ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ ТА ЗАВДАННЯ ГРУНТОЗНАВСТВА

В історії розвитку грунтознавства зазвичай виділяють передісторію і три основних етапи [50]: перший - 1920-1945 рр., Другий - 1946-1986 рр., Третій етап - з 1987 року по теперішній час.

Передісторія грунтознавства - тривалий етап розвитку термінології, пошуку методів і методик вивчення ґрунтів. У XIX ст. серед російських будівельників встановилося певне поняття терміна "грунт", під яким розумілися ті гірські породи, які служили в якості підстави для якоїсь споруди. У зв'язку з будівництвом залізниць до геологічного обґрунтування проектів були залучені найбільші російські геологи - І.В. Мушкетів, А.П. Павлов, В.А. Обручов, А.П. Карпінський, С.А. Яковлєв та ін. В процесі цих робіт в геології позначився новий "інженерне" напрямок, а в кінці XIX - початку XX ст. в Росії широкого поширення набули терміни "геолого-технічні" і "техніко-геологічні" вишукування.

Зарубіжні вчені в цей період також досліджують ґрунти в зв'язку з будівництвом споруд. Найбільш значущі роботи проводять: С.А. Coulomb (тиск грунту, зсувні напруження), Т. Telford (канали, земляні роботи, фундаменти), С. Berigny (земляні роботи), A. Collin (стабільність схилів, земляні роботи), Sir В. Baker і WJ, М. Rankine , HD Krey, AL Bell (тиск грунту), J. Boussinesq (розподіл напружень), О. Reynolds (ділатансіі пісків), А.М. Atterberg (класифікація грунтів, консистенція глин).

Перший етап розвитку грунтознавства . У 1923 р в Ленінграді створено Дорожньо дослідницьке бюро, в якому під керівництвом Н.І. Прохорова, П.А. Замятчснско- го і М.М. Іванова були досліджені грунту і осадові породи для дорожнього будівництва. Велике значення для розвитку грунтознавства мали роботи П.А. Замятченского, М.М. Філатова, І.В. Попова, В.А. Приклонских, В.В. Полювання на, С.С. Морозова та ін. Завдяки М.М. Філатову, методологічною основою науки став генетичний підхід при вивченні грунтів. Суть його в тому, що їх склад, будова і властивості розглядаються як результат їх генезису і наступних постгенетіческіх перетворень на етапі діагенеза, катагенеза, метаморфізму і гипергенеза. Одночасно з грунтознавства виникла механіка грунтів. Її вихідні положення були висвітлені і в вийшла в 1925 р монографії К. Терцагі "Будівельна механіка грунтів", де були наведені теорія консолідації і закон ефективних напружень.

У 1929 р була організована перша кафедра інженерної геології в Ленінградському гірничому інституті, в 1930 р відкрито кафедру ґрунтознавства в Ленінградському університеті, в 1932 р - в Московському геологорозвідувальному інституті, а в 1938 р - в Московському університеті.

У 1930 р в Томську в Сибірському геологорозвідувальному інституті створена кафедра гідрогеології та інженерної геології, яка до відкриття аналогічної кафедри в 1968 р в Іркутському технологічному інституті була єдиною в Сибіру і на Далекому Сході.

На даному етапі розвитку грунтознавство сформувалося в самостійну науку, що досліджує свій об'єкт як геологічна і історичний; було розроблено безліч методів і методик вивчення складу, будови, стану і властивостей ґрунтів на основі адаптації методів інших наук і розробки власних методів, що дозволило успішно вирішувати наукові та практичні завдання; відбулася інтеграція грунтознавства з іншими інженерно-геологічними розділами, в результаті чого сформувалася інженерна геологія, яка об'єднала грунтознавство, інженерну геодинаміку і методику інженерно-геологічних досліджень. Випущені навчальні посібники та монографії: М.М. Філатов "Основи дорожнього грунтознавства" (1936), В.А. Приклонский "Загальна грунтознавство" (1943), В.В. Охотин "Фізичні і механічні властивості ґрунтів в залежності від їх мінералогічного складу і ступеня дисперсності" (1937), І.В. Попов "Основи інженерно-геологічного грунтознавства" (1941).

