Введение к работе
. Актуальность проблемы. Изучение взаимодействия инженерных сооружений и геологической среды является важнейшей задачей инженерной геологии. Наиболее высокую техногенную нагрузку испытывают городские территории, где сконцентрированы крупные промышленные объекты, различные виды наземного и подземного строительства. Комплексное и широкое использование подземного пространства стимулируется дефицитом свободных городских земель, интересами благоустройства, улучшения и рационального использования окружающей городской среды. Размещение подземных городских сооружений осуществляется в несколько ярусов, на различных глубинах, от первых метров до многих десятков метров.
Инженерно-геологическое обоснование подземного градостроительства представляет собой важную и очень сложную задачу. При подземном строительстве возникают новые инженерно-геологические условия, действуют новые факторы, силы и процессы, усложняющие взаимодействие сооружений с окружающей средой. Общепринятые принципы и методы исследований для наземного строительства не всегда применимы для подземного. Подземное строительство специфично и требует специализированного инженерно-геологического обоснования.
Тоннели московского метрополитена строятся в сложных и разнообразных инженерно-геологических условиях, пересекают толщу осадочных отложений до глубины 70-80 м. Характерным является чередование слоев пород различных по мощности, составу, крепости, степени устойчивости, водопроницаемости. Обычно тоннели одновременно вскрывают 2-3 слоя пород разнообразного состава и свойств. Строительство осложняют большие водопритоки, плывуны, слабые грунты, закарстованные известняки и доломиты, при строительстве в которых широко применяются специальные методы работ: искусственное замораживание, цементация, силикатизация грунтов, водопониже-ние.
Инженерно-геологические закономерности, выявленные в Москве, можно считать характерными для строительства метрополитенов вообще. Многие из процессов, сопровождающих и обычно затруд-
няющих строительство Московского метрополитена, известны при сооружении горных выработок метрополитенов в других городах.
Накопленный метростроителями и изыскателями обширный фактический материал позволяет провести анализ функционирования системы метрополитен - геологическая среда, выявить пространственные закономерности взаимодействия этих подсистемных элементов. Методом анализа в представленной работе выбран типологический подход, что потребовало обобщения информации об инженерно-геологических условиях строительства метрополитенов в различных регионах на основании опыта их сооружения в городах СНГ, разработки методики специального типологического районирования, создания комплекта карт для целей проектирования и строительства линий метрополитена мелкого и глубокого заложения, систематизации инженерно-геологических процессов и явлений, осложняющих строительство и эксплуатацию метрополитенов, обусловленных геологическим строением, технологией работ и влиянием градопромышленного комплекса. Цель диссертации: разработка методики типизации геологической среды для целей проектирования и строительства метрополитена и реализация ее для инженерно-геологических условий Московского метрополитена.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-
Анализ и типизация инженерно-геологических условий строительства метрополитенов в СНГ с целью выявления пространственных инженерно-геологических закономерностей их создания и функционирования.
-
Анализ и оценка инженерно-геологических условий строительства Московского метрополитена для выбора признаков типизации геологической среды.
-
Разработка методики типизации геологической среды и содержания карт типологического районирования для проектирования и строительства линий метрополитена.
-
Выделение и характеристика типов строения геологической среды территории г.Москвы для проектирования и строительства линий метрополитена мелкого и глубокого заложения и выявление их пространственных закономерностей на основе специальных крупномасштабных карт типизации.
-
Оценка сложности инженерно-геологических условий выделенных типов геологической среды на основе данных об опыте строительства.
-
Анализ изменений геологической среды при, освоении подземного пространства для размещения метрополитена.
Исходные данные. В основу диссертации положены материалы инженерно-геологических изысканий Мосгоргеотреста, Метрогипротранса, ПГО "Центргеология", "Гидроспецгеология", ЦИГГЭ и других организаций, которые автором были собраны, систематизированы и проанализированы с целью инженерно-геологического районирования территории г.Москвы и типизации геологической среды территории города; фондовые материалы АО "Метрогипротранс" по построенным и запроектированным линиям Московского метрополитена, литературные и фондовые материалы различных организаций об инженерно-геологических условиях строительства метрополитенов в городах СНГ. Научная новизна работы. Научная новизна исследования заключается в следующих основных положениях, являющихся предметом защиты:
1. Впервые выполнена систематизация данных об инженерно-
геологических условиях строительства метрополитенов в городах СНГ,
проведена их типизация и выявлены региональные инженерно-
геологические закономерности, позволяющие учитывать опыт их
строительства в аналогичных условиях.
-
Предложены новые подходы и обоснована методика типизации геологической среды, основанная на анализе инженерно-геологической структуры грунтовых толщ.
-
Разработано содержание и составлены специальные крупномасштабные карты типизации геологической среды территории г.Москвы для размещения метрополитена мелкого и глубокого заложения.
-
Проанализированы изменения геологической среды при освоении подземного пространства для размещения метрополитена, выявлены и систематизированы инженерно-геологические, технологические и градостроительные факторы, осложняющие строительство и функционирование метрополитена.
Практическая значимость работы заключается в том, что использование материалов по типизации геологической среды территории г.Москвы для проектирования и строительства метрополитенов и составленные карты позволят сделать своевременный и обоснованный, экономически оправданный выбор конструкций и положения метрополитена в плане и разрезе, на ранних стадиях определить направлен-
ность и объемы инженерно-геологических изысканий, предусмотреть необходимость применения специальных методов ведения работ и оценить стоимость всего строительства.
Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и обсуждены трижды на аспирантских семинарах на кафедре инженерной геологии и охраны геологической среды в МГУ и на III Международной Конференции "Новые идеи в науках о земле". Публикации. По теме диссертации опубликовано 2 работы. В печати находится 5 работ.
Структура и объем работы. Диссертация объемом 207 страниц состоит из введения, 6 глав и заключения. В тексте приведено 11 таблиц, 62 рисунка. Список используемой литературы содержит 146 наименований.
