10.3 Инженерно-геологические процессы

Инженерно-геологические процессы — современные процессы (землетрясения, обвалы и др.) и такие процессы, которые возникают и протекают, благодаря инженерной деятельности человека.

Таблица 8 - Классификация инженерно - геологических процессов

Источник энергии	Форма проявления энергии	Инженерно-геологический процесс
Экзогенный	Гравитационные смещения	Обвалы. Осыпи. Оползни. Лавины
	Действие поверхностных вод	Подмыв берегов (абразия). Сели (грязекаменные потоки). Болота (заболачивание) Карст. Суффозия. Плывуны.
	Развевание и выветривание	Эоловые процессы. Выветривание горных пород.
Эндогенный	Сейсмические явления. Тектонические явления	Землетрясения. Современные колебательные движения
	Инженерная деятельность человека	Процессы, связанные с водоотливом. Горное давление. Сдвижение горных пород над выработками

10.3.1 Оползни - скользящее смещение горных пород на склонах под действием силы тяжести и при участии поверхностных или подземных вод. Возникновение и развитие оползней зависит от высоты, крутизны и формы, геологического строения, свойств пород, гидрогеологических условий. Сопротивлению оползню оказывают сцепление и внутреннее трение пород, способствуют вес породы, расположение на них зданий и сооружений, гидродинамическое давление подземных вод:

10.3.2 Сели (сили, селевые потоки, грязекаменные быстронесущиеся потоки) - горные потоки, формируются в некоторых речных бассейнах, преимущественно при ливневых осадках или быстром таянии снега (льда) и насыщенных твердым материалом. Такие потоки обладают значительными скоростями, большой разрушительной силой и создают характерные для них отложения. В зависимости от объемов воды селевые потоки разделяют:

- воды много - сели текучие, водо-каменные, жидкие, грязекаменные; скорость движения такого потока не отличается от скорости движения чисто водного потока, количество выносимого материала 50-100 кг/м³ воды;

- воды мало - связные грязекаменные потоки, сели приобретают характер вязко-текучей грязекаменной массы, движение потока медленное, количество выносимого материала 600-1000 кг/м³ воды.

Источники воды - ливни, быстрое таяние снега и льда, прорывы естественных и искусственных водохранилищ, твердого материала - продукты выветривания, покрывающие горные склоны, оползни и обвалы при землетрясениях.

На Украине наблюдаются в Крыму и Карпатах.

10.3.3 Карст - пустота от выщелачивания горных пород (известняки, доломиты, гипсы и др.). Карстовые пустоты нередко обрушаются с образованием провалов или оседанием почвы, образованием воронок, озер и впадин на поверхности Земли (карстовый рельеф). Слово «карст» -известняковое плато в провинции Каринтия (юг Австрии).

В зависимости от состава пород выделяют такие типы карстов: 1. карбонатный (известняковый, доломитовый, меловой); 2. сульфатный (гипсовый); 3. сульфатно-карбонатный.

В глинах и лессах наблюдается не карст, а механический вынос (механическая суффозия).

По отношению к поверхности Земли существует открытый карст (карстообразующие породы лежат на поверхности) и закрытый карст (породы перекрыты). Признаки карстов: 1. Исчезающие ручьи и реки. 2. Участки с частичной потерей воды в реках. 3. Крупные карстовые источники. 4 Подземные реки и озера.

10.3.4 Суффозия (suffosio - подкапывания) - процесс вымывания мелких частиц из горной породы фильтрующейся водой. Различают механическую и химическую суффозию. Механическая суффозия — разрыхление пород (чаще всего песок) и вынос частиц потоком фильтрующейся воды. Химическая суффозия — выщелачивание и вынос из пород водорастворимых солей (гипс, каменная соль и др.) Встречаются случаи совместного проявления механической и химической суффозии (в песчаниках растворяется известковый цемент, затем происходит механический вынос мелких частиц).

Суффозия наиболее активно проявляется при искусственном или естественном изменении гидродинамических условий (колебания уровней подземных вод, откачка, дренирование и др.).

10.3.5 Плывуны - текучие водонасыщенные дисперсные породы (пески различного гранулометрического состава). В природе известны истинные плывуны и псевдоплывуны (ложные плывуны).

Истинные плывуны - такие рыхлые породы, оплывание которых обусловлено наличием органоминеральных коллоидов, которые обеспечивают малое механическое сцепление, вязкость, текучесть, эластичность и др. Признаками истинных плывунов является: наличие фракции <5 мк в количестве не менее 3 %; высокая пористость; малая водопроницаемость и водоотдача; наличие коллоидов; тиксотропность (способность студней и гелей при механическом воздействии — встряхивание, перемешивание — разжижаться и переходить в золи, которые в спокойном состоянии снова переходить в студни, такие превращения могут быть многократными); изменение свойств при высушивании плывунов из-за необратимого свертывания коллоидов.

Псевдоплывуны — оплывание обусловлено наличием гидродинамического давления. Например, если через сосуд с песком пропускать снизу вверх воду, постоянно увеличивая ее напор, можно при определенном гидравлическом градиенте добиться перехода песка во взвешенное состояние.

Меры по борьбе с плывунами:

1. Искусственное осушение — понижение уровня подземных вод путем откачки из скважин.

2. Крепление плывунов с помощью шпунтовых ограждений, забивной крепи, опускания колодцев.

3. Замораживание.

4. Применение сжатого воздуха при проходке плывунов с применением давления до 2,5 МПа (кессонный способ проходки).

10.3.6 Устойчивость и поведение пород в горных выработках зависит как от геологических, так и технологических факторов. К геологическим факторам относятся мощность пластовой отдельности в кровле горной выработки, физико-механические свойства, трещиноватость и обводненность.

По месту залегания кровли подразделяются на ложную, непосредственную и основную. Ложная кровля - слой пород небольшой мощности (до 0,5-0,6 м), залегающий непосредственно над угольным пластом и обрушающийся одновременно с выемкой угля. Непосредственная кровля -толща пород, расположенная непосредственно над угольным пластом или ложной кровлей. Основная кровля - толща крепких устойчивых пород, залегающих над угольным пластом, непосредственной и ложной кровлями. По устойчивости кровли пород подразделяются на весьма неустойчивые (отходит вместе с углем), неустойчивые (кровля удерживается, если ее закрепить), малоустойчивые (управление способом полного обрушения), среднеустойчивые (полное обрушение) и весьма устойчивые (плавное опускание).

10.3.7 Динамические явления в горных выработках рассмотрены в разделе 16 «Горно-геологические явления при разработке угольных месторождений».