Микроблоковое строение геологической среды как фактор геологических рисков урбанизированных территорий
Вантажиться...
Дата
2019
Науковий керівник
Укладач
Редактор
Назва журналу
Номер ISSN
Номер E-ISSN
Назва тому
Видавець
Одеський національний університет імені І. І. Мечникова
Анотація
Геологические риски являются специфическими рисками при строительстве
и эксплуатации зданий и сооружений, оказывающие значительное влияние
на принятие решений по строительству, реконструкции, разработке схем за-
щиты, обоснованию инвестиций. В статье на основе применения инженерно-
геодинамического анализа, включающего историко-геологические, структур-
но-тектонические, геоморфологические, гидрогеологические характеристики
геологической среды территории инфекционной больницы г. Одессы и инструментальных измерений деформаций и перемещений конструктивных элементов технологического туннеля, накопленных за 40-летний период эксплуатации, выделены участки потенциального геологического риска. Показано, что
иерархически-блоковое строение территории, для которой характерен непрерывный и дифференцированный характер перемещения геоблоков разного по-
рядка, в том числе и соизмеримых с линейными размерами зданий и сооружений, является одним из ключевых факторов геологических рисков.
Геологічні ризики є специфічними ризиками при будівництві та експлуатації будівель і споруд, що роблять значний вплив на прийняття рішень по будівництву, реконструкції, розробки схем захисту, обґрунтування інвестицій. Результати досліджень останніх десятиліть показують, що суттєву роль в деформаціях будівель і споруд, формуванні і динаміці зсувних процесів, особливості режиму підземних вод відіграє неоднорідність геологічного середовища, виражена в її ієрархічно-блокової, у тому числі мікроблокової структурі. Метою статті є інженерно-геодинамічна оцінка території Одеської інфекційної лікарні та виявлення ділянок потенційного геологічного ризику. У даній роботі ми та- кож маємо намір обґрунтувати тезу про те, що геодинамічний фактор є од- ним з ключових факторів геологічних ризиків при проектуванні і експлуатації будівель і споруд. Для вивчення основних структурно-тектонічних особливостей території інфекційної лікарні використовувалися дані буріння (стратиграфічна приналежність, літологія, абсолютні позначки шарів, рівні підземних вод) по 83 свердловинам і інструментальні вимірювання деформацій і переміщень конструктивних елементів технологічного тунелю, накопичених за 40-річний період його експлуатації ( 1970-2011 рр.). В якості методу виявлення зон найбільшого геологічного ризику використано картографічне моделювання на основі виявлення градієнтних зон, тобто зон, в межах яких спостерігається аномально швидка зміна відміток рельєфу геологічних поверхонь, в тому чи іншому напрямку. Відомо, що такі зони, є ознакою диференційованих рухів геоблоків різного масштабу, аж до найдрібніших з характерним розміром в перші десятки метрів. Були побудовані карти градієнтів рельєфу покрівлі пластичних піщано-глинистих відкладень меотіс і «крихких» понтичних вапняків. Для виявлення просторової періодичності деформацій і переміщень конструктивних елементів технологічного тунелю виконувався спектрально- гармонійний аналіз (Фур’є-перетворення). Статистичний і картографічний аналізи перерахованих масивів даних вико- нувалися за традиційними методиками, реалізованим в програмних пакетах Statistica, Matlab і Surfer. На основі інженерно-геодинамічного аналізу (геоісторичних досліджень, геологічних даних та інструментальних вимірювань) виявлені диз’юнктивні порушення, що формують ієрархічно-блокову структуру геологічного середовища території Одеської інфекційної міської лікарні і є зонами підвищеного інженерно-геодинамічного ризику. Показано, що в стратегії вивчення геологічних ризиків ключову роль має відігравати структурно-тектонічний фактор. Встановлені на території міської інфекційної лікарні закономірності характерні для всього Одеського регіону і показують, що істотну роль при інженерно-геологічної оцінки території міста грає мікроблокова структура геологічного середовища, головними елементами якої є міжблокові зони ‑ зони найбільшого інженерно-геодинамічного ризику. Саме для таких зон типові екстремальні градієнти швидкостей і деформацій, обумовлені диференційованим характером блокових рухів, саме такі зони можуть призводити до виборчого руйнування будівель, споруд, комунікацій та служити передумовою до зниження стійкості схилів. Запропонований методичний комплекс може успішно застосовуватися на урбанізованих територіях для виявлення ділянок потенційного геологічного ризику, пов’язаних з міжблоковими зонами.
