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:   || 2 |

Погребенныхболот на формированиеинженерно-геологических игеоэкологических условий в подземномпространстве санкт-петербурга

-- [ Страница 1 ] --

На правахрукописи

ЗАХАРОВАЕкатерина Геннадьевна

Влияние погребенныхболот на формированиеинженерно-геологических игеоэкологических условий в подземномпространстве Санкт-Петербурга

Специальность25.00.08 - Инженерная геология,мерзлотоведение

игрунтоведение

А в т о р е ф е р а т

диссертации насоискание ученой степени

кандидатагеолого-минералогических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2006

Работа выполнена вгосударственном образовательномучреждении высшего профессиональногообразования Санкт-Петербургскомгосударственном горном институте имениГ.В. Плеханова (техническомуниверситете)

Научныйруководитель:

докторгеолого-минералогических наук,профессор РегинаЭдуардовна Дашко

Официальные оппоненты:

докторгеолого-минералогических наук,профессор

ЯрославВладимирович Неизвестнов

кандидатгеолого-минералогических наук

ИринаЛьвовна Плечкова

Ведущее предприятие– ИнститутЛЕНГРАЖДАНПРОЕКТ

Защита диссертациисостоится 25 декабря 2006 г. в 17 ч. 30 мин. назаседании диссертационного совета Д 212.224.01при Санкт-Петербургском государственномгорном институте по адресу: 199106,Санкт-Петербург, 21 -я линия, д. 2, ауд.4312.

С диссертацией можноознакомиться в библиотекеСанкт-Петербургского государственногогорного института.

Авторефератразосланноября 2006 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

диссертационного совета

д. г.-м. н.,профессорА.Г. МАРЧЕНКО

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКАРАБОТЫ

Актуальностьработы.

Санкт-Петербурготносится к мегаполисам со сложнымиинженерно-геологическими,гидрогеологическими и геоэкологическимиусловиями. Особое влияние на условиястроительства, эксплуатацию,реконструкцию зданий и сооружений, впервую очередь архитектурно-историческихпамятников, оказывают погребенные болота,которые в конце 18 в. занимали более 50 %исторического центра города. При этомсогласно территориальным строительнымнормам по Санкт-Петербургу (ТСН 50-302-2004), вотношении погребенных болот отмечаютсялишь три частных положения: 1)потенциальная опасность зон погребенныхболот в отношении биохимическойгазогенерации CH4, CO2,H2S; 2) развитиепроцессов гниения торфа и органическихвключений в грунтах при понижении уровняподземных вод; 3) расчет деформаций зданий сучетом толщи погребенного торфа.

В практике инженерныхизысканий и проектировании наземныхсооружений основное внимание обращенотолько на наличие торфов и ихфизико-механические свойства, которые вомногом определяют величину осадки зданий исооружений. Следует отметить, что несмотряна широкое развитие болот в пределахСевера и Северо-Запада РФ, Сибири исопредельных государств – стран Балтии иБелоруссии имеется ограниченное числопубликаций по изучениюинженерно-геологических условийтерриторий распространения болотныхмассивов, особенностям их освоения истроительства на торфах (Амарян Л.С.,Винокуров Ф.П., Далматов Б.И.,Коновалов П.А., Ломтадзе В.Д.,Морарескул Н.Н., Пичугин А.В., Ордуянц К.С.,Сергеев Е.М. и др.). Непосредственно вСанкт-Петербурге проблемами освоениятерриторий, занятых болотами и торфами вразличные годы занимались Васильев Б.Д.,Далматов Б.И., Иовчук А.Т., Морарескул Н.Н. идр.

Цель работы. Установление основныхзакономерностей преобразованияводонасыщенных песчано-глинистых породпод болотными отложениями для прогнозаразвития природно-техногенных процессов иявлений, а также их воздействия на условиястроительства и реконструкции зданий исооружений и их эксплуатационнуюнадежность.

