Сайт кафедри  географії ДНУ
Кафедра географії історичного факультету Дніпровського національного університету імені Олеся Гонара     
.
Навігація


Форма входу
    Вітаємо на нашому сайті!

Гаспарян Р. К., Карапетян С. С., Арутюнян С. Б.

Институт геофизики и инженерной сейсмологии НАН РА.

ЭКОГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИ ВЫЯВЛЕНИИ ПОДЗЕМНЫХ ПУСТОТ В УСЛОВИЯХ ГОРОДА ГЮМРИ

 

Геоэкологическая среда г. Гюмри представляет собой многокомпонентную систему, в состав которой в качестве специфического системообразующего элемента входят подземные горные выработки: кяризы (подземные водные каналы); подземные пустоты, образовавшиеся вследствие выемки строительного материала (песок, глина); бомбоубежища; подземные пути и помещения военного и неизвестного назначения; карсто-суффозионные полости. Результаты геофизических исследований свидетельствуют о том, что территория г. Гюмри характеризуется очень сложной и запутанной сетью вышеуказанных подземных сооружений и неоднородностей. Наряду с горными выработками искусственного происхождения в черте города распространены также пустоты и полости, возникшие вследствие механической и химической суффозии. Активно протекающие в различных частях города деформации рыхлого покровного слоя и разрушения сооружений «провоцируются» подземными горными выработками и пустотами как техногенного, так и естественного происхождения. В последние годы отмечено заметная активизация процессов обрушения грунтов в центральной и юго-восточной частях города [2].

Характерной особенностью подземных выработок юго-восточной части города является то, что все они расположены и эволюционируют в дисперсных грунтах (глины, суглинки, супеси) и имеют неглубокое заложение. Как известно, именно дисперсные грунты наиболее подвержены к суффозионным процессам. Пустоты суффозионного происхождения имеют малые геометрические размеры и проявляются в виде локализованных полостей, узких щелей и т.д., расположены они в слоях супесчаных грунтов на глубине первых метров. Их генезис однозначно связан с инфильтрацией поверхностного стока и интенсивными утечками вод из водопроводных коммуникаций. Визуальное обследование подземных горных выработок и пустот этого района, вскрывшиеся вследствие обрушения, свидетельствует о том что, помимо суффозионных, здесь имеют место пустоты антропогенного происхождения (это подтверждается следами орудий труда, сохранившиеся на стенках горных выработок). Как правило, эти выработки пройдены в толщах карбонатизированных озерных глин и расположены на глубине 4–5 и более метров. В зависимости от мощности глинистого слоя высота кровлей выработок достигает 2,5 м. По свидетельству некоторых жителей поврежденных домов, высота отдельных отработанных камер составляет свыше трех метров. В отличие от главных кяризов Гюмри, имеющие меридиональное направление (рис. 1), горные выработки участка «Авазаноц» не имеют четко выраженную пространственную ориентацию.

В целом анализ некоторых закономерностей размещения современных субтерральных процессов, происходящих на территории города, позволил установить предварительный перечень основных условий и факторов развития присадочных процессов: 1) наличие подземных выработок (кяризы, тоннели и др.); 2) распространение мелкодисперсных и легкорастворяемых грунтов; 3) наличие зон ослабления; 4) суффозионные процессы; 5) естественное и искусственное изменение уровней грунтовых вод; 6) сейсмичность и другие динамичные процессы.

Новый рисунок.png

Рис. 1. Фрагмент карты геоэкологических условий г. Гюмри

(1 – участки развития склоновых гравитационных процессов; 2 – заболоченные участки; 3 – точки провалов; 4 – линии трасс главных кяризов города; 5 – выход подземных вод 6 – радоноопасные зоны; 7, 8, 9 – соответственно зоны повышенной, средней и минимальной биополевой комфортности; 10 – главные улицы; 11 – ж/д полотно)

 

Перечисленные факторы – это активные и пассивные компоненты геологической среды города, вызывающие действие гидравлических, геодинамических и других сил, изменяющих состав, состояние и свойства грунтов, нарушающих их устойчивость, и, наконец, повышающие степень экологического риска г. Гюмри.

Важно отметить, что наличие подземных горных выработок является необходимым, но еще не достаточным условием сдвижения горных пород. Нарушение устойчивости пород надвыработочного пространства происходит под воздействием определенной совокупности природных и техногенных факторов, имеющие в подавляющем большинстве случайный характер.

Весьма существенным фактором, влияющим на геодинамическое состояние подземных горных выработок г. Гюмри, явилось Спитакское землетрясение. Как известно, сейсмичность естественным образом активизирует провальные процессы, вызывая обрушение находящихся в состоянии предельного равновесия нависающих над пустотами масс грунтов, разуплотняя толщу пород под выступами кровли подстилающих грунтов. О влиянии сейсмичности свидетельствуют десятки провальных воронок, образовавшиеся в черте города во время землетрясения (рис. 1).

Безусловно, решающую роль играют также процессы подземного выветривания горных пород, выработочного пространства, микротектоника, обводнение, механическая и химическая суффозии, техногенные и динамические процессы, тиксотропия и др.

Современные методы, в т.ч. вероятностно-статистические, не позволяют с достаточной точностью оценить возможность и степень проявления любого из перечисленных действующих факторов в конкретных условиях. Поэтому параметры горно-геологических явлений невозможно выразить в виде точных функциональных или иных зависимостей [6].

