Обоснование критериев и методология выбора экологически безопасных технологий строительства коммунальных подземных сооружений

В последние десятилетия проблемы городского строительства и охраны окружающей среды поставили на повестку дня задачу хозяйственного освоения недр под промышленными и культурными центрами. Тысячи километров подземных дорог, коммунальных служб, производственных помещений сооружены под большими городами. Рассматриваются проекты развития Москвы за счет создания ее глубинных «этажей». Освоение подземного пространства мегаполисов позволяет снизить техногенную нагрузку на природный ландшафт, сэкономить материалы, разгрузить транспортные сети, сократить протяженность инженерных коммуникаций, эффективно обезвредить отходы производства, повысить комфорт населения и улучшить состояние окружающей среды. Освоение подземного пространства городов позволяет решать проблемы экологии градостроительными методами в плане взаиморазмещения различных объектов и их комплексов, оказывающих серьезное влияние на окружающую среду, определять на далекую перспективу состояния этой среды, а также оптимальные подходы к экологически обоснованной организации территории.

Подземное хозяйство современных городов и промышленных предприятий имеет сложную разветвленную систему, состоящую из сетей, коллекторов и сооружений на них. Эти объекты представляют собой коммунальные подземные сооружения, входящие в инженерную инфраструктуру города. Только в Москве расположено 8420 км водопроводов- 10 000 км трубопроводов теплоснабжения и горячей воды- 6077 км газопроводов и 5920 км коллекторов различного назначения. В настоящее время водопроводными сетяо ми РФ подается около 25,5 млрд. м воды в год. Мощность водопроводов достигла 94,5 млн3/сут, протяженность водопроводных сетей составляет 434 тыс. км [191]. По данным Госсанэпиднадзора России, в 2000 г. 20% проб воды коммунальных и 23,6% ведомственных водопроводов не отвечали гигиеническим нормативным показателям, и 8,1 и 12,4%, соответственно, — по микробиологическим критериям. Мощность очистных сооружений коммунальной канализации в РФ составляет 60,3 млн. м3/сут, протяженность коммунальных канализационных сетей населенных пунктов достигла 105,2 тыс. км. В городах, из общего числа эксплуатируемых канализационных сооружений, 69% перегружены. Сброс коллекторно-дренажных вод способствует загрязнению подземных вод. Из общего объема подземных вод, забираемых на хозяйственно-питьевые цели, 5−6% загрязнены соединениями азота, сульфитами, хлоридами, нефтепродуктами, фенолами, солями тяжелых металлов и другими вредными веществами, содержание которых достигает 5 ПДК. Выявлено около 1800 очагов загрязнения подземных вод, из которых почти 80% приходится на долю Европейской части России.

Основными элементами подземного хозяйства городов являются подземные инженерные сети. В Москве около 300 автозаправочных станций. Представляется целесообразным осуществлять транспортировку бензина и масел по подземным трубопроводам. Для дальнейшего улучшения санитарного состояния города предусмотрен пневматический транспорт для удаления бытового мусора, доставки корреспонденции и т. п. Проведенные расчеты показали, что использование подземного пространства города в этих целях позволит сэкономить около 8,3% городской территории (7,2 тыс. га). Более 6300 км подземной инфраструктуры Москвы составляют канализационные тоннели и сети, относящиеся к коммунальной сфере города. Ежегодно канализационная сеть города увеличивается в среднем на 100 км. Осуществляется модернизация канализационных сетей с применением новых полимерных материалов для защиты от коррозиипроводятся работы по диагностике сетей при помощи специального телевизионного оборудованиявнедряются новые бестраншейные технологии ремонта коллекторов. Однако, несмотря на положительный эффект от освоения подземного пространства мегаполисов, коммунальное подземное строительство способно оказывать негативное влияние на окружающую среду в результате нарушения режима подземных и поверхностных водзагрязнения водного бассейна за счет утечек из систем канализации и водоснабжениясброса в водные объекты неочищенных или недостаточно очищенных бытовых и промышленных сточных вод, а также поверхностного стока с урбанизированных территорийобразования провалов и оседания поверхностивыбросов в атмосферу от работы машин и оборудования и т. п. Состояние коммунальных подземных объектов зачастую таково, что наносит дополнительный вред и без того ненормальной искусственной экосистеме города. Большую экологическую опасность представляет ветхость канализационных сетей (на долю которых приходится свыше 20% аварий от их общего количества), так как аварийная утечка сточных вод вызывает загрязнение подземных горизонтов пресных водпоступление болезнетворных микроорганизмов и токсических веществ в окружающую среду. Дефицит мощностей канализационных сооружений в настоящее время в РФ о достигает около 9 млн. м /сутболее 1/3 всех систем требует полной замены. Доля разрушений дворовых сетей составляет 80,8%, городских — 19,2%. Большую роль в преждевременном разрушении коллекторов играет материал обделки. Так, на долю керамических блоков приходится 83,5% разрушений, чугунных — 9,6%, бетонных и железобетонных — 6,9%. На капитальные ремонты подобных коллекторов тратится 40−45 тыс. рублей на 1 м тоннеля. Первоначальные капиталовложения и расходы на эксплуатацию коммунальных подземных сооружений могут доходить до 75% стоимости основных фондов. Значительная часть финансовых средств (до 30% от стоимости строительства каждого кубометра сооружения в пересчёте на 1 год эксплуатации) уходит на борьбу с отказами несущих конструкций, среди которых основное место занимают нарушение гидроизоляционных свойств обделок. Опыт эксплуатации и натурные наблюдения действующих тоннелей приводят к выводу, что недостаточная надёжность несущих конструкций коммунальных тоннелей закладывается еще на стадии проектирования и обусловлена нерешенностью многих вопросов взаимодействия подземных сооружений и вмещающих пород, отсутствием четких представлений о характере такого взаимодействия.

