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 ||

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

-- [ Страница 2 ] --

Начальная стадиямикробной трансформации углеводородов–окислительный процесс, в котором участвуютуглеводородокисляющие бактерии – строгие аэробы,способные использовать углеводороды вкачестве единственного источникаклеточного углерода и энергии. Частичноокисленные нефтяные углеводородыстановятся доступны различнымфизиологическим группам микроорганизмов,в том числе факультативным и анаэробным.Такие процессы способствуют самоочищениюи саморегуляции состояния подземных вод иводонасыщенных грунтов.

Однако, самоочищение вподземной среде при биохимическойдеградации нефтепродуктов можетсопровождаться усилением метаногенеза,образованием диоксида углерода исероводорода. Образование сероводороданаблюдается при загрязнении болотсульфатами и протекает под воздействиемсульфатредуцирующих бактерий.Сероводородное загрязнение в подземнойсреде Санкт-Петербурга прослеживаетсяповсеместно.

2. Нисходящийинфильтрационный и диффузионный потокорганических компонентов биогенного иабиогенного генезиса из погребенныхболотных массивов сопровождаетсянакоплением органических коллоидов,микробных клеток и продуктов ихметаболизма в подстилающих дисперсныхотложениях за счет процессов физического,механического и биологического поглощенияи приводит к резкому уменьшениюводопроницаемости, прочности, развитиюплывунов и тиксотропных свойств вподстилающих песчано-глинистых грунтах.

Торфа и заторфованныеотложения являются источникоморганических компонентов биотического иабиотического генезиса, проникающих снисходящим инфильтрационным идиффузионным потоком в нижележащиедисперсные породы.

Результатомжизнедеятельности болотной микробиоты,мигрирующей вниз по разрезу всорбированной и свободной форме, являетсянакопление бактериальной массы – живых и мертвыхклеток микроорганизмов, продуктов ихметаболизма белковой и небелковой природыв подстилающих породах. Общее содержаниебелковых соединений выражается с помощьюинтегрального показателя – бактериальноймассы, определяемой по содержаниюсуммарного белка (СБ), с использованиемметода Дж. Бредфорд: СБ=Бжмо+Бммо+Бпм, где Бжмо и Бммо – белок живых имертвых клеток микроорганизмов,соответственно; Бпм –белок продуктов их метаболизма.

Исследования,проведенные на различных объектахСанкт-Петербурга, расположенных в зонахразвития погребенных болотных отложений,показали значительное увеличениебактериальной массы в подстилающихпородах (величина СБ достигает 280 мкг/г), приэтом наблюдается снижение показателейсопротивления сдвигу, преждевсего угла внутреннеготрения вплоть до нулевых значений и какследствие переход глинистых пород подболотами в квазипластичное состояние(таблица 3). В четвертичных отложенияхразреза в зонах снятых болот значения СБснижаются до 110 мкг/г, однако и при такихвеличинах суммарного белка глинистыепороды находятся в квазипластичномсостоянии. Глинистые породы в зонахотсутствия болот и техногенногозагрязнения обычно имеют значение СБ < 40мкг/г. Для оценки динамики сниженияпараметров сопротивления сдвигу выполненыспециальные экспериментальныеисследования (физическое моделирование)влияния торфов на наиболее прочные иустойчивые четвертичные отложения – моренные суглинки.Длительное воздействие торфов привело кпреобразованию состава, состояния ифизико-механических свойств отложений.Наблюдалось снижение характеристикпрочности, угла внутреннего трения с150 до 40, а сцепления с 0,03 МПадо 0,025 МПа, при этом величина микробногобелка возросла от 60 до 250 мкг\г (рисунок 3).Все образцы морены разрушались по типупластического деформирования. Подвоздействием торфяных образованийпроисходит образование в морене минералагидротроилита (FeS*nH2O), в процессе редукции железа иформирования сероводорода.

№№

1 2

3

4

We,%

17,0

17,0

17,2

17,4

IL

0,11

0,11

0,12

0,13

Песчаные разности подболотными отложениями, на исследуемыхобъектах, обладали свойствами плывунов итребовали применения специальных методовпроходки, в отдельных случаях наблюдалосьгазовыделение. Пески, в которых отмечаетсяактивная микробиологическая деятельность,проявляют ярко выраженные плывунныесвойства, хотя их гранулометрическийсостав не отвечает зерновому составуистинных плывунов. Переход песков вплывунное состояние связан с сорбциейтонкодисперсных частиц биотического иабиотического генезиса на зернахпеска.

