Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Шпаргалка к экзамену по Инженерной геологии - файл 1.doc


Шпаргалка к экзамену по Инженерной геологии
скачать (409 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc409kb.30.11.2011 13:39скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

1   2   3   4
Реклама MarketGid:
Загрузка...

^ 25. Усадка грунта. Усадкой грунта называется уменьшение его объема в результате удаления воды при высыхании или под влиянием физико-химических процессов (осмос и др. ). В результате усадки грунт становится плотнее и после высыхания — даже твердым. Уплотнение глинистого грунта при усадке увеличивает его сопротивление деформациям, но наличие трещин, обычно сопровождающих усадку, повышает водопроницаемость и уменьшает устойчивость поверхностного слоя грунта в откосах. В условиях сухого и жаркого климата усадочные трещины разбивают массив глинистого грунта на глубину до 7—8 м и больше.В максимальной степени усадка проявляется в глинах; другим связным породам она свойственна меньше.

^ Липкость грунта проявляется при влажности, большей, чем Wm; наибольшего значения она достигает у глинистых грунтов. Липкость глин растет с увеличением внешнего давления и уменьшением влажности, ее максимальное значение в большинстве случаев достигается при максимальной молекулярной влагоемкости. Липкость грунта зависит от категорий воды, содержащейся в грунте, особенностей его химико-минеральной части, площади контакта грунта с предметом и др. Величина липкости глинистых грунтов при определенном соотношении их особенностей с внешними факторами может достигать 0,02—0,05 МПа. Поэтому липкость грунта является одним из факторов, определяющих условия работы ковшов, дорожных и почвообрабатывающих машин. Прилипание грунта к поверхности землеройных и транспортных машин и механизмов вызывает снижение их производительности при выполнении вскрышных работ на карьерах, при разработке котлованов и т.д.

Водопрочность — это способность грунтов сохранять механическую прочность и устойчивость при взаимодействии с водой. Взаимодействие пород с водой может быть статическим и динамическим: воздействие спокойной воды вызывает явления набухания и размокания, гидродинамическое воздействие — процесс размыва.

Размокаемость — это способность глинистых пород при впитывании воды терять связность и превращаться в рыхлую массу с частичной или полной потерей несущей способности. Интенсивность процесса размокания зависит от характера структурных связей, состава и состояния грунтов. Скорость и интенсивность размыва зависят как от характера водного воздействия, так и от реакции породы на данное воздействие — размываемости. Резкое изменение водопрочности (например, в результате выветривания) может привести к значительному снижению несущей способности грунтов оснований сооружений и к возникновению обвальных и оползневых явлений в бортах строительных котлованов и глубоких карьеров.

Размываемость чаще всего оценивается коэффициентом сопротивляемости горных пород размыву.

Пластичностью грунтов называется способность их изменять свою форму (деформироваться) без разрыва сплошности в результате внешнего воздействия и сохранять полученную при деформации новую форму после того, как внешнее воздействие прекращается. Пластичные свойства грунтов тесно связаны с влажностью и изменяются в зависимости от количества и качества находящейся в грунте воды. Переход глинистой породы из одной формы консистенции в другую совершается при определенных значениях влажности, которые получили название характерных влажностей или пределов. В инженерно-геологической практике наибольшее распространение получили верхний и нижний пределы пластичности. Пределы пластичности и число пластичности широко используются при классификации глинистых грунтов, определении расчетных сопротивлений грунтов и приблизительной оценке устойчивости грунтов в котлованах, выемках и т. д.

Набуханием грунта называется увеличение его объема при взаимодействии с водой. Набухание грунтов часто наблюдается при проходке котлованов и выемок и приводит к деформации крепи, полотна дорог, фундаментов и пр. Для определения набухания предложено несколько способов, которые могут быть объединены в пять групп, основанных на оценке набухания: 1) по теплоте набухания; 2) по давлению набухания; 3) по объему осадка, седиментированного в жид кости; 4) по количеству (объему или весу) воды, вызвавшей набухание; 5) по приросту объема грунта при набухании.

Наибольшее распространение в практике инженерно-геологических работ получил способ изучения набухания по приросту объема грунта в процессе насыщения его водой (в том виде, как он разработан А. М. Васильевым).

