Проанализировано влияние физико-химических и химических факторов на особенности протекания процесса набухания и осмотической усадки глинистых пород при условии отсутствия мембранного эффекта. Показано, что при разных соотношениях концентраций поровой воды глинистых пород (Сп) и фильтрующихся растворов (Сф) природа набухания за счет подтока воды в породу и ее оттока существенно различна. Приведены балансовые уравнения для пяти типов набухания. По результатам экспериментальных исследований получена формула для расчета концентрации растворов (порог осмотической усадки Споу), превышение которой приводит к развитию осмотической усадки глинистых пород. Выполнено заключение о тенденции изменения прочности и деформационной способности пород при набухании и усадке.
Выполнена оценка основных факторов надежности работы системы тоннель – подземная среда. Показано, что гидрогеологические условия имеют особое значение при строительстве и эксплуатации подземных сооружений в Санкт-Петербурге. Проанализировано гидродинамическое воздействие региональных и локальных водоносных горизонтов на развитие и активизацию таких процессов, как перетекание подземных вод, плывуны, прорывы напорных вод, деформации подземных сооружений. Установлено влияние гидрохимических условий на формирование агрессивности подземной среды по отношению к конструкционным и гидроизоляционным материалам подземных сооружений. По- казано негативное воздействие деятельности подземной микробиоты на разрушение железобетонных и чугунных обделок.
Рассмотрено влияние биотической и абиотической компоненты в подземном пространстве на формирование и изменение состояния и свойств песчаных отложений под воздействием торфов, загрязнения за счет утечек из систем водоотведения и некоторых промышленных предприятий. Экспериментально исследованы закономерности снижения плотности, водопроницаемости и прочности песков в зависимости от содержания хорошо разложившегося торфа. Показано, что органическая составляющая биотического генезиса оказывает резко выраженное негативное воздействие на проницаемость и механические свойства водонасыщенных песков, вплоть до их перехода в состояние плывунов. На основе полученных результатов необходимо совершенствовать существующие территориальные строительные нормы для Санкт-Петербурга.
Рассмотрены конструктивные особенности подземной части Исаакиевского собора, специфика инженерно-геологического разреза его основания, приведена сравнительная оценка изменения состояния и свойств водонасыщенных песчано-глинистых грунтов четвертичной толщи за 55 лет (1954-2009). Оценена динамика загрязнения грунтовых вод за счет утечек из систем канализации и их агрессивность. Выполнены исследования микробной пораженности грунтов, которая характеризуется аномально высокими значениями. Предложена структура комплексного мониторинга для проблемы обеспечения длительной устойчивости собора.
Рассматриваются геобиологические и гидрогеохимические процессы в подземном пространстве Санкт-Петербурга и их роль в активизации коррозии конструкционных материалов эскалаторных тоннелей метрополитена. Особое внимание обращается на неблагоприятную экологическую обстановку, которая связана с загрязнением органическими и неорганическими соединениями, микробиотой, нефтепродуктами, поступающими из несовершенной канализационной системы, а также из зон длительно существующих кладбищ. Полученные данные свидетельствуют о биологическом поражении и разрушении чугунов и бетонов обделки тоннелей за счет деструктивной деятельности микроорганизмов .
Рассмотрены инженерно-геологические и гидрогеологические особенности разреза Санкт-Петербурга. Отмечено, что при проектировании сооружений различного назначения с целью обеспечения их длительной устойчивости необходимо анализировать возможность трансформации основных компонентов подземного пространства (горные породы, подземные воды, газы, микробиота, подземные конструкции) под влиянием природных и техногенных факторов. Приведены примеры преобразования песчано-глинистых грунтов при изменении физико-химических условий и активизации микробной деятельности в подземной среде. Проанализирован случай перехода тяжелого сооружения в предаварийное состояние из-за ошибок в инженерных исследованиях и некорректных назначений расчетных параметров.
Рассматриваются концепция и структура комплексного инженерно-геологического и геоэкологического мониторинга архитектурно-исторических памятников Санкт-Петербурга. Анализируется специфика инженерно-геологических и гидрогеологических условий на примере Исаакиевского, Казанского и Петропавловского соборов. Оценивается экологическое состояние подземной среды в зоне основания рассматриваемых сооружений. Показываются факторы, оказывающие влияние на развитие деформаций архитектурно-исторических памятников в условиях высокой степени трансформации компонентов подземной среды и развития негативных природных и природно-техногенных процессов. Предлагается система объектного мониторинга для Исаакиевского, Казанского и Петропавловского соборов.
Проанализированы инженерно-геологические и геоэкологические условия в основании выдающегося архитектурно-исторического памятника – Казанского собора, расположенного на Казанском острове в Санкт-Петербурге. Проведен историко-экологический анализ особенностей строительства и эксплуатации Казанского собора. Выделены основные загрязнители подземного пространства, оказывающие негативное влияние на состояние и свойства песчано-глинистых грунтов в основании собора, подземные воды и строительные материалы. Выполнен расчет устойчивости Казанского собора, а также проанализированы особенности развития деформаций собора по данным геодезических наблюдений. Показано, что развитие длительных и неравномерных осадок собора вызвано трансформацией грунтов в его основании и разрушением фундамента. Предложены основные принципы мониторинга Казанского собора.
Рассмотрены основные природные и техногенные факторы, формирующие специфику экологической обстановки в подземной среде, что оказывает влияние на развитие деформаций и коррозионных процессов транспортных тоннелей. К природным факторам относятся поступление радона, наличие погребенных болот и заторфованных пород. Техногенные факторы загрязнения подземного пространства – это хозяйственно-бытовые свалки, утечки из канализационных систем, кладбища. На примере некоторых перегонных тоннелей показано, что инженерно-геологические и гидрогеологические условия, а также геоэкологическая обстановка определяют особенности функционирования данных сооружений. Отмечено, что разрушение материалов тоннелей происходит главным образом за счет биохимического фактора.
Проанализированы инженерно-геологические и геоэкологические условия территории архитектурно-исторического комплекса Петропавловской крепости, расположенного на Заячьем острове. Проведен историко-экологический анализ особенностей освоения территории крепости, в том числе строительства и эксплуатации Петропавловского собора. Выделены основные загрязнители подземного пространства острова, оказывающие негативное влияние на состояние и свойства песчано-глинистых грунтов в основании собора, подземные воды и строительные материалы. Выполнен расчет устойчивости Петропавловского собора. Показано, что развитие длительных и неравномерных осадок собора вызвано трансформацией грунтов в его основании и разрушением фундамента. Предлагается организация системы объектного мониторинга Петропавловского собора.
Анализируются основные ведущие факторы (изменение напряженного состояния пород в основании сооружений, физико-химические и биохимические условия), определяющие длительную устойчивость наземных сооружений. Отмечается, что фильтрационная консолидация не имеет практического значения при рассмотрении сжимаемости пород. Влияние физико-химических факторов на песчано-глинистые породы проявляется при загрязнении стоками с широким спектром минерализации и состава. Особо подчеркивается воздействие активизации микробной деятельности, в процессе которой образуются биохимические газы и нарастание содержания бактериальной массы, на снижение прочности и деформационной способности глинистых пород. Установлено, что для преобразованных глинистых пород обычно характерно наличие квазипластичного состояния.
