Геологічні середовища Криворізької промислово-міської агломерації (локальний рівень) - Диссертация

Вивчення змін геологічного середовища Криворізької промислово-міської агломерації виконано на прикладі аналізу і локального довгострокового змішаного эпігнозу станів геологічного середовища локальної природно-техногенної літосистеми Криворізького металургійного заводу (ПТЛ КМЗ). Аналіз взаємодії найбільшого в Україні підприємства та нерівноважного у просторово-часовому відношенні геологічного середовища (що реагує на зміни зовнішніх умов деградацією просадових властивостей на протязі 67-и років) дозволив обгрунтувати критерії і показники стійкості геологічного середовища обєкта. Мета роботи - виявлення закономірностей зміни станів геологічного середовища, що зазнає техногенного впливу фізичного класу на прикладі аналізу змін інженерно-геологічних умов природно-технічної системи Криворізького металургійного заводу. Практичне значення результатів складається у доведенні достовірності оцінки стану геологічного середовища (локальний рівень) за допомогою інтегрального показника механічних і гідродинамічних техногенних впливів методами сплайн-регресійного аналізу, теорії надійності; доведення взаємозвязку між зміною просадових властивостей та лінійною ерозією. Закономірності зміни стану геологічного середовища визначаються за допомогою інтегрального показника техногенних впливів фізичного класу механічного і гідродинамічного підкласів, що дозволяє здійснити оцінку і прогноз становища.Показниками техногенного впливу на локальному рівні служать інтервальні оцінки за умовами відповідності ділянки підрахунку елементарної морфологічної одиниці - басейну першого порядку. Обгрунтування вибору часткових показників необхідно виконувати залежно від стадії функціонування природно-технічної системи локального рівня. В межах обєкту проходить вісь Східно-Криворізької депресії кристалічного фундаменту. Сучасні горизонтальні рухи земної кори в зоні сполучення Криворізького палеорифта та Саксаганського блоку визначили еволюцію басейнових ЛТС I - III порядків, що відбилося на дискретності і чутливості геологічного середовища, конфігурації області взаємодії ПТЛ КМЗ. Реакція елементів геологічного середовища на зміни режиму ПТЛ виявляється в залежності від діючої форми стійкості.

Проаналізовано інтенсивність техногенних впливів механічного і гідродинамічного підкласів технічної підсистеми за 1931 - 1998 роки. Виділені стадії: I - будівництва (1931-1945 роки); II - відновлення і будівництва обєктів першої черги (1946-1965 роки); III - функціонування на рівні проектної потужності (1966 - 1980 роки); IV - відносне зменшення впливу (1981- 1998 року).

Вивчено вплив фізичних дій механічного і гідродинамічного підкласів. Показниками техногенного впливу на локальному рівні служать інтервальні оцінки за умовами відповідності ділянки підрахунку елементарної морфологічної одиниці - басейну першого порядку. Обгрунтування вибору часткових показників необхідно виконувати залежно від стадії функціонування природно-технічної системи локального рівня.

Обєкт розташований у зоні сполучення Придніпровського палеосхилу та Криворізько-Кременчуцького палеорифта. Ділянки Саксаганського купола складені архей-дніпровським комплексом плагіогранітів. Сполучення відбувається за лінійною, чітко вираженою системою розламів I - III порядку. В межах обєкту проходить вісь Східно-Криворізької депресії кристалічного фундаменту.

Сучасні горизонтальні рухи земної кори в зоні сполучення Криворізького палеорифта та Саксаганського блоку визначили еволюцію басейнових ЛТС I - III порядків, що відбилося на дискретності і чутливості геологічного середовища, конфігурації області взаємодії ПТЛ КМЗ.

Палеогеоморфологічні реконструкції палеобасейнових систем застосовані для вивчення закономірностей геологічного розвитку, установлення меж області взаємодії, визначення ступеню перетворення елементів геологічного середовища при техногенному впливі.

Для статичної оцінки стану і аналізу змін геологічного середовища необхідний вибір показників відносної змінності компонентів інженерно-геологічних умов. Аналіз і прогноз змін стану геологічного середовища повинен супроводжуватися розрахунком градієнтів взаємоповязаних процесів у межах ЕМО.

Реакція елементів геологічного середовища на зміни режиму ПТЛ виявляється в залежності від діючої форми стійкості. Регресійний аналіз застосовується для встановлення меж області взаємодії.

Формування техногенних водоносних куполів у зоні максимумів забудови призвело до різної за режимом деградації просадових властивостей. Відмінність режиму викликана саморегуляцією ерозійних систем.

У 1981-2000 роки відбулася перебудова структури зони ущільнення в звязку зі зміною режиму функціонування ПТЛ. У випадку стабілізації положення рівня техногенного-природного водоносного горизонту на протязі 2000-2010 років до 2010 року відбудеться часткова стабілізація умов.

Результатами множинного кореляційного аналізу (залежність сумарної просадовості від часткових та інтегрального показників техногенних впливів) доведена краща кореляція зі значеннями інтегрального показника.