Освоение подземного пространства наряду с природными (карст, суффозия, плывуны, сейсмичность, наличие насыпных и просадочных грунтов, размывы, деформирующиеся песчано-глинистые толщи), осложняется техногенными факторами. Это требует строго научного подхода к вопросам его инженерно-геологического, гидрогеологического и геометрического изучения. Поэтому вопрос обеспечения экологической безопасности коммунальных сооружений города стоит крайне остро.

Поэтому актуальной проблемой, имеющей важное народнохозяйственное значение, является обоснование методологии выбора технологий строительства коммунальных сооружений, соответствующих современному подходу к сохранению окружающей среды, технико-экономической целесообразности, с учетом новых акцентов в подземном строительстве, достижений современной подземной архитектуры, градостроительной эстетики. С другой стороны, критерии выбора экологически безопасных технологий строительства коммунальных подземных объектов должны обосновываться с учетом современных способов обеспечения устойчивости массива, определяющей его эксплуатационную надежность, методов прогнозирования механических и гидрогеологических процессов в окружающих породах, а также методов расчета параметров технологической надежности коммунального подземного сооружения. Таким образом, определяющие аспекты таких областей знаний, как строительная геотехнология, геофизика, геомеханика и теория проектирования освоения подземного пространства должны быть направлены на формирование экологической безопасности строительства и эксплуатации коммунальных подземных сооружений.

Основой обеспечения экологической безопасности при строительстве и эксплуатации коммунальных подземных сооружений является обоснование и разработка мероприятий инженерной защиты окружающей среды от негативных проявлений техногенного вмешательства в земные недра, атмосферу, гидросферу и земную поверхность, нацеленные на восстановление экологического баланса в природно-технической системе «породный массив — технология строительства — коммунальное подземное сооружение». Большой вклад в изучение вопросов методологии проектирования и системного анализа внесли В. Д. Аюров, Б. А. Картозия, А. В. Корчак, Л. А. Пучков, В. А. Харченко. Вопросам экологической безопасности уделено внимание в трудах Н. В. Демина, В. Маршала, В. И. Осипова, В. А. Умнова, Э.Дж.Хенли. Основы обеспечения надежности несущих и ограждающих конструкций, технологической и эксплуатационной безопасности заложены в трудах И. В. Баклашова, П.П.Бес-солова, Б. В. Бокия, В. Н. Борисова, Н. С. Булычева, З. Вайды, С. Н. Власова, М. М. Вяльцева, В. А. Гарбера, Г. Е. Голубева, Дж. Диксона, Б. М. Дягтерева,.

A.Ф.Зильберборда, Д. Р. Каплунова, Б. А. Картозия, Я. Келемена, Ю.И.Коло-мийца, Е. А. Котенко, А. М. Кириленко, Ю. Е. Крука, Ю. Н. Куликова, В.Г.Лерне-ра, Л. В. Маковского, Н. Н. Мельникова, В. Е. Меркина, В. М. Мосткова, И. Д. Насонова, О. Н. Павлова, Е. В. Петренко, Я. В. Подикова, Н. М. Покровского,.

B.Л.Попова, А. Г. Протосени, Н. К. Розенталя, К. В. Руппенейта, А.А.Сегедино-ва, В. И. Смирнова, К. Н. Трубецкого, Б. И. Федунца, Н. Н. Фотиевой, Ю. С. Фролова, П. Хилла, В. Г. Храпова, В. А. Хямяляйнена, К. Цастрау, Т. Н. Цая, П.М.Ци-мбаревича, В. А. Чантурия, Н. Н. Чаплыгина, Е. И. Шемякина, А. А. Шилина, М. Н. Шупликаосновы идентификации экологических рисков — в работах А. А. Аверчикова, А. А. Гусева, В.И.Данилова-Данильяна, Х. Куамото, И.И. и.

