Информационная инженерно-геологическая модель городских территорий для строительного освоения (на примере г. Ханты-Мансийска)

Ковязин Иван Геннадьевич
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………. 4
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ НАУЧНЫХ РАЗРАБОТОК,
ПОСВЯЩЕННЫХ ФОРМИРОВАНИЮ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ
СИСТЕМ ГОРОДОВ И ПРОГНОЗА ИЗМЕНЕНИЯ ИНЖЕНЕРНО-
ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ В ПРОЦЕССЕ СТРОИТЕЛЬСТВА И
ЭКСПЛУАТАЦИИ СООРУЖЕНИЙ…………………………………………… 9
ВЫВОДЫ………………………………………………………………….. 12
2. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА Г. ХАНТЫ-
МАНСИЙСК……………………………………………………………………. 13
2.1. Физико-географическое положение…………………………………. 16
2.2. Подсистема «Геолого-геоморфологические условия»……………… 19
2.2.1. Геоморфологический облик…………………………………… 19
2.2.2. Геодинамические и неотектонические условия……………… 24
2.2.3. Геологическое строение………………………………………. 39
2.2.4. Состав и свойства горных пород……………………………… 51
2.3. Подсистема «Гидрогеологические условия»………………………… 63
2.4. Подсистема «Экзодинамические условия» ………………………….. 66
ВЫВОДЫ………………………………………………………………….. 68
3. ОЦЕНКА И ПРОГНОЗ РАЗВИТИЯ ПРИРОДНЫХ И
ТЕХНОПРИРОДНЫХ ПРОЦЕССОВ НА ТЕРРИТОРИИ Г. ХАНТЫ-
МАНСИЙСКА………………………………………………………………….. 69
3.1. Анализ существующих методологических основ изучения природных
и техногенных факторов развития природных и техноприродных
процессов………………………………………………………………………… 69
3.2. Классификация природных и техноприродных процессов………… 73
3.3. Особенности методики изучения природных и техноприродных
процессов………………………………………………………………………… 80
3.4. Закономерности развития природных и техноприродных
процессов………………………………………………………………………… 82
3.5. Прогноз развития природных и техноприродных процессов……… 104
ВЫВОДЫ………………………………………………………………… 115
4. ИНФОРМАЦИОННАЯ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
Г. ХАНТЫ-МАНСИЙСКА…………………………………………………… 117
ВЫВОДЫ………………………………………………………………… 134
5. СОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ ЛИТОМОНИТОРИНГА ИНЖЕНЕРНО-
ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Г. ХАНТЫ-МАНСИЙСКА……………… 136
5.1. Общие вопросы системы литомониторинга……………………….. 136
5.2. Разработка структуры литомониторинга инженерно-геологической
системы г. Ханты-Мансийска………………………………………………… 137
5.2.1. Наблюдения за оползневыми процессами…………………….. 141
5.2.2. Наблюдения за овражной эрозией……………………………… 143
5.2.3. Наблюдения за речной эрозией………………………………… 144
5.2.4. Наблюдения за подземными водами…………………………… 144
5.3. Структура автоматизированной информационной системы……… 147
5.4. Оценка эффективности инженерных мероприятий……………….. 158
ВЫВОДЫ………………………………………………………………… 165
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………… 167
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………….. 169

1. Инженерно-геологическая система г. Ханты-Мансийск – структурная область литосферы, сформированная в процессе истории геологического развития и состоящая из ряда компонентов и их параметров, определяющих режим ее функционирования. Закономерности динамики развития природных и техноприродных процессов определяются взаимодействием компонентов инженерно-геологической системы г. Ханты-Мансийск.
Современный уровень строительства дает возможность строить сооружения любого уровня и класса ответственности даже в сложных геологических условиях, однако затраты по устранению всевозможных неблагоприятных
факторов, осложняющих как само строительство, так и их последующую эксплуатацию, могут быть настолько существенными, что превысят экономический эффект, достигаемый дальнейшим использованием проектируемого сооружения. В этом случае основой для проектирования и строительства служит корректная оценка инженерно-геологических условий, основанная на системном подходе, которая может быть представлена в виде разработанной инженерно-геологической системы, учитывающей все особенности инженерно-геологических условий территории. Поэтому вслед за Г.К. Бондариком, И.С. Комаровым, В.Т. Трофимовым и другими предлагаем рассматривать инженерно-геологические условия как инженерно- геологическую систему (ИГС), основная структура которой приведена на рис. 1.
Рис. 1. Структура инженерно-геологической системы г. Ханты-Мансийск
Все выделенные компоненты связаны и обеспечивают взаимное влияние, а также определяют условия размещения сооружений, их конструктивные особенности.
Подсистема «Геолого-геоморфологические условия» включает в себя 4 основных компонента: геоморфологический облик, геодинамические и неотектонические условия, геологическое строение, состав и свойства грунтов.
Геоморфологический облик. Согласно высотным отметкам и положению в рельефе, г. Ханты-Мансийск разделен на три части: пойма р. Иртыш с
абсолютными отметками 0-30 м, I и II надпойменные террасы, с абсолютными отметками 30-50 м и «Самаровский останец», занимающий центральную часть города с высотными отметками до 120 м (рис. 2). В геоморфологическом отношении останец представляет собой четко выраженную «караваеобразную» положительную форму рельефа со сглаженной вершиной и крутыми эрозионными склонами.