Основные задачиисследований: 1) анализ иоценка особенностей развития болотныхотложений на территории Санкт-Петербурга иих инженерно-геологическаяхарактеристика; 2) исследование микрофлорыболотных отложений и ее роли приформировании и преобразованиифизико-механических свойств подстилающихпород; 3) изучение влияния погребенныхболот на снижение степени загрязненияподземной среды; 4) оценка длительнойустойчивости сооружений в районахразвития погребенных болот с учетомфизико-химических и микробных факторов; 5)разработка рекомендаций по количественнойоценке изменения параметров механическихсвойств песчано-глинистых грунтов подболотными отложениями.

Фактический материал иличный вклад автора. Настоящая работа подготовлена поматериалам инженерно-геологических игеоэкологических исследований по изучениюподземного пространства Санкт-Петербургаи северо-запада РФ, которые проводились накафедре гидрогеологии и инженернойгеологии СПГГИ (ТУ). Личный вклад автора:изучение особенностейинженерно-геологических игеоэкологических условий на различныхобъектах в районах развития погребенныхболот, проведение экспериментальныхисследований с целью получениязакономерностей негативногопреобразования грунтов в зоне влияниязахороненных болот, формирования иразвития тиксотропности грунтов, плывунови биодеградации строительных материалов;разработка рекомендаций посовершенствованию систем расчетов несущейспособности свай при наличии в разрезезахороненных болотных отложений.

Основные методыисследований. В работеиспользуются методы теоретическогоанализа формирования и преобразованияинженерно-геологических условий в зонахразвития захороненных болот,экспериментальные исследованиятрансформации состава, состояния ифизико-механических свойствпесчано-глинистых пород под воздействиемторфов, расчетные методы оценки несущейспособности грунтов и свайных фундаментовс учетом наличия в разрезе болотныхотложений.

Научная новизна Установлены закономерностивлияния погребенных болот на формированиеинженерно-геологических игеоэкологических условий в подземномпространстве города, в том числе наразвитие физико-химических ибиохимических процессов при активизациидеятельности болотной микрофлоры припоступлении поллютантов различногосостава, оказывающих негативноевоздействие на устойчивость и несущуюспособность грунтов, а также коррозионнуюактивность подземной среды по отношению кстроительным материалам.

Практическаязначимость. Полученные результаты повоздействию захороненных болот наформирование инженерно-геологических игеоэкологических условий рекомендованыдля внедрения в территориальныестроительные нормы для Санкт-Петербурга иадминистративно подчиненных ему регионов,которые перерабатываются и дополняютсякаждые четыре года, результаты работ былииспользованы в прогнозных оценках условийэксплуатации и реконструкции ряда зданий исооружений на территорииСанкт-Петербурга.

Достоверность научныхположений и выводов,сформулированных в диссертационнойработе, определяется большим объемомтеоретических обобщений и выполненныхэкспериментальных исследованийпреобразования песчано-глинистыхотложений под влиянием захороненных болотна различных объектах Санкт-Петербурга. Воснову диссертации положены результатыисследований, которые выполнялись накафедре гидрогеологии и инженернойгеологии при участии автора в рамках работ:научно-технической целевой программыСанкт-Петербурга "Программа развитиявысшей школы Санкт-Петербурга" на 2002-2005годы, тема исследований – «Разработканаучно-практических основ комплексногогеоэкологического мониторинга подземногопространства Санкт-Петербурга с цельюповышения безопасности его освоения ииспользования в сложныхприродно-техногенных условиях» в 2003,2004 гг.; научно-исследовательской работы позаданию Минобразования и науки РФ, тема–««Разработка научных основинженерно-геологического игеоэкологического обоснования длительнойустойчивости инженерных сооружений вкрупных мегаполисах»» в 2003 , 2004 г.г., позаданию Министерства природных ресурсов,тема –«Разработка научно-практических основконцепции и структуры геоэкологическогомониторинга подземного пространстваСанкт-Петербурга» и др., а такжеперсональных грантов Минобразования инауки РФ, СПГГИ (ТУ) и американского фондагражданских исследований и разработок (CRDF)для аспирантов 2005 и 2006 гг.

