Влияние химического загрязнения на физико-механические свойства грунтов : На примере Норильского промышленного района

• Автор: Лялина, Оксана Александровна
• Шифр специальности: 04.00.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Норильск
• Количество страниц: 165 с. : ил.

С ОД Е РЖА Н И Е

ГЛАВА 1. ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ГРУНТОВ ПРИ ХОЗЯЙСТВЕННОМ ОСВОЕНИИ ТЕРРИТОРИИ
1.1 Особенности физико-механических свойств засоленных грунтов
1.1.1 Засоленные талые грунты
1.1.2 Засоленные мерзлые грунты
1.2 Краткая характеристика климатических и мерзлотно-геологических
условий Норильского промышленного района
1.3 Техногенное влияние на окружающую среду в Норильском промышленном районе
1.4 Методы оценки факторов техногенного воздействия
1.5 Выводы по главе
ГЛАВА 2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОГЕННОГО ЗАСОЛЕНИЯ НА СОСТАВ, СТРУКТУРУ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ
2.1 Методика и объекты исследований
2.2 Гранулометрический состав и структура
2.3 Химический анализ водной, солянокислой и щелочной вытяжек
2.4 Седиментационный объем и pH грунта
2.5 Минеральный состав глинистой фракции
2.6 Пластичность
2.7 Относительное набухание
2.8 Прочностные свойства грунтов
2.9 Выводы по главе
ГЛАВА 3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДИКИ ПОСТРОЕНИЯ ПРОГНОСТИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ ИЗМЕНЕНИЯ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ ПРИ ИХ ХИМИЧЕСКОМ ЗАГРЯЗНЕНИИ
3.1 Общие положения
3.2 Элементы теории нечетких множеств
3.3 Методика построения прогностических уравнений в нечеткой среде
3.4 Выводы по главе
ГЛАВА 4 ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ОСВОЕНИИ КРИОЛИТОЗОНЫ
4.1 Общие положения
4.2 Моделирование физических характеристик засоленных глинистых грунтов
4.3 Моделирование прочности засоленных мерзлых грунтов
4.4 Характеристика и конструктивные особенности хвостохранилища
4.5 Прогнозирование устойчивости дамбы хвостохранилища
4.6 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность проблемы. Накопленный в стране и за рубежом опыт строительства и эксплуатации сооружений на Крайнем Севере показывает, что деятельность человека вызывает развитие опасных криогенных и гляциальных процессов. До настоящего времени систематическому изучению распространения ореола техногенного загрязнения, его интенсивности, качественного состава и путей миграции химических элементов, их ландшафтной приуроченности и влияния на различные компоненты геологической и природной среды уделялось недостаточное внимание.
В ряду источников загрязнения Арктики Норильский территориальнопромышленный комплекс - крупнейшая и уникальная техногенная система Заполярья. В совокупности с сопутствующими основному горно-металлургическому производству энергетической, строительной и другими отраслями промышленности, комплекс в настоящее время включает в себя более 50 различных производств, на которых существует около полутора тысяч постоянных источников образования жидких, твердых и газопылевых отходов.
При этом следует отметить, что регион может служить крайней точкой шкалы, показывающей негативные воздействия техногенеза на инженерно-строительные свойства грунтов на Севере России, поэтому анализ техногенного влияния на вечномерзлые основания на примере Норильского промрайона является актуальным и может служить основой для разработки методики прогнозирования изменения физико-механических свойств грунтов для поиска эффективных технических решений, направленных как на улучшение экологии криолитозоны, так и на обеспечение надежности эксплуатируемых зданий и сооружений.

В работе (Seip, 1980) приведены данные, что от 50 до 80 % с аккумулированных в снежном покрове загрязнителей проникают в грунт с водой уже при оттаивании первых 30 % объема снежного покрова. Аналогичные данные были получены в работах Стивена (Steven et al, 1984), где отмечается, что от 50 до 70 % кислот, находящихся в снежном покрове, проникают в грунт с водой при оттаивании первых 20 % объема снежного покрова. Отсюда следует важный вывод, что талая вода, проникающая в грунт при снеготаянии, имеет гораздо более высокую концентрацию загрязнителей, чем их концентрация в снежном покрове.
Естественно, что при засолении мерзлых грунтов происходит уменьшение их несущей способности, понижение температуры начала замерзания, разрушение мощных высокотемпературных пластовых льдов, увеличение коэффициентов теплопроводности, что приводит к росту глубины сезонно-талого слоя и повышению температуры в мерзлой толще (Лолаев, 1995; Лолаев, Лялина и др. 1997).
Техногенное влияние на гидрологический режим выражается в изменении уровня степени минерализации подземных вод, в нарушении дренажной сети и направления подземных потоков как механическим вмешательством, так и изменением криогенных условий. В свою очередь, препятствия на пути разгрузки водоносных грунтов могут привести к подъему подземных вод до уровня поверхности, вследствие чего изменяется режим ВМГ в деятельном слое, наблюдается смена растительности вплоть до полной смены типа ландшафта.
С состоянием ВМГ тесно связаны и протекающие в мерзлотных ландшафтах криогенные процессы и явления: термокарст, термоэрозия, солифлюкция,
криогенная сортировка обломочного материала, оврагообразование, морозное пучение и т.д., приводящие, в свою очередь, к формированию специфических микро- и мезоформ рельефа. Оценить техногенез в отношении к перечисленным