Автор: Викторова Мария Анатольевна
Название работы: Грунты несанкционированных строительных отвалов и свалок (на примере территории г. Москвы)
|
Присвоенная ученая степень: кандидат геолого-минералогических наук
Специальность: 25.00.08 - Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение.
Классификационный индекс:
Ведущая организация:
Руководитель:
профессор доктор геолого-минералогических наук Трофимов Виктор Титович;
Оппонент:
профессор доктор геолого-минералогических наук Кофф Григорий Львович;
зав. лаб., вед.н.с. кандидат геолого-минералогических наук Галицкая Ирина Васильевна;
Место защиты:
Дата защиты:
Издательство:
Количество страниц:
Язык: русский
Содержание работы:
Общая характеристика работы.
Глава 1. Современные представления о техногенных грунтах городских территорий.
Глава 2. Объекты и методики исследования.
Глава 3. Состав техногенных грунтов несанкционированных строительных отвалов и свалок.
Глава 4. Строение техногенных грунтов несанкционированных строительных отвалов и свалок.
Глава 5. Состояние и свойства техногенных грунтов несанкционированных строительных отвалов и свалок.
Глава 6. Инженерно-геологическая и эколого-геологическая оценка техногенных грунтов и массивов несанкционированных строительных отвалов и свалок.
Основные выводы.
Список работ, опубликованных по теме диссертации.
|
Реферат:
Общая характеристика работы.
Актуальность работы. В последнее время, при освоении свободных городских территорий (как правило, неудобий), техногенные грунты насыпных массивов все чаще вовлекаются в сферу
инженерного воздействия, а, следовательно, требуют изучения, которое ограничено во время проведения инженерно-геологических изысканий. Среди техногенных насыпных грунтов,
формирующихся на территории городов, особое место занимают грунты несанкционированных строительных отвалов и свалок.
История развития города связана с накоплением насыпных грунтов, в том числе и стихийно образованных. Длительное время строительство в г. Москве сопровождалось размещением
на ее территории значительных масс грунтов, извлекаемых из строительных котлованов, тоннелей метро. Их использование при формировании городского ландшафта привело к частичному
перемешиванию и совместному складированию переотложенных грунтов со строительным мусором, бытовыми отходами, реже отходами промышленных производств, т.е. к формированию не
только грунтовых отвалов, но и свалок.
Массивы грунтов несанкционированных строительных отвалов и свалок в пределах г. Москвы имеют достаточно широкое распространение. Использование этих территорий под застройку
на данный момент времени является движущей силой их рекультивации, которая производится, по возможности, с минимальными объемами вывоза техногенных грунтов. При условии отсутствия
в техногенных грунтах повышенных концентраций нормируемых экологически опасных компонентов они являются не только вмещающей средой сооружений, но и могут использоваться для
перепланировки рельефа.
Грунты строительных отвалов и свалок благодаря пестрому, неоднородному составу являются сложной динамической многокомпонентной системой, различные процессы в которой часто
приводят к образованию биогаза, изменению состава грунтовых вод и твердого компонента. Эти процессы протекают с большими скоростями (относительно природных аналогов) и оказывают
влияние на изменение состояния и свойств грунтов. Однако многие из них изучены и описаны только для отдельных компонентов грунтов (например, газового) и не отражают общей
картины формирования грунтов, их изменения во времени.
Цели и задачи работы. Целью диссертационной работы является инженерно-геологическая характеристика неизученных ранее техногенных грунтов несанкционированных строительных отвалов
и свалок, широко распространенных на территориях городов (на примере территории г. Москвы).
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи.
1. Изучить состав отдельных компонентов, строение, состояние и свойства грунтов несанкционированных строительных отвалов и свалок.
2. Проследить возможные преобразования состава, строения и свойств грунтов строительных отвалов и свалок во времени.
3. Установить критерии выделения техногенных грунтов несанкционированных строительных отвалов и свалок, провести типизацию грунтов.
4. Дать инженерно-геологическую и эколого-геологическую оценку массивам грунтов строительных отвалов и свалок.