C.Н.Мазура, Е. И. Панфилова, И. В. Петрова, А. В. Полуторного, Э. А. Уткина, др. В практике проектирования, однако, экологические, технологические и технические аспекты строительства и эксплуатации коммунальных подземных сооружений рассматриваются в недостаточной увязке друг с другом. В настоящее время в достаточной степени изучены основные принципиальные схемы взаимодействия обделок сооружений с окружающим породным массивом, но пока еще недостаточно учтены вопросы взаимодействия компонентов окружающей среды между собой и их влияние на напряженное состояние самих обделок и вмещающего подземные объекты массива горных пород. Недостаточно рассмотрены вопросы токсического воздействия средств химического укрепления грунтов и материалов гидроизоляцииэкологические последствия традиционных технологий и специальных способов строительства, т. е. те вопросы, без изучения которых невозможна выработка стратегии минимизации экологической опасности при подземном строительстве и осуществление мероприятий инженерной защиты окружающей среды от вредного влияния коммунальных подземных сооружений. Все эти вопросы находятся в ведении нового научного направления — экологической безопасности строительства и эксплуатации городских подземных сооружений.

Настоящая работа выполнена в рамках научной школы МГГУ «Комплексное освоение подземного пространства недр» (руководитель — д.т.н. Б.А.Картозия), ряда НИР, а также гранта «Надежды» РФФИ РАН «Механизм и условия возникновения трещинной водопроводимосгпи породного массива при его подработке» и гранта Министерства образования РФ в области горных наук «Научные основы предотвращения формирования факторов экологического риска при освоении подземного пространства городов».

ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является научное обоснование критериев и разработка методологии выбора экологически безопасных технологий строительства подземных объектов на основе выявленных взаимосвязей и характера взаимовлияния между элементами природно-технической системы (ПТС) «массив — технология строительства — подземное сооружение», закономерностей проявления экологических рисков при конкретных технологиях строительства, системного анализа влияния дефектов в несущих конструкциях сооружения на экологическую безопасность мегаполисов, комплексной оценки экологической надежности среды при освоении подземного пространства.

ОСНОВНАЯ ИДЕЯ РАБОТЫ состоит в оценке и анализе геомеханических, термодинамических и фильтрационных процессов с учетом реальных горно-и гидрогеологических условий для установления закономерностей проявления факторов экологического риска в динамической природно-технической системе «массив — технология строительства — подземное сооружение» при применении конкретной технологии строительства, а также обеспечения экологической безопасности при освоении подземного пространства городов.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. Для решения поставленных задач осуществлены обобщение мирового и отечественного опыта по рассматриваемой проблеме, системный анализ, математическое моделирование физических процессов, характерных для строительства, эксплуатации, ремонта и поддержания коммунальных подземных сооружений, а также использованы методы математической статистики.

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. Методология выбора экологически безопасных технологий строительства подземных сооружений должна базироваться на физике процессов, определяющих состояние ПТС «массив — технология строительства — подземное сооружение», и на системе критериев, основным из которых является критерий максимума достижимой надежности и долговечности несущих конструкций коммунальных тоннелей при существующих технико-экономических ограничениях и ограничениях по уровню безопасности.

2. Определен набор показателей, характеризующий техногенный ресурс системы «массив — технология строительства — подземное сооружение» и позволяющий оценивать условия наступления экологически опасных ситуаций, а также определять условия минимизации экологического риска применения технологий за счет снижения энтропии системы.

3. Распределение тепловых и массовых потоков из породного массива к коммунальному тоннелю описывается периодической функцией с частотой, соответствующей сезонным колебаниям температуры дневной поверхностиустановлена минимальная глубина заложения тоннеля, обеспечивающая отсутствие влияния сезонных колебаний температуры и влажности на процессы тепломассопереноса.

4. Установлена закономерность формирования зоны иссушения в окрестностях тоннеля, существо которой заключается в том, что образование этой зоны происходит при падении влажности вмещающего массива ниже максимальной гигроскопической влажности и переносе влаги только в виде пара, а интенсивное развитие в определяющей степени зависит от коэффициента массопроводности изоляции, что позволяет воздействовать на коммунальный объект и окружающую его геологическую среду как на единую систему, научно обосновывать проект размещения сооружения в естественных или искусственно укрепленных грунтахоценивать надежность эксплуатации коммунального сооружения во времени в зависимости от состояния массивапрогнозировать характер распределения дефектов в обделках, существенно снизить эксфильтрацию содержимого тоннеля в окружающую среду.

5. Определяющим показателем миграции вредных веществ из инъекти-руемого полимерными составами грунта является удельная поверхность пор и капиллярных каналов, по которым фильтруется текучееобоснован критерий опасности выноса вредных веществ в концентрациях, превышающих ПДК, являющийся функцией удельной поверхности пор укрепленного грунта, времени миграции загрязняющего вещества и концентрации последнего в окружающем породном массиве.

