![](/user_photo/_userpic.png)
- •«Томский политехнический университет»
- •Т.Я. Емельянова
- •Инженерная геодинамика
- •Предисловие
- •Инженерная геодинамика, ее содержание, задачи и методы
- •Общая характеристика современных геологических процессов и явлений как проявления динамики геологической среды
- •Определение геологических процессов и явлений как объекта инженерной геодинамики
- •Инженерно-геологические классификации геологических процессов и явлений
- •Количественная оценка развития современных геологических процессов и явлений
- •Содержание инженерно-геологической оценки геологических и инженерно-геологических процессов и явлений
- •Инженерно-геологические условия как условия и факторы развития современных геологических процессов
- •Определение понятия инженерно-геологические условия
- •3.2. Горные породы и их роль в развитии геологических процессов
- •Тектоника и неотектоника
- •Геоморфологические условия
- •Подземные воды и современные геологические процессы и явления
- •Современные методы прогнозирования геологических процессов и явлений с целью рационального использования и охраны геологической среды
- •Инженерно-геологическая характеристика оползней
- •5.1 Общая характеристика оползней
- •Причины нарушения устойчивости пород на склонах и образования оползней
- •Факторы развития оползней
- •Динамика и механизм оползневого процесса
- •Инженерно-геологические классификации оползней
- •Прогноз устойчивости склонов и развития оползней
- •Основные задачи и содержание инженерно-геологического изучения оползней
- •Противооползневые мероприятия
- •Заболачивание и болота
- •Определение понятий
- •Закономерности заболачивания суши и образования болот
- •6.3. Условия и факторы развития болот
- •Инженерно-геологические классификации болот
- •Характеристика болотных отложений
- •Опасность, риск и ущерб от природных и техногенных (антропогенных) геологических процессов
- •Понятие об опасности, риске и ущербе
- •Методы оценки и прогнозирования опасности и риска экзогенных геологических процессов
- •8. Геологические процессы и явления западной сибири
- •Геологические процессы и явления, обусловленные деятельностью поверхностных вод
- •Геологические процессы и явления, обусловленные деятельностью подземных вод
- •Геологические процессы и явления, обусловленные деятельностью поверхностных и подземных вод
- •Геологические процессы и явления, обусловленные действием гравитационных сил на склонах
- •Геологические процессы и явления, обусловленные деятельностью ветра (эоловые процессы)
- •Районирование территории Западной Сибири по развитию комплексов современных геологических процессов и явлений
- •Заключение
- •Список литературы
- •Содержание
- •Инженерная геодинамика
- •Томский политехнический университет Система менеджмента качества Томского политехнического университета сертифицирована national quality assurance по стандарту iso 9001:2000
участках
опусканий.
Изучение
типов и формирования рельефа в инженерной
геологии состоит в детальном его
расчленении на элементы по возрасту,
генезису, строению, морфологии и
морфометрии и другим признакам. В
геоморфологических элементах отражены
основные черты геологи-ческой среды,
истории ее развития, климатические и
гидрологические факторы, техногенное
воздействие, поэтому геоморфологические
условия могут использоваться как
индикаторы современного состояния
территории и его дальнейшего изменения.
Все
элементы рельефа изучаются с
инженерно-геологической точки зрения
для:
выяснения
тектонического и неотектонических
структур, поскольку основной облик
рельефа территории создается эндогенными
движениями;
выяснение
и прогнозирование различных геологических
процессов и явлений. Определенные типы
долин указывают на характер эрозии,
наличие понижений - на развитие карста
или просадочно-суффозионных процессов
и т. д.;
выяснение
влияния на характер обводненности
территории, режим вод;
предварительной
оценки состава и физико-механических
свойств пород;
общей
оценки характера рельефа и его влияния
на инженерную деятельность человека.
Исключительно
важным является изучение речных долин,
их типов, профиля, формы, строения,
склонов и других элементов, наличие
переуглубленных участков, древних
долин, так как на основе этого с наибольшей
полнотой решаются все перечисленные
выше задачи. На равнинах и в горно-складчатых
областях основное внимание необходимо
уделять характеру расчлененности.
