5.2 Инженерная геодинамика изучает геологические процессы и явления для количественной оценки и прогноза, устанавливает их динамику и интенсивность развития, влияния на окружающую среду и сооружения.

Инженерно-геологические процессы - результат вмешательства человека, а инженерно-геологические явления – результат инженерно-геологических процессов - гидродинамическое давление в грунтах, когда кроме действия гидростатического давления возникает гидродинамическое давление на частицы породы. При напорных градиентах, больше критического, грунт увлекается и уносится водой. При этом возникают явления выноса частиц грунта – суффозия, плывуны.

Суффозия – вынос частиц породы из массива грунта под действием подземных вод, вызывающий оседание поверхности земли. Горные породы водонасыщены, и возможность выноса отдельных частиц определяются их размерами, минералогическим составом, скоростью фильтрации движущейся воды и величиной гидродинамического давления. Механическая суффозия происходит в рыхлых насыщенных водой и мягких связных грунтах при повышении напорного градиента в фильтрационном потоке. Химическая суффозия происходит в растворимых породах (карбонаты, сульфаты и галоиды), с образованием пустот, зависит от растворённых солей, количества и скорости протекающей воды.

Плывуны. При вскрытии насыщенных подземными водами рыхлых несвязных грунтов происходит их движение в направлении действия напорного градиента. Этот процесс называется плывучестью, а грунты - плывунами. При вскрытии плывунов котлованами, карьерами, скважинами, стволами шахт происходит вынос насыщенного водой грунта; в результате в массиве грунта около выработок образуются пустоты и ниши, на поверхности – опускания и провалы. Проходку в плывунах осуществляют с помощью капитального крепления выработок и дренажа водоносных горизонтов вакуумфильтрами.

Закрепление плывуна - нагнетание жидкого стекла и раствора хлористого кальция для грунтов с малым коэффициентом фильтрации пород (от 2,0^.10^-3 до 9,0^.10^-2 см/с), электроосмотической фильтрации и нагнетания твердеющих растворов, замораживание. При защите от плывунов котлованов, тоннелей, карьеров и шурфов применяют кессоны, шпунтовые стенки, забивную крепь, опускные колодцы.

а – «зарядка» вакуум-фильтра;

б – работа вакуум-фильтра;

в – совместная работа вакуум-фильтра с аэрирующей скважиной;

1 – глины;

2 – пески водоносные;

3 – угольный пласт

Рисунок 5.1 – Схема осушения плывунов вакуум-фильтрами

(по С.В. Троянскому)

Возможны прорывы плывунов при сдвижении пород, при пересечении зон дробления, уменьшения мощности водоупорных пород почвы и кровли.

Оползни. Оползание мяких связных грунтов происходит по поверхности раздела под влиянием силы тяжести в связи с изменением физических свойств грунтов.

Просадка - в увлажненных мягких связных макропористых грунтах (лессов и лессовидных суглинков) разрушаются структурные связи (кристаллизационные и водноколлоидные) и уменьшается пористость, возникает неравномерное уплотнение грунтов – просадка и образование трещин. Это высокопористые грунты, состоят из пылеватых частиц.

Для предупреждения просадки выполняют механическое уплотнение трамбующими устройствами, предварительное их замачивание .

Осадка. Сооружения оказывают на грунты вертикальное давление (вес сооружения) и горизонтальное (от действия ветра) воздействие динамических нагрузок. Все эти факторы, а также изменение температуры, влажность грунта могут вызвать сжатие сооружений и осадку.