Аксьом Наталія Миколаївна. "Прогноз стійкості схилів з урахуванням впливу атмосферних опадів (на основі ГІС-технологій)" : Дис... канд. наук: 04.00.05 - 2008.
Анотація до роботи:
Аксьом Н.М. Прогноз стійкості схилів з урахуванням впливу атмосферних опадів (на основі ГІС-технологій). – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата геологічних наук за спеціальністю 04.00.05 – геологічна інформатика. – Київський національний університет імені Тараса Шевченка. Київ, 2007.
Дисертація присвячена питанням врахування впливу води атмосферних опадів на стійкість схилів з використанням ГІС-технологій.
Геоінформаційні технології були використані для районування схилів за ступенем зсувонебезпечності при створенні моделі зсувонебезпечної частини правого берега р. Дніпро в межах м. Київ на базі існуючих розрізнених картографічних даних. При розробці концептуальної моделі були розглянуті фактори природного і техногенного характеру та створена методика адаптації векторних даних для просторового аналізу.
Під впливом води атмосферних опадів, яка є одним з основних джерел зволоження схилів, в ґрунтовому масиві відбуваються зміни величин активних і реактивних сил, що діють в межах потенційно-нестійкої області та міцносних показників ґрунтів схилу, які нерідко призводять до втрати його стійкості.
Встановлено, що для врахування впливу атмосферних опадів на ступінь стійкості схилів важливо знати не тільки загальну їх кількість, а й розподіл між стоком, інфільтрацією та випаровуванням протягом різних сезонів року.
Розроблені основні положення методики врахування впливу інфільтрації води атмосферних опадів на ступінь стійкості схилів на підставі розрахункової моделі пружно-пластичного середовища. Ця методика дала можливість кількісно описати зміни властивостей ґрунту і співвідношення між реактивними й активними силами в приповерхневих шарах схилу внаслідок інфільтрації води атмосферних опадів з використанням уявлення про об'ємне деформування потенційно-нестійкої області, що неможливо зробити на підставі розрахункових схем стійкості моделі затверділого відсіку обвалення.
З допомогою схеми інженерного розрахунку стійкості моделі пружно-пластичного середовища отримано результат, який точно відображає передаварійний стан Дніпровського схилу (кs = 1,03) на одній із зсувних ділянок схилу біля Маріїнського палацу в Києві.
Вперше створено геоінформаційний блок бази даних, який включає інформацію про геологічну будову, гідрогеологічні умови та розподіл атмосферних опадів (на прикладі правого берега р. Дніпро в м. Київ). Ця база дозволяє накопичувати, зберігати та обробляти різнорідну інформацію інженерно-геологічного, гідрогеологічного та екологічного характеру для подальшого моніторингу небезпечних зсувних процесів на території Київської міської агломерації.
Розроблено оригінальну методику аналізу різнопланових даних та адаптації їх в середовищі ГІС з врахуванням мультиплікативного впливу факторів (в тому числі і атмосферних опадів) на стійкість схилів з наступною візуалізацією отриманих результатів у вигляді прогнозних електронних карт районування території за ступенем зсувонебезпечності. Зокрема, встановлено, що з врахуванням впливу інфільтрації води атмосферних опадів відсоток збігу результатів прогнозного моделювання і даних натурних спостережень зріс з 76 до 92%.
На підставі аналізу результатів багаторічних спостережень за кількістю і розподілом атмосферних опадів вперше встановлено, що:
сумарна кількість опадів за рік ще не є причиною зсувних процесів;
більш важливим є розподіл складових балансу протягом сезонів;
несприятливими для розвитку зсувів є опади, які випали в холодний період року (починаючи з другої половини осені).
Водно-балансові розрахунки ґрунтового середовища схилів повинні передувати аналізу ступеня стійкості схилів і укосів.
Досліджено зміни вологості ґрунтів в межах зсувного тіла. Встановлено, що вологість збільшується від бровки (плато) до язика зсуву. В тілі й язиці зсуву вже з 1-2 м вологість характеризується максимальними значеннями; в тілі зсуву – 24-32%, в язиці – 30-34%.
Розроблено основні положення оригінальної методики врахування впливу дощової (талої) води на стан ґрунтових масивів, в якій однією з основних складових є використання розрахункової схеми стійкості моделі пружно-пластичного середовища. Згідно з цією моделлю в межах потенційно-нестійкої області схилу реалізується пружно-пластичний механізм, що визначається ковзанням по деяких фіксованих поверхнях однієї пружної частини масиву по іншій. В цьому випадку кількісно описуються зміни властивостей ґрунту і співвідношення між утримуючими і зсувними зусиллями в приповерхневих шарах схилу внаслідок інфільтрації води атмосферних опадів на підставі теорії про об'ємне деформування потенційно-нестійкої області.
Проведено зіставлення і кількісний аналіз величин коефіцієнтів стійкості кs зсувонебезпечної ділянки Дніпровського схилу за різними розрахунковими схемами: 1) моделі пружно-пластичного середовища; 2) моделі затверділого відсіку обвалення. Використання першої схеми дає результат, який відображає передаварійний стан схилу (кs=1,03 з врахуванням впливу інфільтрації води атмосферних опадів на глибину 1,5 м; кs=1,21 для випадку природної вологості приповерхневих шарів ґрунту). Про це також свідчить наявність тріщини на гребені схилу та коливання значення величини кs залежно від врахування величини інфільтрації талої і дощової води.
Апробацію методики врахування впливу інфільтрації атмосферної води на стійкість схилів з використанням розрахункової схеми моделі пружно-пластичного середовища було проведено на частині правого берега Дніпровського схилу в м. Київ.