Рис. 2. Схема зонального строения г. Ханты-Мансийска
Геодинамические и неотектонические условия. Геодинамическая природа «Самаровского останца» сформулирована Р.Б. Крапивнером, который высказал предположение о диапировом механизме формирования (рис. 3). Анализ и интерпретация матриц абсолютных отметок дневной поверхности с использованием низкочастотных и высокочастотных трансформаций показали, что вся территория г. Ханты-Мансийска может быть разбита на ряд элементов, среди которых выделяются главные – диагональные, широтные и меридиональные, которые могут быть интерпретированы:
 как диагональные – плоскости главных напряжений;
 широтные и меридиональные – плоскости активизации эрозионных процессов.
Геологическое строение. На рассматриваемой территории картируемыми являются отложения четвертичной системы (квартера). Однако в составе этих отложений содержатся разной величины глыбы и пласты пород эоцена и палеоцена, за которыми утвердилось название «отторженцы».

Рис. 3. Общая модель современных геодинамических процессов городской территории
В геологическом строении зоны поймы, I и II надпойменных террас принимают участие аллювиальные, аллювиально-озерные отложения, перекрытые делювиально-пролювиальными отложениями ручьев. Полный геологический разрез, начиная с палеогена и заканчивая квартером, можно проследить лишь в пределах «Самаровского останца» (рис. 4).
В основании разреза залегают отложения талицкой свиты. Отложения представлены алевритистыми глинами темно-серыми и черными с бурым оттенком, плотными аргиллитоподобными, с линзами и прослоями кварцево- глауконитовых песков и песчаников.
Палеоцен-эоценовые отложения Люлинворской свиты представлены опоками и опоковидными глинами зеленовато-серыми и темно-серыми, серыми глинами с прослоями диатомитов, оскольчатыми глинами с прослоями глинистых алевритов.
На морских эоценовых отложениях залегают континентальные олигоценовые отложения. Они включают атлымскую свиту, сложенную озерно- аллювиальными отложениями, представленными песками светло-серыми до белых, с прослоями глин и алевритов, и новомихайловскую, представленную аллювиальными песками желтовато-серыми мелкозернистыми, с прослоями буровато-коричневых алевритов, и туртасскую свиту, сложенную зеленовато- серыми микрослоистыми глинами, алевритами, мелкозернистыми глинистыми песками.
Рис. 4. Геологический разрез территории г. Ханты-Мансийска
В пределах «Самарского останца» палеогеновые отложения не образуют непрерывного единого горизонта, разделяющего отложения плиоцена и квартера. В составе новейших отложений породы палеогена залегают на разной высоте в виде разной величины глыб и пластов.
Отложения четвертичной системы включают талагайкинскую свиту талагайкинского горизонта, представленную аллювиальными песками серыми и светло-серыми, и мансийскую толщу кочковского горизонта, представленную ледниково-озерными отложениями, а также отложения ширтинского горизонта, слагающие аккумулятивную часть пятой террасы.
Состав и свойства грунтов. Физико-механические свойства грунтов изменяются в широких пределах, их значения определяются генетическим типом, литологическим составом и состоянием грунтов (табл. 1).
Подсистема «Гидрогеологические условия». Гидрогеологические условия территории весьма сложные. Плиоцен-четвертичный водоносный комплекс является основным, определяющим инженерно-геологические условия города. Глубина установившегося уровня подземных вод зависит от геоморфологических условий: на плоских междуречных пространствах уровень обычно залегает на глубине 2-3 м; на бортах крупных эрозионных врезов уровень подземных вод устанавливается на 10-15м от поверхности земли, а в прирусловой зоне приближается к отметке уреза поверхностного водотока.
Исключением из отмеченного является площадь распространения плиоцен- четвертичного водоносного комплекса в границах «Самаровского останца». Здесь в пределах высоких (60–100м) отметок рельефа в отложениях мужиноуральской свиты и мансийской толщи присутствуют два спорадически распространенных водоносных горизонта. Это горизонты, приуроченные к маломощным песчаным прослоям среди глин «салехарда» и к пескам среди палеогеновых опоковидных отложений мансийской толщи.

Таблица 1 Основные показатели физико-механических свойств грунтов
Изучаемая зона
Наименование грунта Показатели физико-механических свойств
W, ρ, С, φ, Е, д.е. г/см3 МПа град МПа
Озерно-аллювиальные отложения
Супесь твердая-текучая Суглинок твердый-текучий Песок
0,18 1,81 0,018 27 8,4 0,22 1,87 0,035 21 7,0 0,16 1,58 0,007 32 15,4
Делювиальные отложения
Супесь твердая-текучая 0,26 1,94 0,012 21 7,4
Суглинок твердый-текучий 0,30 1,91 0,025 17 6,5 Ледниково-озерные отложения
Глины, опоковидные глины 0,36 1,76 0,074 16 7,9
Супеси, суглинки
0,68 1,51 0,033 20 8,2 Аллювиальные отложения поймы
Песок пылеватый-средней крупности
Супесь твердая-текучая Суглинок твердый-текучий Глина тугопластичная-текучая
0,13 1,62
0,27 1,89 0,33 1,92 0,40 1,84
0,008 32 6,7
0,037 23 9,5 0,038 18 7,2 0,071 20 3,0
Аллювиальные отложения I и II надпойменных террас
Песок пылеватый-средней крупности
Супесь твердая-текучая Суглинок твердый- текучепластичный
0,16 1,57
0,23 1,77 0,25 1,94
0,007 35 6,6
0,028 26 5,9 0,036 18 3,9
Подсистема «Экзодинамические условия». Природные и техноприродные процессы на территории города отличаются разнообразием и интенсивностью.