Процесс перехода песковв состояние плывунов в результате снижениякоэффициента фильтрации и их водоотдачипод влиянием торфяных отложений былпромоделирован в лабораторных условиях.Исследования физических моделей позволилиоценить характер снижения коэффициентафильтрации среднезернистых песков взависимости от роста величиныбактериальной массы, а такжепреобразование их гранулометрическогосостава. Коэффициент фильтрации песков призначениях СБ, близких к нулевым, составлял16 – 22 м/сутки.Сорбция микроорганизмов и продуктов ихметаболизма на частицах песка и заполнениеего порового пространства снизиловеличину коэффициента фильтрации до 1,5м/сутки (рисунок 4).

Проведенныеэксперименты подтверждают характерзависимости экспоненциального вида,установленной ранее проф. Р.Э. Дашко, междувеличиной суммарного белка (СБ) икоэффициентом фильтрации, которая былаполучена по результатам исследованиймикробно пораженных литориновых песков висторическом центре города:

К(СБ) =, гдеКСБmin – максимальная величинакоэффициента фильтрации песка наначальном этапе при минимальномфиксированном содержании СБmin; К(СБ) – коэффициентфильтрации на момент времени t принакоплении суммарного белка до величиныСБ(t); -эмпирический коэффициент, который длясреднезернистых песков равен 8*10-4.

Удаление биомассы принизкотемпературном прокаливании (до1100) приводило ксущественному повышению значенийкоэффициента фильтрации до 10 – 16 м/сутки. Однако, посравнению с первоначальными значениями (16– 22 м/сутки),наблюдается некоторое снижение этогопоказателя, за счет появления мелкой итонкой песчаных фракции в составе песковпри увеличении степени микробиологическойпораженности (рисунок 5).

В ходеэкспериментальных работ учитываласьвеличина органической компоненты,определяемая по значениям потерь припрокаливании, и составившая менее 0,3% отобщей массы при снижении коэффициентафильтрации до 1,5 м/сутки. Следовательно,даже незначительное содержаниеорганической составляющей вызывает резкоеснижение водопроницаемости и водоотдачипесчаных разностей за счет развитиямикроорганизмов и образования продуктових метаболизма.

3. В расчетах несущейспособности свай и свайных фундаментовнеобходимо учитывать изменениепоказателей физико-механических свойствпесчано-глинистых грунтов, залегающих нижетолщи погребенных болот, на базеиспользования результатовэкспериментальных исследований.

В схемах расчетанесущей способности свай, прорезающихпогребенные болотные отложения (торфа)предложено (согласно СНиПу 2.02.03-85) вводитьсилы отрицательного либо нулевого трениятолько в пределах торфа и перекрывающихего образований – природных либо техногенных. Если впределах длины погруженной части сваизалегают напластования торфа толщинойболее 30 см и возможна планировкатерритории подсыпкой или иная ее загрузка,эквивалентная подсыпке, то расчетноесопротивление грунта – fi, расположенного вышеподошвы наинизшего (в пределах длиныпогруженной части сваи) слоя торфа,предполагается принимать: а) при подсыпках высотой менее 2 м– длягрунтовой подсыпки и слоев торфа – равным нулю; б) приподсыпках высотой от 2 до 5 м – для грунтов,включая подсыпку – равным 0,4 значений, указанных втаблице СНИПа 2.02.03-85, но со знаком «минус», адля торфа –минус 0,005 МПа (отрицательные силы трения); в)при подсыпках высотой более 5 м – для грунтов,включая подсыпку – равным значениям, указанным втаблице СНИПа 2.02.03-85, но со знаком «минус», адля торфа –минус 0,005 МПа.

Ниже слоя торфа,используют показатели сопротивлениясдвигу неизмененных отложений, дляглинистых – взависимости от консистенции и глубины иззалегания, а для песчаных – с учетом ихгранулометрического состава, плотности итакже глубины залегания. Расчет по такойсхеме предполагает получение завышенныхзначений несущей способности висячей сваи.Опыт строительства свайных фундаментовпри наличии в разрезе захороненных торфовпоказывает, что во многих случаяхнаблюдается развитие длительных инеравномерных осадок, приводящих кпереходу сооружения в аварийное либопредаварийное состояние. Для надежностипроектирования и повышения достоверностирасчетов несущей способности висячих свайрекомендуется ввести уточнение в значениярасчетного сопротивления по боковойповерхности. Как известно, величинасопротивления по боковой поверхностипредставляет собой величину общегосопротивления сдвигу нарушенногосложения: = с + tg, где величина будет зависеть отглубины, представляя горизонтальнуюсоставляющую напряжения собственного весапороды.

