Дисертация
  • формат pdf
  • размер 1,51 МБ
  • добавлен 23 апреля 2016 г.
Аникеев А.В. Провалы и оседание земной поверхности в карстовых районах: моделирование и прогноз
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук, Москва, работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте геоэкологии им. Е.М. Сергеева Российской академии наук, 2014 Г., 47 стр.
Специальность 25.00.08  Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение.
Официальные оппоненты: Катаев Валерий Николаевич, доктор геолого-минералогических наук, профессор, Фгбоу ВПО «Пермский государственный национальный исследовательский университет», проректор по научной работе и инновациям, заведующий кафедрой динамической геологии и гидрогеологии Хоменко Виктор Петрович, доктор геолого-минералогических наук, профессор, Фгбоу ВПО «Московский государственный строительный университет», профессор кафедры инженерной геологии и геоэкологии Экзарьян Владимир Нишанович, доктор геолого-минералогических наук, профессор, Фгбоу ВПО «Российский
государственный геологоразведочный университет им. Серго Орджоникидзе», декан экологического факультета
Ведущая организация  Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский государственный горный университет»
Цель работы Определение закономерностей и механизмов образования провалов и воронок оседания в районах покрытого карста, научное обоснование локальных прогнозов устойчивости закарстованных территорий.
Научная новизна:
На основании общих положений теории подобия и анализа размерностей получен кинематический критерий процессов, протекающих в поле сил тяжести и вязкости горных пород, который дает возможность определять характеристики
натурных явлений и прогнозировать развитие последних во времени по результатам лабораторных опытов.
Впервые процессы, протекающие в покровной толще закарстованных массивов, исследовались методом термопластических эквивалентных материалов, что потребовало коренных изменений методики моделирования и позволило установить влияние свойств и состояния экранирующих глинистых пластов на время и скорость провалообразования.
Предложены критерии и константы подобия уровней подземных вод, которые дают возможность исследовать силовое воздействие последних на массив горных пород методом водонасыщенных эквивалентных материалов. Технология проведения опытов сходна с технологиями базового метода эквивалентных материалов и фильтрационного лоткового моделирования, но имеет и свои особенности.
Показано, что при техногенном изменении уровней подземных вод действующей силой разрушения слабопроницаемых грунтов над ослабленным участком массива является избыточное гидростатическое давление, нормальное к поверхности их скелета.
Время и форма проявления суффозии массы на поверхности толщи несвязных грунтов зависят от плотности и мощности толщи, пролета карстовой полости.
Механизм истечения водонасыщенных, как и воздушно-сухих несвязных грунтов, в отверстие определяется их напряженным состоянием и фундаментальными свойствами – трением и дилатансией. Наличие поровой воды и ее движение влияет лишь на морфологию проявлений и кинематику процесса.
Разработана кинематическая модель истечения несвязных грунтов в подземные полости, позволяющая находить скорость процесса без привлечения трудно определяемых и по-разному трактуемых эмпирических коэффициентов.
Предложена классификация суффозии как гидрогеомеханического процесса, разновидности которого выделяются по факторам, условиям и, впервые, по механизмам его развития.
Для потенциально опасных районов разработана и апробирована на разных объектах гражданского и промышленного строительства методика оценки карстово-суффозионной опасности и риска.
Практическая ценность: определяется новыми научными результатами. Многие из них реализованы в экспертных заключениях по оценке карстово-суффозионной опасности и риска в Москве, Нижегородской области, в Республиках Татарстан, Саха, в Иркутской и Амурской областях. Метод водонасыщенных эквивалентных материалов (Аникеев А.В., 1987, 1988) применяется не только в России, но и за рубежом (Lei M. et al, 2005). Там же, но методами математического моделирования исследуется и установленная в
экспериментах вторая форма разрушения водоупоров (Salvati R. et al, 2001; Tharp T.M., 2002, 2003), которая положена также в основу модели растрескивания массива пород в период ливневых дождей (Sheng Z., Helm D.C., 1995).
Основное содержание работы
Карстово-суффозионные провалы как экзогенный геологический процесс
Напряженно-деформированное состояние покровной толщи массивов закарстованных пород
Деформирование и разрушение слоя связных грунтов
Образование провалов в песчаном слое
Свободное истечение несвязных грунтов в подземные полости
Прогноз провалов и оседаний земной поверхности в карстовых районах
Заключение
Основные публикации по теме диссертации