Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология

Выявлены основные особенности широко распространенных в вулканических областях Земли континентальных эколого-геологических систем (ЭГС) массивов гидротермальных грунтов локального уровня на примере одного из термальных полей юга Камчатского полуострова – Восточно-Паужетского геотермального поля. Проанализированы абиотические и биотические компоненты данных ЭГС. Установлены специфические черты литотопов рассматриваемых ЭГС, представленных массивами гидротермально-метасоматических грунтов с определенным рельефом и характерным гидротопом, а также развитыми в их пределах геохимическими, геодинамическими и геофизическими полями. Литотопы в свою очередь обусловливают специфические эдафотопы на их поверхности, а также развитие своеобразных биоценозов: термофильных микробоценозов, сообществ характерных растений и животных термофилов. Для ЭГС массивов гидротермальных грунтов характерна горизонтальная зональность, проявляющаяся во всех их компонентах и обусловленная, прежде всего, наличием зональности температурной аномалии в рассматриваемых гидротермах. Основным определяющим фактором формирования специфических особенностей данной ЭГС является своеобразие ее литотопа, представленного массивом гидротермально-метасоматических грунтов, обладающего вертикальной и горизонтальной зональностью. Выявленные особенности в составе и структуры анализируемой ЭГС необходимо учитывать при инженерно-экологических исследованиях и инженерно-экологических изысканиях на аналогичных объектах.

Главным показателем силы воздействия карстово-суффозионных провалов на окружающую среду служит диаметр воронок, а основным вероятностным показателем – интенсивность их образования. Риск потерь от провалов в общем виде представляет собой произведение вероятности поражения объекта-реципиента на ущерб от его повреждения или разрушения. Предложены формулы расчета ущерба и уязвимости, позволяющие с единых позиций оценивать физические и экономические инженерные и территориальные потери. Рассмотрены используемые в настоящее время экспоненциальная и линейная стохастические модели провалообразования, и показано, что при интенсивности процесса и площади объектов-реципиентов риска меньших 0.1 год^–1⋅км^–2 и 10 га соответственно, они дают близкие значения вероятности поражения последних. Линейная модель в виде системы двух уравнений лишена некоторых исходных ее недостатков и позволяет прогнозировать риск потерь и в случае невыполнения закона Пуассона. Оценка риска в статье базируется на полученных при изысканиях данных о провалах на территории Нижегородской атомной электростанции (НИАЭС). Установлено, что пуассоновский поток событий здесь не имеет места, и для прогноза выбрана линейная модель риска, записанная в виде произведения частоты поражения четырех основных сооружений НИАЭС на их уязвимость. С учетом некоторых допущений и конструктивных особенностей этих сооружений показано, что риск их запроектных аварий и риск выбросов радиации на промплощадке во много раз меньше допустимых значений, регламентируемых нормативными документами по использованию атомной энергии.

В работе рассмотрены особенности изменения геокриологических условий на участке 288 км автодороги “Амур” Чита–Хабаровск. Проведен комплексный анализ криогенных процессов и деформаций земляного полотна в условиях формирования и функционирования особой природно-технической системы (ПТС) “автомобильная дорога”. Составлена ландшафтно-геокриологическая карта-схема с границами ПТС и зон влияния. Построен инженерно-геокриологический профиль деформированного участка автодороги на основании семи пробуренных скважин глубиной от 7.5 м до 30 м. Проведены термометрические наблюдения в пяти скважинах с изучением особенностей распределения температур под полотном автодороги и вблизи нее. Исследования показали, что причинами деформаций земляного полотна являются неоднородные, разнонаправленные и неравномерные изменения геокриологических условий в результате пространственно-временного развития взаимообусловленных природных и техногенных процессов в ПТС. Предложен ряд системных организационных мероприятий по контролю изменений геокриологических условий и развития ПТС “автомобильная дорога” на локальных участках.

