«Уральский государственный горный университет»

  1   2   3

Защита состоится: «23» ноября 2006 г. в 16⁰⁰ часов на заседании диссертационного совета К 212.280.01 при ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» по адресу: г. Екатеринбург, УГГУ, ул. Куйбышева, 30.
Факс (343) 2576629;
e-mail: nadejda.jarkova@ksu.ru

С диссертацией можно познакомиться в научной библиотеке УГГУ

Автореферат разослан «18» октября 2006 г.

Учёный секретарь диссертационного совета С.Г. Дубейковский

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В настоящее время город Казань является одним из интенсивно развивающихся промышленных и культурных центров в Поволжском регионе: увеличивается площадь городской территории, строится метрополитен, растут новые жилые и промышленные микрорайоны на ранее неосвоенных землях, происходит перепланировка и реконструкция центральной части города, вывод за её пределы промышленных предприятий, отрицательно влияющих на экологическую обстановку города. Многовековая история г. Казани свидетельствует о широком развитии на его территории техногенных отложений, опасных геологических и инженерно-геологических процессов, осложняющих хозяйственное освоение и снижающих эксплуатационную надёжность зданий и сооружений. В связи с этим необходимо дальнейшее всестороннее изучение инженерно-геологических условий (ИГУ), что впоследствии может послужить основой для прогноза их изменчивости и обоснования геологической составляющей генерального плана города.

Объект исследований: геологическая среда территории города Казани.

Предмет исследований: факторы инженерно-геологических условий, закономерности их формирования.

Цели и задачи исследований:

Целью работы явилось установление закономерностей формирования инженерно-геологических условий территории г. Казани и их исследование.

Основные задачи:

1. Создание картографической модели инженерно-геологических условий г. Казани.
   
2. Пространственно-временной анализ изменчивости инженерно-геологических условий.
   
3. Установление закономерностей проявления геологических и инженерно-геологических процессов, прогноз динамики их развития.
   
4. Оценка генезиса просадочных грунтов г. Казани.
   
5. Выявление механизма формирования карбонатного элювия и причины изменения его состава и свойств.
   

Методы исследований:

Поставленные задачи решались с использованием методов полевых, лабораторных, камеральных инженерно-геологических исследований, инженерно-геологического опробования, обобщения и анализа собранных данных, обработки результатов исследований с помощью геоинформационных технологий с 2003 г. по 2006 г.

На защиту выносятся 4 научных положения:

1. Формирование ИГУ территории г. Казани начиная с палеозоя и на современном этапе геологического развития осуществляется стадийно, что обуславливает различную естественную и техногенную направленность их изменчивости.
   
2. Ведущим фактором формирования ИГУ г. Казани наряду с условиями формирования литологического состава грунтов, тектоническими и гидрогеологическими условиями является рельефообразование, обусловленное развитием речной сети. В связи с этим инженерно-геологическое районирование на территории г. Казани необходимо осуществлять по комплексу геологических и инженерно-геологических процессов.
   
3. Просадочные грунты территории г. Казани сформировались в результате криогенного выветривания в условиях приледниковой пустыни при Валдайском оледенении.
   
4. Формирование карбонатного элювия и изменение его физико-механических свойств в сводовой части Казанской купольной структуры происходит в настоящее время и контролируется минеральным составом материнских пород и гидрохимическими особенностями геологической среды.
   

Научная новизна результатов исследований:

• Установлены основные закономерности формирования ИГУ г. Казани с учётом истории геологического развития территории, формирования современного рельефа, геологического строения и развития геологических и инженерно-геологических процессов.
  
• Разработан геодинамический принцип выделения инженерно-геологических формаций для территории г. Казани.
  
• Установлены закономерности формирования свойств элювиальных и просадочных грунтов.
  
• Выявлены закономерности развития геологических и инженерно-геологических процессов, а также прогноз их развития при дальнейшем хозяйственном освоении территории.
  

Обоснованность и достоверность подтверждается достаточной детальностью (масштаб работ 1:25 000) и воспроизводимостью исследований, большим объёмом фактического материала (в основу построения карт положено более 750 разведывательных, наблюдательных, эксплуатационных и инженерно-геологических скважин, 1023 точки наблюдения, 380 км маршрутного обследования) и соответствием лабораторных исследований действующим нормативным документам.

Практическая значимость:

Результаты исследований реализованы в построении картографических моделей, на которых отражены категории сложности ИГУ, типы грунтовых толщ, участки распространения и прогноз развития геологических и инженерно-геологических процессов.