Problem Statement and Purpose. Geological risks are the specific risks at buildings construction and operation; those risks influence decision-making connected with building, reconstruction, development of protection schemes and pre-investment feasibility studies. The results of studies performed during recent decades have shown that significant role in buildings and constructions deformation, forming and dynamics of landslide processes and peculiarities of groundwater regime is played by inhomogeneity of geological environment expressed through its hierarchical and block (including micro-block) structure. The paper aims at engineering & geodynamical assessment of the territory of Odessa Infectious Diseases Hospital and identification of the sites of potential geological risk connected with inter-block zones. We also plan to justify statement that geodynamic factor is one of geological risk key factors during designing and operation of buildings and constructions. Data & Methods. Data from geological drilling (stratigraphic affiliation, lithology, absolute layer elevations отметки слоев, groundwater layers) of 83 boreholes and instrumental measurements of technological tunnel constructive elements’ deformation and displacement collected during 40 years long operation period (1970-2011) have been used to study the main structural and tectonic features of the Infectious Diseases Hospital area. Cartographic modeling based on the gradient zones found (i.e. the zones within which abnormally quick changing of geological surfaces elevation marks was revealed in this or that direction) has been used as the method to determine the highest geological risk zones. As is known, such zones are the indicators of differential movement of different scale geoblocks, including the smallest ones having typical size of dozens of meters. Maps of gradients of relief of the top of plastic sand and clay Meotain depositions and «fragile» pontic limestones have been built. To reveal spatial periodicity of deformation and displacement of the technological tunnel constructive elements spectrum and harmonic analysis (Fourier transform) has been done. Statistical and cartographic analysis of the above datasets was done according to traditional methodologies realized in the software Statistica, Matlab and Surfer. Results. Based on engineering & geodynamical analysis (geo-historical studies, geological data and instrumental measurements) disjunctive dislocations forming hierarchical and block structure of geological environment of Odessa Infectious Diseases Hospital and being the zones of increased engineering & geodynamical risks were revealed. It is shown that key role in the strategy of geological risks studying should be played by structural & tectonic factor. The regularities identified at the territory of the city Infectious Diseases Hospital are typical of the entire Odessa region and show that significant role at engineering & geological assessment of the city area is played by micro-block structure of geological environment whose main elements are inter-block zones. Extreme gradients of speed and deformation caused by differentiated character of blocks movement are typical of such zones; the zones can lead to selective destruction of buildings, constructions and communications, and be a prerequisite to decrease of slopes stability. The methodological complex proposed can be used successfully in many urban regions for identification of the sites of potential geological risk connected with inter-block zones.
Геологічні ризики є специфічними ризиками при будівництві та експлуатації будівель і споруд, що роблять значний вплив на прийняття рішень по будівництву, реконструкції, розробки схем захисту, обґрунтування інвестицій. Результати досліджень останніх десятиліть показують, що суттєву роль в деформаціях будівель і споруд, формуванні і динаміці зсувних процесів, особливості режиму підземних вод відіграє неоднорідність геологічного середовища, виражена в її ієрархічно-блокової, у тому числі мікроблокової структурі. Метою статті є інженерно-геодинамічна оцінка території Одеської інфекційної лікарні та виявлення ділянок потенційного геологічного ризику. У даній роботі ми та- кож маємо намір обґрунтувати тезу про те, що геодинамічний фактор є од- ним з ключових факторів геологічних ризиків при проектуванні і експлуатації будівель і споруд. Для вивчення основних структурно-тектонічних особливостей території інфекційної лікарні використовувалися дані буріння (стратиграфічна приналежність, літологія, абсолютні позначки шарів, рівні підземних вод) по 83 свердловинам і інструментальні вимірювання деформацій і переміщень конструктивних елементів технологічного тунелю, накопичених за 40-річний період його експлуатації ( 1970-2011 рр.). В якості методу виявлення зон найбільшого геологічного ризику використано картографічне моделювання на основі виявлення градієнтних зон, тобто зон, в межах яких спостерігається аномально швидка зміна відміток рельєфу геологічних поверхонь, в тому чи іншому напрямку. Відомо, що такі зони, є ознакою диференційованих рухів геоблоків різного масштабу, аж до найдрібніших з характерним розміром в перші десятки метрів. Були побудовані карти градієнтів рельєфу покрівлі пластичних піщано-глинистих відкладень меотіс і «крихких» понтичних вапняків. Для виявлення просторової періодичності деформацій і переміщень конструктивних елементів