На правах рукописи

Тюнина Нина Витальевна ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА ИНЖЕНЕРНОГЕОЛОГИЧЕСКИХ АНАЛОГИЙ ПРИ ИЗЫСКАНИЯХ НА ГОРОДСКИХ ТЕРРИТОРИЯХ (НА ПРИМЕРЕ ГОРОДА МОСКВЫ) Специальность: 25.00.08 - Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва - 2008 год

Работа выполнена на кафедре инженерной геологии и геоэкологии Московского государственного строительного университета Научный руководитель кандидат технических наук, профессор Игорь Владиславович Дудлер Официальные оппоненты доктор геолого-минералогических наук, профессор Евгений Меркурьевич Пашкин доктор геолого-минералогических наук, профессор Николай Логвинович Шешеня (ОАО ПНИИИС) Ведущая организация ГУП Московский Городской Трест геолого-геодезических и картографических работ (Мосгоргеотрест)

Защита состоится 20 ноября в 15.00 на заседании диссертационного совета ДМ212.121.01 РГГРУ по адресу: Москва, улица Миклухо-Маклая, д.23, ауд.5-49.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГГРУ.

Автореферат разослан л17 октября 2008 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 117997 Москва ул. Миклухо-Маклая д.23, Российский государственный геологоразведочный университет, учёному секретарю диссертационного совета ДМ212.121.01.

Ученый секретарь диссертационного совета, Н.Н. Ленченко кандидат геолого-минералогических наук 1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Актуальность применения метода инженерногеологических аналогий (ИГА) при изысканиях на территории крупных городов обусловлена возрастанием масштабов и темпов строительства, осуществлением работ в стесненных условиях существующей и уплотняемой застройки. По этим причинам в большинстве случаев не выполняются в полной мере требования соответствующих нормативных документов. Часто изыскания проводятся для одной или двух стадий проектирования одновременно, несмотря на возрастающую геотехническую сложность проектируемых объектов, что не только сокращает объём необходимой изыскательской информации, но и не позволяет надёжно оценить инженерно-геологические условия участков размещения проектируемых объектов, а также зданий и сооружений, попадающих в зону влияния строительства.

Вместе с тем, во многих крупных городах существует обширный фонд изыскательских материалов, накоплен опыт градостроительства в конкретных региональных условиях, выполнено инженерно-геологическое районирование территории, что позволяет не только судить об особенностях инженерно-геологических условий отдельных частей застроенных территорий, но и проследить за динамикой их изменения под влиянием техногенных воздействий города. Вся эта информация является предпосылкой широкого применения метода ИГА в практике проведения инженерно-геологических изысканий на городских территориях.

Цель работы: разработка научно обоснованного подхода к применению метода инженерно-геологических аналогий при изысканиях для строительства и реконструкции на территории города.

Задачи работы:

1) анализ современного состояния теории и практики применения метода геологических и инженерно-геологических аналогий в строительстве;

2) оценка специфики природно-технических систем (ПТС) города применительно к использованию метода ИГА при изысканиях для строительства и реконструкции зданий и сооружений;

3) разработка концепции и принципов применения метода ИГА при изысканиях на городских территориях;

4) установление приоритетных направлений использования метода ИГА для целей градостроительного проектирования;

5) разработка алгоритма использования метода ИГА и определение критериев установления инженерно-геологических аналогов;

6) разработка структуры и составление базы данных геолого-строительной информации для оптимизации применения метода ИГА;

7) разработка рекомендаций к применению метода ИГА для ПТС города Москвы.

Научная новизна работы:

1) впервые сформулированы концепция и принципы использования метода ИГА применительно к изысканиям на территории города, уточнена его понятийная база.

2) впервые предложено выделять категории инженерно-геологической изученности территории по критериям, характеризующим состав, объём и детальность инженерно-геологической информации.

3) разработан общий алгоритм использования метода ИГА в комплексе инженерно-геологических изысканий на городских территориях.

Практическое значение. Разработанные рекомендации к применению метода ИГА при изысканиях для строительства и реконструкции на городских территориях позволяют повысить уровень инженерно-геологической информации за счёт более обоснованного подхода к составлению технических заданий и программ изыскательских работ, восполнить недостающую информацию при сокращении стадийности, объёмов и времени проведения изысканий. Созданный банк данных геолого-строительной и изыскательской информации может способствовать оперативному поиску инженерно-геологических аналогов на территории Москвы.