6. Установлена закономерность затухания фильтрационных и коррозионных процессов в несущих конструкциях тоннеля в зависимости от характера тепломассообмена в системе и параметров формирующейся зоны иссушения, имеющая экспоненциальный вид и определяемая исходя из требований к минимально допустимому количеству влаги, профильтровавшейся через обделку без нарушения нормативно-влажностного режима внутри тоннеля или долговечности последнегоопределено предельное значение коэффициента фильтрации, при котором прекращаются фильтрационные и коррозионные процессы в несущих конструкциях и вмещающем подземное сооружение массиве.

7. Разработана концепция экологической совместимости несущих конструкций тоннелей и технологий их возведения с породным массивом, в соответствии с которой должен осуществляться выбор экологически безопасных технологий на всех этапах жизненного цикла подземного сооружения.

ОБОСНОВАННОСТЬ И ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ, ВЫВОДОВ И РЕКОМЕНДАЦИЙ подтверждаются: корректным использованием апробированных методов классической механики твердого тела для анализа геомеханических процессовзаконов термодинамики и теории сушки для анализа процессов тепломассообмена между коммунальным тоннелем и породным массивомзаконов течения жидкостей для анализа фильтрационных процессовтеории аварийного рискапредставительным объемом статистически обработанных экспериментальных данных, полученных при обследовании более 10 типов канализационных тоннелей общей протяженностью 67 125 м, включающих тоннели с монолитной обделкой с внутренним диаметром 2,5- 3,6 и 4 м и более 70 тоннелей с обделкой из сборных железобетонных конструкцийудовлетворительной сходимостью теоретических и экспериментальных исследований и расчетов (погрешность 7−9%), проведенных приближенным интегральным и численным аналитическим методамисовпадением результатов статистической обработки расчетных данных с данными практики и результатами, полученными другими авторами.

НАУЧНОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ состоит в научном обосновании и дальнейшем развитии представлений о процессах в системе «массив — технология — подземное сооружение», разработке на этой основе классификации коммунальных подземных сооружений, критериев и методологии выбора технологий строительства тоннелей, учитывающих требования экологической безопасностисоздании моделей взаимодействия коммунальных подземных объектов с окружающей средой, позволяющих оптимизировать вариант выбора технологииидентификации экологических рисков при освоении подземного пространстваоценке поведения элементов ПТС на всех этапах жизненного цикла сооружения.

НОВИЗНА РАБОТЫ заключается в выявлении закономерностей, позволяющих дать комплексную характеристику состояния системы «массив — технология — подземное сооружение» с позиций экологической безопасности и технологической надежности;

• разработке новой концепции выбора безопасных технологий при освоении подземного пространства мегаполисов, основанной на экологической совместимости несущих конструкций тоннеля и технологий их возведения с породным массивом, и подразумевающей учет динамической взаимосвязи всех элементов единой природно-технической системы «массив — технология — сооружение» и возможность оперативного регулирования параметров в зависимости от изменения состояния этой системы;

• разработке новой методологии, отличающейся от существующих представлений комплексным подходом к экологическим и технико-экономическим аспектам строительства и эксплуатации коммунальных подземных сооружений при проектировании.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ДИССЕРТАЦИИ заключается в следующем:

• разработаны методики выбора экологически безопасных технологий строительства коммунальных подземных сооружениймоделирования взаимодействия подземного сооружения с окружающей средой, технико-экологической оценки степени безопасности взаимодействия коммунального подземного сооружения с окружающей средой и временные рекомендации по расчетной оценке экологической безопасности проектируемых и строящихся канализационных тоннелей, принятые к внедрению ГУП «Мо-синжпроект» и ОАО «Мосинжстрой»;

• на базе исследований разработан и включен в учебные планы специальности 0904 новый учебный курс «Экологическая безопасность при строительстве городских подземных сооружений».

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы докладывались на Международном симпозиуме по инженерной геологии и окружающей среде в Греции (1997г.) — III Всемирном конгрессе по экологии в горном деле (1999г.) — заседаниях Круглого стола «Неделя горняка» в МГГУ (19 992 003гг.) — Международной конференции «Освоение подземного пространства» в Туле (2000г.) — Международной научно-практической конференции «Промышленная безопасность и эффективность новых технологий в гор

15 ном деле" (2000г.), научно-технических семинарах кафедр «Инженерная защита окружающей среды», «Строительство подземных сооружений и шахт» (2000;2003гг.), были представлены на Международной выставке «300 лет Санкт-Петербургу: Россия, открытая миру» в Лондоне (2002г.).

ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертационного исследования опубликовано более чем 70 работ, в том числе 3 монографии, 9 учебников и учебных пособий, 50 статей (39 статей опубликовано в периодических научных и научно-технических изданиях, рекомендованных ВАК России).

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключениясодержит список литературы из 270 наименований- 82 рисунка- 55 таблиц, 2 приложения.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5.

1. Все сравниваемые варианты технологических решений в рассматриваемых условиях должны быть приведены в сопоставимый вид по объему предотвращенного ущерба, срокам разработки и внедрения.

