Научно-методологические основы инженерно-геологической оценки ледниковых отложений Беларуси для строительства

• Автор: Бусел, Иван Андреевич
• Шифр специальности: 04.00.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Минск
• Количество страниц: 60 с. : ил.; 20х15 см

ВВЕДЕНИЕ
Ледниковая формация занимает около 90% общего объема антропогенового чехла Беларуси. В большинстве случаев основанием и средой зданий и сооружений служат грунты моренных, флювиогляциальных и озерно-ледниковых отложений.
Один из путей повышения качества и эффективности проектных решений связан с изучением и оценкой физико-механических свойств грунтов. Достоверные данные об этих свойствах и их изменчивости в пределах строительной площадки позволяют принять наиболее экономичные технические решения при выполнении работ нулевого цикла. Точность оценки и прогноза механических характеристик грунтов обеспечивает высокую надежность расчетов оснований зданий и сооружений.
Управление планированием развития территориально-промышленных комплексов. населенных пунктов, различных видов строительства и хозяйственного освоения территории, разработка комплексных схем охраны окружающей среды, районных планировок и генпланов городов, создание государственного кадастра территорий. как целевой геоинформационной системы, нуждаются в региональном изучении и оценке закономерностей взаимосвязи инженерно-геологических свойств грунте их пространственной изменчивости, инженерно-геологическом районировании и типизации ледниковых отложений применительно к целям и задачам массового строительства.
Увеличение в последние годы объемов строительно-монтажных работ, и продиктованная новыми условиями хозяйствования задача рационального расходования и экономии средств при строительстве определяют необходимость системного подхода к методологии и методике инженерно-геологических изысканий, при котором основание, фундамент и сооружение должны быть объединены в единый геологотехнический объект, представляющий собой сложную геотехногеннуто систему определенного структурного уровня. Один из основных вопросов оптимального инженерногеологического изучения таких объектов - координация локальных проектноизыскательских решений для достижения наилучшего пространственного, структурного и параметрического построения разрабатываемой системы.
Особую актуальность изложенные проблемы приобретают в связи с реализацией государственных программ; "О государственном кадастре территорий Республики Беларусь" и "Национальной программы рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды на 1996 - 2000 гг.".
Цель диссертации состоит в разработке научных и методологических основ комплексного метода изучения и оценки ледниковых отложений для массового строительства с реализацией их в конкретных практических приложениях, направленных на обеспечение повышения качества и эффективности инженерногеологических изысканий, оптимизацию стоимости строительства, решения вопросов охраны и рационального использования геологической среды.
В процессе работы решались следующие основные задачи:
1. Изучение закономерностей пространственной изменчивости отложений яеднйкового комплекса и установление корреляционных зависимостей прочностных и деформационных характеристик от различных сочетаний (физических свойств и параметров зондирования.
2. Инженерно-геологическое районирование и типизация отложений ледниковой формации Беларуси на основе геолого-структурного анализа, закономерностей пространственной изменчивости и взаимосвязи показателей свойств грунтов.
3. Разработка методики и оценка качества и эффективности методов определения физико-механических свойств грунтов ледниковых отложений.
4. Разработка теоретических и методологических основ инженерно-геологического изучения и оценки ледниковых отложений в их взаимодействии с проектируемыми зданиями и сооружениями.
5. Обоснование с инженерно-геологических позиций основных методических принципов комплексирования методов прогноза прочностных и деформационных свойств грунтов ледниковых отложений территорий.
6. Разработка основ методологии оптимального инженерно-геологического изучения и оценки ледниковых отложений для массового строительства.
Основные защищаемые положения:
1. На формирование инженерно-геологических свойств грунтов ледниковых отложений существенное влияние оказали тектоническое строение территории, а также направленность и режим новейших тектонических движений. Последующие процессы гипергенеза видоизменили состав и свойства приповерхностных горизонтов моренных, флювиогляциальных и озерно-ледниковых грунтов, что необходимо учитывать при инженерно-геологическом изучении и оценке свойств этих отложений для строительства.
2. Закономерности пространственной изменчивости, вертикальная зональность и симметрия инженерно-геологических свойств грунтов ледниковой формации, неразрывно связанные с условиями их формирования и изменений при гипергенезе. послужили научной основой (критерием) при разработке методологических принципов региональной оценки свойств грунтов ледниковых отложений, их типизации и инженерно-геологического районирования.
3. Разработанные научно- методические основы оценки качества и эффективности современных методов получения инженерно-геологической инфюрмации и реализованные в практических приложениях, являются одним из основополагающих факторов выбора оптимального комплекса методов для решения конкретных задач, а также управления качеством оценки свойств грунтов при выполнении инженерно-геологических изысканий.
4. Научная концепция и методологические основы инженерно-геологического изучения и оценки ледниковых отложений для целей массового строительства с позиций системного подхода и основы оптимизации объемов работ позволяют существенно повысить качество и эффективность инженерно-геологических изысканий, принимать оптимальные управленческие решения при реализации технологического процесса инженерно-геологических изысканий и как результат - экономичность проектов и снижение стоимости строительства.
Научная новизна работы состоит в следующем:
1. Изучены закономерности пространственной изменчивости ледниковых отложений на основе математических моделей полей условного динамического сопротивления - интегрального показателя, отражающего комплексные физико-механические свойства грунтов различных генетических типов.