Развитие природных и техноприродных процессов в пределах инженерно- геологической системы г. Ханты-Мансийск обусловлено набором компонентов, в том числе климатическими особенностями, геоморфологическим обликом, литологическим составом пород, их низкими механическими свойствами, унаследованностью оврагами современных геодинамических процессов.
Среди значительного разнообразия процессов наибольшее развитие получили овражная эрозия, оползневые процессы, подтопление, заболачивание.
Исследования показали, что овраги всех стадий развития относятся к склоновому типу и сосредоточены в южной, юго-восточной и юго-западной частях останца, где градиент перепада высот составляет 70 м (рис. 5).
Овраги IV стадии (стабилизации) имеют длину от 375 до 2050 м – это балки и собственно овраги. Для них характерны асимметрия поперечного профиля, глубина вреза основного русла достигает 20-37м, углы наклона бортов изменяются от 4 до 70 °. Донная эрозия развита слабо.
Террасо-вая Зона поймы Зона «Самаровского зона останца»
Рис. 5. Схема развития опасных процессов на территории г. Ханты-Мансийска
Овраги III стадии развития имеют длину от 80 до 425 м, глубина вреза от 1,5 до 19 м, ширина по бровке от 10 до 132 м, ширина по тальвегу от 2 до 15 м, углы наклона бортов от 9 до 60 °. Продольный профиль имеет вид плавной кривой, верхняя часть оврага имеет обрывистые формы, в нижней выполаживается. По дну оврага течет постоянный водоток.
Овраги II стадии развития приурочены к южному склону, являются активными. Размеры их менее значительны, но скорость развития высока. Преобладает донная эрозия, боковая развита незначительно.
Овраги I стадии развития – промоины, характеризуются глубиной вреза до 1 м, длиной до 10-12 м.
Таким образом, овраги зрелой стадии (III-IV) имеют значительную длину, ширину и глубину вреза, для них характерно выполаживание склонов, образование широкого плоского дна; молодые овраги (I-II) характеризуются меньшими размерами, наличием крутых склонов и ярко выраженной донной эрозией. Увеличение площади, занимаемой оврагами III-IV стадий, происходит за счет роста отвершков I-III порядков.
Факторы, определяющие формирование оползней, подразделяют на 2 группы: условия, отражающие исходное состояние геологической среды (рельеф,
литологический состав и физико-механические свойства грунтов, гидрогеологические условия); процессы и воздействия, изменяющие исходное состояние склонов (овражная эрозия, геодинамика, техногенные воздействия). В пределах ИГС выделяются оползни: структурно-пластические, пластические и оползни блоки (рис. 6). Оползневые склоны сложены супесчано-песчаными грунтами с редкими прослоями суглинков и супесей. Размеры оползней: длина 3–25 м, ширина – первые десятки метров, глубина захвата 1–3 м. Для них характерно наличие бровки срыва.
Рис. 6. Оползни
Процессы заболачивания, широко развитые в регионе, в пределах города имеют ограниченное распространение. Они наблюдаются в северной его части, а также на локальных участках выполаживания склоновой части «Самаровского останца». Причиной заболачивания являются и техногенные факторы, такие как неправильное планирование территории, нарушение естественных условий поверхностного стока, утечки из инженерных сетей.
С целью оценки возможной активизации природных и техноприродных процессов был выполнен прогноз динамики их развития. В качестве главных методов были выбраны: аналогий, расчетные и специального инженерно- геологического районирования.
Оценка ИГС по степени опасности овражной эрозии проводилась с использованием количественных показателей: коэффициента овражно-
балочного расчленения об, коэффициента овражно-балочной пораженности п, плотности овражной эрозии П, средней длины оврагов ср.
Прогноз опасности от овражной эрозии осуществлялся с помощью потенциала прироста овражной эрозии. Выполненные расчеты показали, что наибольший прирост объема характерен для оврагов II стадии развития и составляет 2,41; 11,35 и 21,53 % для 10, 50 и 100 лет соответственно.
В качестве расчетной схемы прогноза оползневого процесса выбрана методика определения предельного угла внутреннего трения по поверхности ослабления пород в отдельных точках оползневого массива. Основным количественным показателем, используемым при прогнозе устойчивости исследуемой территории к оползнеобразованию, является коэффициент запаса устойчивости.