Вузлове значення інтегрального показника техногенного впливу характеризує межу області локальної рівноваги ПТЛ, що підтверджується взаємозвязком градієнтів деградації просадових властивостей і росту лінійної ерозії.

Оцінку механічної стійкості геологічного середовища допустимо робити до значення інтегрального показника техногенних впливів, який дорівнює вузлу сплайну.

Прирощення узагальненої координати закритої локально ізольованої термодинамічної системи ПТЛ КМЗ в області локальної стійкості визначається співвідношенням між градієнтами деградації просадових властивостей та градієнтами лінійної ерозії.

Верифікація показників стійкості геологічного середовища доводить виправданість розрахунку показника механічної стійкості геологічного середовища як критичного (вузлового) значення інтегрального показника.

1. Мокрицкая Т.П. Динамика физико-механических свойств массива применяющемся техногенном воздействии // Вісник ДДУ. Сер. Геологія та географія. - вип. 1. - 1998. - С.43 - 46.

2. Мокрицкая Т.П. Динамика палеобассейновых систем в плейстоцене как фактор развития инженерно-геологических процессов на примере ПТС Криворожского металлургического завода: Сборник научных трудов Национальной горной академии Украины №6. Том 2. Геология полезных ископаемых. - Днепропетровск: РИК НГА Украины,1999. - С.187.

3. Мокрицкая Т.П. Картографирование динамики взаимодействия подсистем ПТС на примере ПТС Криворожского металлургического комбината. Картографія та вища школа: Зб. наукових праць, - К.:КДУ,1998. - С.100 - 101.

4. Мокрицкая Т.П. Исследование динамики инженерно-геологических систем на основе концепции множественности форм устойчивости на примере ПТС Криворожского металлургического комбината// Материалы Международной научной конференции "Теоретические проблемы инженерной геологии". - М.:МГУ. - 1999. - С.86-87.

5. Мокрицкая Т.П., Крымцов А.А. Отображение мелко блоковой тектоники плейстоцена в циклично построенной толще лессовых пород// Материалы V Международной конференции "Циклы природы и общества". - Том 2. - Ставрополь: Ставропольский университет. -1997. - С. 99 - 101.

6. Мокрицкая Т.П. Некоторые закономерности изменения физических свойств элементов массива в условиях техногенеза // Вісник ДДУ. Сер. Геологія та географія. - Вип. 2. - 1998. - С. 27-35.

7. Мокрицька Т.П. Структура геоморфосистеми в умовах тривалого техногенезу (на прикладі територіі Криворізького металлургійного заводу)// Матеріали Всеукраінськоі науково-практичноі конференціі" Украінська геоморфологія: стан та перспективи". - Львів: Львівський університет. - 1997. - С.218 - 219.

8. Мокрицкая Т.П. Опыт картографирования статических и динамических структур массива в условиях техногенеза // Вісник Украінського будинку економичних та науково-практичних знань. - 1998. - №4. - С.52 - 53.

9. Мокрицька Т.П., Шерстюк Н.П., Остропицкий В.М. Оцінка динаміки фізичних і фізико-механічних властивостей елементів масиву в умовах техногенеза// Вісник Украінського будинку економичних та науково-техничних знань. - 1998. - №4. - С.53 - 54.

10. Мокрицкая Т.П., Шерстюк Н.П. Формирование техногенного водоносного горизонта как фактора техногенного регрессивного литогенеза на примере Криворожского металлургического завода // Тези доповідей V Міжнародноі конференції " Франція та Україна, науково-практичний досвід у контексті діалогу національних культур. " - Том 2. -Дніпропетровськ: Арт - прес, - 1998. - С.103 - 105.

11. Мокрицкая Т.П. Палеогеоморфологические реконструкции структуры эрозионной системы (верхних звеньев) на примере участка бассейна реки Ингулец. // Геоморфологія в Украіні: Новитні напрямки i завдання. - К.:КНУ. - 1999. - С. 178 - 180.

12. Мокрицкая Т.П. Результаты моделирование структуры локальной ПТС для изучения динамики геологической среды. // Сборник научных работ НГАУ. Том 5. - 2001. - С.127 - 128.

Мокрицкая Т.П. Закономерности изменения состояний геологической среды Криворожской промышленно-городской агломерации (локальный уровень). - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата геологических наук по специальности 04.00.07. - инженерная геология. - Институт геологических наук НАН Украины. - Киев, 2003.

Диссертация посвящена анализу закономерностей изменения состояний геологической среды наибольшей в Украине природно-технической системы Криворожского металлургического завода.