Апробация работы ипубликации. Основныеположения, изложенные в диссертации,освещались на 4 научных конференциях:Международная конференцияпо геотехнике «Реконструкция исторических городов игеотехническое строительство», СПб., 2003;Международная молодежная научнаяконференция «Севергеоэкотех-2004», Ухта, 2004;Ежегодная научная конференция студентов, аспирантов имолодых ученых СПГГИ “Полезные ископаемыеи их освоение”, СПб., 2006; Международнаяконференция«Город и геологические опасности», СПб., 2006.По теме диссертационнойработы опубликовано 11 научных работ.

Структура и объемработы. Диссертационная работа изложена на185 машинописных страницах, состоит извведения, 4 глав, заключения, спискалитературы из 160 наименований, содержит 48рисунков, 37 таблиц, 4 фотографии.

Благодарности. Автор выражает глубокую иискреннюю признательность своему научномуруководителю д.г.-м.н. проф. Р.Э. Дашко запостоянную помощь и внимание приподготовке диссертационной работы,заведующему кафедрой ГиИГ д.г.-м.н. проф.В.В Антонову, д.г.-м.н. проф. И.П. Иванову,д.г.-м.н. проф. А.И. Короткову, н.с.А.В. Волковой, асс. А. В. Шидловской, асп.О.Ю. Александровой, А.А. Тимченко.

ЗАЩИЩАЕМЫЕПОЛОЖЕНИЯ

1. Формирование иизменение инженерно-геологических игеоэкологических условий в зонахпогребенных болот определяется степеньюразложения органического вещества,активностью действия болотной ипривнесенной микрофлоры, величинойredox-потенциала, а также характером идлительностью контаминации подземнойсреды из систем водоотведения.

Согласно анализуисторических документов 17-19 вв, болотныемассивы занимали более половинытерритории будущего Санкт-Петербурга(рисунок 1). На островах дельты Невыпреобладали болота низинного типа,приуроченные к участкам с минимальнымиабсолютными отметками земной поверхностис высоким уровнем грунтовых вод, которыезатапливались при относительно небольшомподъеме уровня речных вод. В материковойчасти на более высоких абсолютных отметкахширокое распространение имели верховыеболота.

В болотоведениинизинные торфяные отложениярассматриваются как первоначальная стадияформирования всех типов болотных массивов.Соответственно, при инженерной подготовкетерритории, когда болотные образованиячастично срезались либо производилось ихзахоронение на полную мощность,непосредственно на минеральных грунтахпрослеживались торфа низинного типа. Такиеобразования имеют высокое содержаниетонкодисперсной фракции d<0,001 мм, котороесвязано со степенью их разложения.Необходимо отметить и характерные дляисследуемой территории виды торфов, такиекак сфагновые, древесно-сфагновые,сфагново-тростниковые, основным растением–торфообразователем которых являетсясфагновый мох. Торфа, находящиеся выше иниже уровня грунтовых вод, имеют богатуюгетеротрофную микробиоту: бактерии,микромицеты, актиномицеты, микроводоросли.Согласно выполненным исследованиямсодержание различных физиологическихгрупп микроорганизмов зависит отокислительно-восстановительных условийподземной среды.

 Рисунок 1 – Схематическаякарта распространения болот на-0

Рисунок 1 – Схематическаякарта распространения болот на территорииСанкт-Петербурга.

