Введение к работе
Актуальность работы. Обширные территории России поражены карстом. Существует реальная опасность провалов и оседаний грунтов под существующими и проектируемыми зданиями и сооружениями. Строительство и эксплуатация инженерных сооружений в таких районах без учета проявления карстового процесса может привести и приводит к деформациям и даже разрушениям зданий и сооружений с причинением тяжелого материального и морального ущерба.
Необходимость хозяйственного освоения закарстовашшх территорий заставляет изыскивать возможности строительства инженерных сооружений в районах слабо изученных или ранее считавшихся непригодными. Особенную озабоченность вызывают действующие на карстоопасных территориях производства с высокой концентрацией радиоактивных, ядовитых и взрывчатых веществ. Провалы на таких объектах могут привести к катастрофическим последствиям и экологическим бедствиям.
Традиционные методы изучения инженерно-геологической обстановки (буровые работы и т.д.) дороги, часто малоэффективны при решении поставленных задач или не могут быть применимы по технологическим условиям производств. Результаты современных методов исследований находят, как правило, ограниченное применение, а оценка территории относительно карстовых провалов ведется без достаточного изучения пространственных характеристик карстуюшихся и перекрывающих их пород. Существует острая необходимость постановки рационального комплекса методов исследования, который позволил бы решить поставленную задачу с высокой инженерно-геологической и экономической эффективностью и в кратчайшие сроки. Применение геофизических методов может в значительной мере восполнить этот пробел. Разработка рационального комплекса таких методов оценки устойчивости территории в отношении карстоопасности представляется весьма актуальной и с позиции мониторинговых наблюдений за опасными экзогенными процессами для целей кратко- и среднесрочного прогноза провальной опасности.
3 /:
Цель работы. Диссертационная работа ставит целью разработку рационального комплекса геофизических методов исследования в районах развития карстовых процессов, выбор способов наблюдений, обработки и интерпретации материалов для оценки карстоопасности территории при производстве площадных и линейных изысканий.
Основные задачи исследования, і) Проанализировать существующие методы геофизических исследований среды развития карстовых процессов и выбрать рациональный комплекс методов, способных в реальных геологических, экономических и производственных условиях получать достаточное количество необходимой информации.
2) Разработать геолого-геофизическую модель изучаемой среды, отработать
методику наблюдений и их интерпретацию для определения геологического
строения участка, оценки степени карстоопасности и при благоприятных
условиях выявить тенденцию развития карстового процесса, спрогнозировать
провальную опасность.
3) Разработать аппаратурную и программную поддержку основных
геофизических методов рационального комплекса - электроразведки ВЭЗ
МДС (вертикальных электрических зондирований в модификации двух
составляющих) и высокоточной гравиразведки.
4) Опробовать и внедрить в практику методику рационального комплекса
геофизических работ, проводимых в районах со сложными инженерно-
геологическими условиями.
Научная новизна. Разработана и практически реализована методика геофизических исследований для оценки карстоопасности территории, обеспечивающая оптимальное размещение оценочно-защитных скважин или зональную конструктивную защиту сооружений.
Составлена программа для ПЭВМ, позволяющая обработать данные граниразведки с выходом на плотностные характеристики елнничиых объемов пород, слагающих разрез.
Создан и опробован макет прибора для производства работ ведущего геофизического метода комплекса исследований - ВЭЗ МДС.
Разработаны методики картирования контакта грунтовых пресных вод с минерализованными трещинно-карстовыми и выделения участков повышенной вертикальной проводимости в покровных отложениях, связанных с зонами активизации карстово-суффозионных процессов.
Создана геолого-геофнзическая модель толщи пород с протекающими в ней карстовыми процессами по комплексу методов.
Предложен алгоритм реализации комплекса геофизических методов на основе сопоставления и учета всех его составляющих.
Практическое значение. С помощью предложенной методики проведено-зонирование по степени карстоопасности территорий ряда промышленных объектов Нижегородской области и основных закарстованных участков Горьковской железной дороги. Практически доказана возможность использования разработанной методики наблюдений в сложных инженерно-геологических условиях. Спрогнозировано местоположение вероятных провалов на местности, впоследствии происшедших в указанных зонах. Апробация. Основные положения работы доложены на Научно-технических конференциях молодых специалистов ПНИИИС ( Москва 1987, 1989 ), на совещании "Карстолого-спелеологические исследования, использование и охрана закарстованных территорий и пещер Западного Кавказа" ( Сочи, 1988), на Всесоюзном совещании "Противокарстовая защита объектов строительства" (Куйбышев, 1990 ), на совещании "Катастрофы и аварии на закарстованных территориях " ( Пермь, 1990) , конференции "Карстовые провалы" (Кунгур, 1994).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 4 статьях и приведены в 9 отчетах, где диссертант выполнял функции ответственного исполнителя.
Фактический материал. В работе использованы материалы, полученные при непосредственном участии автора в работах ГП "Противокарстовая и береговая защита" на протяжении более 10 лет.
Структура работы. Работа состоит из введения, четырех глав и заключения, проиллюстрирована рисунками и таблицами.
Работа выполнена в институте ПНИИИС Минстроя России. Автор выражает благодарность научному руководителю работы, доктору геолого-минералогических наук профессору Зиангарову Р.С, научному консультанту кандидату геолого-минералогических наук Боголюбову А.Н. и кандидату геолого-минералогических наук Боголюбовой Н.П. за советы и всестороннюю помощь. Сердечную признательность за ценные советы, критические замечания и содействие автор выражает коллегам из ГП "Противокарстовая и береговая защита".