Защищаемые положения:

1. Применение метода аналогий при изысканиях в условиях города следует реализовывать в концепции инженерно-геологических аналогий, исходящей из выбора аналога по совокупности параметров инженерно-геологических условий для однотипных строительных объектов в составе природно-технических систем (ПТС) Геологическая среда - Строительный объект - Городская среда.

2. Необходимым условием использования метода ИГА является установление категории инженерно-геологической изученности территории.

3. Эффективное применение метода ИГА в общем комплексе инженерногеологических изысканий может быть обеспечено на основе предложенного алгоритма.

4. Метод ИГА применим для решения широкого спектра инженерногеологических задач на всех стадиях проектирования и этапах жизненного цикла строительного объекта с учётом функционального профиля освоения территорий и полученных результатов изысканий.

Фактический материал. Настоящая работа основана на фактическом материале, включавшем данные инженерно-геологических изысканий, выполненных на 200 участках для разных стадий проектирования и этапов жизненного цикла инженерных сооружений. Более 50 изученных автором объектов послужили основой для составления банка данных инженерно-геологических аналогов и проверки разработанных положений. Исследованные участки располагались на территории города Москвы и, частично, Московской области, в различных инженерногеологических районах. Проектируемые и реконструируемые строительные объекты имели разные конструктивные особенности, функциональное назначение и давность возведения. Разработка программ изысканий, полевые и камеральные работы для большинства объектов проводились при участии автора.

Апробация работы. Основные результаты исследования докладывались на Международной Научно-практической конференции (НПК), посвященной 80летию МГСУ-МИСИ Строительство в ХХI веке. Проблемы и перспективы (5-декабря 2001 года, Москва); НПК Московские вузы - строительному комплексу Москвы для обеспечения устойчивого развития города (26-27 марта 2003 года, Москва); I-ой и II-ой НПК молодых ученых, аспирантов и докторантов Строительство - формирование среды жизнедеятельности 2003-2004 гг. в МГСУ; Девятой Международной специализированной выставке Инвестиции. Строительство.

Недвижимость. REALTEX - 2004. Семинар Актуальные проблемы строительства высотных зданий (2005 год, Москва); конференции "ДЕСЯТЫЕ СЕРГЕЕВСКИЕ ЧТЕНИЯ", "Международный год планеты Земля: задачи геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии" (20-21 марта 2008 г.).

Внедрение. Результаты проведенных исследований были использованы при проведении лабораториями МГСУ Обследование и реконструкция зданий и сооружений и Строительные конструкции инженерно-геологических изысканий на ряде объектов строительства и реконструкции города Москвы.

Отдельные рекомендации общего характера к использованию метода инженерно-геологических аналогий вошли в изданный в 2002 г. Госстроем России СП 11-105-97 Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть V.

Правила производства работ в районах с особыми природно-техногенными условиями, Глава 5Инженерно-геологические изыскания на застроенных территориях (включая историческую застройку).

Публикации. По теме диссертационных исследований опубликовано 11 работ.

Объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и трёх приложений. Объем работы составляет 167 страниц, в том числе 23 рисунка, 23 таблицы и 3 приложения. Список литературы содержит 215 наименований.

Диссертационная работа выполнена на кафедре Инженерной геологии и геоэкологии МГСУ по линии аспирантуры, госбюджетных НИР, а также производственной работы в период с 2001 по 2008 гг. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю настоящей работы, профессору И.В. Дудлеру за мудрое и терпеливое руководство. Автор искренне признателен руководству и всем сотрудникам кафедры Инженерной геологии и геоэкологии МГСУ за внимание, советы и доброжелательность, а также сотрудникам комплексной лаборатории Строительные конструкции МГСУ за поддержку и помощь при подготовке диссертационной работы. За весьма ценные замечания и рекомендации автор благодарит д.г.-м.н., профессора Г.А. Голодковскую, д.г.-м.н., профессора Р.С. Зиангирова, к.г.-м.н., доцента Е.Н. Огородникову.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Анализ современного состояния теории и практики применения метода аналогий в инженерной геологии Вопросы использования метода аналогий для решения различных геологических и инженерно-геологических задач рассматриваются в работах многих авторов: Е.П. Емельяновой, Г.С. Золотарёва, Л.Б. Розовского, В.М. Воскобойникова, О.Г. Лиходеевой, А.А. Кагана, Н.Л. Шешени, Е.М. Пашкина, Л.Д. Чхеидзе, Л.Т. Роман, И.В. Дудлера, Е.С. Дзекцера, А.В. Количко. Ряд научных трудов не посвящён непосредственно методу аналогий, но определяет важные тенденции в развитии его применения в инженерной геологии. В их числе работы В.В. Пендина, Г.К. Бондарика, Р.С. Зиангирова, Э.В. Калинина и других авторов.