Впервые выполнен анализ результатов инженерно- геологических изысканий объекта. Изыскания были выполнены сотрудниками института “Укргипромез” на протяжении 67 лет. Проанализированы виды, интенсивность техногенных воздействий, выделены стадии различной интенсивности как стадии функционирования ПТЛ (природно-техногенной литосистемы). Техногенное влияние охарактеризовано интегральным показателем воздействий механического и гидродинамического подклассов физического класса (Трофимов В.Т., Королев В.А., 1995). Интегральный показатель механических и гидродинамических воздействий принят равным среднему арифметическому от группы безразмерных частных по каждой из площадок подсчета на I - IV стадиях. Частные показатели рассчитаны способом картограмм, форма и размер площадки подсчета близка к характеристикам бассейна I порядка (элементарной морфологической единицы (ЭМЕ), по Трофимову Д.А.,1989).

В результате анализа региональных и зональных факторов инженерно-геологических условий объекта установлено влияние палеоэрозионных процессов на структуру геологической среды. В результате применения метода Философова В.П.(1975), расчета линейных скоростей смещений направлений, осваиваемых эрозионной сетью, установлена зависимость дискретности геологической среды объекта от изменений палеоклиматических и геодинамических условий. Подтверждена оправданность применения реконструкций эволюции эрозионной сети к анализу состояний геологической среды.

Изучение изменений состояний геологической среды выполнено на различных уровнях, привлечены методы вероятностного моделирования, методика оценки устойчивости геосистем к антропогенным воздействиям (Гродзинский М.Д., 1995). Подтверждено, что изменения свойств циклично построенного массива просадочных грунтов при техногенных воздействиях - следствие генезиса, положения в разрезе, приуроченности к зоне активного разломного нарушения. Техногенное воздействие приводит к нарушению корреляционных и регрессионных зависимостей между свойствами грунтов. Сплайн - регрессионный анализ свойств элементов геологической среды позволил установить восстанавливаемость зависимостей между физическими и физико-химическими показателями свойств при условии уменьшения интенсивности функционирования технической подсистемы для горизонтов, восстанавливаемость которых не преодолена. Развитие подтопления, изменения просадочных свойств массива, уплотнение, набухание определяются восстанавливаемостью геологической среды. Для всех компонентов инженерно - геологических условий отмечено проявление восстанавливаемости. Изменение просадочных свойств, линейная эрозия в условиях техногенных воздействий представляют цикл.

Математическая модель механической (локальной) устойчивости геологической среды ПТЛ КМЗ выражена уравнением сплайн - регрессионной зависимости суммарной просадки от интегрального показателя техногенных воздействий, критическое значение которого определено узлом сплайна. Модель подтверждена результатами применения теории надежности, расчетов вероятности инертности и отклонений геологической среды по факторам линейной эрозии и суммарной просадки, чувствительности. При расчете чувствительности в число переменных введена характеристика дискретности геологической среды.

Мокрицька Т.П. Закономірності зміни станів геологічного середовища Криворізької промислово-міської агломерації (локальний рівень). - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата геологічних наук за фахом 04.00.07. - інженерна геологія. - Інститут геологічних наук НАН України. - Київ, 2003. Дисертація присвячена аналізу закономірностей змін станів геологічного середовища найкрупнішої в Україні природно-технічної системи Криворізького металургійного заводу.

Вперше виконаний аналіз інженерно-геологічних досліджень обєкту, що виконувалися протягом 67 років. Підтверджено, що зміни властивостей циклічно побудованого масиву просадових грунтів при техногенних впливах залежать від генезису, положення щодо водоносного горизонту, приуроченості до зони розломного порушення. Сплайн-регресійний аналіз властивостей елементів геологічного середовища дозволив установити відновлюваність залежностей між фізичними і фізико-хімічними показниками властивостей за умови зменшення інтенсивності функціонування технічної підсистеми для горизонтів, відновлюваність яких не переборена. Математична модель механічної (локальної) стійкості геологічного середовища ПТЛ КМЗ виражена рівнянням сплайн-регрессійної залежності сумарної просадовості від інтегрального показника техногенних впливів, критичне значення якого визначено вузлом сплайна. При розрахунку чутливості до числа перемінних введена характеристика дискретності геологічного середовища.

Mokrstskaya T.P. Laws of change of statuses of geological environment Krivoi Rog industrial - urban system (local level).- The manuscript.

Dissertation on competition of a scientific degree of the candidate of geological sciences on a speciality 04.00.07. - engineering geology. - Institute of geological sciences of an Academy of sciences Украины. - of Kiev, 2003.

The dissertation is devoted to the analysis of laws of changes of statuses of geological environment by largest in Ukraine nature-technical system (NTS) of a metal works.

The analysis of results ingineering - geological researches of object which is carried out during 67 years for the first time is executed. Is confirmed, that the changes of properties of a massif at technical influences depend on genesis, situation, zone active infringement. Is established maintainability of dependences between physical and physical-chemical parameters by properties under condition of reduction of intensity of functioning of a technical subsystem. The mathematical model of mechanical (local) stability of geological environment is expressed by the equation regress model of dependence total subsidence of rock from an integrated parameter technical of influences. The critical value of an integrated parameter is determined by the site spline. At account of sensitivity the step-type behaviour of geological environment) is entered into number variable.

Размещено на .ru