И нженерная геология
Горное дело. Строительное дело. Геологические дисциплины.
Рис 1. Схема связи (одна стрелка) и взаимодействия (две стрелки) инженерной геологии с другими науками
Методологической основой решения проблем и задач инженерной геодинамики являются следующие положения. Прежде всего, геологические процессы изучаются как геологическая форма движения материи (горных пород как многокомпонентной системы), как вид изменчивости геологической среды. Изучение процессов основывается на учете следующих законов развития природы (и общества):
а) законов причинно-следственных связей между различными процессами и явлениями, существующих в объективном мире;
б) законов, отражающих неизбежность развития геологических процессов и явлений при наличии определенных несоответствий и противоречий в геологической среде (в материи), законов единства и борьбы противоположностей;
в) законов перехода количества в качество – количественные изменения в геологической среде в результате геологических процессов приводят к качественным изменениям, разрушениям, загрязнениям, формированию новых генетических типов пород.
Сегодня, когда до 35–40 % населения нашей страны живет на территории с экологически неблагоприятными условиями, созданными в том числе и геологическими процессами, роль науки инженерной геодинамики и ее задачи приобретают все большее значение.
2. Общая характеристика современных геологических процессов и явлений как проявления динамики геологической среды
2.1. Определение геологических процессов и явлений как объекта инженерной геодинамики
Инженерная геодинамика изучает геологические процессы и явления в связи с инженерной деятельностью человека.
1. Что такое геологические процессы, как предмет инженерной геодинамики? Это процессы, протекающие в горных породах, часто приводящие их в движение, меняющие их состояние, строение, состав, свойства, создающие новые генетические типы отложений, новые формы рельефа внутри массивов горных пород и на поверхности.
Явления – это результат процесса (тип пород и форма рельефа). Например, овражная эрозия – процесс, овраг – явление. Поскольку любой процесс приводит к какому-то результату, то геологический процесс при изучении и характеристике не разделяют от явления.
Современные процессы и явления в горных породах, вызванные инженерной деятельностью человека большинством инженеров-геологов названы инженерно-геологическими или техногенными. Некоторые исследователи, инженеры-геологи не сторонники этого термина, например В.Д. Ломтадзе [12] считает, что сущность процессов одна, происходят в горных породах и все процессы и явления следует называть геологическими.
Современные геологические и инженерно-геологические процессы и явления, влияющие на инженерную деятельность человека и развивающиеся в связи с инженерной деятельностью человека, изучает инженерная геодинамика. Геологические процессы и явления происходят под действием каких-нибудь природных факторов: например, деятельность солнечной энергии, поверхностных и подземных вод, ветра и т.п. В связи с инженерной деятельностью человека, природные геологические процессы могут затухать, или активизироваться, или возникать и развиваться совершенно новые процессы.
Совокупность современных геологических (и инженерно-геологических) процессов и явлений характеризует, как отмечалось выше, так называемую геодинамическую обстановку территорий, которая и оценивается, изучается человеком для использования территорий в целях различного вида строительства и деятельности.
Геодинамическая обстановка, в основном, из всех природных факторов, в наибольшей степени определяет хозяйственную деятельность человека, влияет на устойчивость сооружений, на выбор места для строительства, на условия жизни людей и т.п. Стоимость инженерной подготовки одного гектара территории, на которой развиты неблагоприятные для освоения застройки геологические процессы и явления, довольно значительна. Так по данным Дроздова С.В. (1983) стоимость (в ценах 1983 г.) осушения 1 га болот 1–10 тыс. р.; борьба с оползнями – 5–20 тыс. р., ликвидация оврагов – 11–15 тыс. р. Результаты инженерной деятельности также приводят, как уже отмечалось, к развитию, активизации процессов и явлений.
Иногда инженер-геолог, плохо выполнивший инженерно-геологические изыскания и составивший плохой прогноз развития процессов и явлений, может быть косвенным виновником возникновения или активизации неблагоприятных процессов и явлений.
Геологическим процессам и явлениям присущи определенные закономерности в развитии как в пространстве, так и во времени.
Особенности пространственного развития следующие.
Геологические процессы и явления приурочены:
К определенным типам пород, например карст развивается в растворимых породах, эоловые процессы – в песках, плывуны – в песках, просадки – просадки в лессовых породах, пучение – в глинистых породах и т.п.
К определенным типам рельефа (болота – на равнинах, в понижениях; обвалы на расчлененном, крутосклонном рельефе и т.д.).
К определенным широтным и высотным зонам.
Во времени каждый процесс проходит в своем развитии несколько стадий:
1) подготовку,
2) возникновение,
3) активное развитие,
4) ослабевание,
5) затухание.
Период от начала развития до полного затухания процесса называют циклом.
Геологические процессы и явления возникают при наличии определенных несоответствий (противоречий) в природе: например неравновесие в системе – минеральный состав пород – гидрогеохими-ческая среда вызывает развитие карста; несоответствие характера размываемости пород – скорости водного потока вызывает эрозию и т.п.
Каждый геологический процесс и явление имеют свои причины возникновения и развития. Основная причина это – геологическая деятельность природных факторов и человека.
Кроме причин необходимо различать условия и факторы, которые способствуют, облегчают или, наоборот, сдерживают проявление тех или иных процессов.
Например, причина карстового процесса – деятельность поверхностных и подземных вод. Но необходимы определенные условия для его развития. Это наличие растворимых горных пород, движущихся подземных и поверхностных вод, обладающих агрессивными, способными растворять породу свойствами. На развитие любого процесса (на его масштабы, виды, скорость и т.п.) влияют такие факторы, как климат, состав пород, рельеф характеристики воды, характер тектонических движений, растительность и т.д. Общая классификация факторов, влияющих на развитие геологических процессов, разработана А.И. Шеко [27] и представлена в табл. 1.
Таблица 1