2. На этапах жизненного цикла системы «массив — технология — сооружение» не всегда создается возможность для удовлетворения требований сокращения сроков и стоимостных показателей строительства при одновременной минимизации изменений равновесного состояния системы. Поэтому необходимо предварительное прогнозирование ущерба для окружающей среды в результате осуществления проекта на основе информации о динамике состояний системы «сооружение — окружающая среда» в процессе жизненного цикла подземного сооружения.

3. Выбор оптимального варианта проектного решения определяется на основании расчетов приведенных затрат на технологические схемы при применении конкретной технологии строительстваожидаемого годового ущерба, определяемого уровнем надежности данного варианта освоения подземного пространства для коммунальных нуждежегодных затрат и капитальных вложений в технологические схемы при применении конкретной технологии строительства. При прочих равных условиях предпочтительным является вариант с наименьшими суммарными приведенными затратами.

4. Общая эффективность мероприятий инженерной защиты окружающей среды от негативного влияния коммунального строительства определяется как отношение суммарного эффекта, являющегося следствием предотвращения местных ущербов с учетом фактора времени, к затратам на осуществление мероприятий. Обоснование варианта, создающего наилучшие условия обеспечения надежности как в экологической сфере, так и в сфере применения конкретной технологии строительства коммунального тоннеля, определяются расчетом общей эффективности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Диссертация представляет собой научно-квалификационную работу, в которой разработаны теоретические положения, совокупность которых обеспечивает решение крупной научной проблемы выбора экологически безопасных технологий строительства коммунальных подземных сооружений. На основании выполненных автором исследований изложены научно обоснованные инженерные разработки по обеспечению экологической безопасности освоения подземного пространства городов в коммунальных целях, а также определены условия и обоснованы решения, при которых выбираемые для каждого конкретного случая технологии строительства коммунальных объектов снижают вероятность возникновения экологических рисков.

Основные научные выводы и рекомендации, полученные лично, заключаются в следующем:

1. Коммунальное подземное сооружение необходимо рассматривать как видоизменяемый георесурс, относящийся к классу динамических открытых управляемых систем. Совместно с породным массивом подземный объект образует ПТС, динамически изменяющуюся в пространстве и во времени. Экологическая безопасность, как специфическое качество такой системы, может быть обеспечена только при комплексном учете взаимовлияния и взаимодействия элементов системы друг с другом.

Разработана классификация подземных сооружений коммунального типа с учетом санитарно-гигиенических требований и требований экологической безопасности в городском подземном строительстве.

2. Строительству коммунальных подземных сооружений должно предшествовать экологическое обоснование, включающее: всесторонний анализ изменения окружающей среды под воздействием подземного объектаоценку экологического риска намечаемых технических решений, включая возможность возникновения аварийных ситуациймониторинг за состоянием природной среды в период всего жизненного цикла сложной ПТС. Технология строительства является связующим звеном между всеми элементами системы, во многом определяющим характер взаимодействия между ними и поведения системы в целом на весь период существования тоннеля.

3. Экологическая опасность процессов подземного строительства требует учета закономерностей взаимовлияния коммунальных подземных объектов и окружающей среды и формирования факторов экологического риска. Безопасность коммунального подземного строительства должна базироваться на энтропийном анализе системы «массив — технология — подземное сооружение» и применении экологического контроля поведения каждого из элементов этой системы на этапах строительства и эксплуатации.

4. Экологическая безопасность функционирования ПТС характеризуется определенным сочетанием значений параметров, таких как: коэффициент массопроводности гидроизоляцииглубина заложения сооружениявремя стабилизации массового потокаотносительная влажность воздуха в тоннелекоэффициент фильтрации обделкивероятность образования и размер дефектов в обделкетолщина технологического шва, а также совокупностью реакций, определяющих присутствие агрессивного компонента в системе.

5. Для качественной оценки экологической безопасности в подземном строительстве необходимо использовать анализ вида и последствий отказов коммунальных тоннелей. Подобный анализ заключается в рассмотрении каждого элемента системы «массив — технология — подземное сооружение» на предмет определения вида и причин отказа элемента и прогнозирования воздействия отказа на всю систему. Самой значимой и определяющей причиной отказа сооружения является существенное снижение фильтрационных и теп-ломассообменных характеристик состояния системы.

6. Величина предельного коэффициента фильтрации бетона, превышение которой приводит к появлению дефектов, в определяющей степени зависит от напора подземных вод и их минерализации. Вывод, имеющий приоритетное значение для практики коммунального подземного строительства и определяющий степень фильтрационной надежности тоннеля, состоит в следующем: коррозионная стойкость при напорной фильтрации через несущие конструкции тоннеля (Н>0,5 МПа), определяется характером переноса жидкости через бетон. При переносе влаги за счет молекулярного потока или тепломас-сопереноса коррозионные процессы затухают. Фильтрация воды через бетонные обделки в виде вязкостного потока сопровождается интенсивным разрушением конструкций, в том числе и при заложении тоннелей в породах обводненных, но практически безнапорных или обладающих незначительными напорами.

