Автор: Шестернев Данил Дмитриевич
Название работы: Оценка пучиноопасности сезонно-промерзающих и сезонно-оттаивающих грунтов в условиях деградации многолетнемерзлых пород (На примере Читино-Ингодинской впадины)
|
Присвоенная ученая степень: кандидат геолого-минералогических наук
Специальность: 25.00.08 - инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение.
Классификационный индекс:
Ведущая организация:
Руководитель:
доктор геолого-минералогических наук Гарагуля Людмила Семеновна;
Оппонент:
доктор географических наук Шполянская Нелла Александровна;
кандидат геолого-минералогических наук Сергеев Дмитрий Олегович;
Место защиты:
Дата защиты:
Издательство: Москва
Количество страниц:
Язык: русский
Содержание работы:
Общая характеристика работы.
Первая глава.
Вторая глава.
Третья глава.
Четвёртая глава.
Пятая глава.
Выводы.
Работы по теме диссертации.
|
Реферат:
Общая характеристика работы.
Актуальность темы. В последние десятилетия для ученых всего мира актуальными являются вопросы, связанные с оценкой развития криогенных процессов при деградации многолетнемерзлых
пород, вызванной потеплением климата. Особенно активно она протекает в пределах южной периферии распространения многолетнемерзлых пород, к которой относится территория исследований
Читино-Ингодинская впадина (Шполянская, 1978). Анализ опыта строительства и эксплуатации инженерных сооружений в ее пределах показал, что, начиная с середины ХХ века количество
зданий построенных на вечной мерзлоте, в результате воздействия криогенного пучения нуждающихся в косметическом и капитальном ремонте постоянно увеличивается, а многие из
них уже находятся в аварийном состоянии (Демидюк, 1964; Демидюк, Шестернев, 1989; Сальников, 1996 и др.). Это свидетельствует об актуальности, научном и прикладном значении
темы диссертационной работы, открывающей возможность производить оценку пучиноопасности грунтов на основе анализа динамики и закономерностей деградации криолитозоны в условиях
потепления климата.
Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является оценка изменений пучиноопасности грунтов в условиях деградации многолетнемерзлых пород в процессе потепления
климата в ХХ веке на примере одного из районов южной периферии криолитозоны в Центральном Забайкалье Читино-Ингодинской впадины.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:
1. Выполнить критический анализ результатов, теоретических и экспериментальных (полевых и лабораторных) исследований криогенного пучения грунтов и на его основе разработать
комплексную методику оценки пучения в районе работ.
2. На основе полевых инженерно-геологических и инженерно-геокриологических исследований развития многолетнемерзых пород в условиях потепления климата, выявить основные тенденции
в изменении распространения и глубин залегания кровли многолетнемерзлых пород.
3. Оценить изменения основных классификационных признаков типов сезонного промерзания и сезонного оттаивания грунтов вследствие деградации многолетнемерзлых толщ, составить
карты типов сезонномерзлого и сезонноталого слоя пород и на их основе произвести сопоставление геокриологических условий современных и наблюдавшихся, до начала интенсивного
потепления климата в районе работ в 1960 г.
4. Произвести лабораторные исследования криогенного пучения грунтов рассматриваемой территории и разработать методики определения свойств крупнообломочных грунтов для математического
моделирования процесса.
5. Определить основные закономерности криогенного пучения грунтов в современных условиях для обеспечения эффективной эксплуатации зданий и инженерных сооружений.
Научная новизна работы. В работе реализован современный подход к изучению пучиноопасности сезонно-промерзающих и сезонно-оттаивающих грунтов в условиях деградации многолетнемерзлых
пород при потеплении климата, основанный на применении разработанной комплексной методики оценки пучения применительно к территории работ.
В результате этого:
1. Впервые составлены электронные схематические карты типов сезонного оттаивания и промерзания пород для первой половины XX века, характеризующейся практически постоянным
значением среднегодовой температуры воздуха (1890 1960 гг.), и на период относительно интенсивного ее повышения (1960 2002 гг.), которые позволили оценить деградацию многолетнемерзлых
пород в пространстве и во времени в конкретных условиях Читино-Ингодинской впадины.
2. Установлено, что потепление климата привело к деградации многолетнемерзлых пород - сокращению мощности и площади их распространения, формированию многолетнемерзлых пород
несливающегося типа, увеличению глубин сезонного промерзания и сезонного оттаивания грунтов, повышению уровня грунтовых вод, что способствовало более интенсивному развитию
криогенного пучения грунтов.
3. Экспериментально установлена зависимость криогенного пучения крупнообломочных грунтов от типа и содержания мелкодисперсного заполнителя при различных градиентах и скоростях
промерзания пород. Полученные данные позволили обоснованно выбрать математическую модель для расчета величины криогенного пучения.
4. Для всех выделенных типов сезонноталых и сезонномерзлых пород выполнена оценка величины пучения грунтов и впервые составлены схематические карты изменения пучиноопасности
территории Читино-Ингодинской впадины при деградации многолетнемерзлых пород.
Личный вклад автора. Диссертационная работа выполнена в рамках программы РАН Природные процессы в криосфере, гидросфере, атмосфере и ландшафтной оболочке Земли и их эволюция
с учетом антропогенного воздействия и проекта СО РАН Исследование кинетики и механики криогенных процессов в горно-складчатых областях юга криолитозоны России в условиях
глобального изменения климата. Госуд. рег. 0120.0 4086356.
