Введение к работе
з
Актуальность темы. Сырьевое обеспечение экономики России связано с освоением новых месторождений нефти и газа на Арктическом побережье Северного Ледовитого океана. Там расположены жилые поселки и находятся крупные транспортные и оборонные объекты. Широкое распространение в этом регионе засоленных многолетнемерзлых пород осложняет строительство и эксплуатацию зданий и сооружений. Засоленные мерзлые породы имеют особые свойства, отличаются низкой несущей способностью и неустойчивостью к техногенным воздействиям. Исследование условий и закономерностей формирования свойств засоленных мерзлых пород необходимо для их научного прогноза и, следовательно, для обеспечения эксплуатационной пригодности инженерных сооружений и сохранения природной среды. Засоленные мерзлые породы представляют собой обьект исследования, занимающий по многим своим свойствам положение между мерзлыми и немерзлыми породами. Они содержат значительно большее количество незамерзшей воды, чем обычные мерзлые породы, что вместе с другими особенностями их состава и строения определяет это своеобразие. По ряду своих свойств - физических, деформируемости, прочности смерзания - они значительно отличаются от незаселенных мерзлых пород.
Цель и задачи работы. Целью проведенных исследований являлась разработка основ научных представлений о закономерностях формировании инженерно-геологических свойств засоленных мерзлых пород Арктического побережья. В соответствии с поставленной целью потребовалось решит» следующие задачи:
1.Обобщить опыт полевых и экспериментальных исследований засоленных мерзлых пород Арктического побережья.
2.Выявить условия формирования засоленных дисперсных мерзлых пород Арктического побережья Евразии и Северной Америки и их распространение, разработать их классификацию.
3.Разработать теоретические и методические основы исследований засоленных мерзлых пород, создать и усовершенствовать на этой основе методики исследования их физических и механических свойств.
4. Определить основные физические и физико-химические свойства засоленных мерзлых пород, диапазоны и закономерности их изменения.
-
Оценить несущую способность засоленных мерзлых пород Арктического побережья как оснований инженерных сооружений.
-
Охарактеризовать процессы длительного преобразования состава и строения засоленных мерзлых пород при техногенном воздействии, прежде всего процесс длительного деформирования.
-
Показать практическую значимость разработанных научных положений и установленных закономерностей формирования свойств засоленных мерзлых пород Арктического побережья.
Методика исследований. Обобщение и исследование условий образования и основных свойств засоленных мерзлых пород обусловило применение методов, объединенных необходимостью объяснения закономерностей формирования свойств этих пород. Методика исследований включала в себя полевые наблюдения, теоретические и экспериментальные методы исследования. Использовались методы анализа состава и строения пород, полевые и лабораторные методы определения их физических, физико-химических и механических свойств, а также методы моделирования геокриологических процессов. При этом были использованы достижения смежных наук - грунтоведения, инженерной геологии, механики грунтов и других.
Научная новизна работы заключается в решении такой крупной научной проблемы, как разработка основ научных представлений о формировании инженерно-геологических свойств мерзлых засоленных пород Арктического побережья.
При выполнении исследований получены следующие новые научные и практические результаты:
1.Теоретически обоснована, разработана и опробована методика комплексного анализа инженерно-геологических свойств засоленных мерзлых пород Арктического побережья.
2.Установлены закономерности распространения засоленных мерзлых пород Арктического побережья, выявлены их основные геолого-ґенетические типы и предложена их классификация.
3.Изучен и обобщен комплекс основных инженерно-геологических свойств засоленных мерзлых пород.
4.Изучены закономерности формирования свойств засоленных мерзлых пород и дано их научное обоснование.
5. Предложены расчетные характеристики свойств засоленных мерзлых грунтов, необходимые для проектирования инженерных сооружений на Арктическом побережье.
' 5
Реализация результатов исследований может осуществляться в
практике инженерно-геологических изысканий и проектирования на
Арктическом побережье. Ряд теоретических и практических
положений, изложенных в диссертации, включен в учебники и учебные пособия: "Лабораторные методы исследования мерзлых пород", "Петрография мерзлых пород", "Основы геокриологии". Разработанный автором "Регламент для проектирования объектов нефтегазового комплекса на п-ве Ямал. Расчетные значения прочностных характеристик мерзлых грунтов" используется для проектирования инженерных сооружений на п-ве Ямал. Отдельные разработки автора внедрены при строительстве различных объектов на Арктическом побережье России: инженерных сооружений ПГО "Архангельскгеология", треста "Арктикстрой", зданий и других объектов в пос. Амдерма.
