Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Разработка методики прогноза инженерно-геологических условий проведения горизонтальных горных выработок подземных сооружений в г. Москве

Диссертация: Разработка методики прогноза инженерно-геологических условий проведения горизонтальных горных выработок подземных сооружений в г. Москве
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций работы подтверждаются: использованием представлений инженерной геологии массивов горных пород при разработке типизации массивов, вмещающих горизонтальные горные выработки подземных сооруженийпредставительным объемом геологической документации по действующим и проектируемым подземным объектам при установлении зависимостей… Читать ещё >

Содержание

  • Глава 1. Характеристика горно-геологических условий возведения подземных сооружений в г. Москве
    • 1. 1. Краткий обзор состояния подземного строительства в г. Москве
    • 1. 2. Стратиграфия и литология
    • 1. 3. Условия залегания и трещиноватость пород
    • 1. 4. Гидрогеологические условия
    • 1. 5. Инженерно-геологические условия
  • Глава 2. Инженерно-геологическая типизация массивов горных пород применительно к строительству и эксплуатации подземных сооружений в г. Москве
    • 2. 1. Характеристика особенностей геологического разреза объектов исследований
    • 2. 2. Типизации массивов горных пород, вмещающих горизонтальные выработки подземных сооружений
    • 2. 3. Характеристики выявленных типов массивов и оценка эффективности способов проведения горизонтальных горных выработок
      • 2. 3. 1. Массив сложен раздельнозернистыми породами
      • 2. 3. 2. Массив сложен глинистыми породами
      • 2. 3. 3. Массив двухслойный — глинистые породы сверху, раздельнозернистые — снизу
      • 2. 3. 4. Массив двухслойный — раздельнозернистые породы сверху, глинистые снизу
      • 2. 3. 5. Массив многослойный — представлен чередованием раздельнозернистых и глинистых пород
      • 2. 3. 6. Массив сложен карбонатными породами
      • 2. 3. 7. Массив двухслойный — раздельнозернистые породы сверху, карбонатные — снизу
      • 2. 3. 8. Массив двухслойный — карбонатные породы сверху, раздельнозернистые — снизу
      • 2. 3. 9. Массив двухслойный — глинистые породы сверху, карбонатные — снизу
      • 2. 3. 10. Массив двухслойный — карбонатные породы сверху, глинистые — снизу
      • 2. 3. 11. Массив многослойный — представлен чередованием глинистых и карбонатных пород
      • 2. 3. 12. Массив многослойный — представлен чередованием раздельнозернистых, глинистых и карбонатных пород
      • 2. 3. 13. Массивы техногенных образований
    • 2. 4. Оценка относительной сложности условий проведения горизонтальных горных выработок в выделенных типах массивов горных пород на территории г. Москвы
  • Выводы
  • Глава 3. Исследования изменений гипсометрии глинистых отложений и уровней подземных вод в геологическом разрезе г. Москвы
    • 3. 1. Цель и задачи исследований
    • 3. 2. Прогноз инженерно-геологических условий проведения горных выработок в зависимости от обводненности горных пород
    • 3. 3. Определение значений уклонов залегания кровли и почвы пластов слабопроницаемых пород и зеркала подземных вод
    • 3. 4. Апробация результатов определения значений уклонов залегания элементов ограничения пластов слабопроницаемых пород и зеркала подземных вод
    • 3. 5. Результаты исследований характеристик изменчивости залегания кровли (почвы)
  • Ф слабопроницаемых пород и зеркала подземных вод
    • 3. 6. Методика прогноза инженерно-геологических условий проведения горизонтальных и наклонных горных выработок подземных сооружений с учетом способа производства работ
  • Выводы
  • Глава 4. Использование результатов исследований при разработке ТЭО строительства коллекторов глубокого заложения на участке Черкизово-Перово в г. Москве
    • 4. 1. Общие сведения о подземном сооружении и о разведанности трассы
    • 4. 2. Оценка инженерно-геологических условий сооружения коллектора
    • 4. 3. Оценка степени разведанности трассы
    • 4. 4. Оценка условий строительства КТГЗ с учетом изменения отметок его заложения и типа массива разрабатываемых пород
    • 4. 5. Применение опережающего бурения для доразведки при проведении горизонтальных горных выработок подземных сооружений
    • 4. 6. Мониторинг состояния массива горных пород
  • Выводы