Полученные карты инженерно-геологического районирования территории позволили установить общие и локальные закономерности динамики развития природных и техноприродных процессов, которые являются основой оценки и прогноза ИГС.
2. Установленные компоненты инженерно-геологической системы г.Ханты-Мансийска и прогноз развития природных и техноприродных процессов позволяют создать информационную инженерно-геологическую модель территории города на основе инженерно-геологического районирования, что обеспечит эффективную систему принятия оптимальных проектных и управляющих решений.
Решение инженерно-геологической проблемы в рамках концепции устойчивого развития городов, в том числе г.Ханты-Мансийска, должно базироваться на прогнозировании изменений состояния приповерхностной области литосферы в связи с естественными и техногенными взаимодействиями.
Устойчивость геологической среды – это способность приповерхностной области литосферы, взаимодействующей с орудиями и продуктами труда человека (геологическая среда), сохранять свое состояние, структуру и свойства в некотором диапазоне естественных и техногенных взаимодействий.
Лучшим способом отражения подсистем и компонентов инженерно- геологической системы г. Ханты-Мансийск является построение информационной инженерно-геологической модели, под которой В.Т. Трофимов понимал: «Карта (в том числе инженерно-геологическая) как модель является, по общему признанию, одновременно и информационной, и гносеологической. Её информационность заключается в способности хранить сведения об объектах в виде графических данных и «передавать» их с целью разработки методов и средств воздействия на природные и общественные процессы. Гносеологичность карты состоит в возможности устанавливать на её основе, с использованием специальных методов исследования, объективные закономерности природных и общественных процессов».
Процесс построения информационной инженерно-геологической модели г. Ханты-Мансийска включает в себя несколько этапов:
I этап – анализ всех компонентов, определяющих инженерно-геологические условия;
II этап – определение подсистем ИГС г. Ханты-Мансийска и выделение главных компонентов;
III этап – обоснование количественных параметров главных компонентов ИГС; построение покомпонентных карт и их анализ;
IV этап – получение синтетического показателя; построение карты инженерно-геологического районирования и ее анализ.
Информационная инженерно-геологическая модель г.Ханты-Мансийска представляет собой синтетическую карту, полученную путем подсчета суммы баллов каждого из выбранных параметров, характеризующих компоненты ИГС. В качестве таких параметров были выбраны: уклон рельефа; коэффициент пораженности территории природными процессами; коэффициент овражно- балочного расчленения; плотность овражной сети; коэффициент запаса устойчивости; вероятность затопления территории на 50-летний период; положение УГВ; мощность слабых грунтов; геодинамическая устойчивость территории.
Анализ синтетической карты инженерно-геологического районирования, а также ряда параметров позволил сделать следующие выводы (рис. 7):
 Территория города по геоморфологическим, геодинамическим и инженерно-геологическим особенностям делится на три зоны: «Самаровский останец», пойменная и террасовая зоны.
 В каждой зоне при определении степени устойчивости территории работает свой набор компонентов и параметров, их отражающих.
 На модели выделены четыре типа участков, отличающихся друг от друга инженерно-геологическими условиями, степенью устойчивости к техногенному воздействию.
Представленная информационная модель может использоваться городской администрацией при проектировании и строительстве на вновь осваиваемых территориях, а также для принятия архитектурно-планировочных решений по обеспечению устойчивости и безаварийного функционирования зданий. Такая модель отражает в комплексе всю сложность ИГС и может являться основанием при постановке и проведении литомониторинга.
3. Создание системы литомониторинга позволит разработать рекомендации по управлению компонентами инженерно-геологической среды с целью нейтрализации ее изменения.
В основе разработки структуры литомониторинга инженерно- геологической системы г. Ханты-Мансийск лежит инженерно-геологический анализ, установленные закономерности развития составляющих ее компонентов и полученная информационная инженерно-геологическая модель города.
Рис. 7. Синтетическая карта инженерно-геологического районирования территории г. Ханты-Мансийска
Целью литомониторинга является установление причинно-следственных связей изменения состояния компонентов инженерно-геологической системы, и угроза их активного развития зданиям и сооружениям.
Задачи литомониторинга:
 изучение и анализ состояния компонентов, составляющих инженерно- геологическую систему г. Ханты-Мансийск;
 своевременное выявление и прогнозирование изменений ИГС при воздействии природных и техноприродных процессов;
 прогноз развития опасных природных и техноприродных процессов;  комплексная оценка перспектив градостроительного освоения;
 передача данных в административные органы и проектные
организации с целью разработки управленческих решений.
Учитывая особенности ИГС г. Ханты-Мансийска, ее структуру, пространственно-временные закономерности изменения компонентов разработали структуру литомониторинга (рис. 8).
Рис. 8. Структура литомониторинга ИГС г. Ханты-Мансийска
Блок контроля за изменением состояния компонентов ИГС включает в себя: маршрутные наблюдения и организацию режимной сети.
Маршрутные наблюдения будут выполняться с целью оценки интенсивности развития и площадного распространения природных и техноприродных процессов и явлений, а также деформаций существующих зданий и сооружений, включают в себя визуальное обследование и фотодокументирование. Результаты зафиксированных деформаций срочно передаются в администрацию города с целью принятия управленческих решений и организации сети режимных наблюдений.