технологічного тунелю виконувався спектрально- гармонійний аналіз (Фур’є-перетворення). Статистичний і картографічний аналізи перерахованих масивів даних вико- нувалися за традиційними методиками, реалізованим в програмних пакетах Statistica, Matlab і Surfer. На основі інженерно-геодинамічного аналізу (геоісторичних досліджень, геологічних даних та інструментальних вимірювань) виявлені диз’юнктивні порушення, що формують ієрархічно-блокову структуру геологічного середовища території Одеської інфекційної міської лікарні і є зонами підвищеного інженерно-геодинамічного ризику. Показано, що в стратегії вивчення геологічних ризиків ключову роль має відігравати структурно-тектонічний фактор. Встановлені на території міської інфекційної лікарні закономірності характерні для всього Одеського регіону і показують, що істотну роль при інженерно-геологічної оцінки території міста грає мікроблокова структура геологічного середовища, головними елементами якої є міжблокові зони ‑ зони найбільшого інженерно-геодинамічного ризику. Саме для таких зон типові екстремальні градієнти швидкостей і деформацій, обумовлені диференційованим характером блокових рухів, саме такі зони можуть призводити до виборчого руйнування будівель, споруд, комунікацій та служити передумовою до зниження стійкості схилів. Запропонований методичний комплекс може успішно застосовуватися на урбанізованих територіях для виявлення ділянок потенційного геологічного ризику, пов’язаних з міжблоковими зонами.
Problem Statement and Purpose. Geological risks are the specific risks at buildings construction and operation; those risks influence decision-making connected with building, reconstruction, development of protection schemes and pre-investment feasibility studies. The results of studies performed during recent decades have shown that significant role in buildings and constructions deformation, forming and dynamics of landslide processes and peculiarities of groundwater regime is played by inhomogeneity of geological environment expressed through its hierarchical and block (including micro-block) structure. The paper aims at engineering & geodynamical assessment of the territory of Odessa Infectious Diseases Hospital and identification of the sites of potential geological risk connected with inter-block zones. We also plan to justify statement that geodynamic factor is one of geological risk key factors during designing and operation of buildings and constructions. Data & Methods. Data from geological drilling (stratigraphic affiliation, lithology, absolute layer elevations отметки слоев, groundwater layers) of 83 boreholes and instrumental measurements of technological tunnel constructive elements’ deformation and displacement collected during 40 years long operation period (1970-2011) have been used to study the main structural and tectonic features of the Infectious Diseases Hospital area. Cartographic modeling based on the gradient zones found (i.e. the zones within which abnormally quick changing of geological surfaces elevation marks was revealed in this or that direction) has been used as the method to determine the highest geological risk zones. As is known, such zones are the indicators of differential movement of different scale geoblocks, including the smallest ones having typical size of dozens of meters. Maps of gradients of relief of the top of plastic sand and clay Meotain depositions and «fragile» pontic limestones have been built. To reveal spatial periodicity of deformation and displacement of the technological tunnel constructive elements spectrum and harmonic analysis (Fourier transform) has been done. Statistical and cartographic analysis of the above datasets was done according to traditional methodologies realized in the software Statistica, Matlab and Surfer. Results. Based on engineering & geodynamical analysis (geo-historical studies, geological data and instrumental measurements) disjunctive dislocations forming hierarchical and block structure of geological environment of Odessa Infectious Diseases Hospital and being the zones of increased engineering & geodynamical risks were revealed. It is shown that key role in the strategy of geological risks studying should be played by structural & tectonic factor. The regularities identified at the territory of the city Infectious Diseases Hospital are typical of the entire Odessa region and show that significant role at engineering & geological assessment of the city area is played by micro-block structure of geological environment whose main elements are inter-block zones. Extreme gradients of speed and deformation caused by differentiated character of blocks movement are typical of such zones; the zones can lead to selective destruction of buildings, constructions and communications, and be a prerequisite to decrease of slopes stability. The methodological complex proposed can be used successfully in many urban regions for identification of the sites of potential geological risk connected with inter-block zones.
Опис
Ключові слова
микроблоковая структура геологической среды, инженерная геодинамика, геологический риск, мікроблокова структура геологічного середовища, інженерна геодинаміка, геологічний ризик, micro-block structure of geological environment, engineering geodynamics, geological risk
Бібліографічний опис
Вісник Одеського національного університету = Odesa National University Herald