При равных условиях требования к предельному значению коэффициента фильтрации бетона Кб одинаковы для несущих конструкций открытого и подземного способов ведения работ. Величина предельного коэффициента фильтрации обделок снижается с ростом напора подземных вод до такой величины, при которой по всей толщине обделки перенос влаги осуществляется за счет тепломассопереноса, но не более /^0,8−10″ 5 м/сут.

7. Разработана комплексная методика учета взаимодействия коммунального подземного объекта с окружающей средой, основанная на определении таких значений параметров, которые характеризовали бы состояние ПТС как безопасное. Основные положения методики позволяют учесть комплексный характер взаимодействия факторов, характеризующих состояние системы «массив — технология — подземное сооружение" — проследить, каким образом изменение одного из элементов ПТС может повлиять на общую экологическую безопасность конкретного тоннеляминимизировать экологические риски при использовании конкретных технологий строительствавыбрать управляющее воздействие для обеспечения надежной работы тоннеля.

8. Эффективное освоение подземного пространства обеспечивается только при условии экологической совместимости коммунального тоннеля с породным массивом и технологическими приемами. Указанная совместимость основана на выработке конкретных решений инженерной защиты окружающей среды с временным опережением по формирующим стадиям технологического цикла и обеспечении гарантированного природоохранного потенциала на каждой стадии работы системы «массив — технология — подземное сооружение». В основе концепции выбора технологии строительства должно лежать сочетание априорной информации о формирующейся ПТС, о динамике ее состояний в процессе жизненного цикла подземного сооружения и возможностей оперативного регулирования технологических параметров в зависимости от изменения состояния этой системы.

9. Оптимальная технология строительства коммунального тоннеля обосновывается расчетом общей эффективности мероприятий инженерной защиты окружающей среды, определяемой как отношение суммарного эффекта от применения конкретной технологии, обеспечивающей предотвращение местных ущербов с учетом фактора времени, к затратам на осуществление мероприятий.

Таким образом, впервые разработана методология, позволяющая увязать экологические, технологические и технические аспекты строительства и эксплуатации коммунальных подземных сооружений. Только при учете всех факторов — технических, технологических, социальных, экономических и экологических — возможно качественное обоснование и разработка проектных решений строительной геотехнологии, направленных на снижение степени экологического риска в коммунальном подземном строительстве.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Куликова Е. Ю. Фильтрационные свойства вмещающих подземные сооружения пород и их влияние на надежность подземных объектов. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 9−12. — М.: МГГУ, 1993, с.101−107.

2. Куликова Е. Ю. Явление «иссушенной зоны» как фактор повышения фильтрационной надежности подземных сооружений. — В сб.: «Строительство горных выработок». -М.: МГИ, 1994, с. 31−41.

3. Куликова Е. Ю. Новое средство механизации и укладки бетонных смесей в подземных выработках. — В сб.: «Строительство горных выработок». -М.:МГИ, 1994, с. 68−71.

4. Куликова Е. Ю. Некоторые аспекты управления фильтрационными деформациями при разработке месторождений и в подземном строительстве. -В сб.: «Строительство горных выработок». -М.: МГИ, 1994, с. 9−24.

5. Kulickova E.Yu. Numerical methods of evaluation of interaction between underground constructions & adjacent rockniass. — Int. Symp. on New Development on Rock Mechanics. — Balkena, Rotterdam, Oct. 10−12, 1994, Shenyang, China, c.2196−2210.

6. Куликова Е. Ю. Фильтрационное взаимодействие подземных сооружений и слабых вмещающих грунтов и качество обделки. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 2. -М.: МГГУ, 1994, с. 101−107.

7. Куликова Е. Ю. Взаимодействие подземного сооружения с массивом вмещающих пород и окружающей средой. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 3. -М.: МГГУ, 1994, с.27−32.

8. Куликова Е. Ю. Методика определения необходимой степени уплотнения вмещающего массива горных пород для размещения капитальных горных выработок. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 5. -М.: МГГУ, 1994, с.45−48.

9. Куликова Е. Ю. Механизм и условия возникновения трещинной водо-проводимости породного массива в условиях его подработки. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 1. -М.: МГГУ, 1995, с.109−116.

10. Куликова Е. Ю. Анализ характера протекания фильтрационных процессов в массиве горных пород в зависимости от зоны водопро водящей тре-щиноватости. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 2. — М.: МГГУ, 1995, с. 107−109.

11. Куликова Е. Ю. Исследование водопритоков в очистную выработку при подработке трещиноватого массива. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 3. — М.: МГГУ, 1995, с. 101−105.

12. Куликов Ю. Н., Куликова Е. Ю. Выбор горных мер защиты на основе прогноза деформаций горных пород и земной поверхности. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 5. — М.: МГГУ, 1995, с. 118−122.