^ 26. Движение воды и других жидкостей через пористые среды (породы) называется фильтрацией. Следовательно, водопроницаемость песчаных и глинистых пород – это их фильтрационная способность. Мерой водопроводимости горных пород служит коэффициент фильтрации. В инженерно-геологической практике пользуются главным образом скоростным выражением коэффициента фильтрации, исходя из уравнения v=KфI(k). Если I=1, то v=Kф м/сут, см/сут. Скорость движения воды через пористые среды (горные породы) прямо пропорциональна гидравлическому градиенту, т.е. отношению действующего напора к длине пути фильтрации. Это важнейший закон водопроницаемости песчаных и глинистых пород – закон ламинарной фильтрации.

Скорость движения воды определяется также уравнением: v=Q/F (Q – количество фильтрующейся через породу воды, м3; F – площадь поперечного сечения, м2, через которое фильтруется вода). Так как движение воды происходит только по порам, то действительная скорость фильтрации (исходя меньшей площади действительного сечения породы) больше. Действительный коэффициент фильтрации: Kфд=Kф/n (n – пористость). Действительный коэфф-нт фильтр-и иногда называется коэф-том скорости фильтрации. В песчаных породах Кфд всегда больше коэффициента фильтрации, опред-го непосредственно в лаб-ых усл-ях. В глинистых породах эффективная пористость всегда значительно меньше общей пористости и часто равна нулю, т.к. поровое пространство в значительной мере занято физически связной водой. В строительстве фильтрационные свойства грунта (его водопроницаемость) связаны: 1. С инженерными задачами (фильтрация берегов в результате строительства плотин). 2. С вопросами временного понижения уровня грунтовых вод (У.Г.В.) для осушения котлованов. Лабораторный прибор для определения фильтрационных свойств грунтов представляет собой сосуд с пористым днищем (см. схему), в который помещается песок. Сверху заливается вода и измеряется ее расход (фильтрация через образец песка) с различными интервалами времени. Если в глинистом грунте создается гидравлический градиент меньше начальной величины, фильтрации в грунте нет и такой грунт является водоупором. Фил-ные хар-ки грунтов используются при: 1.Расчёте дренажа. 2.Определении дебита источника подземного водоснабжения. 3.Расчёте осадок сооружений (оснований) во времени. 4.Искусственном понижение У.Г.В. 5.Расчёте шпунтового ограждения при откопке котлованов, траншей.

Отметим ряд особенностей, хар-х для вечномерзлых грунтов после их оттаивания:

- Максимальные значения водопроницаемости отмечены в зонах тектонического дробления, причем затухания с глубиной не наблюдается, что объясняется большим содержанием льда, вызванного распучиванием дисперсного заполнителя. После вытаивания льда образуются мощные фильтрационные ходы.

- Водопрониц-ть вечномерзлых грунтов после их оттаивания обычно переменна во времени, поскольку находится под воздействием двух противоборств-х факторов. С одн стороны, пустоты, только что образовавшиеся в распученном массиве после вытаивания льда, стремятся к закрытию под действием веса вышележащих грунтов или нагрузок от сооружений, вследствие чего водопрон-ть должна уменьшаться. С другой стороны, тонкодисперсный заполнитель, который после вытаивания льда не обладает структурой, обеспеч-й его фильтр-ю прочность, способен размываться фил-ным потоком. Это влечет за собой увеличение водопр-сти пород. Фильтр-ю способность вечномерзлых пород оценивают по рез-там опытных работ на предварительно оттаянных участках или косвенными методами. К косв-м методам оценки водопр-сти вечномерзлых грунтов относятся: расчетные; сравнения зависимостей показателей водопрон-сти от трещиноватости для талых и мерзлых грунтов; воздушного опробования скважин; геофизические. Все эти методы носят оценочный характер.

^ 27. Особенности строения и механики мерзлых грунтов.

Мёрзлыми грунтами, породами и почвами называют грунты, горные породы, почвы и дисперсные материалы, имеющие отрицательную или нулевую температуру, в которых хотя бы часть воды замёрзла, т.е. превратилась в лёд, цементируя минеральные частицы. Скальные грунты, имеющие отрицательную температуру и не содержащие в своём составе воды и льда, называются

морозными. Крупнообломочные и песчаные грунты, имеющие отрицательную температуру, но не сцементированные льдом и не обладающие силами сцепления называются сыпучемёрзлыми («сухая мерзлота»). Грунты и породы, в которых, несмотря на отрицательную температуру лёд не кристаллизовался называются охлаждёнными породами и грунтами. Мёрзлые грунты в зависимости от их температуры, величины и времени внешнего воздействия могут вести себя как твёрдые или пластичные. Чем меньше и чем длительнее воздействие, тем в большей мере

грунт проявляет пластичные свойства. Образование льда при промерзании грунта приводит к повышению прочности и сопротивления деформируемости, что объясняется возникновением связей между минеральными частицами за счёт льда. С понижением дисперсности, засолённости и температуры прочность структурных связей возрастает. При длительном времени действия нагрузки роль льдоцементационного сцепления снижается, что обусловлено проявлением реологических свойств льда.