6. Оценка абсолютной и относительной погрешности основывалась на сопоставлении измеренных и истинных (действительных) значений измеряемой величины [27, 36].
Точность измерений — это их качество, отражающее близость результатов к истинному значению измеряемой величины. Иногда бытует представление, что чем выше точность измерения, тем лучше, однако это не так. Высокая точность измерения - это дорогостоящая аппаратура и высококвалифицированный персонал, поэтом)' стоимость измерения растет с уменьшением погрешности. В то же время очевидно, что потери из-за погрешностей измерений увеличиваются вместе с ростом самих погрешностей, поэтому суммарные затраты в общем случае имеют минимум при некотором значении показателя погрешности, которое будет оптимальным.
В зависимости от способа получения измеряемого параметра различают прямые и косвенные измерения. При строгом подходе с позиций теории измерений способы получения информации о свойствах грунтов, измерения параметров следует разделить на опытные и косвенные, так как большинство измерений - косвенные.
Опытным назовем измерение, при котором искомое значение измеряемой величины находят непосредственно из опытных данных как напрямую, так и на основе известных функциональных зависимостей. К опытным измерениям можно отнести определения прочностных и деформационных характеристик грунтов по результатам полевых и лабораторных испытаний в соответствии с действующими стандартами. При вычислении погрешностей значения показателей по опытным измерениям приняты за истинные (действительные) значения измеряемой величины.
Косвенным будем называть измерение, при котором искомое значение величины находят на основании установленных статистических зависимостей. Примерами косвенных измерений служат определения характеристик прочности и деформируемости фунтов по данным зондирования на основе установленных уравнений рефес-сии [29], используемых в нормативных документах [13,21, 23].
Таблица 7. Показатели оценки точности определения механических характеристик грунтов
Г рунты
Статистические характеристики Флювиогляциапьные пески Моренные глинистые
Чт Рд т Е Чз рд т Е
Среднее арифметическое значение показателя точности 0.0543 0.0334 0.0302 0.087Э 0.0587 0.0333 0.0303 0.0699
Число определений, Л 39 136 ' 24 19 63
Среднее квадратическое отклонение, 0 Коэффициент вариации V 0.023 0.421 0.019 0.561 0.010 0.326 0.022 0.254 0.025 0.428 0.019 0.565 0.011 0.361 0
Примечание г-сопротивлениесрезу, 107 (а. Е-модуль общей деформации, МПа; удельное сопротивление под наконечником зонда, МПа; Рд-условкое динамическое сопротивление погружению зонда, МПа.