ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ И ТЕПЛОВОЙ АНАЛИЗ ГРУНТОВ В ЗОНАХ РАЗМЕЩЕНИЯ КАНАЛИЗАЦИОННЫХ КОЛЛЕКТОРОВ Г.САНКТ-ПЕТЕРБУРГА

Abstract

Ссылка для цитирования: Половников В.Ю., Волынин А.Ф. Геофизический и тепловой анализ грунтов в зонах размещения канализационных коллекторов г. Санкт-Петербурга // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2022. – Т. 333. – № 5. – С. 81-88. Актуальность исследования обусловлена тем, что нормативное функционирование систем канализации городов и промышленных предприятий является залогом поддержания экологической безопасности. На канализационных коллекторах, расположенных в центральной, северной и восточной частях г. Санкт-Петербурга, происходили аварийные ситуации с выходом плывунного грунта в коллектор при строительстве (площадь Фаберже, наб. р. Невы) или при эксплуатации с образованием крупной воронки (Рижский проспект). Над канализационными коллекторами, проходящими по набережным реки Фонтанки, канала Грибоедова и реки Мойки, происходили провалы грунта и многочисленные просадки дорожного покрытия. В результате геофизических работ на этих участках установлены плывунные грунты, характеризующиеся очень низкими удельными электрическими сопротивлениями (менее 3 Ом·м). Такие удельные электрические сопротивления ранее не отмечались для грунтов, слагающих геологический разрез четвертичных отложений города. Цель: геофизический и тепловой анализ грунтов в зонах размещения канализационных коллекторов г. Санкт-Петербурга, расположенных в местах аварий. Объект: группа канализационных коллекторов г. Санкт-Петербурга, расположенных в местах аварий с выходом плывунного грунта. Методы. Геофизические работы выполнены методом электротомографических измерений на 18 профилях вдоль трасс коллекторов и перпендикулярно к ним и методом спектрального сейсмоакустического профилирования по 4 профилям, совмещенным с профилями электроразведки. Численный анализ процессов переноса тепла выполнен с применением обоснованной разностной сетки и шагов интегрирования по времени. Обоснованность и достоверность результатов численного анализа температурных полей в зонах размещения канализационных коллекторов следуют из проведенных проверок используемого метода на сходимость и устойчивость решений на множестве сеток, выполнения условий баланса энергии на границах области расчета, а также подтверждаются сравнением результатов с аналогичными результатами. Использовался метод конечных разностей и неявная разностная схема. Разрыв теплофизических характеристик на границах контакта между слоями и применение комбинированной системы координат являлись особенностями решения поставленной задачи. Результаты. Проведены геофизическое исследование и анализ температурных полей грунта в зонах размещения канализационных коллекторов г. Санкт-Петербурга, расположенных в местах аварий. Показано существенное влияние канализационного коллектора на распределение температур в зоне его размещения. Теоретически подтверждена возможность развития и размножения бактерий группы психрофилов в местах прокладки канализационных коллекторов.