разработка рекомендаций по исследованиям и наблюдениям с целью обеспечения заинтересованных ведомств информацией о развитии и угрожаемое™ прогнозируемых процессов и явлений.

Далее, при рассмотрении конкретных процессов и явлений будет показана специфика задач прогнозирования для каждого процесса в отдельности. Чем конкретнее прогноз, тем он более достоверен и надежен.

Прогнозные модели, используемые при изучении геологичес­ких процессов, бывают двух типов: детерминированные и вероят­ностно-статистические. Напомним, что детерминированные модели представляют собой математические (знаковые или графические) выражения функциональных связей между отдельными элемента­ми процесса, установленные теоретически или эмпирически. Они обычно строятся при локальном краткосрочном прогнозировании гравитационных процессов (оползней, осадок, просадок). Вероят­ностно-статистические модели (линейные, корреляционные, дис­персионные и другие) позволяют полнее отразить многофактор­ность геологических процессов, поскольку они включают в про­гноз не только функциональные зависимости, но и случайные величины (факторы), характерные как для природных, так и для техногенных процессов. Но для их использования необходима ко­личественная статистическая информация, полученная в резуль­тате долговременных стационарных наблюдений за развитием изу­чаемого процесса. И тем не менее вероятностно-статистические модели получают все большее применение в прогнозах поведения сложных природных и природно-техногенных систем. Гармони­ческий анализ, например, позволяет прогнозировать процесс без рассмотрения его факторов, роль которых проявляется в интен­сивности (частоте) возникновения явлений.

Методы прогнозирования геодинамических процессов обычно рассматриваются в общем виде в трех группах: а) сравнительно­геологические, б) расчетно-аналитические и в) моделирование. Г. С. Золотарев (1983), рассматривая методы прогнозов гравитаци­онных процессов на склонах, основанные на детерминированных моделях, выделяет методы аналогии (сравнительно-геологический, сравнительный, геологического подобия, историко-геологичес­кий), расчетные и экспериментальные методы (численные, конеч­ных элементов, вариационно-разностные, моделирование). Среди вероятностных методов он рекомендует метод геодинамического потенциала, разработанный ВСЕГИНГЕО.

Каждая группа методов получила свое развитие применительно к определенным процессам и явлениям, но тем не менее их можно использовать для всех процессов в зависимости от требуемой сте­

пени детальности прогнозирования. Так, например, сравнительно- геологические методы прогнозирования дают лучшие результаты на начальных стадиях исследований, когда речь идет о прогнозе возникновения процессов, поскольку эти методы основаны на ана­лизе данных о природной обстановке и выявлении закономернос­тей возникновения и развития геологических процессов в настоя­щее время и возможности их переноса на будущее. Более надеж­ные результаты прогнозирования дают методы, относящиеся к первой группе, такие как метод природных аналогов JI. Б. Розов­ского и метод инженерно-геологических аналогий Н. В. Коломен­ского. Расчетные (аналитические) методы, которые основаны на использовании моделей процессов (детерминированных или веро­ятностно-статистических), как правило, применяются на деталь­ных (завершающих) стадиях прогнозирования, когда возможно построение расчетных моделей по предыдущим работам. Это, од­нако, не исключает возможности их применения для усиления ме­тодов первой группы. Методы моделирования (физического или математического) применяются в особо сложных условиях при прогнозировании взаимодействия между неоднородной геологи­ческой средой и сооружением высокой степени ответственности (гидротехнические и горные сооружения, освоение подземного пространства крупных городов и др.). Чаще всего применяют мо­делирование на эквивалентных и оптически активных материалах, центробежное и аналоговое моделирование и др.

Использование системного подхода в инженерной геологии позволяет определять в каждом конкретном случае последователь­ность прогнозирования и долю участия в нем отдельных методов и приемов. Наиболее часто применяемый алгоритм прогнозирования техногенных геологических процессов на осваиваемых территори­ях показан на рис. 4.2.

Интерес представляет системный подход к прогнозу геологи­ческих процессов А. А. Махорина, рассмотренный в книге «Тео­ретические основы инженерной геологии» (1985), в частности ис­пользование системных моделей. В рамках поставленной задачи в качестве целостной системы рассматривается любой геологичес­кий объект, состоящий из элементов, связанных между собой оп­ределенным образом. Система характеризуется системными пара­метрами (атрибутами), которые выбираются в соответствии с по­ставленной задачей (построение модели системы). В табл. 4.1 приведены типы геологических систем и их модели применитель­но к изучению геологических процессов.

Сложность и многофакторность геологических процессов при­водит к тому, что их модели строятся по принципу избирательного подобия с объектом по ограниченному числу критериев подобия. Последние выбираются двумя способами: анализом размерностей используемых величин или теоретическим анализом процесса. Под­бор критериев геологического подобия к определению ширины зоны переработки берегов водохранилищ был выполнен Л. Б. Ро-

Задание на прогнозирование техногенных геологических процессов

зовским в 1995 году. К сожалению, трудности, связанные с подбо­ром аналогов, т. е. с составлением атласов реальных случаев перера­ботки берегов с разнообразными условиями и факторами оказались очень большими, а без этих данных осуществить прогноз нельзя.

