Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Геолого-минералогические науки
Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Диссертационная работа:

Квашук Сергей Владимирович. Геодинамика Приамурья и проблемы функционирования сети железных дорог : Дис. ... д-ра геол.-минерал. наук : 25.00.08 : Хабаровск, 2004 317 c. РГБ ОД, 71:05-4/21

смотреть содержание
смотреть введение
смотреть литературу
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

Глава 1. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД В ОЦЕНКЕ ПРОБЛЕМ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СЕТИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ В СЛОЖНЫХ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ ПРИАМУРЬЯ

1.1. Перспективы и проблемы развития и функционирования сети железных дорог Дальнего Востока 11

1.2. Геологическая и инженерно-геологическая изученность региона и вытекающие из этого цели и задачи исследований 24

1.3. Методология системных исследований функционирования сети железных дорог в сложных геодинамических условиях Гфиамурья с целью ликвидации барьерных мест 29

1.4. Результаты и выводы 44

Глава 2. ОСОБЕННОСТИ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ ПРИАМУРЬЯ -ПРИЧИНЫ И УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ОПАСНЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

2.1. Климатические условия 46

2.2. Геологическое строение и региональная тектоника 50

2.3. Неотектоника, современные движения земной коры и сейсмичность 60

2.4. Гидрогеологические условия 72

2.5. Геокриологические условия 78

2.6. Экзогенные геологические процессы и явления 88

2.7. Результаты и выводы 123

Глава 3. ВЫЯВЛЕНИЕ И АНАЛИЗ ОПАСНЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ЯВЛЕНИЙ В РЕГИОНЕ ПРИАМУРЬЯ С ПОЗИЦИЙ ИХ ВЛИЯНИЯ НА ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ СЕТИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ 3.1. Исследование физико-механических свойств горных пород и корреляционных зависимостей между основными показателями 124

3.2. Анализ микро- и макротрещиноватости горных пород 145

3.3. Исследование закономерностей развития кор выветривания 171

3.4. Оценка гравитационных процессов и явлений и их влияния на работу постоянных устройств сети железных дорог 195

3.5. Оценка инженерно-геологических условий функционирования тоннелей 212

3.6. Оценка мерзлотных процессов и явлений и их влияния на работу постоянных устройств 228

3.7. Результаты и выводы 236

Глава 4. КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ОПАСНОСТИ И РИСКА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СЕТИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ ПРИАМУРЬЯ (На примере Приургальского района)

4.1. Особенности геодинамических условий Приургальского района. 238

4.2. Прогноз магнитуд и сейсмическое микрорайонирование 251

4.3. Сейсмический риск работы постоянных устройств железнодорожного пути 257

4.4. Результаты и выводы 271

Глава 5. СТРАТЕГИЯ ЛИКВИДАЦИИ БАРЬЕРНЫХ МЕСТ В ПРЕДЕЛАХ СЕТИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ, ВЫЗВАННЫХ СЛОЖНЫМИ ГЕОДИНАМИЧЕСКИМИ УСЛОВИЯМИ ПРИАМУРЬЯ

5.1. Разработка стратегии ликвидации барьерных мест 274

5.2. Разработка математической модели выбора эффективной области альтернатив ликвидации барьерных мест 279

5.3. Решение задачи выбора эффективной области альтернатив для линии Комсомольск - Советская Гавань 282

5.4. Результаты и выводы 286

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 288

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 291 

Введение к работе:

Актуальность работы. Изучаемый регион Приамурье охватывает территорию Дальнего Востока России в пределах бассейна р. Амур и включает в себя части Амурской области, Еврейской автономной области, Хабаровского и Приморского краев. Регион характеризуется очень сложными природными, климатическими, инженерно-геологическими, сейсмическими, тектоническими и другими условиями, определяющими значительный природный риск функционирования транспортных систем, который необходимо учитывать при их проектировании, строительстве и эксплуатации.

