2) Методы прогнозирования в инженерной геологии

В настоящее время известно четыре группы методов инженерно-геологического прогнозирования. К первой относится груп­па методов геологических, физико-географических и антропогенных индикаторов. Эта группа эвристического прогнозирования или прогнозирования на основании общих соображений. В основе подобных методов лежит возможность предсказания ожидаемых изменений структуры и свойств геосистемы по изве­стным ее свойствам или известным результатам взаимодействия геосистемы с внешними средами (по некоторым известным приз­накам-индикаторам или по их совокупности). Признаки-индикаторы могут быть геологическими (генезис, возраст, литологический состав пород, их свойства, характеристики пространственной изменчивости, характер неотектонических движений и др.).

Вторая широко известная группа методов прогнозирования — предсказание структуры и свойств некоторой естественной геосистемы (или природно-технической геосистемы), даваемое путем перенесения на эту геосистему известных оценок структуры и свойств геосистемы-аналога. Такие методы прогнозирования называются методами инженерно-геологических аналогий. В основе методов лежит следующее допущение. Если состояние прогнозируемой геосистемы в момент времени, соответствующий моменту разработки прогноза t_n, подобно состоянию геосистемы- аналога в момент t_o, отвечающий времени начала наблюдений за аналогом, и если предполагается, что движение во времени геосистемы-аналога и прогнозируемой обусловлены одними и теми же взаимодействиями, то и результаты их движения за равный период времени должны быть более или менее одинаковыми. Следовательно, состояние прогнозируемой геосистемы в момент времени, ограничивающий заблаговременность прогноза t_р, будет адекватно состоянию геосистемы-аналога в момент t_n. Это позволяет отнести к прогнозируемой геосистеме оценки структуры и свойств геосистемы-аналога, полученные на момент t_n.

Методы физического моделирования широко используют в различных областях науки и техники. В инженерной геологии применяют следующие методы: лабораторные и полевые экспериментальные методы грунтоведения и механики грунтов (моделирование процессов деформации, разрушения, консолидации, ползучести, выветривания и др.); моделирование экзогенных геологических (включая инженерно-геологические) процессов методами эквивалентных материалов, поляризационно-оптическими, электрогидродинамических аналогий (ЭГДА), методами, предусматривающими использование естественных материалов и создание искусственного поля тяготения (на центрифуге). Эксперименальные методы грунтоведения и механики грунтов отличаются целевым назначением от других методов физического моделирования. Они позволяют изучить процессы, происходящие в грунтах под влиянием внешних, в основном механических, взаимодействий, и получить характеристики этих процессов — показатели механических свойств грунтов (показатели прочности, сжимаемости, разуплотняемости, реологических свойств). Эти показатели в дальнейшем используют при физическом или математическом моделировании экзогенных геологических процессов (расчеты осадок устойчивости и т. д.). Другие методы физического моделирования предусматривают создание вещественных моделей, подобных реальным геосистемам в отношении каких-либо структуры или свойств. На основании исследования поведения моделей под влиянием внешних взаимодействий обычно дают частный инженерно-геологический прогноз.

Математические методы прогноза развиваются в двух направлениях. Традиционное направление математических методов прогнозирования представлено способами расчета параметров экзогенного геологического процесса, не предусматривающими срочный прогноз, или способами расчета состояний геосистемы на заданный момент времени (срочный прогноз). Типичные методы расчета опираются на детерминированный математический аппарат. К числу прогнозов, даваемых безотносительно ко времени, относятся прогнозы осадок сооружений, устойчивости откосов, фильтрационных потерь и аналогичные им. К срочным прогнозам, разрабатываемым с использованием детерминированного аппарата, принадлежат прогнозы времени консолидации, ползучести, переработки берегов водохранилищ.