Маршрутные наблюдения проводят два раза в год: после активного снеготаяния в весенний период и обильного выпадения жидких осадков в осенний период.
Режимная сеть организуется с целью количественной оценки состояния компонентов ИГС и включает в себя точки наблюдений, наблюдательные полигоны (площадные, линейные) (рис. 9). Точки наблюдений – это глубинные репера, закопуши и шурфы, гидрогеологические скважины, которые позволяют следить за разуплотнением грунтов, изменением конфигурации (глубины, ширины) овражной эрозии, появлением закольных трещин и ростом размеров оползневых смещений, изменением положения УГВ.
Пункты получения информации размещаются на всех выделенных категориях участков, но наиболее плотно в пределах участков с низкой категорией устойчивости и неустойчивых.
Блок управления – это система, состоящая из двух звеньев:
 Автоматизированная информационная система – система по получению набора картографической информации, удовлетворяющей таким
функциям литомониторинга, как оценка и прогноз изменения компонентов инженерно-геологической системы г. Ханты-Мансийска.
Рис. 9. Карта расположения точек наблюдения и наблюдательных полигонов
 Система принятия управленческих решений – административные органы и проектные организации, которые на основе переданной из автоматизированной информационной системы наборов картографических продуктов принимают решения по минимизации и контролю развития опасных природных и техноприродных процессов, а также разработки решений по сохранению и развитию инфраструктуры города.
Структура автоматизированной информационной системы представляет собой пакет программ, базирующихся на предварительно разработанных или

соответствующим образом адаптируемых алгоритмах, обеспечивающих создание и корректировку прогнозных моделей для описания процессов, вовлеченных в сферу литомониторинга (рис. 10).
Рис. 10. Структура автоматизированной информационной системы
Автоматизированная информационно-поисковая система служит для накопления, систематизации, хранения и вывода информации по запросу пользователя и составляется на основе формализации информации, полученной в процессе выполнения инженерно-геологических исследований: данные бурения скважин различного назначения (инженерно-геологические, гидрогеологические, картировочные и др.), геофизические наблюдения (сейсмические, электроразведочные и др.), результаты инженерно- геологического обследования зданий и сооружений, территорий развития геологических и инженерно-геологических процессов, данных дистанционного зондирования, а также полученных из блока контроля за изменением состояния компонентов инженерно-геологической системы.
Любой инженерно-геологический процесс (овраг, оползень, зона повышенных деформаций зданий и др.) в некотором явном контуре можно представить множеством точек наблюдений, каждая из которых представляется таблицей и хранится в виде структурированной файловой системы.
Автоматизированная система обработки данных представляет собой набор программных комплексов и их модулей, выполняющих по заранее созданным алгоритмам (макросам) преобразование бумажных картографических материалов, аэро- и космоснимков в цифровые модели в единую базу данных с пространственной привязкой.
Автоматизированная система обработки данных реализуется на базе геоинформационной системы ArcGIS 10, что позволяет формировать элементарные слои, к которым относятся: изолинии рельефа, гидросеть, жилые и нежилые здания, дорожная сеть, точки наблюдения, инженерно-геологические скважины, архивные инженерно-геологические скважины, линии инженерно- геологических разрезов, линии сейсмических профилей, реперные участки, геолого-генетические типы и литологический состав пород, линии геологических разрезов, деструкции, оврагообразование, осыпи, оползание

склонов, мелкие эрозионные формы (промоины, овраги первой стадии), заболачивание, уровень грунтовых вод, химический состав воды, родники, деформации зданий и инженерных сооружений.
В предметных элементарных слоях к каждому пространственно определенному объекту (скважина, родник, линия профиля и т. д.) реализовано подключение соответствующих таблиц по типу «горячая связь», что позволяет формировать в автоматическом режиме справочные запросы типа «Показать».
Автоматизированная прогнозно-диагностическая система позволяет на основе интегрирования некоторой совокупности элементарных слоев получать тематические, картографические и прогнозные слои.
По существу именно набор тематических карт, кроме информационного назначения поддержки процессов проектирования, является фундаментальной основой для реализации всех необходимых функций, обеспечивающих объективный контроль и прогноз изменения параметров ИГС.
На основе серии тематических слоев выполнена разработка целевых картографических продуктов (кластерных слоев), которые позволяют реализовать такие функции литомониторинга, как оценка, прогноз и управление ИГС, и могут быть приняты за основу для разработки проекта защитных мероприятий и принятия управленческих решений.
Таким образом, создание системы литомониторинга ИГС г.Ханты- Мансийска позволит обеспечить надежное и безаварийное функционирование сооружений и избежать чрезвычайных ситуаций.
Получаемая в ходе литомониторинга информация должна учитываться и использоваться городской администрацией при проектировании и строительстве на вновь осваиваемых территориях, а также для принятия архитектурно- планировочных решений по обеспечению устойчивости и безаварийного функционирования зданий и сооружений.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выполненные исследования позволяют сделать следующие основные выводы, определяющие научную новизну и практическую значимость работы:
1. Определена структура инженерно-геологической системы г. Ханты- Мансийска, выделены подсистемы и характеризующие их компоненты. Основными подсистемами инженерно-геологической системы г. Ханты- Мансийска являются: геолого-геоморфологические, гидрогеологические и экзодинамические условия.