Разработка методики прогноза инженерно-геологических условий проведения горизонтальных горных выработок подземных сооружений в г. Москве (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность работы. Город Москва, один из крупнейших мегаполисов мира, интенсивно развивается в последние годы, что обусловлено его расположением, плотностью застройки, численностью коренного населения и приезжих, количеством автотранспорта, инженерной инфраструктурой и высокой техногенной нагрузкой. Подобная ситуация порождает необходимость освоения подземного пространства города. Предусматривается дальнейшее строительство метрополитена, коллекторов подземных коммуникаций, подземных пешеходных переходов, сооружение магистральных трубопроводов водо-, газои теплоснабжениястроительство коммуникационных тоннелей, заглубленных гаражей, автотранспортных тоннелей и развязок под площадями города и т. д.

Строение геологического разреза территории города, обводненность горных пород, некоторые недостатки нормативной документации по инженерно-геологическому изучению условий их производства и, в отдельных случаях, нарушение строительных технологий работ, а также недостаточный контроль со стороны геологической службы предопределили возникновение ряда аварий, связанных с природными и техногенными перемещениями подземных вод и плывунов. Изложенное свидетельствует об актуальности темы диссертации и соответственно необходимости разработки методов прогноза и контроля состояния горизонтальных горных выработок, сооружаемых в сложных инженерно-геологических условиях города Москвы.

Целью работы является разработка методов прогноза и контроля состояния геологической среды, обеспечивающих безаварийные возведение и эксплуатацию разнообразных горизонтальных подземных выработок в городских условиях.

Идея работы заключается в установлении связей между инженерно-геологическими характеристиками массива горных пород, технологическими характеристиками подземных сооружений и способами их возведения для обоснования методов прогноза и контроля состояния геологической среды.

Основные научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна:

1. Определение пространственной ориентации горизонтальных горных выработок подземных сооружений следует производить с учетом выполненной типизации геологического разреза по литолого-технологическим признакам, согласно которой в пределах разреза выделено 12 природных и 5 природно-техногенных типов массивов горных пород и от 2 до 4 подтипов в каждом из них.

2. Прогноз инженерно-геологических условий проведения горизонтальных горных выработок подземных сооружений должен базироваться на совокупном учете природных и технологических факторов, включающих уклоны кровли (почвы) и градиенты уровней (напоров) подземных вод в окрестности выработки, методы и способы проведения выработок, габариты подземного сооружения и уклоны их заложения.

3. Изменчивость условий залегания глинистых отложений в пределах площади города целесообразно оценивать с использованием составленной план-схемы территории г. Москвы.

4. При выборе трасс горизонтальных подземных сооружений рекомендуется использовать разработанную методику прогноза инженерно-геологических условий, позволяющую: составлять количественную оценку степени разведанности трассобоснованно отстраивать поперечные профилиустанавливать возможность использования полученных ранее данных по инженерно-геологическим скважинамопределять направление и глубину бурения опережающих шпуров при проведении выработок под защитой предохранительных целиков.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций работы подтверждаются: использованием представлений инженерной геологии массивов горных пород при разработке типизации массивов, вмещающих горизонтальные горные выработки подземных сооруженийпредставительным объемом геологической документации по действующим и проектируемым подземным объектам при установлении зависимостей между уклонами водоупорных пластов и обводненностью горных пород, позволяющих выбирать оптимальные технологические схемы проведения горных выработокрезультатами апробации полученных аналитических соотношений, показавшими высокую надежность, что позволило ввести количественную оценку достоверности и доли риска пользования зависимостями.

