Диссертация (1141548), страница 11
Текст из файла (страница 11)
крупные) и т.д. [42, 66, 68, 97, 89, 108, 109, 112, 117]. Например, крупныекарстово-провальные воронки, приведенные на рисунках 3.1 и 3.3, образовалисьрядом с другими аналогичными карстовыми формами рельефа. В одной из своихработ В.П. Хоменко на конкретном примере из практики обстоятельнорассматривает такой случай, что очень важно, с привязкой к геомеханическимметодам прогнозирования провалообразования [117].Вышеуказанный феномен возможно объяснить следующим образом. Врезультате ранее проведенных исследований было установлено, что массиврастворимых пород, залегающий вокруг поверхностных карстовых форм,характеризуется значительной (относительно фоновой) закарстованностью [16,66, 68, 89, 102, 109]. Это обстоятельство способствует активному поступлениюагрессивных вод в указанный массив, что, в свою очередь, обуславливаетинтенсивное протекание карстовых процессов в покровной толще грунтов.Именно поэтому в непосредственной близости от карстовых форм рельефавероятность возникновения каких-либо новых карстовых деформаций, какправило, достаточно высокая.
Следовательно, данный аспект необходимотщательным образом учитывать при определении параметров проектированияконструктивной противокарстовой защиты зданий и сооружений.4. Принимая во внимание оба вышеприведенных пункта, можно сделатьвывод, что мониторинг строительных площадок с наличием поверхностныхкарстовых форм должен заключаться не только в наблюдениях за динамикойизменения рельефа, но и в наблюдениях за напряженно-деформированнымсостоянием оснований зданий и сооружений. Наблюдения за динамикой67изменения рельефа, возможно, производить как «традиционными» способами[68], так и с помощью беспилотных летательных аппаратов. Их применениепродемонстрировано на конкретном практическом примере, который детальнорассмотрен в следующем подразделе.
Наблюдения за динамикой изменениянапряженно-деформированного состояния покровной толщи грунтов, возможно,выполнять также различными методами, например, с помощью глубинныхреперов. О них подробно шла речь в предыдущей главе.Отдельно хотелось бы отметить геоэкологический аспект карста [66],который заключается в загрязнении промышленными и бытовыми отходамикарстовых форм рельефа, что очень часто наблюдалось диссертантом при ихобследовании (см.
рисунки раздела 3.3). Рассматриваемое обстоятельство, вконечном счете, может приводить к нарушению геоэкологической безопасностиобширных территорий, что является недопустимым [66, 72, 77, 78, 85].3.3. Наблюдения за динамикой развития карстовых форм рельефа спомощью беспилотных летательных аппаратовЦелью наблюдений является подтверждение возможности, касающейсяопределения динамики изменения рельефа (в т.ч. развития поверхностныхкарстовых деформаций) с помощью беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).Задача наблюдений заключалась в апробации рассматриваемой методикинаблюдений,наоснованиирезультатовкоторойвозможнопроизвестиопределение динамики развития изучаемой карстово-провальной воронки.Описание объекта исследований. В качестве исследуемого объектавыбранакрупнаякарстово-провальнаяворонка(рисунок 3.3),котораярасположена в с. Чудь Навашинского района Нижегородской области [108].По сведениям местных жителей, на месте расположения исследуемойкарстово-провальной воронки (см.
рисунок 3.3) в декабре 2013 г. образовалсякрупный карстовый провал. Его выходу на земную поверхность предшествовало,сначала образование и развитие в течение длительного промежутка времени68карстовой просадки, а затем возникновение в октябре 2011 г.
глубокогокруглоцилиндрического провала (по сведениям очевидцев, его «дна не быловидно»), диаметром до 4 м.Рисунок 3.3. Крупная карстово-провальная воронка, подвергнутаядетальным исследованиям (фото диссертанта, июль 2014 г.) [108]В ходе рекогносцировочного обследования, которое было выполнено в июле2014 г. диссертантом совместно с Р.Б. Давыдько, диаметр карстово-провальнойворонки составил 30,5 м, а ее глубина определена визуально и составила ≈12 м.
Вмомент обследования бровки исследуемой провальной воронки были чёткие,наблюдалось фрагментарное обрушение её бортов, крутизна склонов нанекоторых участках достигала ≈90°. В ≈50 м юго-восточнее от рассматриваемойпровальной воронки была обнаружена ещё одна карстовая воронка существенноменьшего диаметра и глубины, заполненная водой. По сведениям местныхжителей в середине 90-х годов прошлого века на ее месте также произошел69карстовый провал.
Важно отметить, что оба провала характеризовались оченьбольшой глубиной, которая является одним из признаков образования вдальнейшем крупных карстовых воронок.Инженерно-геологическиекарстово-провальнойрегиональныхворонки,геологическихусловияучасткавозможно,расположенияохарактеризоватьисследований[13]инаизучаемойоснованиинаучно-техническихпубликаций [14, 26]. С поверхности и до глубины≈23,0 м залегаютфлювиогляциальные отложения (fgQII), которые представлены чередующимисяслоямисуглинковипесков.Суглинки,какправило,полутвердойитугопластичной консистенции, зачастую содержат прослои песков. Пескипылеватые, мелкие и средней крупности, кварцевые, с глубины ≈9,0 м глинистые.Флювиогляциальные отложения подстилаются отложениями уржумского ярусасредней перми (P2ur), которые в основном сложены глиной плотной,известковистой, алевритистой.
