности в исследовании при разработке мониторинга геологической среды. К общепринятым составляющим мониторинга (наблюдение, оценка, прогноз, управление) появляется направление в исследованиях – оценка правильности принятия управляющих решений. По мере функционирования ГИС подобное направление будет формироваться на основе выполненных исследований, принятых мероприятий и перечня успешно реализованных или нерациональных управляющих решений.

Автоматическое цифровое картографирование является составной и необходимой частью ГИС. Технология основана на хранении информации в одном или большем числе слоев в объеме функциональной направленности. Информационные слои можно отображать отдельно или в сочетании. Данная технология дает возможности выполнять построения интересующих поверхностей по заданным глубинам и по заданным абсолютным отметкам. Рассечение геологического массива на бесконечное множество горизонтальных поверхностей с минимально возможными интервалами позволяет обеспечить переход к любому удобному для выполнения работы масштабированию (как было указано выше) без потери информации. Именно данная технология позволяет провести построение объемных моделей геологической среды с минимально допустимыми погрешностями.

Автоматическое цифровое картографирование в составе ГИС позволяет вести перманентную и оперативную оценку состояния и свойств геологической среды. Примеры карт, построенных с помощью ГИС приведены на рис.5 и рис.6.

Рис.5.Карта кровли верхнего карбона Рис.6.Карта–срез по глубине 10.0м


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.