Характер изменения механических свойств грунтов различного состава зависит от вида напряжённо-деформированного состояния и времени действия нагрузки. При инженерных расчётах необходимо знать как прочностные характеристики, так и деформационные: модули общей и упругой деформации, коэффициенты вязкости и сжимаемости, коэффициент Пуассона, характеристики кривых течения и ползучести.

Мёрзлые и вечномёрзлые грунты являются природными многофазными образованиями, состоящими из различных по своим свойствам компонентов, находящихся в различном фазовом состоянии, поэтому допущение об их однокомпонентности имеет смысл лишь в случае отсутствия в данном объёме грунта перераспределения во времени отдельных фаз грунта.

Таким образом, механика мёрзлых грунтов есть механика четырёхфазной системы, содержащей: твёрдые минеральные частицы; идеально-пластичные включения льда (лёд-цемент и лёд прослойков); воду в связанном и жидком состояниях; газовые компоненты: пары и газы.

Все перечисленные компоненты находятся в физико-химическом и механическом взаимодействии, интенсивность и формы которого зависят от температуры.

Твёрдые минеральные частицы оказывают существенное влияние на свойства мерзлых грунтов характеристики, которых зависят от размеров и формы минеральных частиц, физико-химической природы их поверхности, определяемой их минеральным составом и составом поглощённых катионов.

Существенно влияет на свойства грунтов форма частиц. Например, при плоской форме зёрен давление в точках контакта частиц практически равно внешнему давлению от нагрузки, тогда как при остроугольной форме - может достигать огромной величины. И интенсивность протекания физико-химических поверхностных явлений зависит от удельной поверхности частиц грунта, которая может достигать в глинистых грунтах 80 и более м2/г.

Лёд, являясь обязательной компонентой мёрзлых грунтов в противоположность твёрдым минеральным частицам представляет собой мономинеральную криогидратную породу с весьма своеобразными физико-механическими свойствами. Кроме льда в грунтах могут содержаться и другие криогидратные минералы, например, углекислый натрий Na2Co3, хлористый магний MgCl2. Льдом называют все твёрдые модификации воды, независимо от их кристаллического или аморфного состояния.

Льдонасыщенность и характер распределения льда в разрезе многолетнемёрзлых пород во многом определяются условиями их промерзания. Лёд, распределённый в мёрзлой породе в виде различных по величине, в целом относительно небольших, но видимых глазом линз, пропластков, слоёв, зёрен и включений другой формы, а также заполняющий поры в породе (лёд-цемент), определяет криогенную текстуру.

28 Сезонная мерзлота- промерзание почвогрунтов за холодный сезон года, в том числе с образованием ледяных включений, которые оттаивают за лето. В России находятся все зоны распространения многолетнемерзлых грунтов. Длительность и мощность Сезонной мерзлоты постепенно уменьшаются в южном из-за нарастания солнечной радиации и западном направлениях благодаря адвекции теплых и влажных атлантических воздушных масс.

Примерно 47% территории России имеют вечномерзлые грунты, поэтому строительство сооружений в подобных условиях является актуальной проблемой.

Термин вечная мерзлота следует представлять во временном периоде порядка нескольких сотен лет и более, а в общем случае, в соответствии со временем существования мерзлоты, следует рассматривать следующие структуры:

  1. Вечномерзлые грунты, существующие века и тысячи лет.

  2. Многолетнемёрзлые (м.м.), существование годы , десятки лет.

  3. Сезонная мерзлота, существование часы, сутки.

Существует несколько видов вечномерзлых грунтов. Из инженерной геологии известны следующие виды: сплошная мерзлота, слоистая мерзлота, островная мерзлота и линзовая мерзлота.

^ Сплошная мерзлота. Данный вид мерзлоты встречается на крайнем севере России. Схема существования сплошной мерзлоты с основными принятыми обозначениями, представлена ниже.



^ Слоистая мерзлота (деградация сплошной мерзлоты). Данный вид мерзлоты встречается в отдельных местах и не имеет чёткой теории происхождения. Одной из теорий предполагается, что этот вид мерзлоты (см. схему) произошёл в результате деградации сплошной мерзлоты.