13. Куликова Е. Ю. Предпосылки прорыва подземных и поверхностных вод в горные выработки. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 6. — М.: МГГУ, 1996, с. 109−113.

14. Куликова Е. Ю. Влияние фильтрационных процессов на состояние и условия эксплуатации капитальных горных выработок. — В сб. научных трудов ИПКОН РАН. — М.: 1996, с. 15−21.

15. Куликова Е. Ю. Обоснование условий прорыва воды в горные выработки с точки зрения коэффициента фильтрации и величины притока. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 1. -М.: МГГУ, 1997, с. 173 177.

16. Куликов Ю. Н., Куликова Е. Ю. Технологические аспекты повышения водонепроницаемости укрепленных горных пород. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 2. -М.: МГГУ, 1997, с.42−45.

17. Куликов Ю. Н., Куликова Е. Ю. Пути повышения экологической надежности обделок городских коммунальных тоннелей. — Материалы круглого стола «Научно-технические проблемы разработки экологически безопасных технологий строительства и эксплуатации в сложных горногеологических условиях». — «Неделя Горняка». — М.: МГГУ, 1997, с. 60−64.

18. Куликов Ю. Н., Куликова Е. Ю. Влияние техники и технологии на образование дефектов ограждений при строительстве способом «стена в грунте». — Горный информационно-аналитический бюллетень № 4. -М.: МГГУ, 1997, с. 186−191.

19. Kulickova E.Yu. Prognosis & protection of catastrophic water inrush into excavations. — Int. Symposium on Engineering Geology & the Environment, Bal-kena, Rotterdam, Athens, Greece, 23−27 June, 1997, c. 2451−2455.

20. Куликова Е. Ю. Общая экологическая оценка подземной урбанистики. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 3. — М.: МГГУ, 1998, с. 133−139.

21. Куликов Ю. Н., Куликова Е. Ю. Дефекты несущих конструкций подземных сооружений. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 4.-М.: МГГУ, 1998, с.175−181.

22. Куликова Е. Ю. Катастрофические прорывы водных масс при сооружении вертикальных выработок и методы их ликвидации. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 5. — М.: МГГУ, 1998, с.57−63.

23. Куликов Ю. Н., Куликова Е. Ю. Биологическая коррозия — скрытый дефект конструкций подземных сооружений. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 6. — М.: МГГУ, 1998, с.38−42.

24. Куликова Е. Ю. Токсическое воздействие средств химического укрепления грунтов и материалов гидроизоляции на экологическую надежность подземного строительства. — В сб. «Геотехнология: научно-технические проблемы освоения подземного пространства». — М.: МГГУ, 1998, с.70−82.

25. Куликова Е. Ю. Регулирование допустимых напоров воды в водоносных горизонтах с целью предотвращения внезапного прорыва в горные выработки. — Материалы Всемирного конгресса по экологии в горном деле. -М., 7−11.09.1999, с.387−396.

26. Куликова Е. Ю. Оценка потенциальной экологической надежности действующих городских подземных сооружений. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 1. -М.: МГГУ, 2000, с.80−86.

27. Куликова Е. Ю. Экологическая надежность городских подземных сооружений. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 2. — М.: МГГУ, 2000, с.43−45.

28. Куликова Е. Ю. Экологические последствия водоподавления при освоении подземного пространства крупных городов. — Материалы международной конференции «Освоение подземного пространства», 5−7 апреля. -Тула, с.200−204.

29. Куликова А. А., Куликова Е. Ю. Экологические аспекты формирования, функционирования и защиты окружающей среды крупных городов. -Горный информационно-аналитический бюллетень № 3. — М.: МГГУ, 2000, с.18−23.

30. Куликова Е. Ю. Оценка возможности прорывов подземных и поверхностных вод в горизонтальные и наклонные выработки. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 5. — М.: МГГУ, 2000, с.234−240.

31. Куликова Е. Ю. Архитектура и экология современных городов-мегаполисов. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 8. — М.: МГГУ, 2000, с. 44−48.

32. Куликова Е. Ю. Динамическое воздействие подземного транспорта на окружающую среду. — «Неделя Горняка». Материалы секции «Инженерная защита окружающей среды». Горный информационно-аналитический бюллетень № 9. — М.: МГГУ, 2000, с.75−78.

33. Куликова Е. Ю. Термодинамические процессы при строительстве и эксплуатации городских подземных сооружений. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 10. — М., МГГУ, 2000, с. 139−142.

34. Куликова Е. Ю. Экологические аспекты применения водопонижения в подземном строительстве. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 11. -М.: МГГУ, 2000, с.96−100.

35. Куликова Е. Ю. Классификация подземных сооружений коммунального назначения. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 5. -М.: МГГУ, 2001, с. 175−180.

36. Куликова Е. Ю. Оценка работы коммунальных сооружений с позиций экологической безопасности. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 10. -М.: МГГУ, 2001, с. 21−26.