Лично автором были проведены сбор и обработка фондового материала, составлены электронные схематические карты (масштаб 1:50 000) четвертичных отложений, схематические карты
типов сезонного оттаивания и сезонного промерзания пород, схематические карты пучиноопасности грунтов территории исследования на различные периоды деградации многолетнемерзлых
пород в XX веке. Кроме того, автор в составе лаборатории общей криологии Института природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН участвовал в проведении экспериментальных
исследований пучения грунтов района работ, в полевых и лабораторных условиях.
Практическое значение работы. Результаты исследований использованы при составлении Основания и фундаменты на мерзлых грунтах. ТСН 50-305-2004 Читинской области. Якутск:
Изд-во Института мерзлотоведения СО РАН, 2005. 28 с (Приняты и введены в действие c 21. 09. 2004 г. Постановлением Администрации Читинской области от 21.09. 2004 г. 172
А/п; зарегистрированы Департаментом строительства и ЖКХ Министерства промышленности и энергетики Российской федерации от 28 декабря 2004 г. 10-1300/5).
Схематические карты (масштаб 1:50 000): четвертичных отложений, карты типов сезонного оттаивания и промерзания пород, пучиноопасности грунтов территории исследований переданы
в ОАО ЗабайкалТИСИЗ и ОАО Читагражданпроект. Кроме того, они включены в программу курса лекций по дисциплине Инженерное мерзлотоведение кафедры гидрогеологии и инженерной
геологии, Читинского государственного университета.
Апробация результатов исследования. Основные положения диссертационной работы докладывались на Международном симпозиуме Инженерное мерзлотоведения (Якутск, 2002), III конференции
геокриологов России (Москва, 2005), VII Межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов (Нерюнгри, 2006), Международной конференции
Теория и практика оценки состояния криосферы Земли и прогноз ее изменений (Тюмень, 2006).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа содержит 145 страниц машинописного текста, 21 рисунок, 23 таблицы, 16 текстовых приложений, в которых приведены
математические модели, используемые для решения отдельных вопросов и результаты расчетов, 5 графических приложений. Она состоит из введения, пяти глав, заключения и списка
используемой литературы из 167 наименований.
Автор благодарит ген. директора ЗабайкалТИСИЗа Калашникова А.Н. и его заместителя Ларина А.В. за предоставленную возможность работы с фондовыми материалами; директора Забайкальского
межрегионального территориального управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, к.г.н. Обязова В.А. - за помощь в сборе и обработке метеоданных; ведущего
специалиста ПГО ЧитаГеология, к.г.-м.н. Еникеева Ф.И. - за консультации при составлении схематической карты четвертичных отложений территории исследования; ведущего научного
сотрудника кафедры геокриологии, геологического факультета МГУ, к.г.-м.н. Булдовича С.Н. - за оказанную помощь по математическому моделированию.
Автор искренне признателен сотрудникам кафедры геокриологии геологического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова за помощь при решении проблем связанных с проведением экспериментальных
исследований по теме диссертации.
Особую благодарность автор высказывает заведующему кафедрой геокиологии МГУ профессору Э.Д. Ершову и его заместителю к.г.-м.н. Зайцеву В.Н. за постоянную поддержку при проведении
исследований и написании диссертационной работы.
Свою глубокую признательность автор выражает д.г.-м.н., профессору Гарагуле Людмиле Семеновне, под руководством которой написана диссертационная работа.
|
Библиография:
Работы по теме диссертации. 1. Шестернев Д.Д. Морозное выветривание тонкозернистых песчаников// Вторая научно-техническая конференция, посвященная 25-летию Горного института, часть 1. Чита: ЧитГТУ, 1999. - С. 146 148. 2. Шестернев Д.Д. Расчет оптимальной мощности отсыпки для повышения эффективности работы свайного фундамента АЗС-2 в мкр. Северный г. Читы// Вестник Читинской Организации Научно-Технического Общества Строителей. Чита: , 2001. Выпуск 5. С. 44 49. 3. Шестернев Д.Д. Геокриологические условия и характеристика потенциальноопасных участков трассы железной дороги Новая Чара Чина//Вестник Читинской Организации Научно-Технического Общества Строителей. Чита: , 2002. Выпуск 6. С. 71 75. 4. Шестернев Д.Д. К проблеме оценки пучения промерзающих дисперсных пород// Четвертая научно-техническая конференция Горного института, часть 2. Чита: ЧитГТУ, 2003.- С. 110 114. 5. Шестернев Д.Д. Обоснование применения существующих математических моделей для оценки криогенного пучения пород в центральной части Читино-ингодинской впадины// Материалы 3 конференции геокриологов россии. М: изд-во московского университета, 2005. С. 192 196. 6. Шестернев Д.Д. Пучение грунтов в условиях глобального изменения климата//Теория и практика оценки состояния криосферы Земли и прогноз ее изменения: Материалы международной конференции. Т.1. Тюмень: ТюмГНГУ, 2006. С. 315 317. 7. Шестернев Д.Д. О влиянии климатических ритмов на деформации пучения пород слоя сезонного оттаивания и промерзания Читино-Ингодинской впадины// Материалы VII Межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященной 50-летию Якутского государственного университета имени М.К.Аммосова. Нерюнгри: изд-во ТИ(ф)ЯГУ, 2006. С. 66 68. 8. Shesternev D.M., Manzirev D.V., Shesternev D.D. On the Effect of Cryogenic Processes on the Operation of the Access Railroad Novaua Chara-Chena// Permafrost engineering. Proceedings of the fifth international symposium on permafrost engineering (2-4 September 2002, Yakutsk, Russia). Yakutsk: Permafrost institute press, 2002. Vol. 2. - p. 112-117.
|
|