Научное значение работы: разработана методика выбора оптимального варианта пространственной ориентации горных выработок и адекватного геологическим условиям способа производства горно-проходческих работпрогноз инженерно-геологических условий строительства и эксплуатации подземных сооружений выполняется с использованием предложенных зависимостей для количественной оценки геоморфологических характеристик слоев глинистых пород — водоупоровразработана методика прогноза инженерно-геологических условий строительства и эксплуатации подземных сооружений, установлены на основе анализа данных многолетних исследований инженерно-геологические характеристики горных пород при минимальном объеме новых инженерно-геологических изысканий.

Практическое значение работы заключается в возможности выполнять проектирование подземных сооружений с использованием уточненных инженерно-геологических характеристик горных пород, типа массива и используемой технологии производства горно-строительных работ.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Разработанная методика прогноза инженерно-геологических условий подземного сооружения используется Мосинжпроектом при проектировании трассы коллектора между Черкизовской и Перовской насосными станциями в г. Москве и при проведении горизонтальных выработок по бестраншейным технологиям (горизонтальное направленное бурение, микротоннелирование) фирмой «КапСтройТраст».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на симпозиуме «Неделя горняка» в МГТУ в 1997 и 2001 гг., на научно-практической конференции «Потенциал Московских вузов и его использование в интересах города» в Государственном Университете по землеустройству, Москва, 1999 г., на семинарах кафедр ФГП и геологии МГТУ (2001;2003 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 работы.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 63 наименований, содержит 27 рисунков, 40 таблиц.

ВЫВОДЫ.

Анализ геологических материалов, подготавливаемых к составлению технико-экономического обоснования строительства коллекторов глубокого заложения на участке Черкизово-Кусково в г. Москве позволил из трех вариантов их размещения в плане и трех подвариантов, выделяемых по глубине заложения, по особенностям инженерно-геологических условных района производства работ определить наиболее целесообразные — центральный вариант и подвариант глубокого заложения.

В районе приводятся детальные проработки вопросов, связанных с до-разведкой трассы, оценкой условий производства горно-строительных работ и решение задачи об опережающем бурении.

1. Выполненные расчеты по предлагаемой в 3-ей главе методике позволили оценить степень разведанности отдельных участков трассы, ограниченных уже пробуренными скважинами и определить число скважин, которое следует добуритьколичественно оценить риск при инженерно-геологической разведке. При 99% степени достоверности их потребуется 14, что в значительной степени сократит общий объем буровых работ.

Предложена методика определения прогнозируемых расстояний между инженерно-геологическими скважинами по мощности юрско-каменноугольных образований над сводом коллектора (рис. 4.3.1).

2. Рассмотрение типов массивов горных пород, которые будет пересекаться коллектором, позволил определить глубину его заложения с наиболее благоприятными литолого-гидрогеологическими условиями. Для этого его ось должна быть смещена вверх на 4−6 м.

3. Для вскрытия эрозионных образований при доразведке трасс с использованием опережающего бурения шнуры должны размещаться в своде выработки под углом 22° и иметь глубину на 10% больше расчетной мощности предохранительного целика со стороны свода, под защитой которого проводится горная выработка.

4. Достижение эффективности ведения горных работ в городских условиях и повышение экологической безопасности окружающей среды возможно при проведении мониторинга с привлечением рекомендуемых натурных методов получения информации о состоянии массива горных пород.

5. Материал диссертации использован в практической деятельности в фирме «КапСтройТраст», выполняющей горизонтальное направленное бурение для прокладки коллекторов, кабелей, трасс водои газоснабжения. Инженерно-геологическая информация, использованная для обоснования выбора трассы кабельного перехода под рекой Москва (район «Фили», глубина 8 м, длина трассы 250 м, диаметр бурения 4×160 мм), в г. Внуково (прокладка кабеля, 0160 мм, глубина 3 м, длина 180 м).

Заключение

.

В результате выполненных исследований решена актуальная научная задача разработки методов прогноза инженерно-геологических условий проведения горизонтальных горных выработок подземных сооружений в г. Москве.

1. По литологическому составу массива горных пород г. Москвы в зависимости от положения в нем подземных сооружений может быть выделено 12 природных и 5 техногенных типов массивов, определяющих необходимость применения определенных технологий в зависимости от физико-механических свойств пород.