2. Установлено, что основные закономерности динамики природных и техноприродных процессов инженерно-геологической системы г. Ханты- Мансийска, находятся в тесной зависимости от состояния компонентов подсистем.
3. Выполнен прогноз развития природных и техноприродных процессов. Прогноз опасности от овражной эрозии осуществлялся с помощью потенциала прироста овражной эрозии. Выполненные расчеты показали, что наибольший
прирост объема характерен для оврагов II стадии развития и составляет 2,41; 11,35 и 21,53 % для 10, 50 и 100 лет соответственно.
В качестве расчетной схемы прогноза оползневого процесса выбрана методика определения предельного угла внутреннего трения по поверхности ослабления пород в отдельных точках оползневого массива. Основным количественным показателем, используемым при прогнозе устойчивости исследуемой территории к оползнеобразованию, является коэффициент запаса устойчивости.
4. Обоснован подход к созданию информационной инженерно- геологической модели г. Ханты-Мансийска. В пределах города выделено 4 категории участков с различной степенью устойчивости: устойчивые, относительно устойчивые, низкой устойчивости, неустойчивые, отличающиеся друг от друга инженерно-геологическими условиями, степенью устойчивости к техногенному воздействию. Данная информационная модель может являться основой при проектировании зданий и сооружений, а также принятии архитектурно-планировочных решений.
5. Разработана структура литомониторинга инженерно-геологической системы г. Ханты-Мансийска, позволяющая решать следующие основные задачи: определять состояние геологической среды в заданный отрезок времени; проводить фоновые наблюдения на территории размещения объекта и прилегающей территории; выполнять сравнительный анализ данных, полученных при равновесном состоянии объекта с данными, полученными при литомониторинге; определять источники воздействия на состояние инженерно- геологической системы г. Ханты-Мансийска; выполнять прогноз реакции геологической среды на техногенные воздействия и возможного ущерба, наносимого ей как в процессе нормальной работы, так и в аварийных ситуациях объектов.
6. Созданная информационная инженерно-геологическая модель может быть использована на уровне Департамента строительства и других организаций, вовлеченных в процессы развития инфраструктуры и литомониторинга компонентов инженерно-геологической системы г. Ханты-Мансийска.

Многолетние наблюдения за развитием природных и техноприродных
процессов на территории г. Ханты-Мансийска показали, что строительство
зданий и сооружений обусловливает их активизацию. Для снижения
активного развития процессов и сокращения социально-экономического
ущерба необходима разработка научно обоснованных градостроительных и
архитектурно-планировочных решений, в которых были бы учтены
результаты инженерно-геологических исследований, а также специфические
особенности территории.
Основными причинами неполного учета инженерно-геологических
данных являются: ведомственная несогласованность, неполнота
информационного обеспечения инженерно-геологическими и
гидрогеологическими материалами проектов строительства, несмотря на
значительные объемы информации по изысканиям. Поэтому для решения
возникших проблем необходимо определить структуру инженерно-
геологической системы г. Ханты-Мансийска, установить закономерности
изменения ее компонентов, разработать модель инженерно-геологических
условий г. Ханты-Мансийска. Все это позволит рационализировать
строительное освоение городской территории, разработать надежные схемы
инженерной защиты от проявлений опасных природных и техноприродных
процессов, уменьшить сроки инженерно-геологических изысканий и повысить
экономическую эффективность.
Объектом исследований является инженерно-геологическая система
г. Ханты-Мансийска, сформированная при активном взаимодействии
природной среды и разномасштабных техногенных воздействий.
Предметом исследований являются подсистемы и компоненты,
определяющие современное состояние геологической среды в процессах
развития инфраструктуры территории г. Ханты-Мансийска.
Идея работы заключается в изучении подсистем и компонентов и
установлении закономерностей развития инженерно-геологической системы
г. Ханты-Мансийска с целью формирования информационной инженерно-
геологической модели городской территории для условий дальнейшего её
освоения.
Цель работы – решение проблемы обеспечения инженерно-
геологической информацией проектных организаций с целью разработки
эффективных проектных решений в процессах развития городской
территории.
Основные задачи исследований включают:
1) определение структуры инженерно-геологической системы
г. Ханты-Мансийска;
2) установление основных закономерностей изменения структурных
элементов инженерно-геологической системы г. Ханты-Мансийска;
3) выявление тенденций системного взаимодействия природных и
техноприродных процессов в пределах инженерно-геологической системы
г. Ханты-Мансийска;
4) обоснование подхода к информационной инженерно-геологической
модели г. Ханты-Мансийска;
5) разработка системного литомониторинга с целью предотвращения
развития аварийных ситуаций.
Фактический материал. В основу диссертации положены результаты
полевых и камеральных исследований автора (2007-2009) в рамках
хоздоговорной тематики кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и
геоэкологии Уральского государственного горного университета (УГГУ), а
также результаты полевых и камеральных исследований (2009-2013), в рамках
федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры
инновационной России» №14.B37.21.0669, многолетние мониторинговые
наблюдения на установленных площадках, фондовые и литературные
материалы.