В связи с этим разработка методов борьбы с процессами сдвижения горных пород в условиях урбанизированных территории, в частности г. Гюмри, базирующихся на познании закономерностей их возникновения, а также разработка методики раннего выявления очагов зарождения представляет собой вполне актуальную научно-прикладную задачу. Отметим, что эту задачу необходимо решать в дополнении к установленным нормативным документам по строительству и защите окружающей среды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выявление и картирование подземных пустот в условиях урбанизированных территорий является важным вопросом освоения этих территорий, но, в то же время, слабо разработанным. Особенно острую форму этот вопрос приобретает для городских условий при отсутствии в практике изысканий эффективных способов поиска подземных пустот. В настоящее время эта задача решается путем бурения скважин и применения геофизических методов разведки [1, 7]. В последние годы широкое применение находят биолокационные методы. Применительно к геофизическим методам задача решается при наличии особо благоприятных условий, т.е. небольшая глубина заложения пустот (первые метры), отсутствие электромагнитных, механических и других помех, практическая возможность осуществления наблюдений (степень застроенности). Что касается бурения, то в этом случае обнаружение пустот происходит случайным образом, в связи с этим всегда существует неопределенность, связанная с необнаруженными подземными пустотами.

Накопленный в ИГИС НАН РА опыт геофизических исследований в районах распространения карстовых пещер и пустот [4] показывает, что некоторые методические разработки можно с успехом использовать при выявлении и прослеживания подземных полостей территории г. Гюмри. На рис. 2 иллюстрированы результаты применения методов радиометрии и термометрии в зоне карстовой пещеры. Как и предполагалось, зоны повышенной трещиноватости и разуплотнения характеризуются низкими значениями поля радиоактивной эманации. Очевидно, это обстоятельство вызвано увеличением скорости эксхоляции эманации из трещин горных пород, в результате которого в почвенном воздухе уменьшается концентрация радиогенных газов [3]. Повышенными значениями радиоактивного поля характеризуются контактные зоны трещиноватых и плотных известняков. Термометрия проводилась с целью учета влияния геотермических неоднородностей на скорость эманирования, т.е. для разбраковки «ложных» аномалий поля радиации. При отсутствии помех электромагнитного происхождения хорошие результаты получены электроразведочными методами постоянного и переменного тока (ВЭЗ, ЭП, СДВ-радиокип).

В течении 2006 г. в республике были проведены экспериментальные полевые исследования методом спектрального сейсморазведочного профилирования (ССП), автором разработки которого является Санкт-Петербургский геофизик Гликман А.Г. [5]. ССП – принципиально новый метод сейсморазведки, основанный на изучении структурных и спектральных характеристик поля упругих колебаний. В результате испытания этого метода в условиях г. Гюмри и пригорода (микрорайон Муш, уч. Авазаноц, уч. Ваграмабердской церкви и др.) показали принципиальную возможность использования метода ССП при инженерно-геофизических и геоэкологических исследованиях [2], в частности, при выявлении и картировании подземных горных выработок. Как видно из рис. 3, характерным признаком существования подземных пустот в геологической среде является наличие в ССП-разрезе воронкообразного (V-образного) объекта или одной его образующей.

Очевидно, что специфические инженерно-гидрогеологические и сейсмотектонические условия территории г. Гюмри, а также наличие в черте города очень сложной и запутанной сети подземных сооружений, требует разработки специальных многоцелевых комплексов и технологии экогеофизических исследований (в рамках GPS и GIS технологий), способствующих наиболее эффективному решению проблемы выявления подземных пустот и оценки влияния факторов, стимулирующих возникновение и активизации процессов сдвижения горных пород. Сказанное является определяющим этапом планомерного исследования подземного пространства г. Гюмри с целю выявления и картирования различных субтерральных процессов и явлений, что позволит осуществить научно-обоснованные мероприятия по инженерной защите территории города от опасных природных и техногенных процессов.

 

Информационные источники:

1.Бондаренко В.М., Викторов Г.Г., Демин Н.В. и др. Новые методы инженерной геофизики. – М.: Недра, 1983. – 222 с.

2.Гаспарян Р.К. К проблеме возникновения и активизации провальных явлений на территории г. Гюмри / Прикладные вопросы географии и геологии горных областей Альпийско-Гималайского пояса: Материалы конф., посвященной 90-летию проф. С.П. Баляна. – Ер.: Изд-во ЕГУ, 2007. – С. 261-265.

3.Гаспарян Р.К., Газарян Г.О. Исследования вариации естественного радиоактивного поля в целях оценки НДС массива горных пород / Сб. науч. трудов под ред. Курнеля М.В. – Новосибирск: Изд. ИГД СО АН СССР, 1985. - С. 68-72.

4.Гаспарян Р.К., Оганесян С.М., Бабаджанян А.Г. Методические особенности и результаты комплексных геофизических исследований карстовых пещер Армении / Сб. научных трудов. – Гюмри: Гитутюн НАН РА, 1998. – С 418-430.

5.Гликман А.Г. О применения метода ССП для прогнозирования геодинамических явлений /  http://newgeophysics.spb.ru/ru/docl.shtml.

6.Панюков П.Н., Инженерная геология. – М.: Недра, 1978. – 296 с.

 

7.Хмелевской В.К. Геофизические методы исследовании Земной коры. – Дубна, 1999. – 184 с.


Новини


  Погода

  Партнеры

  Реклама

  Календарь

  Погода

.
Кафедра географії, історичний факультет Дніпровського національного університету імені Олеся Гончара (106 Географія, 242 Туризм, 014.07 Середня освіта (Географія))
© 2006-2019. Поширення матеріалів сайту дозволяється за умови посилання на www.ggf-dnu.org.ua
© Розроблення та підтримка сайту - Гаврюшин Олександр (admin@ggf-dnu.org.ua)