2. По степени и характеру обводненности пород массива в каждом его типе может быть выделено 2−4 подтипа, предопределяющие необходимость применения при проведении горных выработок специальных способов упрочнения и обезвоживания пород массива — призабойного водоотлива, водопонижения, метода «стена» в грунте, замораживания, химического закрепления, цементации пород, кессона или комбинаций специальных способов.

3. Выделенные типы и подтипы комплексов пород, слагающих геологический разрез территории г. Москвы, позволяют определить наиболее эффективные и безопасные способы и методы производства инженерно-геологической разведки и горно-проходческих работ, путем размещения выработок подземных сооружений в более благоприятных условиях.

4. На основании статистической обработки инженерно-геологических профилей значительной протяженности, отобранных по большей части площади г. Москвы, получены значения уклонов залегания кровли, почвы пластов слабопроницаемых пород и зеркала подземных вод, позволяющие характеризовать изменчивость параметров выделенных типов и подтипов породного массива и выполнять расчеты по прогнозу инженерно-геологических условий горных выработок с использованием различных специальных методов. Уклоны бортов эрозионных образований водонепроницаемых толщ геологического разреза — среднестатистическое значение по площади территории г. Москвы — 6° (0,1 дол.ед.) с вероятностью проявления 80% и 22° (0,4 дол.ед.) с вероятностью проявления до 99%. Количественная оценка этих показателей по использованным данным для территории г. Москвы приведена на план-схеме города.

5. Полученные аналитическим путем зависимости позволили разработать методику прогноза инженерно-геологических условий при разведке и проведении трасс горизонтальных и наклонных горных выработок подземных сооружений, учитывающую:

— особенности используемых специальных методов обезвоживания и упрочнения горных пород массивов;

— основные характеристики подземного сооружения — его габариты, уклоны проведения и местоположение в геологическом разрезегеоморфологическую изменчивость кровли, почвы водонепроницаемой толщи и уровневой поверхности подземных вод, залегающих над водоупором и ниже него.

6. Использование результатов выполненной работы при определении оптимального положения трассы коллектора в плане и по глубине на участке протяженностью около 11 км между Черкизовской и Перовской насосными станциями в г. Москве позволяет: сократить затраты на буровые работы за счет сокращения количества скважин с 50 до 27, обеспечить максимально благоприятные условия для разведки и строительства.

7. Достижение эффективности ведения горных работ в городских условиях и повышение экологической безопасности окружающей среды возможно при проведении мониторинга с привлечением рекомендуемых натурных методов получения информации о состоянии массива горных пород.

8. Материал диссертации использован в практической деятельности в фирме «КапСтройТраст», выполняющей горизонтальное направленное бурение для прокладки коллекторов, кабелей, трасс водои газоснабжения. Инженерно-геологическая информация, использованная для обоснования выбора трассы кабельного перехода под рекой Москва (район «Фили», глубина 8 м, длина трассы 250 м, диаметр бурения 4×160 мм), в г. Внуково (прокладка кабеля, 0160 мм, глубина 3 м, длина 180 м).