^ Островная мерзлота. Такой вид мерзлоты с размерами в плане от десятков до нескольких сотен метров и глубиной до 10 и более метров, встречается в районе Сибири (северная часть Красноярского края, Иркутской, Читинской областей) (см. схему).

^ Линзовая мерзлота. Коварство данного вида мерзлоты, встречающейся в южных районах Сибири, наглядно представлено на схеме. Размеры такой мерзлоты в плане могут составлять десятки метров, а мощность не превышать нескольких метров. Такие линзы на фоне талого грунта опасны тем, что их очень сложно определить. Если при постройке здания линза не была определена, и здание хотя бы частично будет накрывать линзу, то в процессе эксплуатации тепловые потоки от здания вызовут деградацию (оттаивание) линзы, что спровоцирует непрогнозируемые неравномерные осадки.

Промерзание деятельного слоя в зимний период может происходить не на всю глубину, в этом случае говорят о несливающейся мерзлоте, так как между деятельным слоем и многолетней мерзлотой будет находиться прослоек талого грунта В процессе промерзания и оттаивания могут происходить деформации грунта, которые достигают 20…30% и более. От чего это происходит? Из курса физики известно, что вода при замерзании увеличивается всего на ≈ 9%, однако в природных условиях данное явление объясняется миграцией влаги (перемещение грунтовой воды из нижележащих талых слоёв к фронту промерзания), которая в большой степени проявляется в глинистых грунтах. Это явление приводит к морозному пучению грунтов

Пучение грунтов при промерзании очень важная проблема, с разрешением которой строители очень часто встречаются не только в районах многолетнемёрзлого грунта, но и в районах глубокого сезонного промерзания. Просадка при оттаивании слоя вечномёрзлого грунта -это явление у строителей является своего рода бичом. При оттаивании многолетнемерзлого грунта прочностные характеристики грунта резко падают, это явление необходимо учитывать при строительстве зданий в подобных местах.

29. Существуют два принципа проектирования сооружений на вечномёрзлых грунтах. Первый принцип заключается в сохранении вечномёрзлого состояния грунтов.

Данный принцип или метод целесообразно применять в тех районах, где:

  • Многолетнемёрзлый грунт имеет значительную мощность;

  • сооружения выделяют значительные количества тепла и не занимают больших площадей в плане.

Расчётно-теоретическое и конструктивное обоснование этого принципа было произведено в конце 20-х годов прошлого века. Однако по такому методу строили здания ещё раньше (Чита, Иркутск, Хабаровск). В настоящее же время этот метод является общепризнанным и универсальным, поскольку позволяет наилучшим образом использовать высокие строительные качества любых мёрзлых грунтов. По этому методу построено много промышленных сооружений и целые города (Норильск).

Сущность данного принципа заключается в том, что фундаменты здания прорезают деятельный слой и не менее метра заглубляются в слой многолетнемёрзлого грунта. С боковой поверхности (обратная засыпка) фундаменты засыпаются непучинистым грунтом, а между приподнятым над поверхностью грунта полом первого этажа (примерно на 1 м) и грунтом, в конструкции фундамента, устраиваются продухи

Стремясь как можно больше снизить влияния теплового выделения здания на мёрзлые грунты, прибегают к проектированию зданий на столбчатых и свайных фундаментах.

Второй принцип проектирования фундаментов на вечномёрзлых грунтах заключается в допущении протаивания грунта под зданиям. Данный принцип осуществляется двумя методами: конструктивным и методом предпостроечного оттаивания. Рассмотрим эти методы подробнее.

Конструктивный метод заключается в приспособлении конструкций фундаментов и самих строений к неравномерной осадке оттаивающих грунтовых оснований.

Данный метод применяется в следующих случаях:

  • температура вечномерзлой толщи грунтов близка к «0°C»;

  • мёрзлый грунт при оттаивании становится относительно малопросадочным основанием S ≤ Su (гравелистые, щебёночные или песчаные грунты).

Следует подчеркнуть, что в этом случае под зданием с течением времени эксплуатации в результате действия тепловых потоков здания, образуется чаша оттаивания в многолетней мерзлоте (см. схему). Формирование чаши оттаивания может продолжаться десятки лет, что подтверждается теплотехническими расчётами.

В результате построенное здание будет находиться в условиях неравномерной осадки, возникает высокая вероятность развитие деформаций с образованием трещин в надземных конструкциях.