Объекты исследования. Стихийно формирующиеся массивы насыпных грунтов на территориях городов, помимо природных переотложенных грунтов содержат очаговые включения строительного
и бытового мусора, что не позволяет их относить ни к природным переотложенным массивам, ни к свалкам. При этом ряд процессов, происходящих в них, имеют схожий характер со
свалочными телами и непосредственно влияют на состав, строение, состояние и свойства техногенных грунтов. В строительной практике принято определять такие техногенные грунты
как насыпь, содержащую строительный и бытовой мусор в качестве включений. Согласно СП 11-105-97, отвалы и свалки формируются в результате неорганизованной отсыпки грунтов
естественного и (или) искусственного происхождения, причем доля последних строго не установлена. Ряд нормативных документов, посвященных порядку изучения и рекультивации массивов
таких грунтов значительных размеров, определяет их как несанкционированные свалки. С учетом изложенного, объектом исследования выбраны малоизученные грунты несанкционированных
строительных отвалов и свалок.
Диссертационная работа является результатом исследований, проведенных автором в период обучения в аспирантуре на кафедре инженерной и экологической геологии геологического
факультета МГУ им. М.В. Ломоносова с 2003 по 2006 гг. Для работы по теме диссертации был использован фактический материал, полученный за период обучения в магистратуре и аспирантуре,
а также фондовые материалы различных организаций. Автором отобрано и проанализировано более 160 образцов техногенных и природных грунтов, непосредственно их подстилающих,
с 11 участков исследований, расположенных в пределах г. Москвы. Для эколого-геологической характеристики рассматриваемых грунтов в данной работе приводятся результаты обобщения
фондовых данных инженерно-экологических исследований 47 участков, расположенных также на территории г. Москвы.
Методика исследований и достоверность результатов. Исследования проводились с помощью методов, широко используемых в грунтоведении (изучение состава, строения, состояния и
свойств грунтов в естественном и нарушенном сложениях), а также полевых и лабораторных методов, применяемых для изучения газогеохимических условий грунтовой толщи. Для единичных
образцов техногенных грунтов впервые был применен метод термогазовой хроматографии с последующей интерпретацией полученных данных. Комплексное использование методов исследования
техногенных грунтов позволило получить достоверные результаты.
Научная новизна и значимость полученных результатов.
1. Сформулировано понятие, установлены основные критерии выделения и проведена типизация техногенных грунтов несанкционированных строительных отвалов и свалок, распространенных
на территории города.
2. Дана инженерно-геологическая характеристика грунтов строительных отвалов и свалок; выявлены особенности их состава, строения, состояния и некоторых свойств.
3. Описано изменение во времени некоторых показателей состава, строения, состояния и свойств изучаемых грунтов.
4. Дана инженерно-геологическая и эколого-геологическая характеристика массивов грунтов строительных отвалов и свалок на территории г. Москвы.
Защищаемые положения.
Результаты исследований сформулированы в виде следующих защищаемых положений.
1. Выявлены особенности состава грунтов несанкционированных строительных отвалов и свалок как многокомпонентных систем, заключающиеся в следующем: 1) характерны крупнообломочные
включения, представленные преимущественно антропогенным материалом; в песчаных фракциях происходит уменьшение его содержания; с ростом дисперсности природная минеральная составляющая
становится определяющей; 2) содержание органического вещества в основном составляет 0,3-3,0 %, достигая максимальных значений (> 10 %) в свалочных грунтах и грунтах культурного
слоя; содержание Сорг более 1 % наблюдается в абсолютном большинстве у грунтов, на долю песчаных фракций которых приходится более 60-70 %, что не характерно для природных
местных отложений; 3) состав и концентрация порового раствора (жидкого компонента) отличаются высокой изменчивостью и часто обусловливают агрессивность грунтов к строительным
материалам; 4) при наличии органики, доступной микроорганизмам для разложения, происходит самопроизвольное развитие процессов газогенерации с образованием биогаза подобно
грунтам полигонов ТБО; при аномальном повышении температур (до 50-100oС) переотложенные грунты могут генерировать газ за счет термодеструкции органического вещества; присутствие
органических отходов в грунтах строительных отвалов и свалок способствует снижению температур генерации газов, увеличению их общего объема и разнообразию состава.
2. Показано, что при образовании грунтов несанкционированных строительных отвалов и свалок происходит неконтролируемое смешение природного и антропогенного материала, обусловливающее
высокую неоднородность строения грунтов, проявляющуюся в: 1) высоком содержании (до 66 %) крупнообломочных включений (около половины исследуемых грунтов содержат частицы размером
более 2 мм в количестве более 15 %); 2) преобладании среди крупнообломочных включений фракций размером более 10 мм; 3) нарушении природных соотношений между гранулометрическими
фракциями грунтов (повышенном содержании глинистых фракций в песках и песчаных в глинистых грунтах; отсутствии отдельных фракций частиц).