Приамурье является развивающейся восточной территорией Российской Федерации, имеет для нее важное геополитическое значение, поскольку лежит на пути выхода в Азиатско-тихоокеанский регион, обладает значительным количеством природных ресурсов, необходимых для всей страны (цветные и черные металлы, уголь и т.д.) и располагает внушительным промышленным потенциалом. Отмеченные условия определяют неизбежность дальнейшего опережающего развития и совершенствования многовидовой транспортной системы и тесного взаимодействия всех ее составных частей. Особое значение при этом имеет сеть железных дорог Дальневосточного региона, на долю которой приходится 71% всех перевозок. Увеличение грузопотоков, осевых нагрузок, внедрение новых технологий перевозочного процесса должно базироваться на научно обоснованной концепции рационального использования геологической среды при проектировании новых, реконструкции существующих железнодорожных линий и строительстве защитных сооружений для ликвидации барьерных мест и безаварийной, ритмичной работы сети железных дорог Приамурья. Недоучет особенностей и сложности инженерно-геологических условий территорий при проектировании, строительстве и эксплуатации железнодорожных линий в дальнейшем приводит к повышенным эксплуатационным затратам, частым капитальным ремонтам, а порою к аварийным и катастрофическим ситуациям.

В связи с этим, настоящая работа, посвященная решению теоретических и практических проблем проектирования развития облика и мощности

сети железных дорог (СЖД) с учетом сложных геологических условий Приамурья, безусловно актуальна и имеет государственную значимость.

Объектом исследования являются геологическая среда и постоянные устройства сети железных дорог, имеющие инженерно-геологическую природу (выемки, насыпи, тоннели, основания сооружений) в пределах Приамурья.

Целью исследования являются системное изучение особенностей геологической среды Приамурья, анализ, синтез и прогноз ее влияния на работу постоянных устройств сети железных дорог и разработка методологии борьбы с опасными геологическими процессами.

Для решения поставленной проблемы необходимо:

1. На основе разработанной методологии провести системный анализ современного состояния геологической среды в регионе и оценить ее влияние на безопасную и эффективную работу постоянных устройств сети железных дорог Приамурья.

2. Установить наиболее опасные геологические процессы и явления в исследуемом регионе, угрожающие безопасной и эффективной работе постоянных устройств сети железных дорог.

3. Произвести крупномасштабное сейсмическое районирование территорий с высокой сейсмической опасностью и оценить сейсмический риск для работы постоянных устройств сети железных дорог в пределах Приамурья.

4. Разработать научно обоснованную стратегию, направленную на повышение надежности и безопасности функционирования и развития СЖД на участках, пораженных опасными геологическими процессами и рациональные конструкции, методы и технологии борьбы с опасными геологическими процессами и явлениями.

Исходные материалы и личный вклад в решение поставленной проблемы.

В основу диссертационной работы положены результаты многолетних методологических, теоретических, полевых, лабораторных»- исследований выполненных автором по изучению инженерно-геологических условий Приамурья в рамках фундаментальных, госбюджетных и хоздоговорных научно-исследовательских и исследовательско-проектных работ по заказу Министерства путей сообщения, Дальневосточной железной дороги и ее подразделений отделений и дистанций, а также по собственной инициативе на кафедре «Железнодорожный путь, основания и фундаменты» Дальневосточного государственного университета путей сообщения. Важное место среди исходных материалов занимают результаты собственных полевых исследований автора:

• изучения инженерно-геологических условий Приамурья (1977 — 2003 гг.);

• исследования участков проявления гравитационных процессов на Дальневосточной железной дороге (ДВЖД) (1989 - 2003 гг.)

• исследования инженерно-геологических условий горных массивов вмещающих тоннели ДВЖД (1995 - 2001 гг.)

• изучения физико-механических свойств магматических горных пород региона (1989-1995 гг.)

• изучения трещиноватости магматических горных пород и кор выветривания Приамурья (1989 - 1995 гг.)

• исследования оснований земляного полотна в условиях распространения многолетнемерзлых пород (1977,1978, 2000 гг.)

• исследования работы фильтрующих насыпей на ДВЖД (1977, 1978 гг.)

Методы исследований

Для решения поставленных задач применялись общенаучные, полевые, лабораторные, экспериментальные, теоретические исследования, методы системного анализа, сейсмического районирования, оценки сейсмического риска и прогнозирования а также методы динамического программирования.

Научная новизна

Для железных дорог Приамурья автором впервые получены следующие результаты исследований:

1. Проведен региональный системный анализ геологических, сейсмических, тектонических, неотектонических, мерзлотных, гидрогеологических условий и оценено их влияние на распространение опасных геологических процессов и явлений в исследуемом регионе.

2. Систематизированы физико-механические свойства магматических горных пород Приамурья с выявлением корреляционных зависимостей между основными

свойствами; изучены и систематизированы закономерности развития кор выветривания Приамурья,

3. Исследована трещиноватость скальных горных пород в районах распространения и перспективного развития сети железных дорог Приамурья,

4. Проведены крупномасштабные системные исследования инженерно-геологических условий горных массивов с целью выбора проектных решений и оптимальных условий эксплуатации транспортных тоннелей ДВЖД. Составлена генетическая классификация экзогенных геологических процессов, влияющих на безопасную работу региональной сети железных дорог.