Мощность рассматриваемых пород достигает≈25,0 м, а общая (суммарная) мощность всей покровной толщи грунтов – ≈48,0 м.Ниже по разрезу залегают отложения казанского яруса средней перми (P2kz),которые преимущественно представлены сильно закарстованным известняком.Он, как правило, разрушен до состояния муки, дресвы и щебня, реже слабый итрещиноватый. Мощность карбонатных пород составляет ≈22,0 м. Необходимоотметить, что такая значительная их мощность обуславливает образование оченьглубоких карстовых провалов. С глубины ≈70,0 м находятся отложениясакмарского яруса нижней перми (P1s).
В верхней части разреза они сложеныгипсом мелкокристаллическим, крепким, трещиноватым.Исходя из анализа результатов рекогносцировочного обследования иинженерно-геологическихусловий,следует,чтоисследуемыйучастокхарактеризуется высокой карстовой опасностью. Поэтому в сентябре 2014 г. и мае2018 г. диссертантом и Р.Б. Давыдько, совместно с к.т.н., проф. Е.К.
Никольскими инж. Н.Ю. Королёвым (кафедра «Геоинформатики, геодезии и кадастра»Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета),были проведены повторные исследования крупной карстово-провальной воронки70(см. рисунок 3.3) с использованием БПЛА.
Основные преимущества такогоспособа наблюдений, по сравнению с «классическими» способами, заключаются(1) в намного бо́льшей информативности и презентабельности получаемыхрезультатов; (2) в соблюдении правил техники безопасности при производстверабот, поскольку все исследователи значительно удалены от бровок карстовыхформ [108]. Последнее обстоятельство особенно актуально для провалов и свежихкарстово-провальных воронок, в виду того, что их борта могут активнообрушаться.
Основным недостатком наблюдений с применением БПЛА являетсявлияние погодных условий на возможность их проведения.Крупные карстовые провалы периодически возникают даже на территориибольших промышленных городов. Например, в середине марта 2014 г. ввосточной промышленной зоне г. Дзержинска, в непосредственной близости отЧернореченской объездной дороги, образовался крупный карстовый провал. Намомент рекогносцировочного обследования, проведенного М.А. Протасовой идиссертантом,онужепредставлялсобойкарстово-провальнуюворонку(рисунок 3.4). При этом максимальная крутизна некоторых ее склонов достигала≈60°, а диаметр составил 24,0 м.
Через две недели он увеличился практически до30 м (+25,0%).Рисунок 3.4. Крупнаякарстово-провальнаяворонка, находившаясяв восточнойпромышленной зонег. ДзержинскаНижегородскойобласти (фотодиссертанта, март2014 г.)71К сожалению, детальные полевые исследования этой крупной провальнойворонки выполнить не удалось, поскольку в середине апреля она была полностьюзасыпана песком.Краткоинженерно-геологическиевышеуказаннойусловияформы рельефа, возможно,площадкирасположенияохарактеризовать следующимобразом. С поверхности и до глубины ≈34,0 м покровная толща сложенааллювиальнымиотложениями(aQIII),которыепредставленыкварцевымипесками, преимущественно мелкими. Они перекрывают отложения уржумскогояруса средней перми (P2ur), которые характеризуются переслаиванием твердойглины с трещиноватым алевритом.
Их мощность на рассматриваемой территориисоставляет ≈11,0 м. Ниже по разрезу залегают сильно закарстованные породыказанского (P2kz) и сакмарского (P1s) ярусов пермской системы.Описание оборудования и подготовка к проведению наблюдений.ПроведениенастоящихнаблюденийосуществлялосьспомощьюБПЛАгексакоптера, общий вид которого показан на рисунке 3.5 [108]. Его конструкциябыла разработана специалистами из ННГАСУ самостоятельно. Она состоит изстандартных блоков, которыми характеризуются такие устройства. Управлениемультикоптером осуществляется с помощью двух пультов, первый из которыхотвечает за его перемещение в пространстве, второй – за управление зеркальнойфотокамерой высокого разрешения (Canon 550d), закрепленной на нижней рамелетательногоаппарата.Разработаннаясистемауправленияполностьюавтоматизирована.
Поэтому она требует минимального вмешательства оператора,который может создавать полетное задание, а также отдельно задаватьнеобходимые координаты точек полета, требуемую высоту и скорость движениягексакоптера.Подготовка к проведению исследований состояла из двух этапов. На первомэтапе осуществлялась проверка работоспособности всех блоков БПЛА икомплексный анализ погодных условий съемки.
На втором этапе по всемупериметруисследуемойкарстово-провальнойворонкибылапроизведенаустановка опознавательных знаков. После этого их координаты и высота72определялисьспомощьюэлектронноготахеометра.Необходимостьвопознавательных знаках обусловлена возможностью дальнейшей корректировки(обработки)фотографий,посколькуприсутствующиенанихобъектыхарактеризуются различными искажениями формы, пропорций и, следовательно,размеров.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