3. Установлено присутствие в грунтах несанкционированных строительных отвалов и свалок характерных макро- и микроагрегатов; во времени происходит увеличение преобладающих
размеров агрегатов от пылеватых до средне- и крупнопесчаных; подавляющее количество агрегатов приходится на фракцию 0,5-1,0 мм в массивах техногенных грунтов на глубинах 1,0-2,5
м.
4. Предложена типизация насыпных грунтов несанкционированных строительных отвалов и свалок, проводимая по вещественному составу твердого компонента (определяющего тип грунтов),
составу газового компонента (подтип), дисперсности (вид), степени влажности и консистенции (разновидность), которая позволяет подразделять насыпные техногенные грунты на территории
города, выявлять их разности, слагающие массивы строительных отвалов и свалок, и дать их инженерно-геологическую характеристику по наиболее простым показателям.
Практическое значение работы. Собран и структурирован опубликованный материал о формировании грунтов несанкционированных строительных отвалов и свалок и их типов; о составе,
свойствах и процессах, протекающих в массивах таких грунтов. Обобщены данные о распространении массивов изучаемых грунтов на территории г. Москвы, а также содержании в них
компонентов, нормируемых при инженерно-экологических изысканиях. Получены данные о составе, строении, состоянии и некоторых свойствах изучаемых грунтов. Создана типизация
изучаемых грунтов. На основе полученных данных дана инженерно-геологическая характеристика нескольким из выделенных типов грунтов несанкционированных строительных отвалов
и свалок.
Результаты работы могут использоваться при разработке методики исследования массивов грунтов строительных отвалов и свалок, рекомендаций по рекультивации несанкционированных
свалок и массивов строительных отвалов на территории города, в практике инженерно-геологических изысканий; в научных целях при детальном изучении выделенных типов грунтов,
а также проблем, связанных с условиями формирования и преобразованием во времени изучаемых грунтов, в том числе под действием внешних факторов (температуры и др.).
Апробация работы и публикации. Полученные данные и основные выводы работы были изложены в 15 публикациях. Результаты исследований докладывались на конференции Петрогенетические,
историко-геологические и пространственные вопросы в инженерной геологии, МГУ кафедра инженерной и экологической геологии (2002), конференции Геологи XXI века, СГУ (г. Саратов,
2002), конференции РУДН Актуальные проблемы экологии и природопользования (г. Москва, 2002, 2003), на годичном собрании к 25-летию секции инженерной геологии МОИП (г.
Москва, 2003), XIV молодежной научной конференции, посвященной памяти чл.-корр. АН СССР К.О. Кратца, Карельский НЦ РАН (г. Петрозаводск, 2003), международной научной конференции
студентов и аспирантов по фундаментальным наукам Ломоносов, МГУ (2003, 2005), на годичных сессиях Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии
(6-8-е Сергеевские чтения, г. Москва, 2004-2006 гг.).
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы; общим объемом 282 страницы машинописного текста. Содержит 75 рисунков и 75
таблиц. Список использованной литературы включает 178 наименований, в том числе 140 опубликованных и 38 фондовых источников.
Автор благодарен своему научному руководителю, доктору г.-м.н., профессору В.Т. Трофимову и доценту кафедры С.К. Николаевой за всестороннюю поддержку и помощь на всех этапах
выполнения работы. Также выражает благодарность всему коллективу кафедры инженерной и экологической геологии за внимание, рекомендации и советы при подготовке работы, в частности
профессорам В.А. Королеву, В.Н. Соколову, с.н.с. В.Г. Шлыкову, З.А. Кривошеевой.
Автор искренне признателен сотрудникам ЗАО РРЭЦ, в частности к.ф.-м.н. В.А. Балакину, к.г.-м.н. Е.П. Труфмановой и д.г.-м.н. В.С. Лебедеву за предоставление возможности
выбора участков исследования, изучения газового компонента грунтов, работы с фондовыми материалами; сотрудникам ПФ Мосгазгеофизика ОАО Газпромгеофизика, в частности к.г.-м.н.