Как показали проведенныеэкспериментальные исследования, а такжеизучение преобразования песчано-глинистыхпород под захороненными болотами,наблюдается снижение показателейсопротивления сдвигу с и и переход глинистых грунтовв квазипластичное состояние, котороеописывается уравнением =с, означающим независимостьсопротивления сдвигу глинистых пород отвеличины , т.е.от глубины залегания. В связи с этимрекомендуется в глинистых отложенияходного и того же генезиса, возраста иконсистенции, залегающих ниже слоя торфаиспользовать постоянное значение f. Дляпесков, залегающих под торфами следуетснижать величину угла внутреннего тренияпо результатам экспериментальныхисследований их прочности при минимальныхнормальных давлениях, обеспечивающихотсутствие уплотнения.

Согласно исследованиям,проведенным на различных объектахСанкт-Петербурга, можно проследитьзакономерность изменения показателейсопротивления сдвигу песчано-глинистыхотложений различного генезиса под захороненными болотнымиотложениями относительно нормативныхзначений (ТСН 50-302-2004) (таблица 4).

Таблица 4 – Сравнительнаяоценка показателей сопротивления сдвигудля песчано-глинистых отложений, служащихоснованием зданий и сооружений вСанкт-Петербурге

Типотложений

Изменение показателятекучести

с,МПа

,град

ТСН50-302-2004

Опытныеданные*

ТСН50-302-2004

Опытныеданные*

Озерно-ледниковые

0 < IL 0,5

0,035-0,023 0,028-0,018 17-12 0-3

0,6 < IL 1,0

0,021-0,015 0,016-0,012 17-12 0-2

1,1 < IL 1,7

0,013-0,007 0,01-0,009 17-12 0-2

Моренные

0 < IL 0,5

0,030-0,017 0,026-0,02 24-22 0-5

0,6 <IL 1,0

0,015-0,01

0,02-0,017

24-22

0-4

*Данные полученыавтором в результате исследованияпесчано-глинистых отложений различногогенезиса под захороненными болотнымиотложениями.

На основаниивышеизложенных факторов и проведеннойсравнительной оценки приведенныхпоказателей можно рекомендовать для повышения достоверностирасчетов несущей способности висячих свай,ввести изменения в значения расчетногосопротивления по боковой поверхности сваидля различных типов отложений подзахороненными болотами (таблица 5).

Таблица 5 – Сопротивление побоковой поверхности сваи с учетомпреобразования песчано-глинистыхотложений Санкт-Петербурга под влияниемзахороненных болот

Типотложений

Изменение показателятекучести

Сопротивление по боковойповерхности свай, МПа

Озерно-ледниковые

0 < IL 0,5

0,028-0,018

0,6 < IL 1,0

0,016-0,012

1,1 < IL 1,7

0,01-0,009

Моренные

0 < IL 0,5

0,026-0,02

0,6 <IL 1,0

0,02-0,017

Заключение

1. Специфика инженерно-геологическихи геоэкологических условий в пределахСанкт-Петербурга определяется широкимразвитием погребенных болот, которыевлияют на трансформацию вмещающихпесчано-глинистых пород, развитиефизико-химических и биохимическихпроцессов, в том числе газогенерацию, атакже самоочищение и саморегуляциюподземной среды.

2. Захороненные болотаслужат основным источником обогащенияорганическими компонентами биотического иабиотического генезиса, нижележащихдисперсных пород при нисходящим потокеподземных вод.

3. Увеличениебактериальной массы в глинистых грунтахпод болотными отложениями, сопровождаетсяснижением показателей сопротивлениясдвигу, вплоть до их перехода вквазипластичное состояние.

4. Под влиянием болотныхотложений пески различногогранулометрического состава переходят всостояние плывунов в результате сниженияих коэффициента фильтрации и водоотдачи, впроцессе накопления органическойкомпоненты, развития микроорганизмов иобразования продуктов их метаболизма.