Выполненный анализ этих работ показал, что метод аналогий является достаточно разработанным и опробованным в основном для неосвоенных территорий.

Главными направлениями реализации метода аналогий, подтверждёнными научными разработками и их внедрением в практику изысканий, являются: выполнение прогнозных оценок развития геологических и инженерно-геологических процессов; установление показателей свойств грунтов; геологическое картирование.

Вместе с тем необходимо отметить, что существующая теоретическая и методическая база не учитывает условий градостроительства, отсутствуют концепция и принципы применения метода аналогий при инженерно-геологических изысканиях на городских территориях, функционирование которых определяет большое число факторов. Исследователями ранее не рассматривались такие важные аспекты применения метода аналогий, как обоснование технического задания и разработка программы изыскательских работ, восполнение недостающей информации.

Не предложено также чёткого понятия метода инженерно-геологических аналогий.

Анализируя регламентации действующих нормативных документов относительно применения метода аналогий, можно заключить, что они носят в основном общий характер и не содержат необходимых для практических целей методических конкретизаций, особенно по отношению к инженерно-геологическим изысканиям на городских территориях. Фиксируется внимание на возможности использования метода в практике инженерных изысканий, но не отражены принципы, методика и критерии выбора аналога.

Исходя из анализа современных представлений о применении аналогов при инженерно-геологических изысканиях, автором сформулированы цель и основные задачи диссертационной работы.

Глава 2. Методика исследований и характеристика изученных объектов В процессе диссертационной работы критически проанализирована научнотехническая литература, нормативные и нормативно-методические документы, а также осуществлён сбор и анализ фактических материалов инженерногеологических изысканий, выполненных на объектах нового строительства и реконструкции зданий и сооружений в городе Москве. На этой основе разрабатывались теоретические положения применения метода ИГА и основные подходы к его практическому применению на территории города.

С целью обоснования методических положений применения инженерногеологических аналогий была разработана структура необходимой информационной базы данных инженерно-геологических аналогов, в которую вошли собранные автором материалы изысканий для 50 объектов, преимущественно изучавшихся МГСУ, а также ГУП Мосгоргеотрест, ПНИИИС и другими организациями.

Созданная автором база инженерно-геологических аналогов содержит картографический и табличный материал, характеризующий инженерно-геологические и градостроительные условия размещения строительных объектов, их конструктивные особенности, а также сведения о составе и объёме инженерных изысканий, выполненных на участках строительства. При создании этой базы данных использовались ранее изданные мелкомасштабные карты инженерногеологического районирования и карты опасности геологических и инженерногеологических процессов, схемы функционального, строительного и ландшафтного зонирования города Москвы. На каждую карту нанесены все объекты исследования. В состав базы данных, помимо указанных карт и схем, входит комплект электронных таблиц, каждая из которых соответствует конкретному разделу - блоку информации: в первом разделе охарактеризована территория размещения изученных объектов, для каждого участка приведены соответствующие наименования инженерно-геологических районов, геоморфологических элементов, а также категорий опасности развития геологических и инженерно-геологических процессов; второй раздел содержит данные о функциональном назначении возводимого или реконструируемого сооружения, стадии проектирования или этапе жизненного цикла строительного объекта, его габаритах в плане, этажности, типе и глубине заложения фундаментов; в третьем разделе приведена информация о времени (датах) проведения изысканий, составе и объёме комплекса изыскательских работ, выполненных на площадке (количестве и глубине разведочных выработок, количестве точек статического зондирования и штамповых испытаний, видах геофизических исследований).