ГЛАВА 2
СОСТАВ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
2.1. Основные теоретические положения и понятия. Обоснование выбора объекта, методов и состава исследований
Одной из задач инженерной геологии является изучение динамики геологической среды. Вопросы изучения региональных инженерно-геологических условий, прогнозирования оптимальных состояний объектов различного уровня, организации и разработки систем мониторинга не могут быть решены без учета фундаментальных свойств геологической среды, одним из которых является изменчивость (Бондарик Г.К., 1976). Актуальная задача - разработка количественных показателей устойчивости геологической среды в условиях техногенного воздействия, может быть решена при условии определенности понятий. К основным относятся: геологическая среда, устойчивость геологической среды, показатели устойчивости, природно-техническая литосистема, динамика геологической среды, техногенное воздействие, показатели техногенного воздействия.
В настоящей работе автор придерживается основных положений теории изменчивости геологической среды, разработанной Бондариком Г.К., концепции множественности форм устойчивости Гродзинского М.Д., понятий о динамике и устойчивости геологической среды Рудько Г.И. (гл.1).
Объект исследований представляет собой природно-техническую систему Криворожского металлургического завода. Площадь территории исследований составляет 20 км. Объект расположен в г. Кривой Рог Днепропетровской области на левобережье р. Ингулец. Территория расположена в пределах зоны сочленения Криворожско - Кременчугского палеорифта и Саксаганского
купола Приднепровского палеосвода, представляющей в современном выражении морфоструктурный узел. На современном этапе район характеризуется значительными скоростями неотектонических движений, выделен как геосистема по особенностям геологического строения и современных геоморфологических условий. Территория завода (1998год) превышает территорию исследований в связи с изменением границ ведомственного земельного фонда. В работе рассматривается динамика геосистемы, которая соответствует историческому центру застройки предприятия, ограниченная условными заводскими координатами (рис.2.1).
Геологическая среда представлена субаквально-субаэральными плиоцен - плейстоценовыми отложениями, обладающими просадочными свойствами. До начала функционирования завода, по данным института, тип грунтовых условий по просадочности соответствовал второму. Функционирование началось в 1931 году, когда было выполнено строительство первых объектов завода, продолжается до настоящего момента. Завод относится к крупнейшим на Украине предприятиям горно - перерабатывающей отрасли промышленности. В проектировании принимали участие институты ЛенГИПРОМЕЗ (г. Ленинград), ЦентрГИПРОМЕЗ (г. Москва), УкрГИПРОМЕЗ (г. Днепропетровск). Инженерно-геологические изыскания выполнены институтом УкрГИПРОМЕЗ (г. Днепропетровск). Территория завода увеличивается и, к настоящему моменту, планируется новое расширение производства. Исследования, посвященные оценке прямого техногенного воздействия за счет функционирования природно-техногенной системы Криворожского металлургического завода на геологическую среду, ранее не проводились.
Для характеристики инженерно-геологических условий, как динамичной системы, необходимо моделирование полей геологических параметров,
характеризующих геологическую, гидрогеологическую, геоморфологическую структуру изучаемого объема геологической среды. Параметрами являются
состав, свойства и условия залегания горизонтов; условия функционирования техногенного водоносного горизонта, горизонтальная расчлененность, морфометрические показатели бассейновых систем. Движение геологической среды может быть охарактеризовано моделями динамики процессов: линейной эрозии, подтопления, деградации просадочных свойств, уплотнения.
Применение широкого спектра математических и математико-картографических методов обусловлено задачами исследования, так как в ходе выполнения системного анализа [156] целесообразно построение карт статики и динамики поэлементных состояний системы. Техногенная подсистема динамична, меняются как отдельные виды воздействий, так и вся совокупность. Оценка интенсивности и видов техногенных воздействий может быть выполнена на основе принятия гипотезы о поле техногенных воздействий. При таком подходе, предлагаемом в работе [72] возможно применение картографических методов исследований динамики явлений, моделирование полей отдельных воздействий и интегрального показателя. Применение классификации техногенных воздействий[72] позволит типизировать воздействия различных классов, обосновать выбор показателей, имеющих физический смысл, набор переменных для расчета интегрального показателя. Привлечение теории пространственно- временной изменчивости литосферы [26] и представлений о поле техногенных воздействий [72] делает возможным выбор единого метода (математико-картографического [18]) для оценки статических состояний и динамики. Точность и достоверность аналитических моделей отдельных видов воздействий и компонентов среды (построенных традиционными способами) определится точностью построения (стандартных измерительных инструментов, палеток), обработки данных. Необходимое условие - соблюдение правил построения и анализа серии карт [18]. Применение единой картографической основы, определенной условными заводскими координатами, единый масштаб (1: 10 000) значительно упрощают
выполнение работы. Средневзвешенная ошибка аппроксимации карт, построенных на ЭВМ (карты гипсометрического фона, уровней грунтовых вод, свойств) не превысила 5 % при доверительной вероятности ? = 0,95.
Важнейшим вопросом является методика количественной оценки взаимодействия геологической среды и техногенной подсистем, так как обоснова
- Київ+380960830922