5. Для повышения идостоверности расчетов несущейспособности свай предложены уточненныепоказатели сопротивления сдвигу побоковой поверхности свай (f) с учетомквазипластичного состояния глинистогогрунта и разуплотнения песков. Проведенасравнительная оценка показателейсопротивления озерно-ледниковыхотложений и глинистой морены при различномих физическом состоянии для корректировкихарактеристик при определении расчетногосопротивления грунтов.

Список основныхпубликаций по теме диссертации

1. Захарова Е.Г. Влияниеизменений окислительно-восстановительныхусловий на дисперсные породы:геоэкологический иинженерно-геологический аспекты //Материалы V международной экологическойстуд. конференции, Новосибирск, 2000 г, с.165-167.

2. Захарова Е.Г. Влияниеприродно-техногенных факторов на развитиемикробиоты в геологической среде // Сборниктрудов молодых ученыхСанкт-Петербургского государственногогорного института (техническогоуниверситета). СПГГИ, 2001. Вып.7, с.23-26.

3. Захарова Е.Г. Анализдеформации и расчет устойчивостинабережной Петровского стадиона // Запискигорного института т.150 ч.1 СПГГИ, 2002 г,с.22-26.

4. Захарова Е.Г. Рольпогребенных болот в развитии экзогенныхпроцессов в подземном пространстве (напримере Санкт-Петербурга) // Материалымолодежной конференции «2-е Яншинскиечтения». Москва, 2002 г, с.378-381.

5. Захарова Е.Г. Рольболотной микробиоты в изменении состоянияи свойств песчано-глинистых отложений (напримере Санкт-Петербурга) // Запискигорного института т.152 ч.1 СПГГИ, 2002 г,с.23-26.

6. Дашко Р.Э.Инженерно-геологический игеоэкологический анализ и оценка условийстроительства и эксплуатации зданий исооружений в историческом центреСанкт-Петербурга / Дашко Р.Э., Волкова А.В.,Захарова Е.Г. // Материалы годичнойсессии Научного совета РАН «Сергеевскиечтения», вып.5, ГЕОС, Москва, 2003 г,с.159-162.

7. Волкова А.В.Геоэкологический анализ причин разрушенияодного из сооружений Южной водопроводнойстанции в Санкт-Петербурге / Волкова А.В.,Захарова Е.Г // Труды международнойконференции «Реконструкция историческихгородов и геотехническое строительство»,Санкт-Петербург, 2003 г, с.407-412.

8. Захарова Е.Г.Геоэкологический иинженерно-геологический анализ причинразрушения некоторых сооружений Южнойводопроводной станции (Санкт-Петербург) //Записки горного института СПГГИ, 2004 г, с.22-26.

9. Дашко Р.Э. Влияниегеоэкологических иинженерно-геологических факторов приоценке длительной устойчивости некоторыхсооружений Южной водопроводной станции вСанкт-Петербурге / Дашко Р.Э., Волкова А.В.,Захарова Е.Г. // Материалы годичной сессииНаучного совета РАН «Сергеевские чтения»,вып.6, ГЕОС, Москва, 2004 г, с.355-359.

10. Захарова Е.Г.Трансформация инженерно-геологическихусловий под воздействием погребенныхболот в Санкт-Петербурге // Материалымеждународной научной конференции«Севергеоэкотех-2004», ч.1, УГТУ, Ухта, 2005 г,353-357.

11. Захарова Е.Г. Анализи оценка негативных последствийзахоронения болот в пределах мегаполисов(на примере Санкт-Петербурга) // МатериалыМеждународной конференции «Город игеологические опасности», часть II,Санкт-Петербург, 2006 г, с.174-181.

Таблица 3 – Микробнаяпораженность и параметры сопротивлениясдвигу четвертичных отложений в зонахразвития погребенных болот в разрезеСанкт-Петербурга

Тип отложений

Параметры свойств

Местоположение объектовисследования

жилой дом ВО 12линия

«Домкниги» Невский пр. д. 26

Промышленный цехул. Днепропетровская д.14

Южнаяводопроводная станция ул. Юннатов

Стадион Петровский остров

Озерно-морские литориновые

СБмкг/г

60,0-81,6

93,4-140,8

пески 225,5-282,6

с,МПа

0,007-0,032

0,009-0,012

,град

0-2

10-12

Озерно-ледниковые

СБмкг/г

120,0-131,2

151,0-188,7

151,6-177,0



Pages:     | 1 ||
 





 
© 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.