Р.Н. Муроговой, за возможность проведения лабораторных опытов по термовакуумной дегазации и термогазовой хроматографии грунтов. Руководству и сотрудникам НИиПИ ЭГ за предоставление
фондовых материалов инженерно-экологических изысканий и консультации, в частности А.Б. Щербакову, Т.В. Решетиной и Е.В. Андреевой. Руководству и сотрудникам ГУП Мосгоргеотрест,
ОАО Стройпроект, НИиПИ ЭГ, СК Креал, ООО Геокон проект за помощь при отборе образцов и предоставлении фондовых материалов инженерно-геологических исследований для характеристики
участков исследований.
|
Библиография:
Список работ, опубликованных по теме диссертации. 1. Викторова М.А. Несанкционированные свалки города // Твердые бытовые отходы, 2005, 6. С. 11-12. 2. Викторова М.А. Условия формирования и характеристика грунтов стихийных свалок твердых бытовых отходов // Мат-лы Всероссийской научной конф. студентов, аспирантов и молодых специалистов Геологи XXI века. Саратов: Изд-во СО ЕАГО, 2002, С. 294-297. 3. Викторова М.А., Моисеева А.С. Характеристика грунтов стихийной свалки на участке жилой застройки // Актуальные проблемы экологии и природопользования (выпуск 3): Сб. научн. трудов, М: Изд-во РУДН, 2002. С. 288-292. 4. Викторова М.А., Трушина Д.Ю. Характеристика химического и бактериологического загрязнения грунтов несанкционированных свалок по данным инженерно-экологических изысканий // Мат-лы пятой межвузовской молодежной научной конференции Школа экологической геологии и рационального недропользования. СПб: Изд-во СПбГУ, 2004. С 207-208. 5. Моисеева А.С., Викторова М.А. О роли включений в составе техногенно переотложенных грунтов // VII Межд. конф. Новые идеи в науках о Земле. Мат-лы докладов. Т.4. М.: КДУ, 2005. С. 31. 6. Моисеева А.С., Викторова М.А. Особенности состава грунтов несанкционированных свалок в районе Марьино (г. Москва) // Материалы Межд. научной конф. студентов, аспирантов и молодых ученых Ломоносов. Выпуск 9. М: Студ. союз МГУ, 2003. С. 121. 7. Мурогова Р.Н., Труфанова С.Ф., Викторова М.А., Николаева С.К. Возможности метода термогазовой хроматографии для определения газогенерирующей способности насыпных грунтов // Мат-лы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии. Сергеевские чтения. Вып. 8. М.: Изд-во ГЕОС, 2006. С. 195-199. 8. Николаева С.К., Викторова М.А. Генетические особенности формирования состава техногенных грунтов как основа их подразделения в грунтоведении // Петрогенетические, историко-геологические и пространственные вопросы в инженерной геологии. Тр. Межд. научн. конф. М: Изд-во МГУ, 2002. С. 50-51. 9. Николаева С.К., Викторова М.А. Грунты несанкционированных свалок как объект инженерно-геологического изучения // Вопросы инженерной и экологической геологии. Мат-лы годичного собрания К 25-летию секции инженерной геологии МОИП М: Изд-во МГУ, 2004. С. 50-53. 10. Николаева С.К., Викторова М.А., Моисеева А.С. Особенности состава и свойств насыпных грунтов на участке жилой застройки // Геология и полезные ископаемые Западного Урала: Мат-лы региональной научно-практич. конф. Пермь: Перм. ун-т, 2003. С. 268-270. 11. Николаева С.К., Викторова М.А., Трушина Д.Ю. Опыт оценки загрязнения насыпных грунтов городских территорий по данным инженерно-экологических изысканий // Мат-лы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии. Сергеевские чтения. Вып. 7. М.: Изд-во ГЕОС, 2005. С. 41-46. 12. Николаева С.К., Викторова М.А., Трушина Д.Ю. Опыт оценки загрязнения насыпных грунтов городских территорий по данным инженерно-экологических изысканий // Геоэкология, 2006, 4, С. 328-336. 13. Огородникова Е.Н., Николаева С.К., Викторова М.А., Полюшко Е.А. Техногенно переотложенные насыпные грунты на территории города // Многообразие грунтов: морфология, причины, следствия. Тр. Межд. научн. конф. М: Изд-во МГУ, 2003. С. 117-118. 14. Труфманова Е.П., Николаева С.К., Викторова М.А. Проблемы изучения грунтов несанкционированных свалок на территории города // Мат-лы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии. Сергеевские чтения. Вып. 6. М.: Изд-во ГЕОС, 2004. С. 111-114. 15. Викторова М.А., Николаева С.К. Инженерно-геологическая типизация грунтов несанкционированных строительных отвалов и свалок // Мат-лы VIII Международной конференции Новые идеи в науках о земле (в печати).
|
|