5. Изучены и классифицированы гравитационные процессы на сети железных дорог Приамурья.

6. Проведена комплексная оценка опасности и риска функционирования СЖД на основе анализа опасных эндогенных и экзогенных процессов, крупномасштабного сейсмического районирования и оценки сейсмического риска работы постоянных устройств в Приургальском районе.

7. Разработана стратегия ликвидации барьерных мест на сети железных дорог.

Защищаемые положения

1. Для линий сети железных дорог, функционирующих в различных геолого-структурных областях Приамурья опасными являются эндогенные и экзогенные геологические процессы, типы и виды которых определяются комплексом климатических, геоморфологических и геологических условий. Так для линий пересекающих горные сооружения Буреинского срединного массива и Сихотэ-Алиньской складчатой системы наиболее опасными являются гравитационные процессы - обвалы вывалы, осыпи, сели, оползни, а на обширных межгорных заболоченных равнинах - размывы, морозное пучение, сплывы откосов; в северных районах региона дополнительную опасность представляют криогенные процессы.

2. Условия проектирования, строительства, эксплуатации и реконструкции тоннелей, выемок, полувыемок сети железных дорог в скальных горных породах, определяются строением кор выветривания, физико-механическими и петрологическими характеристиками пород. Для физико-механических свойств присущи тесные и умеренные корреляционные зависимости между плотностью, прочностью на сжатие и скоростью распространения упругих волн. В корах выветривания физико-механические свойства изменяются закономерно при переходе из одной зоны в другую, а мощность этих зон определяется особенностями климата, геологическим строением участков, их гипсометрическими отметками, неотектоническими условиями.

3. Геологические процессы и явления на участках сложенных скальными горными породами обусловлены наличием дизъюнктивных нарушений; высокими показателями трещиноватости, блочности, трещинной пустотности; пересеченным рельефом; суровым климатом; сейсмичностью; современными вертикальными движениями земной коры; гидрогеологическими и геокриологическими условиями. Этими обстоятельствами определяются, в частности, высокая пораженность линии Комсомольск-Советская гавань обвальными процессами (40 участков общей протяженностью 33,5 км при длине линии 441км). Инженерно-геологические условия Облученского тоннеля определяются наличием на участке грабеновой структуры и близостью к активному региональному Арбунскому разлому.

4. Для многих районов Приамурья характерны сложные инженерно-геологические условия, в которых одновременно активно проявляются эндогенные и экзогенные процессы и явления. Одним из наиболее характерных в этом отношении является Приургальский район, по которому проходит значительная часть северного широтного хода Транссиба (БАМ). Сложные экзогенные условия Приургалья характеризуются суровым резкоконтинентальным климатом, повсеместным развитием многолетнемерзлых пород, проявлением опасных геологических процессов и явлений, среди которых преобладают геокриологические и гравитационные. Одновременно, обостряя экзогенные, проявляются сложные эндогенные условия района: геологическое строение и тектоника, неотектоника, современные и новейшие движения земной коры, высокая сейсмическая опасность, что в совокупности повышают риск функционирования устройств железнодорожного пути. При этом для всех объектов сети железных дорог в Приамурье свойственен дефицит сейсмостойкости сооружений.

5. Снижение риска воздействия опасных геологических процессов на работу СЖД в Приамурье возможно лишь основе создания системы инженерно-геологического мониторинга ее функционирования в сложных геологических условиях и системного отбора защитных мероприятий с формированием эффективного комплексного плана их реализации в пределах выделенных для этих целей инвестиций. Апробация и реализация работы

Основные положения и результаты научной деятельности представлены в пятидесяти девяти научных трудах, включающих четыре монографии, статьи, тезисы докладов и двадцать три отчета по научно-исследовательским и проектным работам. Автор, являющийся членом международной ассоциации инженеров-геологов (IAEG), принимал участие в международных, всесоюзных, всероссийских, региональных и научно-технических конференциях, совещаниях, семинарах. В том числе:

- в международной научно-методической конференции «Проблемы современной инженерной геологии» (Десятые научные чтения имени профессора Н.И. Толстихина, посвященные 90-ию В.Д. Ломтадзе) 19-20 ноября 2002 г. в Санкт- Петербургском горном институте им. Г.В. Плеханова;