Показать весь текст

Список литературы

  1. В. А., Апродова A.A. Движение земной коры и геологическое прошлое Подмосковья. — Изд. МГУ, 1963.
  2. В.М., Живодеров В. Н. Подземные и специальные работы на строительстве и реставрации объектов. // Горный вестник, 1997, № 4.
  3. JI.B. и др. Оценка геологического и геохимического риска в схемах охраны геологической среды культурно-исторических зон (на примере Московского региона). // Инженерная геология, 1989, № 6.
  4. Г. М. и др. Инженерно-геологические особенности глинистых пород Москвы в зависимости от условий их залегания. // Инженерная геология, 1985, № 1.
  5. A.M., Зайцев B.C., Норватов Б. А. Гидрогеология и щ инженерная геология. М., Недра, 1989.
  6. A.M., Зайцев B.C. Практикум по инженерной геологии. -М.: МГГУ, 1994.
  7. Ф.М., Просенков В. И., Язвин Л. С. Подземные воды Москвы и Подмосковья. // Городское хозяйство Москвы, 1966, № 10.
  8. Гидрогеология и инженерная геология. Лабораторные методы исследований. // Межвузовский сборник, НПИ, 1982.
  9. Гидрогеология и инженерная геология. Полевые методы исследований. // Межвузовский сборник, НПИ, 1981.
  10. Гидрогеология и инженерная геология. Математические методы анализа информации. // Межвузовский сборник, НПИ, 1977.
  11. Г. А., Лебедева Н. И. Инженерно-геологическое районирование территории г. Москвы. // Инженерная геология, 1984, № 3, с. 87−102.
  12. .М., Головина Е. В. и др. Москва. Геологическое в строение, 1934.
  13. .М. и др. Геологическое строение и полезные ископаемые г. Москвы и окрестностей. Изд. МОИП, 1947.
  14. В.К., Зеегофер Ю. О. и др. Проблемы инженерной геологии Москвы. // Проблемы инженерной геологии в связи с рациональным использованием геологической среды. Материалы Всесоюзной конференции. -Л., 1976.
  15. М.Н. Типизация геологической среды территории г. Москвы по условиям строительства метрополитена. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук. М., МГУ, 1997.
  16. А.С. Инженерная геология Московского Кремля. // Разведка и охрана недр, 1993, № 2.
  17. Инженерная геология СССР. Т.1. Русская платформа. Под ред. И. С. Комарова. М., МГУ, 1978.
  18. Инструкция по инженерно-геологическим изысканиям для проектирования и строительства метрополитенов горных железнодорожных и автодорожных тоннелей. // М., ВСН 190−78 Минтранстрой, 1978.
  19. Инженерно-геологические условия территории г. Москвы. // Справочник в 3-х томах. Веритский Н. Г., Чеклина Е. А., Мысловский А. М., Зеегофер Ю. О. и др. 1981.
  20. Инструкция по проектированию зданий и сооружений в районах г. Москвы с проявлением карстово-суффозионных процессов. // Мосгоргеотрест, 1984.
  21. .А., Малюженец Д. Г. Решение проблемы риска в подземном строительстве. // Горный вестник, 1997, № 4.
  22. .А., Мельникова С. А. и др. Прогнозирование горногеологических условий и выбор способа строительства. В сб. Проблемы строительной геотехнологии. РАЕН, МГГУ, М., 2000.
  23. В.В. Инженерная геология и инженерная петрология. -Л., Недра, 1984.
  24. Москва. Геология и город. Под ред Осипова В. И. и Медведева О. П. М., Московские учебники и картолитография, 1997.
  25. В.Н., Кофф Г. Л. Особенности инженерно-геологическое типизации территории Московской области с целью рационального использования и охраны окружающей среды. // Инженерная геология, 1985, № 5, с. 79−89.
  26. Р. Города и геология. М.: Мир, 1976.
  27. В.А., Мольский Е. В., Румынии В. Г. Горнопромышленная гидрогеология. -М.: Недра, 1989.
  28. НИиПИ Генплана г. Москвы. Отчет «Разработать рекомендации по учету геологических условий при подземном строительстве в г. Москве» -1988.
  29. Отчет института Геоэкологии РАН. Карта распространения погребенных эрозионных врезов на участке между станциями метро «Театральная» и «Страстной бульвар» М 1:2000. М.: 1998.
  30. В.И. и др. Инженерно-геологические условия участка строительства Лефортовских тоннелей в г. Москве. М.: Геоэкология, № 2, 2001.