Методы исследований. В процессе работы использован комплекс
методов: анализ и обобщение геологических, инженерно-геологических и
гидрогеологических материалов по изучаемой тематике; маршрутные
наблюдения в пределах участков развития природных и техноприродных
процессов, визуальное обследование зданий и сооружений; инженерно-
геологическое бурение и опробование грунтов; лабораторные исследования
выполнялись в аккредитованных лабораториях по аттестованным методикам;
методы математического моделирования с использованием компьютерных
технологий; геоинформационные методы создания картографических
моделей и баз атрибутивной и аналитической информации.
Научная новизна работы:
1) впервые для рассматриваемой территории определена структура
инженерно-геологической системы г. Ханты-Мансийска;
2) установлены закономерности изменения подсистем и компонентов
инженерно-геологической системы г. Ханты-Мансийска;
3) выполнен прогноз развития природных и техноприродных процессов;
4) обоснован алгоритм создания информационной инженерно-
геологической модели, ориентированной на разработку эффективных
инженерных и управленческих решений;
5) разработана структура литомониторинга с учетом изменения
компонентов инженерно-геологической системы город, под влиянием
взаимодействий природных и техногенных составляющих.
Практическая значимость работы: полученная информационная
инженерно-геологическая модель может быть использована на уровнях
Департамента строительства и других организаций, вовлеченных в процессы
развития инфраструктуры и литомониторинга компонентов инженерно-
геологической системы г. Ханты-Мансийска.
Апробация работы. Основные материалы, защищаемые научные
положения диссертационной работы изложены в докладах на XVII
Международном научном симпозиуме студентов и молодых ученых
им. академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск,
2013), Годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии,
инженерной геологии и гидрогеологии «Сергеевские чтения» (Москва, 2013,
2015), II Всероссийской научно-практической конференции «Современные
проблемы гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии Урала и
сопредельных территорий» (Екатеринбург, 2013), Всероссийского семинара
«Гражданская безопасность в условиях современного высокотехнологичного
общества» (Екатеринбург, 2014, 2015), VIII Международной научно-
практической конференции «Современные концепции научных
исследований» (Москва, 2014), III Международной научно-практической
конференции «Экологическая безопасность горнопромышленных регионов»
(Екатеринбург, 2015), II Международной научно-практической конференции:
технологическая платформа «Твердые полезные ископаемые:
технологические и экологические проблемы отработки природных и
техногенных месторождений» (Екатеринбург, 2015), 14-й научно-
практической конференции и выставке «Инженерная геофизика 2018», EAGE
(Алматы, Казахстан, 2018), 17-й научно-практической конференции и
выставке «Инженерная и рудная геофизика 2021», EAGE (Геленджик, 2021).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ, в том числе 2
работы – в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных
Высшей аттестационной комиссией.
Основные защищаемые научные положения:
1. Инженерно-геологическая система г. Ханты-Мансийск –
структурная область литосферы, сформированная в процессе истории
геологического развития и состоящая из ряда компонентов и их параметров,
определяющих режим ее функционирования. Закономерности динамики
развития природных и техноприродных процессов определяются
взаимодействием компонентов инженерно-геологической системы г. Ханты-
Мансийск.
2. Установленные компоненты инженерно-геологической системы
г. Ханты-Мансийска и прогноз развития природных и техноприродных
процессов позволяют создать информационную инженерно-геологическую
модель территории города на основе инженерно-геологического
районирования, что обеспечит эффективную систему принятия оптимальных
проектных и управляющих решений.
3. Создание системы литомониторинга позволит разработать
рекомендации по управлению компонентами инженерно-геологической
системы с целью нейтрализации ее изменения.
Структура и объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения,
списка литературы, включающего 168 наименований.
Объем работы – 185 страниц машинописного текста, в том числе 75
рисунков, 22 таблицы.
Автор выражает особую благодарность и самую искреннюю
признательность научному руководителю профессору, доктору геолого-
минералогических наук И.В. Абатуровой. Постоянная поддержка и ценные
советы И.В. Абатуровой в значительной степени способствовали выполнению
данной диссертационной работы.
Автор искренне благодарен всему коллективу кафедры геологии и
защиты в чрезвычайных ситуациях УГГУ во главе с заведующей кафедрой
доцентом, кандидатом геолого-минералогических наук Л.А. Стороженко за
оказанную поддержку, помощь и дружеское отношение.
Глубокую благодарность диссертант выражает доценту, кандидату
геолого-минералогических наук И.А. Королевой за оказанное внимание и
полезные советы.

Основные выводы, определяющие научную новизну и практическую
значимость работы, сводятся к следующему:
1. Определена структура инженерно-геологической системы г. Ханты-
Мансийска, выделены подсистемы и характеризующие их компоненты.
Основными подсистемами инженерно-геологической системы г. Ханты-
Мансийска являются: геолого-геоморфологические, гидрогеологические и
экзодинамические условия.
2. Установлено, что основные закономерности динамики природных и
техноприродных процессов инженерно-геологической системы г. Ханты-
Мансийска, находятся в тесной зависимости от состояния компонентов
подсистем.