Недоизученность,
недооценка геоморфологических условий
может влиять на неудачный выбор места
для размещения сооружений, их деформации
в результате развития, активизации
геологических процессов и явлений.
Примером этому могут служить многолетние
деформации очистных сооружений
целлюлозного завода в Слюдянке на
Байкале, что привело к сбросу загрязненных
отходов в озеро.
По
сообщению В. А. Кирюшкина, начальника
отдела изысканий АО «Томскгипротранс»,
инженеры-геологи предположили, что
площадка строительства располагается
на террасе оз. Байкал, где геологический
разрез представлен гравийно- галечниковыми
породами с высокой несущей способностью,
практически несжимаемыми, и дали
положительное заключение о строительстве.
Но на деле оказалось, что площадку
выбрали в пределах другого
геоморфологического элемента - долины
небольшой речки, впадающей в оз. Байкал,
где геологический разрез в верхней
части был представлен ее отложениями
- переслаиванием торфа и маломощного
слоя галечника, в который и был погружен
фундамент сооружений. Деформирование
нижезалегающего слоя торфа и вызвало
дерформирование сооружений.
Все
это было выяснено только после проведения
детальных инженерногеологических
изысканий на площадке сооружений.
Подземные
воды - один из важнейших компонентов
инженерно-геологических условий.
Подземные воды и горные породы образуют
единую динамическую взаимосвязанную
систему, они в значительной степени
определяют развитие
31
Геоморфологические условия
Подземные воды и современные геологические процессы и явления
геологических
процессов - третьего главного компонента
геологической среды. Подземные воды
играют большую роль в развитии
геологических процессов как причина
(карст, болота, наледи, суффозия, плывуны),
условия и факторы развития. Основными
характеристиками гидрогеологических
условий, изучае-мыми в инженерно-геологических
целях, являются гидрогеологическое
строение территории, глубина залегания
грунтовых вод, их режим, связь с
нижезалегающими водоносными горизонтами,
гидростатические напоры, фильтрационные
параметры, направления и скорости
движения подземных вод, их химический
состав и агрессивные свойства по
отношению к горным породам и строительным
материалам. Подземные воды изучаются
и оцениваются в инженерной геологии
т. к. они:
определяют
развитие геологических и
инженерно-геологических процессов и
явлений;
снижают
прочность пород, ухудшают их
физико-механические свойства;
создают
гидростатическое и гидродинамическое
давление в породах, влияют на естественное
напряжение пород;
агрессивные
воды разрушают фундаменты сооружений;
обуславливают
прорывы в подземные выемки, шахты,
карьеры и котлованы.
Оценка
водного баланса массивов пород необходима
для количественного прогноза интенсивности
многих процессов во времени и для
обоснования эффективности дренажных
и других защитных мероприятий. Динамику
и режим подземных вод необходимо изучать
как в естественных условиях, так и в
измененных техногенными факторами.
Примером
влияния техногенного фактора на
подземные воды и на развитие геологического
процесса являются плывунные процессы,
возникшие при строительстве метро в
1974 г. в г. Ленинграде [12]. Подземная
выработка вскрыла обводненные породы,
обладающие плывунными свойствами,
тысячи кубических метров плывуна быстро
заполнили часть выработки, на поверхности
образовалась мульда оседания. Достаточно
достоверно это событие, масштабы
процесса, характер разрушений
воспроизведены в художественном фильме
«Прорыв».
Современные
геологические процессы и явления также
являются одним из важнейших компонентов
инженерно-геологических условий и
представляют собой наиболее быстро
развивающийся, изменяющийся компонент,
обусловливающий динамичность всей
системы. Геологические процессы - это
фактор, компонент инженерногеологических
условий, который является наиболее
молодым, активным фактором формирования
инженерно-геологических условий в
целом. Некоторые геологические процессы
и явления выступают в роли фактора
развития, возникновения, активизации
других процессов и явлений. Например,
выветривание способствует развитию
оползней, обвалов, селей и других
процессов. Суффозия ослабляет массив
пород и способствует развитию оползней
и т. д.