  31. Очерки по геоэкологии и инженерной геологии Московского столичного региона. Кофф Г. Л., Петренко С. И., Лихачева Э. А., Котлов В. Ф. Под ред. Богданова H.A. и Шеко А. И. М., изд. РЭФИА, Институт литосферы РАН, 1997.
  32. С.И. Стационарное изучение карста в Москве. // Режимные инженерно-геологические и гидрогеологические наблюдения в породах. М.: Наука, 1983, с. 126.
  33. Пособие по проектированию зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01.83). М.: Стройиздат, 1986.
  34. В.И. Об освоении подземного пространства Москвы. М.: Горный вестник, 1997, № 4.
  35. Рекомендации по инженерно-геологическим изысканиям для подземного гражданского и промышленного строительства. ПНИИиС. М.: Стройиздат, 1987, с. 56.
  36. М.Н. Некоторые закономерности изменчивости физико-механических свойств четвертичных отложений на территории Москвы. -М.: Геология и разведка, № 2, 1996. Ш
  37. C.M., Овчаренко Т. Г. Закономерности формирования режима уровня грунтовых городских территорий (на примере Москвы). / Режимные инженерно-геологические и гидрогеологические наблюдения в городах. -М.: Наука, 1983, с. 135−136.
  38. СНиП 1.02.07−87. Инженерно-геологические изыскания для строительства. Госстрой СССР. -М.: 1987.
  39. Г. Н. Исследования инженерно-геологических процессов, возникающих при проходке горных выработок Московского метро. -Диссертация на соискание ученой степени канд. наук, 1973.
  40. С.И., Лернер В. Г. Научно-технический прогресс в инженерном строительстве. М.: Горный вестник, 1997, № 4.
  41. А.И., Юдкевич А. И. Инженерно-геологические изыскания для строительства подземных объектов. М.: Горный вестник, 1997, № 4.
  42. Строительство подземных сооружений. Справочное пособие. / Под ред. Щуп лика М.Н. М.: Недра, 1990.
  43. Строительство горных выработок в сложных горнотехнологических условиях. Справочник. / Под ред. Картозич Б. А. М.: Недра, 1992.
  44. Е.М. Геологический фундамент Москвы. Город. Природа. Человек. -М.: Мысль, 1982.
  45. Ф.П. Возможные гидрогеомеханические условия аварии в Сакнкт-Петербургском метрополитене. «Геоэкология», 2001, № 3, с. 209−212.
  46. Технология строительства подземных сооружений. Специальные способы строительства. М.: Недра, 1992.
  47. C.B. и др. Общая и горнорудничная гидрогеология. М.: Госгортехнадзор, 1960.
  48. В.В., Володарский О. Ф., Криканов В. Н. Достоверность прогноза по данным геологоразведочных работ инженерно-геологическихпроцессов и риск их проявлений при строительстве горных сооружений. -M.: Геология и разведка, 1994, № 1.
  49. Г. Н. Геологические условия строительства и эксплуатации подземных сооружений на территории г. Москвы. Учебное пособие. M.: МГГУ, 1993.
  50. Г. Н. Инженерно-геологическое обеспечение строительства подземных сооружений. М.: Метрострой, 1981, № 7.
  51. Г. Н. Горно-геолдогическое районирование для оценки условий строительства подземных сооружений. / В сб.: «Проблемы горнопромышленной геологии». М.: МГИ, 1990.
  52. Г. Н. Общая и горнопромышленная гидрогеология. Часть I, И. -М.: МГИ, 1992, 1999.
  53. Г. Н., Гальперин O.A. Инженерно-геологическое обеспечение проведения горных выработок под защитой предохранительных целиков. М.: Геология и разведка, 2000, № 3.
  54. Г. Н., Гальперин O.A. Типизация массивов горных пород в геологическом разрезе г. Москвы и оценка условий проведения в них выработок подземных сооружений. Горный информационно-аналитический бюллетень МГГУ, № 5, 1999.
  55. Д.А. Основные положения классификации объектов подземного строительства. / В сб.: Подземные объекты народного хозяйства.-М.: ЦНИИпромзданий, 1990." *
  56. Щекудо", Е. В. Участие в разработке мероприятий по ликвидации последствий аварии и возобновлению сооружения коллектора по ул. Б.Дмитровка. Научно-технический отчет. М.: НИЦ «Тоннели и метрополитен», 1998.
  57. Prequalification Documents. Environmental Technology Drilltec. Crossbohr und Umwelttechnic. 2003.
  58. River Rhine Crossing by Horizontal Directional Drilling with 2 parallel 32″ Boreholes. Drilltec, Project report, 2003.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!