3. Выполнен прогноз развития природных и техноприродных
процессов. Прогноз опасности от овражной эрозии осуществлялся с помощью
потенциала прироста овражной эрозии. Выполненные расчеты показали, что
наибольший прирост объема характерен для оврагов II стадии развития и
составляет 2,41; 11,35 и 21,53 % для 10, 50 и 100 лет соответственно.
В качестве расчетной схемы прогноза оползневого процесса выбрана
методика определения предельного угла внутреннего трения по поверхности
ослабления пород в отдельных точках оползневого массива. Основным
количественным показателем, используемым при прогнозе устойчивости
исследуемой территории к оползнеобразованию, является коэффициент запаса
устойчивости.
4. Обоснован подход к созданию информационной инженерно-
геологической модели г. Ханты-Мансийска. В пределах города выделено 4
категории участков с различной степенью устойчивости: устойчивые,
относительно устойчивые, низкой устойчивости, неустойчивые,
отличающиеся друг от друга инженерно-геологическими условиями,
степенью устойчивости к техногенному воздействию. Данная
информационная модель может являться основой при проектировании зданий
и сооружений, а также принятии архитектурно-планировочных решений.
5. Разработана структура литомониторинга инженерно-геологической
системы г. Ханты-Мансийска, позволяющая решать следующие основные
задачи: определять состояние геологической среды в заданный отрезок
времени; проводить фоновые наблюдения на территории размещения объекта
и прилегающей территории; выполнять сравнительный анализ данных,
полученных при равновесном состоянии объекта с данными, полученными
при литомониторинге; определять источники воздействия на состояние
инженерно-геологической системы г. Ханты-Мансийска; выполнять прогноз
реакции геологической среды на техногенные воздействия и возможного
ущерба, наносимого ей как в процессе нормальной работы, так и в аварийных
ситуациях объектов.
6. Созданная информационная инженерно-геологическая модель
может быть использована на уровне Департамента строительства и других
организаций, вовлеченных в процессы развития инфраструктуры и
литомониторинга компонентов инженерно-геологической системы г. Ханты-
Мансийска.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Читать

    Публикации автора в научных журналах

    Инженерно-геологическая модель г. Ханты-Мансийска
    XVII Международный научный симпозиум имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр»: труды Междунар. научного симпозиума. – Томск, 2– С. 474- Абатурова И.В., Ковязин И.Г., Стороженко Л.А. Разработка системы мониторинга за развитием природных и техноприродных процессов в пределах международного биатлонного комплекса (г. Ханты-Мансийск) // Современные проблемы гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии Урала и сопредельных территорий: материалы II Всерос. науч.-практ. конф. (г. Екатеринбург, 9-12 декабря, 2013 г.). – Екатеринбург, 2– С. 54
    Разработка системы мониторинга при строительстве и эксплуатации «Биатлонного комплекса» в г. Ханты-Мансийске
    Гражданская безопасность в условиях современного высокотехнологичного общества: мат-лы I Всерос. семинара (г. Екатеринбург, 11-13 ноября 2014 г.). – Екатеринбург, 2– С. 53-Абатурова И.В. Ковязин И.Г. Мониторинг оползневых процессов на территории г. Ханты-Мансийска // Современные концепции научных исследований. Часть 6: сборник научных трудов VIII Международной научно- практической конференции (г. Москва, 28-29 ноября 2014 г.). – М., 2– No 8 (16) – С. 134
    Обоснование постановки системы мониторинга природных и техно-природных процессов на территории г. Ханты-Мансийска
    Гражданская безопасность в условиях современного высокотехнологичного общества в рамках Выставки технологий, товаров и услуг для пожарной безопасности и защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций «StopFire – 2015»: мат-лы II Всерос. семинара (г. Екатеринбург, 13 октября 2015 г.). – Екатеринбург, 2– С. 59-Петрова И.Г., Ковязин И.Г., Козлов В.С. Оценка состояния эколого- геологических условий при строительстве горно-обогатительного комбината в районе развития ММП // Технологическая платформа «Твердые полезные ископаемые»: технологические и экологические проблемы отработки природных и техногенных месторождений (г. Екатеринбург, 2-4 декабря 2015 г.): сб. докл. II международной науч.-практ. конф. [электронный ресурс]. – Екатеринбург, 2– С. 369

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 Выполненных работ
    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    Татьяна М. кандидат наук
    5 (285 отзывов)
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    #Кандидатские #Магистерские
    495 Выполненных работ
    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ
    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 Выполненных работ
    Яна К. ТюмГУ 2004, ГМУ, выпускник
    5 (8 отзывов)
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соот... Читать все
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соответствии с Вашими требованиями.
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Мария Б. преподаватель, кандидат наук
    5 (22 отзыва)
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальнос... Читать все
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальности "Экономика и управление народным хозяйством". Автор научных статей.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Вирсавия А. медицинский 1981, стоматологический, преподаватель, канди...
    4.5 (9 отзывов)
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - ... Читать все
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - медицина, биология, антропология, биогидродинамика
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ

    Последние выполненные заказы