Они могут служить основой для разработки генерального плана г. Казани и обоснованием методики инженерно-геологических изысканий.

Результаты исследований явились обоснованием для постановки бюджетных исследований по теме «Создание постоянно действующей модели геологической среды для организации системы геодинамического и гидрогеологического мониторинга на территории г. Казани».

Результаты исследований используются при чтении лекций и проведении лабораторных занятий по курсам «Грунтоведение», «Инженерная геодинамика», «Инженерная геология» для студентов специальностей «гидрогеология и инженерная геология» и «геология» в Казанском государственном университете.

Исходные материалы и личный вклад автора:

В основу диссертации положены:

• материалы, полученные автором в результате полевых и камеральных работ: данные по строению, составу и свойствам специфических грунтов, карты типов грунтовых толщ (1:25000), типов фильтрационных разрезов (1:50000), геодинамическая карта (1:25000), инженерно-геологические карты (1:25000, 1:50000), карта устойчивости геологической среды к техногенному воздействию.
  
• материалы изучения геологического строения, полученные ОАО «КазТИСИз», НПО «ГУП Геоцентр РТ», ОАО «Татагропромпроект», которые автором были собраны, систематизированы и изучены с целью выявления закономерностей формирования ИГУ;
  
• фондовые материалы различных геологических организаций и Казанского государственного университета: геологические карты, топографическая и геоморфологическая карты, гидрогеологическая и гидрохимическая карты, а также геологические разрезы масштабов 1:25000 и 1:50000.
  

Апробация работы: Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на: чтениях, посвящённых 170-летию Н.А. Головкинского (Казань, 2004 г.), научно-практической конференции «Экология города» (Казань, 2005 г.), международной конференции «Экология речных бассейнов» (Владимир, 2005 г.), итоговых научных конференциях Казанского государственного университета (2004 г., 2005 г.), на Горнопромышленной декаде (Екатеринбург, 2006 г.).

Публикации: по теме диссертации опубликовано 10 статей.

Структура, содержание и объём работы: Диссертация включает 195 страниц и состоит из Введения, 8 глав, Заключения, Списка литературы (101 наименование), иллюстрирована 44 рисунками и 16 таблицами.

Во «Введении» рассматривается актуальность темы, объект, предмет, цели и задачи исследований, сформулированы защищаемые научные положения, раскрыта научная новизна и практическая значимость результатов исследований.

В первой главе излагается состояние изученности ИГУ г. Казани, где констатируется, что исследуемая территория характеризуется хорошей структурно-геологической, гидрогеологической, инженерно-геологической изученностью, много научных исследований, посвящённых проблеме карста. Однако на данный момент отсутствует систематизация по характеру и интенсивности геологических и инженерно-геологических процессов, по составу, строению и свойствам грунтов.

Вторая глава посвящена методике исследования ИГУ, где рассмотрены методологические основы, методика исследования ИГУ и закономерностей их формирования.

В третьей главе содержится характеристика ИГУ (основные черты геологического строения, гидрогеологические и геоморфологические условия, состав и строение грунтовых толщ, геологические и инженерно-геологические процессы).

В четвёртой главе дана характеристика инженерно-геологических районов.

Пятая глава посвящена закономерностям и стадийности формирования ИГУ, выявлены причины сходства разновозрастных и различия одновозрастных инженерно-геологических формаций, обоснован геодинамический подход к выделению инженерно-геологических формаций.

Шестая глава «Закономерности формирования просадочных грунтов г. Казани» содержит характеристику особенностей распространения, состава, свойств, строения просадочных грунтов и состава обменного комплекса лессовидных грунтов; сделано заключение об их происхождении.

В седьмой главе «Закономерности формирования карбонатного элювия г. Казани» рассмотрены особенности распространения, состав и строение, а также физико-механические свойства карбонатного элювия, выявлены закономерности формирования его состава и свойств.

В восьмой главе изложены рекомендации по дальнейшему изучению ИГУ в связи с хозяйственным развитием города.

В «Заключении» приводятся основные результаты исследований по диссертационной работе.


Автор выражает благодарность за всестороннюю поддержку и помощь при разработке проблемы научному руководителю - С.Г. Дубейковскому, а также В.И. Жарковой, Р.К. Галееву и Е.В. Куприянову за помощь в сборе и систематизации материалов, которые легли в основу данной работы. Автор благодарит А.И. Шевелёва и М.Е. Королёва за полезные рекомендации. Также автор признателен коллективам кафедры общей геологии и гидрогеологии КГУ и кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии УГГУ.