37. Куликов Ю. Н., Куликова Е. Ю. Проблемы экологической безопасности при городском подземном строительстве. — Международная научно-практическая конференция «Промышленная безопасность и эффективность новых технологий в горном деле». — М.: МГГУ, 2001, с.246−270.

38. Куликова Е. Ю. Оценка методов прогноза возникновения ореолов растекания загрязняющих компонентов в массиве горных пород. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 12. — М.: МГГУ, 2001, с. 12−17.

39. Куликова Е. Ю. Выработка критериев экологической безопасности применения технологий и способов строительства коммунальных подземных сооружений. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 1. — М.: МГГУ, 2002, с.49−52.

40. Куликова Е. Ю. Анализ методов прогноза поступления загрязняющих веществ в атмосферу при проектировании коммунальных подземных сооружений. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 2. — М.: МГГУ, 2002, с.26−33.

41. Куликова Е. Ю. Обоснование наиболее приемлемых технологий строительства коммунальных тоннелей с позиций экологической безопасности. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 3. — М.: МГГУ, 2002, с.24−30.

42. Куликова Е. Ю. Технико-экономическая оценка повышения экологической надежности среды при освоении подземного пространства городов. -Горный информационно-аналитический бюллетень № 3. — М.: МГГУ, 2002, с. 118−121.

43. Куликова Е. Ю. Идентификация и анализ экологических рисков при подземном строительстве. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 5. — М.: МГГУ, 2002, с. 115−118.

44. Куликова Е. Ю. Обоснование области применения технологий строительства коммунальных тоннелей с позиций экологической безопасности. -Горный информационно-аналитический бюллетень № 7. — М.: МГГУ, 2002, с. 165−167.

45. Куликова Е. Ю. Установление ограничений на применение существующих технологий и способов строительства коммунальных тоннелей с позиций экологической безопасности. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 8. — М.: МГГУ, 2002, с. 141−144.

46. Куликова Е. Ю. Анализ аварийных ситуаций и их последствий в коммунальном подземном строительстве. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 10. -М.: МГГУ, 2002, с.115−120.

47. Куликова Е. Ю. Оценка современных мероприятий инженерной защиты атмосферы в коммунальном подземном строительстве. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 10. — М.: МГГУ, 2002, с. 21 -26.

48. Куликова Е. Ю. Моделирование влияния дефектов конструкций коммунальных тоннелей на химическое загрязнение окружающей среды. — Горный журнал № 9. — М., 2002, с.76−79.

49. Куликова Е. Ю. Оценка современных подходов к охране земной поверхности и недр в коммунальном подземном строительстве. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 11. М.: МГГУ, 2002, с.16−18.

50. Куликова Е. Ю. Состояние современных мероприятий инженерной защиты гидросферы при освоении подземного пространства в коммунальных целях. — Горный информационно-аналитический бюллетень № 12. — М.: МГГУ, 2002, с.27−31.

51. Шахтное и подземное строительство. Учебник для студентов специальности «Шахтное и подземное строительство» /Картозия Б.А., Шуплик М. Н., Федунец Б. И., Смирнов В. И., Рахманинов Ю. П., Сыркин П. С., Фисей-ский В.К., Курносов В. И., Панкратенко А. Н., Куликова Е. Ю. Том II. — М.: Издательство АГН, 1999, 567с.

52. Куликова Е. Ю. Горное дело и окружающая среда. Учебное пособие для дипломированных специалистов, обучающихся по специальности «Шахтное и подземное строительство» и по направлению подготовки бакалавров и магистров «Горное дело». — М.: МГГУ, 2001, 167с.

53. Шахтное и подземное строительство. Учебник для студентов спец. «Шахтное и подземное строительство» направления подготовки дипломированных специалистов «Горное дело"/ Картозия Б. А., Федунец Б. И., Шуплик М. Н., Малышев Ю. Н., Смирнов В. И., Лернер В. Г., Рахманинов Ю. П., Фисейский В. К., Резуненко В. И., Курносов В. И., Панкратенко А. Н., Кулико.

332 ва Е. Ю. Том II. 2-е издание, переработанное и дополненное. — М.: Изд. АГН, 2001, 582с.

54. Куликова Е. Ю. Экологическая безопасность при освоении подземного пространства в крупных городах. Учебное пособие для студентов специальности «Шахтное и подземное строительство». — М.: МГГУ, 2002, 375с.

55. Малышев Ю. Н., Айруни А. Т., Куликова Е. Ю. Физико-химические процессы при добыче полезных ископаемых и их влияние на состояние окружающей среды. -М.: Изд. АГН- 2002, 270с.

56. Куликова Е. Ю. Временные рекомендации по расчетной оценке некоторых типов проектируемых и строящихся коммунальных и канализационных тоннелей. — М.: МГГУ, 2002, 60с.

57. Куликова Е. Ю. Подземная геоэкология. — М.: «Вузовская книга», 2003,430с.