Из экзогенных процессов второй и третьей групп к наиболее опасному процессу следует отнести негативную трансформацию песчано-глинистых пород как четвертичного, так и дочетвертичного возраста при изменении физико-химических и биохимических условий. Причем, такие изменения могут быть вызваны не только техногенным фактором, например контаминацией (загрязнением) подземной среды, но и действием природных условий, в частности широким развитием захороненных болот и отложений, обогащенных органическим материалом. Негативная трансформация песчано-глинистых грунтов под воздействием физико-химических и биохимических факторов приводит к развитию таких природно-техногенных явлений, как: образование плывунов, структурно-неустойчивых грунтов, что, в свою очередь, формирует дефицит несущей способности грунтов в основании наземных сооружений, развитие значительных и неравномерных осадок зданий, увеличение давления на крепь подземных выработок, потерю устойчивости откосов водотоков и др. Изменение физико-химических и биохимических условий приводит к деградации не только грунтов, но и строительных материалов.
К экзогенным процессам относится биохимическая газогенерация. Микробная деятельность может сопровождаться образованием биохимических газов, генерируемых бактериями различных физиологических групп в процессе преобразования органических субстратов.
Потенциально опасными в отношении биохимической газогенерации не только метана и углекислого газа, но и сероводорода являются зоны погребенных болотных массивов в Санкт-Петербурге.
К числу природно-техногенных процессов среднего уровня опасности, развивающихся на склонах рек и откосах каналов Санкт-Петербурга и оказывающих влияние на устойчивость и нормальное функционирование набережных, инженерных коммуникаций и расположенных вдоль водотоков зданий и сооружений, следует отнести оползневые процессы.
На интенсивность развития оползневых деформаций в пределах откосов водотоков оказывает влияние нерегулируемая хозяйственная деятельность человека (утечки техногенных вод, динамическое воздействие транспорта).
Южная окраина Санкт-Петербурга (города-спутники: Красное Село и Пушкин, пос. Горелово, Скачки и др.) расположена на склоне Балтийско-Ладожского уступа (Ордовикского глинта) и на площади примыкающего к нему с юга Ижорского (Ордовикского) плато, где могут развиваться карстовые явления.
Основные факторы, контролирующие закарстованность территории южных окраин Санкт-Петербурга, - характер склона глинта и приподнятость карстового массива над Приневской низиной; литологический состав карбонатных пород и степень их трещиноватости; мощность перекрывающих четвертичных отложений, скорость и характер загрязнения подземных вод.
Карстовые процессы относятся к числу прогнозируемых при освоении территории, либо при оценке степени опасности уже застроенных участков. Провальные явления, влияющие на устойчивость сооружений, возникают достаточно редко и локализованы в пределах только юго-западной части города. При соответствующей полноте инженерно-геологической и гидрогеологической информации, а также учете экологических факторов, обеспечивающих решение вопросов прогноза активизации карста, этот процесс может рассматриваться как имеющий низкий уровень опасности.
11 Наибольшее значение имеют следующие техногенные процессы:
а) большие, неравномерные, длительно незатухающие осадки зданий и сооружений и окружающей территории;
б) подъем территорий подсыпкой или намывом, образование слоев техногенных грунтов (намытых песков, отвалов грунта, золы, городского мусора и др.);
в) деформации зданий и сооружений, расположенных в зонах развития мульды оседания при строительстве тоннелей;
г) потеря устойчивости несущих слоев оснований зданий и сооружений, сложенных глинистыми грунтами в состоянии незавершенной консолидации или подвергшихся промерзанию-оттаиванию;
д) разрушение природной структуры грунтов при традиционных способах производства земляных работ;
е) плывунные явления при открытом водоотливе из котлованов и траншей;
ж) изменение несущей способности свай вследствие развития сил отрицательного трения на участках, поднятых намытым или насыпным грунтом;
к) развитие процессов гниения торфа, органических включений в грунте и деревянных элементов подземных конструкций при понижении уровня подземных вод;
л) механическая суффозия грунта при открытом водоотливе и авариях на сетях.