Цель настоящего исследования − изучение возможности количественного определения динамических параметров оползневых процессов термоабразионных берегов в криолитозоне на основе анализа морфологической структуры этих берегов по материалам однократных космических съемок. Эмпирическое изучение проводилось на шести ключевых участках полуостровов Канин нос, Гыдан и Ямал. Из проведенного анализа следует, что вероятностное распределение размеров термоцирков, наблюдаемых в каждый момент, отличается от распределения размеров, образующихся молодых термоцирков (соответственно, оползней) за счет полного стирания термоцирка или его части в процессе развития берега. Результаты математического моделирования показали, что в условиях относительно однородного по геологическим и геокриологическим характеристикам абразионного склона устанавливается динамическое равновесие, проявляющееся в стабилизации средних размеров термоцирков и вероятностного распределения их размеров по простиранию склона. Наблюдаемые тенденций изменения средних размеров термоцирков на изученных ключевых участках (согласно эмпирическим данным) соответсвуют выводу о существовании динамического равновесия в развитии морфологической структуры берегов. Получена аналитическая зависимость, дающая принципиальную возможность по наблюдаемой морфологической структуре термоабразионных берегов на снимке однократной космической съемки определить вероятностное распределение размеров формирующихся молодых оползней без стационарных наблюдений. Плотность генерации формирующихся оползней по морфологической структуре термоабразионных берегов не определяется. Результат исследования может быть использован при прогнозе отступания береговой линии и прогнозе оползневых процессов на термоабразионных берегах криолитозоны.

Грунтовые массивы имеют тесный контакт с фундаментами, сваями, ограждающими и закрепляющими конструкциями (анкерами, шпунтами, подпорными стенками), а также армирующими грунт при технической мелиорации инъекционными жилами. Телом многих из них служат твердеющие цементные материалы, имеющие межфазную границу раздела с грунтом. Систему “грунт–материал” можно рассматривать как композитную, в которой составляющие при взаимодействии проявляют новые качества. Разработаны специальные методики сдвига моделей свай, представляющих собой плашки из цементного материала, по образцам грунта. Выполнены экспериментальные исследования взаимодействия цементного материала и вмещающих дисперсных и скальных пород, изучены его особенности, обусловленные материалом, концентрацией вяжущего, характером поверхности, обводнением, взаимопроникновением цементного материала и вмещающих пород. Приведены результаты исследований влияния гладкой и шероховатой поверхности плашек в условиях обводнения, даны значения коэффициентов трения, контактного сцепления. Предложена зависимость для определения предельных напряжений сдвига композитных моделей при контакте песков и скальных пород с материалом плашек. Для скальных пород, в которых моделировалось твердение материала свай, получены значения предельных напряжений и модулей деформаций сдвига в зависимости от концентрации вяжущего в цементном растворе.

Представлены данные о содержании растворенных веществ, С_орг, углеводородов, фенолов, токсичных металлов и мышьяка в воде, донных отложениях и почве водосбора малой городской р. Полежаевка (г. Хабаровск). Выявлена положительная зависимость между содержанием С_орг и фракцией частиц размером 0.01 мм в почве. По вертикальному профилю почвы снижение С_орг сопровождалось увеличением содержания металлов (кадмий, медь, никель, ртуть, свинец, цинк) и мышьяка. Углеводороды в воде не превышали 0.18 мг/дм³ (3.6 ПДК_р.х.), в донных отложениях находились в границах допустимой углеводородной перегрузки самоочищающей способности С_УВ / С_орг = 0.07–0.43, в почве – не превышали 141.6 мг/кг. Коэффициент донной аккумуляции по показателям железа, марганца, свинца и цинка характеризуется как “поступление в водный объект свежего загрязнения”. Полученные сведения полезны при оценке геохимических последствий затопления поймы малых рек и при планировании мероприятий по ревитализации городских малых рек.

Предложено классифицировать области загрязненных грунтов на территориях предприятий нефтяного комплекса и применяемые методы удаления углеводородов в зависимости от глубин. Разработан и внедрен в строительную практику набор технологий, позволяющих проводить на территориях реконструируемых и ликвидируемых объектов нефтяного комплекса удаление углеводородсодержащих загрязнений без извлечения грунтов. Представлены элементы технологической схемы очистки грунтов для различных условий залегания углеводородных загрязнений.