- в международных конференциях «Стихия. Строительство. Безопасность» во Владивостоке в 1997 г. и «Молодежь и научно-технический прогресс» во Владивостоке в 1998 и 1999 гг.; в четвертом международном форуме стран Азиатско- Тихоокеанского региона 9-12 октября 2001 г. во Владивостоке; в международной научной конференции творческой молодежи, 11-12 апреля 2001 г. в Хабаровске;

- на IV Косыгинских чтениях «Тектоника, глубинное строение и геодинамика востока Азии» 21-23 февраля 2003 г. в Институте тектоники и геофизики ДВО РАН в г. Хабаровске;

- во всесоюзных и всероссийских конференциях: «Теория, методология и практика системных исследований» в Москве 15-16 мая 1984 г., «Транссиб и научно-технический прогресс на железнодорожном транспорте» в Новосибирске в 1991г., «Проблемы организации территорий регионов нового освоения» в Хабаровске в 1991г., «Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта Сибири и Дальнего Востока» 18-21 октября 2001 г. в Хабаровске.

- в региональных конференциях «Перспективы ускорения научно-технического прогресса в строительстве районов Дальнего Востока и Забайкалья» во Владивостоке в 1987 г., «Пути повышения эффективности и качества гидрологических и инженерно-геологических исследований на территории Хабаровского края и Амурской области» в Хабаровске в сентябре 1987 г., «Вузы Сибири и Дальнего Востока ТРАНССИБУ» в Новосибирске в октябре 1997 г.; «Современные технологии - железнодорожному транспорту и промышленности» в Хабаровске 22 - 23 октября 2003года.

Экономический эффект от применения теоретических и практических работ исследований значителен. Только по одной из тем исследований он составляет около 14 млн. руб. Использование разработок по ликвидации барьерных мест позволяет исключить нецелесообразные затраты в связи с ограничением скоростей движения поездов, составляющие около 300 тыс. руб./км»год.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения. Объем составляет 315 страниц, включая 28 таблиц, 54 рисунка и библиографический список из 225 наименований.

Мне приятно выразить свою глубокую благодарность за ценные советы, критические замечания, и всестороннюю поддержку своим консультантам в период написания диссертации - д.т.н. профессору ДВГУПС СМ. Гончаруку и д.г.-м.н., профессору ИЗК СО РАН Ю.Б. Тржцинскому.

Автор весьма признателен докторам Н.П. Романовскому, В.М. Бирюкову, В.В. Николаеву, Т.Г. Рященко, Л.А. Маслову, B.C. Шварцфельду, кандидатам наук Ф.Г. Корчагину, Д.Ю. Малееву, А.Р. Едигоряну, ВА. Бормотову; н.с. А.Н. Пересторонину, оказавшим большое влияние на формирование методологии исследований и результаты работы. Написание диссертации было бы невозможным без совместной деятельности в Г-- гноетечение многих лет со своим наставником и коллегой докторомг профессором ДВГУПС А.Э. Даммером, оказавшим решающее влияние на формирование научного мировоззрения автора и оставившего о себе светлую память.

Подобные работы
Гребёнкина, Ольга Александровна
Программные методы управления развитием опорной сети автомобильных дорог административных территорий
Гребёнкина, Ольга Александровна
Программные методы управления развитием опорной сети автомобильных дорог административных территорий
Сарычев Дмитрий Сергеевич
Разработка информационно-расчетных комплексов для управления инженерными сетями и дорогами с использованием геоинформационных систем
Гарамов Олег Витальевич
Элементы системы профилактического мониторинга железобетонных мостов региональной сети автомобильных дорог
Анисимов Владимир Александрович
Теория и практика проектирования развития региональной сети железных дорог с учетом изменения облика и мощности станций и узлов
Колегова Любовь Филаретовна
Обоснование показателей для оценки развития сети автомобильных дорог и управления дорожным комплексом (На примере Тюменской области)
Боброва Татьяна Викторовна
Проектно-ориентированное управление производством работ на региональной сети автомобильных дорог
Богоносов Максим Николаевич
Методы оценки транспортных и внетранспортных эффектов от реконструкции объектов на сети автомобильных дорог : На примере транспортных пересечений
Шварцфельд Вячеслав Семенович
Теория и практика проектирования развития региональной сети железных дорог на основе геоинформационных технологий
Гуряева Ирина Михайловна
Обоснование очередности уширения малых и средних мостов на сети автомобильных дорог общего пользования

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net