Другий етап - етап бурхливого і багатоплановий розвитку грунтознавства. Дослідження охопили, по Е.М. Сергєєву, "вивчення ґрунтів від мікрорівня до масиву з метою раціонального використання геологічного середовища". У цей період величезний внесок в розвиток методологічних положень грунтознавства внесли В.А. Приклонский, Е.М. Сергєєв, Г.К. Бондарік, В.Д. Ломтадзе, В.Т. Трофимов. Найважливіші результати отримані в вивченні глинистих футів: І.М. Горькову, Н.Я. Денисовим, Р.С. Зіангіровим, В.Д. Ломтадзе, В.І. Осиповим, В.Н. Соколовим; лесових грунтів: Ю.М. Абелеві, А.К. Ларионовим, М.П. Лисенко, А.В. Минервин, П.М. Сергєєвим, В.Т. Трофімовим, Я.Е. Шае- вічем; піщаних грунтів: І.В. Ладигін, Л.В. Шаумян; мерзлих грунтів: С.С. Вяловим, Е.Д. Єршовим, Л.Т. Роман, П.А. Шумским; штучних грунтів: Л.В. Гончарової, С.С. Морозовим, Б.А. Ржаніціним і ін. Сучасні уявлення про структурні зв'язки в грунтах розробили І.В. Попов, В.І. Осипов, В.Н. Соколов; про види води і процесах на кордоні твердої і рідкої компонент - О.М. Сергєєв, Р.І. Злочевская, В.А. Корольов; про морфологічні особливості мікростроенія грунтів електронно-мікроскопічним методом - Р.А. Дацко, Г.Г. Іллінської. Нові прилади для лабораторних вивчення складу, сіроснія і властивостей ґрунтів були розроблені А.М. Васильєвим, В.Я. Калачова, І.М. Литвиновим, співробітниками інститутів Гидропроект, ВСЕГІНГЕО ЦНДІ МПС. Прилади для дослідження властивостей ґрунтів в масиві винайдені І.М. Литвиновим, Л.С. Амаряном, співробітниками трестів інженерних вишукувань.

Видано навчальна література: Е.М. Сергєєв "Загальна грунтознавство" (1952) і "Грунтознавство" (1939); В.А. Приклонский "Грунтознавство" (1949, 1951 і 1955); В.Д. Ломтадзе "Інженерна геологія. Інженерна петрологія" (1970 і 1984); Е.М. Сергєєв, Г.А. Голодковская, Р.С. Зіангіров, В.Т. Трофимов, В.І. Осипов "Грунтознавство" (1971, 1974 і 1983); В.Д. Ломтадзе "Методи лабораторних досліджень фізікомеханіческіх властивостей піщаних і глинистих ґрунтів" (1952, з 1970, 1972 і 1990 рр. Посібник виходило в світ під іншими назвами); Є.Г. Чаповський "Лабораторні роботи по грунтознавства та механіки грунтів" (1958, 1962, 1964 і 1975); "Методичний посібник з інженерно-геологічного вивчення гірських порід" під редакцією Є.М. Сергєєва (1984).

У цей період грунтознавство стало зрілої наукою з досконалим теоретичним базисом і розробленим апаратно-методичним комплексом, які дозволили вирішувати складні завдання по дослідженню грунтів.

Третій етап розвитку грунтознавства починався в умовах перебудови і зміни економічних основ держави. У цей період істотно просунулися теоретичні розробки, засновані на узагальненні накопиченого величезного експериментального матеріалу, маловитратні лабораторні дослідження грунтів, відбулося впровадження комп'ютерних технологій, в тому числі ГІС-технологій. Опубліковані монографії, в яких по-новому розглянуто традиційні питання грунтознавства: В.Т. Трофимов "Генезис просідання лесових порід" (1997), В.А. Корольов "Очищення грунтів від забруднення (2002), І.К. Григор'єва" мікростроенія лесових порід "(2002). У 1993 р опубліковано" Практикум по трунтоведенію ", який об'єднав досвід проведення лабораторних робіт в МГУ. У 2001 р під редакцією В . Т. Трофимова видано "Грунтознавство", що включило величезний матеріал досліджень грунтів; в 2006 р вийшов "Довідник сучасного дослідника", автори В.І. Куштін, І.Ф. Куштін і Л.Р. Маілян; в 2007 р випущені "Інженерно-геологічні карти", автори В.Т. Трофимов і Н.С. Красилова; "Інженерна геодинаміка", автори Г.К. Бондарік, В.В. Пендін і Л.А. Ярг; "Інженерно-геологічні вишукування", автори Г.К. Бондарік і Л.А. Ярг.

Кінцевою метою практичних інженерно-геологічних робіт є створення спільно з проектувальниками, будівельниками і експлуатаційниками природно-геологічної літосістеми (як частини природно-технічної системи), яка, з одного боку, повинна функціонувати стійко, в оптимальному проектному режимі в даних інженерно-геологічних умовах, а з іншого - обмежити зміна останніх під впливом інженерної споруди в деякому оптимальному діапазоні. У цих умовах функціонує природно-технічна система зберігає стійкість, т. Е. Не переходить в іншу систему.