Приложение Е
(рекомендуемое)
Нормативные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов, наиболее часто встречающихся на территории Санкт-Петербурга
Рисунок Е.1 - Номограмма для определения удельного сцепления сn, кПа и угла внутреннего трения jn, град., озерно-ледниковых глинистых грунтов
Рис. Е.1 Рисунок Е.2 - Номограмма для определения сцепления сn, кПа и угла внутреннего трения [фи]n, град., ледниковых (моренных) глинистых грунтов
Рис. Е.2 Рисунок Е.3 - Номограмма для определения сцепления сn, кПа и угла внутреннего трения n, град., нижнекембрийских глинистых грунтов
Рис. Е.3 Таблица Е.1 - Нормативные значения модуля деформации Е, МПа, и временного сопротивления одноосному сжатию Rc, кПа, дочетвертичных отложений
┌────────────────────┬────────────────────────┬─────────────────────────┐
│Показатель текучести│Модуль деформация Е, МПа│ Временное сопротивление │
│ IL │ │одноосному сжатию Rc, кПа│
├────────────────────┼────────────────────────┼─────────────────────────┤
│ 0,20 │ 10 │ 100 │
├────────────────────┼────────────────────────┼─────────────────────────┤
│ 0,00 │ 13 │ 140 │
├────────────────────┼────────────────────────┼─────────────────────────┤
│ -0,20 │ 18 │ 200 │
├────────────────────┼────────────────────────┼─────────────────────────┤
│ -0,40 │ 26 │ 350 │
├────────────────────┼────────────────────────┼─────────────────────────┤
│ -0,60 │ 39 │ 600 │
├────────────────────┼────────────────────────┼─────────────────────────┤
│ -0,80 │ 56 │ 1200 │
├────────────────────┼────────────────────────┼─────────────────────────┤
│ -1,00 │ 80 │ 2400 │
├────────────────────┼────────────────────────┼─────────────────────────┤
│ -1,20 │ 120 │ 4200 │
└────────────────────┴────────────────────────┴─────────────────────────┘
┌────────────────────┬────────────────────────┬─────────────────────────┐
Рисунок Е.4 - Номограмма для определения нормативных значений модуля деформации Е, МПа, четвертичных глинистых грунтов
Рис. Е.4 Рисунок Е.5 - Номограмма для определения нормативных значений модуля деформации Е, МПа, четвертичных глинистых грунтов
Рис. Е.5 Рисунок Е.6 - Номограмма для определения удельного сцепления сn, кПа, и угла внутреннего трения n, град., озерно-морских и озерно-ледниковых глинистых грунтов
Рис. Е.6 Рисунок Е.7 - Номограмма для определения удельного сцепления сn, кПа, и угла внутреннего трения n, град., ледниковых (моренных) глинистых грунтов
Рис. Е.7Приложение Ж
(справочное)
Факторы, рекомендуемые к учету при оценке инженерно-экологической обстановки
Инженерно-экологические изыскания проводятся на глубину зоны основания сооружения с учетом возможного ее изменения при негативном преобразовании грунтов в процессе эксплуатации сооружения.
Для всех геотехнических категорий необходимо выполнять изучение особенностей использования территории застройки в прошлом. Особое внимание обращается на вероятность размещения свалок различного состава, сельскохозяйственных угодий, парников, теплиц, засыпанных водоемов, загрязнения водонасыщенных толщ нефтепродуктами и другими органическими соединениями. Большое значение имеет длительность функционирования объектов загрязнения (контаминации) подземных вод и грунтов, что определяет глубину и интенсивность загрязнения.
При экологической оценке контаминации подземных вод, имеющей принципиальное значение для геотехнических условий, необходимо обращать внимание на следующие факторы:
а) содержание органических соединений, общее количество которых определяется по двум показателям: перманганатная окисляемость (мгО2/л) и бихроматная окисляемость (ХПК - химическое потребление кислорода) (мгО2/л), первый их них показывает содержание легко окисляемой органики, второй - общее содержание органических компонентов.
б) содержание аммония, как одного из основных компонентов канализационных стоков, наличие которого в обменном комплексе глинистых грунтов приводит к диспергации агрегатов, увеличению подвижности поровой воды и, соответственно, к повышению их гидрофильности, способности грунтов к набуханию и размоканию, снижению прочности и модуля общей деформации.
в) активизация микробной деятельности в водонасыщенных грунтах за счет наличия природной микрофлоры и питательных компонентов, а также поступления микроорганизмов из захороненных болот, заторфованных грунтов, свалок, с утечками из систем водоотведения.
В условиях застойного гидродинамического режима подземных вод (при отсутствии их разгрузки в речную систему) обусловленное микробной активностью накопление бактериальной массы и газообразование превращает пески в плывуны за счет резкого снижения их водопроницаемости, водоотдачи и угла внутреннего трения.
Меньшее влияние оказывает микробная деятельность на глинистые грунты, причем интенсивность такого воздействия убывает при переходе от супесей к глинам. Рост микробной массы и формирование биопленок способствует существенному снижению угла внутреннего трения грунтов. При этом следует отметить, что изменение параметров сопротивления сдвигу происходит при сохранении показателей консистенции грунтов: твердые и полутвердые разности грунтов при высоком содержании бактериальной массы могут классифицироваться по деформационному поведению как квазипластичные типы, имеющие пониженные характеристики сопротивления сдвигу.
Наличие погребенных болот и заторфованных грунтов, которые даже при небольшой мощности оказывают негативное влияние на подстилающие глинистые грунты. Под погребенными болотами обычно пески обогащены органическими соединениями биотической и абиотической природы и имеют все признаки плывунов, а глинистые грунты характеризуются как слабые тиксотропные разности. Наличие болот предполагает существование резко восстановительной среды в подземном пространстве и ярко выраженные ее коррозионные свойства.