Таким
образом, при оценке, изучении геологических
процессов и явлений, их влияния на
хозяйственную деятельность человека
инженерно-геологические условия должны
изучаться как система взаимосвязанных
компонентов. Кроме того, последние
должны изучаться, оцениваться как
результат геологического развития
территорий. Знание геологической
истории любого региона может объяснить
особенности их инженерногеологических
условий и поможет составить прогноз
изменения компонентов геологической
среды под влиянием антропогенеза.
В
заключении главы приведу пример роли
недооценки влияния факторов
инженерно-геологических условий на
развитие геологических процессов и
явлений. Очень сложная ситуация сложилась
при строительстве в 1976 г. транспортно-дренажной
штольни Северо-Муйского тоннеля на
Байкало-Амурской дороге [18].
На
одном из участков штольня пересекает
эрозионно-тектоническую депрессию,
32
выполненную
обломочным сцементиро-ванным (песчаники)
и рыхлым (пески, дресва и пр.) материалом.
Мощность рыхлой толщи достигает 120-170
м. Фундамент депрессии представлен
лейкократовыми гранитами, имеет блоковое
строение и разбит серией тектонических
нарушений (рис. 5). Рыхлая толща обводнена,
причем напоры над почвой штольни
доходили до 100 м. Питание бассейна
поровых вод смешанное: инфильтрационное,
поступающее сверху из гольцовой части
хребта, и напорное - за счет термальных
вод, разгружающихся снизу по зоне
разлома. Особенность рассматриваемого
резервуара подземных вод заключается
в том, что около 60% питания он получает
за счет термальных вод, обладающих
весьма выдержанным режимом в годовом
цикле. Вторая особенность связана с
приуроченностью депрессии к зоне
активных неотекто-нических подвижек,
которые привели к образованию
дизъюнктивных срывов в отложениях
депрессии и возникновению зон повышенной
водопроницаемости. Сейсмичность района
9 и более баллов, поло-жительные
современные движения до 12 мм в год.
-жтт:
vj/ттж
о,*
-I— >
йШЙяШИ4/.
‘
1ШШГ'
■
♦/ /
пт
+
+1 н
1_L I I
" ii
Г!*
т
+
Рис. 5. Схема гидрогеологического разреза эрозионно-тектонической депрессии по линии одного из участков Северомуйского тоннеля [18]:
1 - лейкократовые граниты; 2 - рыхлые четвертичные отложения различного состава и генезиса; 3 - полимиктовые слабосцементированные песчаники; 4 - тектоническое
нарушение; 5-7 - уровень подземных вод: 5 - в естественных условиях; 6 - в результате комбинированного водопонижения на июль 1981 г.; 7 - на ноябрь1981 г.; 8 - изотермы подземных вод, °С; 9 - поступление холодных инфильтрационных вод; 10 - разгрузка термальных вод; 11 - ось тоннеля
Проходка штольни в рыхлых отложениях депрессии началась в период критического питания подземных вод. Тем не менее на участке проходки длиной 50 м суммарный объем вывалов рыхлой грубообломочной массы за полгода составил около 2500 м . Прорыв грунтов часто сопровождался резким увеличением водопритока - с 320 до 400 - 700 м/ч. В сентябре при достижении максимума летне-осеннего питания повышение напора подземных вод привело к увеличению градиента депрессионной поверхности в районе забоя. Значение градиента превысило критическую величину, и песчаные отложения перешли в плывунное состояние. В результате через забой в транспортнодренажную штольню под давлением около 150 т/м2 в течение 7 мин было вынесено более 5000 м3 водно-грунтовой массы. На поверхности образовалась провальная воронка диаметром - 7 м и глубиной около 1 м, а в толще пород над кровлей забоя возникли полости глубиной от 0,3-0,5 до 7 м и произошло сильное разуплотнение пород, погибло 4
33