Вирішення цього завдання проходить ряд стадій, в ході яких здійснюється перехід від потенційного впливу на масив гірських порід до реального, в зв'язку з чим інженеру-геологу в процесі своєї діяльності доводиться досліджувати три типи систем:

  • 1) природну геологічну реальну (природну літосістему реальну);
  • 2) природно-технічну літосістему ідеальну;
  • 3) природно-технічну літосістему реальну (рис. 1.1).

Три типу літосістем. досліджуваних інженером-геологом

Мал. 1.1. Три типу літосістем. досліджуваних інженером-геологом:

I - природна геологічна рентна: 2 - природно-технічна ідеальна; і - природно-технічна реальна

Першу з цих систем - природну літосістему реальну - інженер вивчає на першому етапі практичних робіт - на етапі проведення інженерно-геологічних вишукуванні для обгрунтування в нестадійних або раннестадійних проектних рішень. Всі роботи спрямовані на вивчення складу, стану, будови і властивостей (інженерно-геологічних умов) цієї системи і закономірностей їх формування (морфологічна і ретроспективна завдання).

Природно-технічна ідеальна літосістема досліджується інженером-геологом на стадії проектування інженерної споруди. Система створюється спільною працею проектувальника і інженера-геолога в вигляді ідеальних моделей різного типу. На цьому етапі реально існує тільки масив гірських порід, вивчений в інженерно-геологічному відношенні з певною вірогідністю. Інженерної споруди і впливів від нього ще немає, тому ідеальна природно-технічна літосістема моделюється мислення. Визначаються найважливіші морфологічні особливості літосістеми і режим функціонування: вибір типу і розміру споруди, типу фундаменту в даній інженерно-геологічної обстановці; вибір режиму експлуатації; прогноз поведінки масиву під впливом потенційних впливів; обгрунтування і створення проекту схеми захисту інженерної споруди і масиву гірських порід від ймовірних геологічних процесів і т. д.

Природно-технічна літосістема реальна створюється в процесі будівництва технічної підсистеми і її взаємодії з масивом гірських порід. На цьому етапі інженер-геолог отримує якісні та кількісні характеристики взаємодії споруди з масивом гірських порід в результаті режимних спостережень.

Весь комплекс завдань, що розглядаються в процесі інженерно-геологічних досліджень, розділяється на три типи: морфологічні, ретроспективні і прогнозні. Морфологічні завдання - це завдання, пов'язані з вивченням складу, стану, будови і властивостей аналізованих грунтів, їх інженерно-геологічних умов в цілому.

Ретроспективні завдання, т. Е. Звернені в минуле, пов'язані з вивченням історії формування об'єкта досліджень і його якостей. Прогнозні завдання - завдання, пов'язані з вивченням динаміки досліджуваної системи під впливом різних причин в майбутньому; це динамічні задачі, які вирішують у фізичному часу. Їх рішення спирається на дані, отримані при дослідженні морфологічних і ретроспективних завдань.

Різноманіття теоретико-методичних завдань грунтознавства може бути зведене до наступних позиціях:

  • • до подальшого вивчення складу, будови, стану і властивостей ґрунтів і доданків ними товщ верхніх горизонтів земної кори, закономірностей їх формування, динаміки розвитку під впливом еволюції природи і в зв'язку з інженерно-господарською діяльністю людини;
  • • розвитку досліджень по відновленню історії формування та створення логіко-графічних моделей формування властивостей ґрунтів різних класів і різних генетичних типів стосовно конкретних інженерно-геологічними структурами;
  • • створення завершених приватних і загальної теорії формування складу, будови, стану і властивостей ґрунтів (приватні теорії повинні описувати формування особливостей грунтів строго певних генетичних, литологических і інших типів, а загальна теорія повинна відображати головні риси формування всього глобального різноманіття грунтів);
  • • розробці принципово нових методів та методик вивчення складу, будови, стану і властивостей ґрунтів;
  • • вдосконалення теорії і методів оцінки стійкості масивів ґрунтів до природних і техногенних впливів з точки зору забезпечення стабільного функціонування інженерних споруд;
  • • Прикладні завдання можна звести до трьох напрямків:
  • • до інженерно-геологічного обґрунтування проектів інженерних споруд і раціонального використання верхніх горизонтів земної кори для їх розміщення;
  • • оцінці впливу природних і техногенних впливів на стан і властивості ґрунтів і їх масивів як підстав споруд;
  • • практичного керування природно-технічної або природного літосістемой з метою збереження забезпечення ними функціональних особливостей [50].
 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >