Инженерно-геологическое обоснование строительства зданий повышенной ответственности в сложных природных условиях: на примере Волгограда тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.08, кандидат геолого-минералогических наук Долганов, Алексей Петрович

• Долганов, Алексей Петрович
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Долганов, Алексей Петрович

Общая характеристика работы.

Введение.

1. Современное состояние изученности инженерно-геологических условий Волгограда и прилегающих территорий.

2. Характеристика инженерно-геологических особенностей территории г. Волгограда.

2.1. Геоморфологические условия и рельеф.

2.2. Геологическое строение.

2.3. Гидрогеологические условия.

2.4. Состав и физико-механические свойства фунтов.

2.5. Геологические и инженерно-геологические процессы.

3. Пространственные закономерности инженерно-геологических условий города.

3.1. Инженерно-геологическое районирование.

3.2. Распространение специфических грунтов.

3.2.1. Набухающие грунты.

3.2.2. Просадочные грунты.

3.2.3. Техногенные грунты.

3.3. Распространение геологических и инженерно-геологических процессов.

4. Инженерно-геологическое обоснование проектирования и строительства оснований и фундаментов на территории Волгограда.

4.1. Сравнительная характеристика инженерно-геологических условий северной и южной части Волгограда.

4.2. Исследования закономерностей несущей способности оснований и фундаментов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Инженерно-геологическое обоснование строительства зданий повышенной ответственности в сложных природных условиях: на примере Волгограда»

Актуальность проблемы. В последние годы количество высотных зданий в Волгограде непрерывно возрастает, как и их высота (более 100 м) (рис. 1, 2). Как правило, многоэтажные здания возводят на свайных или плитных фундаментах. Вместе с тем инженерно-геологические условия территории Волгограда достаточно сложные, что связано с распространением так называемых специфических грунтов. К ним относятся просадочные, набухающие, слабые и техногенные грунты.

Техногенные грунты вследствие высокой неоднородности в качестве естественного основания для плитных фундаментов не используются. При свайном варианте фундаментов они полностью прорезаются сваями и опираются на слабосжимаемые грунты. К просадочным грунтам относятся покровные лессовые породы, распространенные на водораздельных пространствах и склонах Приволжской возвышенности, а также погребенные лессовые породы ательского горизонта.

Набухающие грунты представлены глинами майкопской серии палеогена; при замачивании они увеличиваются в объеме, а давление набухания составляет 0,15-0,3 МПа. Другим типом набухающих пород являются глины хвалынского горизонта; их давление набухания достигает 0,5 МПа.

К слабым грунтам относятся озерно-аллювиальные глины и суглинки бекетовского горизонта, образовавшиеся около 10 тысяч лет назад и вследствие этого обладающие высокой пористостью, влажностью, сжимаемостью и крайне низкой прочностью, а также современные аллювиальные грунты.

Все перечисленные выше специфические грунты не могут использоваться в качестве оснований плитных фундаментов без дополнительной подготовки.

Вместе с тем накопленный опыт испытаний свай статическими нагрузками (245 опытов) при длине свай до 30 м и диаметре до 1,5 м позволяет рационально использовать определенные несущие слои грунта для устройства свайных, плитных и других фундаментов.

Рис.1. Многоэтажный жилой комплекс «Волжские паруса»

Рис.2. Административный комплекс Волгоград-Сити.

Цель работы. Выявление пространственных закономерностей инженерно-геологических условий (ИГУ) территории г. Волгограда, оценка и прогноз их изменений под влиянием техногенеза.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи: анализ современного состояния изученности инженерно-геологических условий территории;

- изучение особенностей геологических, тектонических, геоморфологических, гидрогеологических, геодинамических условий, состава и физико-механических свойств грунтов; несущей способности свай в различных типах грунтов;

- детализация, уточнение и дополнение на основе новых данных карты инженерно-геологического районирования (ИГР) территории и экспликации к ней;

- сравнительный анализ инжеиерно-геологических условий территорий северной и южной части Волгограда;

- оценка и прогноз изменений инженерно-геологических условий территории под влиянием техногенеза.