Результаты прогнозирования техногенных геологических про­цессов и явлений многообразны и зависят от вида исследуемого процесса, его природных условий и техногенных факторов, от ста­дии прогнозирования, применяемых методов и техники при полу­чении исходной информации и т. п., а также от профессионально­го уровня специалистов (инженеров-геологов). На начальных ста­диях результаты выдаются заказчику в виде геологических и геоморфологических карт, разрезов и профилей, таблиц показате­лей физико-механических свойств, сведений о поверхностных и подземных водах, детального описания наблюдаемых (современ­ных) геологических процессов и других изменений геологической обстановки, их причин и интенсивности развития. В более про­стых природных условиях на этих стадиях можно построить рас­четные модели и провести предварительные (ориентировочные) расчеты, а также обосновать характер и масштабы защитных мероприятий или других мер по ограничению негативного воздей­ствия на геологическую среду и обеспечению устойчивости сущес­твующих зданий и сооружений. На начальных стадиях прогно­зирования дается оценка чувствительности (защищенности) гео­логической среды или отдельных ее элементов к воздействию проектируемого сооружения или тех процессов, которые это воз­действие вызовет.

На более детальных и особенно на завершающих стадиях заказ­чику выдаются более точные и конкретные результаты прогнозиро­вания. Они выражаются в количественной оценке угрожаемое™ (опасности) ожидаемых процессов и явлений, риска для жизнедея­тельности на осваиваемой территории, в параметрах строительных выработок с точки зрения их устойчивости, а также ограничения масштабов и интенсивности техногенного воздействия, обеспечива­ющих экологическую безопасность в будущем. На этих же стадиях разрабатываются рекомендации по организации мониторинга, стро­ительству управляющих процессами мероприятий и т. п.

Термин «риск», который пришел к нам из зарубежной литера­туры, понимается разными исследователями неоднозначно. Неко­торые из них считают риск и опасность данного события идентич­ными, другие же предлагают строить карты риска, на которых сле­дует отображать условия возникновения как природных, так и техногенных процессов. Слово «риск», являющееся производным от глагола «рисковать», следует употреблять в смысле инженерно­го (проектного) решения, содержащего элемент неполной уверен­ности в прогнозе, в рекомендациях, в принятии решения к дейст­вию. Риск надо рассчитывать на базе очень точной информации о надежно установленных закономерностях процесса. Уже сущест­вуют расчеты сейсмического, оползневого и селевого риска.

Глава 5

Таблица 5.2

жацие более детальным расчленением происходящих процессов и явлений. Во-вторых, приведены количественные и качественные показатели пораженности пород и территорий, масштабов явле­ний и скоростей развития процессов. В-третьих, инженерно-гео­логические процессы и явления (техногенные аналоги природных) показаны с большой полнотой для различных видов сооружений. Мы приводим эту классификацию в сокращенном виде, без пока­зателей интенсивности развития (табл. 5.3).

Остановимся теперь более подробно на классификации Г. К. Бон­дарика (1981), которая существенно отличается от всех предло­женных ранёе по построению, форме и содержанию (табл. 5.4). Она названа «Общей классификацией экзогенных геологических процессов», но включает и землетрясения.

Общие положения построения классификации.

1. Что должна учитывать общая классификация:

а) среду, взаимодействующую с геологической обстановкой;

Возбужденная сейсмич­ность при глубоком нагнета­нии воды и создании водохра­нилищ

Обжиг, разрыхление и сжа­тие пород при подземных взры­вах

Выветривание — образо­вание дисперсной, обломоч­ной и трещинной зон

45

Признаки классификации:

а) первичные (подготовительные) и вторичные (определяющие опасность) экзогенные геологические процессы;

б) внешняя среда, воздействующая на геосреду;

в) приуроченность процессов к контактам геологической среды с внешними средами;

г) характер взаимодействия по отношению:

к геосистеме (динамическое или функциональное), к пространству (распределенное или сосредоточенное), ко времени (импульсное, квазипериодическое, непрерывное), к виду (гравитационное, механическое, химическое, термоди­намическое);

д) процессы — компоненты изучаемого процесса;

е) источник энергии процесса;

ж) стадии и режим процесса;

з) внешние и внутренние причины процесса;

и) характеристика условий процесса (областей с неустойчивой структурой).

Анализируя роль перечисленных признаков в разделении про­цессов, Г. К. Бондарик ограничивает их семью наборами, делящи­ми процессы:

• на первичные и вторичные — Я,;

в зависимости от среды, воздействующей на геосреду (ат­мосфера, поверхностная гидросфера, литосфера) — Я₂;

по внешним причинам (естественным и техногенным) (всего 19 причин) — Я₃;

по внутренним причинам (всего 10 причин) — Я₄;

по отношению взаимодействий к пространству — Я₅;

по отношению взаимодействий ко времени — Я_б;