В аэробных условиях приEh > +50 mV (выше уровня грунтовых вод)преобладают следующие группы бактерий:нитрифицирующие (более 104 клетки/г), тионовые(104 – 105 клетки/г),целлюлозоразлагающие (более 102 клетки/г); при Eh = 50– 0 mV(переходная зона): денитрифицирующие(106 клетки/г), ванаэробных условиях – Eh < 0 mV: аммонифицирующие (106 – 107 клетки/г),сульфатредуцирующие (106 клетки/г.),целлюлозоразлагающие (103 – 104 клетки/г),метанообразующие (102 –104 клетки/г). Вторфяниках был подсчитан вес микробноймассы и соотношение между различнымивидами микроорганизмов (таблица 1). Какследует из таблицы 1, увеличение мощноститорфов предполагает рост биомассы наединицу выделенной площади.

Таблица 1 – Вес микробнойбиомассы и соотношение ее компонентов вразличных торфяниках (А.В. Головченко,1993)

Типторфяника

Мощность торфяника, м

Общийвес сухой биомассы, т/га

Биомасса,%

грибноймицелий

спорыгрибов

актиномицеты

бактерии

Низинный высоко зольный

а

1,0

56

96,8

2,1

0,2

0,4

б

3,0

435

98,9

0,7

0,1

0,3

Низинный нормально зольный

а

1,0

21

89,7

7,0

0,6

2,6

б

7,0

81

84,8

10,7

0,7

3,8

Верховой

а

1,0

8

57,1

25,4

1,6

15,9

б

5,5

43

59,1

23,4

1,3

16,2

Необходимо отметить,что болотные отложения служат природнойсредой для биохимической газогенерации,поскольку этот процесс связан сдеятельностью определенныхфизиологических групп микроорганизмов–метанобразующих, водородобразующих,сульфатредуцирующих и др. – которыеспособствуют формированию газов впроцессе преобразования органическихсоединений.

Болотные воды вне зонтехногенного воздействия характеризуютсянизкой минерализацией и преимущественногидрокарбонатно-натриевым, режегидрокарбонатно-кальциевым составом.Значения redox-потенциала грунтовых вод взонах влияния торфяных образованийварьируют в широких пределах. Замерывеличины Eh в пределах территорииСанкт-Петербурга показывают, что в зонахотсутствия болот величина Eh изменяется впределах +10 –+67 mV, в зоне снятых болот опускается до–40 mV, а в зонепогребенных болот снижается до –100 mV и менее. Так,например, в разрезе района Староневскогопроспекта, где повсеместно прослеживаютсямаломощные торфа под техногеннымиобразованиями, Eh составляет –180 mV.

Контаминация торфов изаторфованных грунтов за счет утечек изсистем коммунального водоотведения исоответственно поступления питательных иэнергетических субстратов: белков,липидов, углеводов, ускоряет развитие ирост болотной микробиоты в 3-4 раза. Крометого, необходимо принять во внимание такжедополнительный привнос микроорганизмов изтаких сетей и повышение температурыгрунтовых вод.

Торфа рассматриваютсякак природные геохимические барьеры,обладающие высокой поглотительнойспособностью, которая зависит от степениих разложения и ботанического состава.Преобладание среди растений -торфообразователей сфагнума определяетвысокие сорбционные свойства торфа.Исследования, проведенные РГЭЦ натерритории золошлакоотвала в Невскомрайоне Санкт-Петербурга, подтверждаютспособность торфов поглощать и удерживатьтяжелые металлы (таблица 2).

Таблица 2 – Содержание тяжелыхметаллов в различных отложениях натерритории золошлакоотвала

Типотложений

Среднее содержание тяжелыхметаллов, мг\кг

Hg Pb As Cd Zn Ni Co Cr Cu Sb

Техногенные (гидрозола)

2,02

102,74

5,49

2,66

619,35

72,36

8,11

102,36

146,31

1,35

Болотные

2,46

131,37

6,10

1,98

626,7

61,41

9,08

141,28

158,35

1,49

Озерно-ледниковые

0,95

56,04

4,21

0,72

279,11

30,74

5,32

52,11

61,7

0,62



Pages:   || 2 |
 





 
© 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.