Публікації автора:
Кризський М.М., Негода О.П., Ніколішин В.П., Кризська Н.М.Інженерно-геологічні особливості зсувного процесу на Дніпровських схилах біля Маріїнського палацу // Вісн. Київ. ун-ту. Геологія. – 2001. – Вип. 20. – С. 41-47. (Особистий внесок – огляд стану вивченості проблеми стійкості Дніпровських схилів, підготовка інженерно-геологічних даних, аналіз отриманих результатів).
Коржнев М.М., Кошляков О.Є., Яковлєв Є.О., Іщук О.О., Придатко В.І., Аксьом О.С., Кризська Н.М., Сіроштан Т.Л. Використання ГІС і ДЗЗ при моделюванні надзвичайних екологічних ситуацій, пов’язаних з геологічним середовищем // Вісн. Київ. ун-ту. Геологія. – 2003. – Вип. 26-27. – С.52-55. (Особистий внесок – дослідження зсувів на схилах Дніпра засобами просторового аналізу ГІС, узагальнення отриманих даних та підготовка висновків).
Аксьом Н.М. Фізичні передумови інфільтрації води атмосферних опадів на схилах для їх схематизації та формалізації // Вісн. Київ. ун-ту. Геологія. – 2003. – Вип. 28. – С. 47-49
Аксьом Н.М.Вплив інфільтрації води атмосферних опадів на стійкість схилів // Геол. журн. – 2004. – №2. – С. 101-108.
Кризський М. М., Кризська Н.М. Механічні процеси в ґрунтовому масиві при спорудженні насипу і облаштуванні виїмки // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. 1999. Вип. 57. – С. 30-37.
Кризський М. М., Кризська Н.М. До питання використання граничних схем розрахунку стійкості моделі жорстко пластичного тіла (затверділого відсіку обвалення) // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. 2000. Вип. 58. – С. 111-117.
Кризський М.М., Негода О.П., Ніколайчук А.В., Кризська Н.М., Василишин Н.В. Основні положення методики обстеження зсувних та зсувонебезпечних територій та визначення їх меж // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. – 2001. – Вип. 62. – С. 188-203.
Кризська Н.М. Класифікація основних форм впливу води на стан ґрунтових споруд і схилів // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. – 2001. Вип. 63. – С. 183-191.
Кризська Н.М. Класифікація факторів, що впливають на стійкість природних схилів та ґрунтових споруд // Основи і фундаменти. – 2002. Вип. 27. – С. 55-61.
Аксьом Н.М. До питання врахування впливу атмосферних опадів при аналізі ступеня стійкості схилів і укосів // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. – 2004. – Вип. 66. – С. 148-156.
Аксьом Н.М. Вплив вологи на властивості ґрунтів і характер її розподілу в межах зсувного тіла // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. – 2004. – Вип. 67. – С. 126-134.
Кризський М.М., Іванчик С.Л., Аксьом Н.М. До питання доцільності виконання прогнозу інженерно-геологічних процесів і явищ, зумовлених будівництвом станції метрополітену «Голосіївська» на лінії мілкого закладання // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. – 2004. – Вип. 68. – С. 223-231.
Аксьом Н.М. Фізичні передумови розрахункових моделей стійкості і вибір на їх підставі раціональних схем розрахунку // Основи і фундаменти. – 2004. – Вип. 28. – С. 71-78.
Кризський М. М., Кризська Н.М. Дослідження роботи ґрунту укосу у пружній і пластичній стадіях // Автодорожній комплекс України в сучасних умовах: проблеми і шляхи розвитку. Зб. наук. праць. – К., 1998. – С. 104-106.
Коржнев М.М., Кошляков О.Є., Яковлєв Є.О., Іщук О.О., Придатко В.І., Аксьом О.С., Кризська Н.М., Сіроштан Т.Л. Методичні підходи до створення прогнозних моделей екологічних ситуацій в Україні, пов’язаних з режимом поверхневих і підземних вод з використанням ГІС та ДЗЗ // Матеріали ІІІ Міжнар. конф. «Геофізичний моніторинг небезпечних геологічних процесів та екологічного стану середовища» (Київ, 7-9 жовт. 2002 р.). – К.: ВПЦ “Київ. ун-т”, 2002. – С. 144-146.
Кошляков О.Є., Іщук О.О., Кризська Н.М. Визначення потенційних зсувних ділянок правого схилу р. Дніпро в м. Києві за допомогою технології ГІС // Матеріали ІV Міжнар. конф. «Геофізичний моніторинг небезпечних геологічних процесів та екологічного стану середовища» (Київ, 9-11 жовт. 2003 р.). – К.: ВПЦ “Київ. ун-т”, 2003. – С. 157.
Аксьом Н.М. Атмосферні опади: як фактор впливу на ступінь стійкості схилів та укосів // «Сучасні проблеми та перспективи розвитку дорожньо-будівельного комплексу України» (Київ, 30 верес. – 1 жовт. 2004 р.). Тези міжнар. наук.-техн. конф., яка присвячена 60-річчю НТУ. – К., 2004. – С. 74-75.
Кризський М.М., Іванчик С.Л., Аксьом Н.М. Про доцільність виконання прогнозу геодинамічної обстановки на території будівництва станції метрополітену «Голосіївська» на лінії мілкого закладання // 61-а наук. конф. проф..-викл. складу і студентів ун-ту: Тези доп. (Київ, 11-12 квіт. 2004 р.). – 2005. – С. 77.