Апробация работы. Материалы, теоретические и методические
положения диссертации представлялись на 6 Международной
конференции по мерзлотоведению (Пекин, Китай, 1993),
Международном симпозиуме Ground Freezing (Нанси, Франция,
1994), па заседаниях Научного совета по криологии Земли АН СССР
и РАН (Москва, 1991; 1993; 1994; 1996), на Всесоюзном совещании-
семинаре "Исследование свойств грунтов с целью наиболее
рационального проектирования и строительства" (Москва, 1981),
Всесоюзном совещании "Опыт строительства оснований и
фундаментов на вечномерзлых грунтах" (Воркута, 1981), Всесоюзных совещаниях по инженерным изысканиям в области вечной мерзлоты (Чита, 1984: Благовещенск, 1986), Всесоюзной научно-практической конференции по повышению эффективности инженерных изысканий для строительства в нефтегазоносных районах Западной Сибири (Тюмень, 1993), 20-м Русско-Американском микросимпозиуме по планетологии (1994), Первой конференции геокриологов России (1996) и других научно-практических конференциях.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 46 работ, включая статьи, тезисы докладов и сообщений и отдельные разделы в 3-х книгах.
Исходные материалы и личный вклад в решение проблемы. В основу диссертации положены многолетние (начиная с 1980 года) исследования автора в Западной Сибири и на Югорском полуострове.
В процессе полевых изыскательских работ получен фактический материал по инженерно-геокриологическим условиям около 100 объектов строительства на Арктическом побережье, проведены
6 экспериментальные исследования прочностных, деформационных и других свойств засоленных мерзлых пород (всего более 2000 образцов, многие опыты автором выполнены лично), в том числе испытания свай.
Кроме фактических материалов, полученных при непосредственном участии автора, были использованы фондовые материалы ПНИИИСа, ЛенЗНИИЭПа, МГУ и других организаций, обобщены публикации русских и зарубежных авторов по теме диссертации. Приведенные в диссертации экспериментальные материалы в основном были получены на Амдерминской научно-исследовательской мерзлотной станции ПНИИИС. Личный вклад автора заключается в научном и методическом руководстве и непосредственном участии во всех проведенных работах. Все теоретические и методические разработки выполнены автором лично.
Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введения, десяти глав и заключения.
Объем работы 383 страницы машинописного текста, которые иллюстрируются 105 рисунками и 29 таблицами. Список использованной литературы составляет 318 наименований.
Автор глубоко благодарен всем товарищам по работе на
Амдерминской научно-исследовательской мерзлотной станции
ПНИИИС и в частности А.А.Николаеву, Ю.С.Петрухину; к.г.-м.н.
А.Н.Хименкову, Ік.т.н. Л.В.Чистотинову | , Н.Ф.Цыбиной,
Г.А.Томиной и другим; директору ПНИИИСа профессору
В.В.Баулину и сотрудникам ПНИИИСа зведующему лабораторией
к.г.н. Ю.Г.Уваркину, к.т.н. В.И.Аксенову, д.г.н. М.М.Корейше, к.г.-
м.н. О.П.Павловой., к.тлі. И.В.Шейнину, к.г.-м.н. Н.В.Ивановой и
другим; главному геологу ЮЖНИИГИПРОГаза к.г.-м.н.
Г.И.Махонину; заместителю начальника Департамента научно-
технической политики Госстроя Ю.Г.Вострокнутову, сотрудникам
МГУ профессорам И.Д.Данилову и Л.Т.Роман, к.г.-м.н.
Л.Н.Максимовой, к.г.н. К.А.Кондратьевой, доценту Е.М.Чувилину;
сотруднику Мосгипротранса В.С.Юхимчук; профессору
Г.Э.Одишария и заведующему отделением ВНИИГа'за к.т.н. A.M.Сиротину; заведующему отделом Фундамента роекта к.т.н. А.А.Колесову; руководителям подразделений Арктикстроя Г.В.Замлелову и Ю.А.Костикову, заведующему отделом Арктики ЛенЗНИИЭПа к.т.н. Ю.Я.Белли и к.т.н. А.Н.Яркину за содействие в проведении работ, советы, замечания и поддержку.
Автор также признателен сотрудникам МГУ, ПНИИИСа,
ВСЕГИНГЕО, ВНИИОСПа, Фундамент-проекта, МИСИ,
ЮЖНИИГИПРОГЛЗа, ВНИИГаза, Надымгазпрома, Ленгипротранса и ряда других организаций за помощь в постановке и проведении исследований.
Свою признательность за консультации и предоставленные материалы автор выражает д.г.-м.н. Г.И.Дубикову, д-ру Э.Хивон и профессору Д.Сего (Канада).
Особую благодарность автор выражает своему научному консультанту профессору Э.Д.Ершову.