Научная новизна.

- впервые для территории г. Волгограда разработана детальная характеристика геологического строения, тектонических, геоморфологических, гидрогеологических, геодинамических условий, состава и физико-механических свойств грунтов применительно к различным типам фундаментов;

- установлены принципиальные различия инженерно-геологических условий северного и южного подрайонов г. Волгограда;

- выявлены пространственные закономерности ИГУ, детализирована и уточнена на основе новых данных разработанная в 1981 г. схема инженерно-геологического районирования территории;

- выполнена оценка и прогноз изменений инженерно-геологических условий территории Волгограда под влиянием техногенеза;

- выполнено детальное исследование 13 литологических горизонтов 90100 метровой толщи скальных и полускальных пород палеогена и определение нормативных характеристик сжимаемости каждого горизонта по данным 112 испытаний грунтов статическими нагрузками на штампы;

- по данным 245 испытаний грунтов статическими нагрузками на сваи диаметром от 0,3 до 1,5 м определены значения несущей способности различных типов свай в выделенных типах инженерно-геологических условий.

Методы исследований. При выполнении работы использовались методы сравнительного анализа и обобщения, инженерно-геологических аналогий, математической статистики, картографирования, районирования, инженерной геологии и неотектоники.

Практическая значимость и реализация результатов исследований. Прогноз негативных изменений в массивах горных пород, рельефе, гидрогеологических условиях, опасных геологических процессах и явлениях может использоваться и используется в проектных, строительных и изыскательских организациях Нижнего Поволжья при разработке защитных мероприятий. Результаты исследований автора, включая испытания уникальных глубоких забивных и буронабивных свай статическими и динамическими нагрузками, использовались при строительстве ряда многоэтажных зданий. Теоретические положения и методические разработки используются в учебном процессе в ВолгГАСУ при чтении лекционных курсов «Инженерная геология» и «Геоэкология».

Фактический материал. Работа выполнена на основе исследований автора, проведенных во время работы соискателем и обучения в аспирантуре на кафедре инженерной геологии и геоэкологии ВолгГАСУ. Кроме того, был использован большой объем опубликованной литературы и фондовых материалов: буровых, геологических, инженерно-геологических, гидрогеологических и других исследований различных изыскательских организаций: Ниж-неволжТИСИЗ, ООО «Радиан», ООО «Стройинвест», Гипроводстрой и других.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту.

1. Разработана детальная характеристика геологического строения, тектоники, геоморфологических, гидрогеологических, геодинамических условий, состава и свойств грунтов применительно к различным типам фундаментов.

2. Выявлены пространственные закономерности ИГУ, детализирована и уточнена на основе новых данных схема инженерно-геологического районирования территории.

3. Выполнены оценка и прогноз изменений инженерно-геологических условий территории г. Волгограда под влиянием техногепеза.

4. Обобщены зависимости прочностных и деформационных свойств важнейших типов грунтов от их состава и физических свойств, определены значения несущей способности различных типов свай в разных инженерно-геологических районах.

Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты работы докладывались и были представлены на отечественных и международных совещаниях и конференциях: V и VI Международной научно-практической конференции «Международные и отечественные технологии освоения ресурсов и глобальной энергии» (Астрахань, 2006-2007 гг.); VI Международной научно-практической конференции «Ресурсы недр России: экономика и геополитика, геотехнологии и геоэкология, литосфера и геотехника» (Пенза, 2007 г.); Региональной научно-практической коргференции «Региональные проблемы экологической безопасности природных и антропогенных объектов» (Липецк, 2007 г.); Международной научно-практической конференции «Инновационные организационно-технологические ресурсы для развития строительства доступного и комфортного жилья в Волгоградской области» (Волгоград, 2008 г.), «Ученые Волгограда - развитию города» (Волгоград, 2009).

Публикации. Основные результаты опубликованы в 14 работах.

Структура и объем работы. Диссертация объемом 150 страниц состоит из введения, 4 глав, заключения, 39 таблиц, 26 рисунков. Список использованной литературы включает 122 наименования.