Для того чтобы здание могло удовлетворительно эксплуатироваться в подобных условиях должны быть выполнены условия по приспособлению его к неравномерным деформациям (повышение жёсткости здания). В данном случае уменьшение осадки оттаявших грунтов осуществляется путём предварительного уплотнения под действием собственного веса (см. метод электроосмоса в механике грунтов). Метод предпостроечного оттаивания применяется в следующих случаях:

  • осн-ние сооружения имеет неоднородные по сжимаемости в мёрзлом и талом состоянии грунты;

  • проектируемое сооружение имеет сосредоточенные избытки тепла (неравномерность оттаивания основания).

Необходимо помнить, что применение того или другого принципа строительства зависит:

  • от особенностей возводимых сооружений;

  • геокриологических условий места постройки.

Следует иметь в виду, что строить сооружения надо одним из двух принципов.

Нельзя сочетать эти принципы, как для соседних зданий и сооружений, так и для сооружений, расположенных в одном и том же районе. И особенно это относится для отдельного сооружения. Не учет наличия вечномерзлых грунтов, часто приводит к возникновению и развитию значительных (недопустимых) осадок сооружений и появлению трещин в надземных конструкциях. Воспринять неравномерные осадки оттаивающих оснований можно повышенной жесткостью надземных конструкций. В этом случае, по периметру здания в уровне перекрытий устраивают металлические пояса жесткости, воспринимающие неравномерные деформации конструкций стен.

30, 31. В инженерной геодинамике изучаются все современные геологиче­ские процессы, имеющие значение при оценке отдельных регионов в целях их народнохозяйственного освоения при строительстве инже­нерных сооружений (гидротехнических и мелиоративных, дорог и тру­бопроводов, промышленных объектов и населенных пунктов, шахт и глубоких карьеров, подземных нефте-, газо- и водохранилищ и др.), а также древние геологические процессы, оказавшие определенное влияние на геологическое строение территории. Сведения о геологических про­цессах необходимы для того, чтобы заранее предвидеть возможность их появления в результате изменений, происходящих в природе под влиянием естественных причин и многообразной деятельности челове­ка, а также для того, чтобы оценить возможное их воздействие па ок­ружающую среду.

^ При оценке какого-либо региона в связи с его народнохозяйствен­ным освоением геолог, работающий (в области инженерной геологии, должен заранее с какими геологическими процессами столкнутся на его территории строители и другие специалисты и какие изменения в характере геологических процессов будут происходить при освоении данного региона в намеченном направлении. При разработке проектов отдельных, как правило, крупных инже­нерных сооружении возникают более конкретные задачи, которые па своей сложности не уступают первой: надо дать прогноз неблагоприят­ного воздействия на проектируемый объект геологических процессов, развитых в районе. При этом прогноз должен даваться во времени и в пространстве и предусматривать возможную интенсивность сущест­вующих и вновь возникших геологических процессов. Лишь при наличии такого прогноза и уче­та инженерно-геологических особенностей грунтов возможны правиль­ное рациональное проектирование сооружений, их сохранность и нор­мальная эксплуатация, безопасность людей. Далеко не всегда при решении вопроса о возможности строитель­ства или освоения месторождения полезных ископаемых руководству­ются инженерно-геологической обстановкой. Часто превалируют эко­номические и другие соображения, и в этих случаях приходится особен­но тщательно приспосабливать сооружение к природным условиям и заранее разрабатывать мероприятия, ограждающие его от вредного воздействия геологических процессов. При этом особого внимания за­служивают геологические процессы катастрофического характера, воз­никающие неожиданно, быстро развивающиеся и вызывающие значи­тельные разрушения. В качестве примера таких геологических процес­сов можно назвать землетрясения, оползни и обвалы, сели и др. Однако было бы ошибкой считать, что геологические процессы мед­ленно развивающиеся во времени, не имеют практического значения что ими можно пренебречь. Например, современные тектонические дви­жения земной коры при разной их интенсивности по поперечному про­филю долины реки могут явиться труднопреодолимым препятствием при строительстве арочных плотин. Идеальным является случай, когда возводимое инженерное сооружение так вписывается в природную обстановку, что не нарушает сложившееся в ней равновесие. Такие случаи бывают сравнительно редко. Чаще строительство здания, канала, карьера, тоннеля и других сооружений или хозяйственное освоение территории (вырубка лесов, распахивание целинных земель, орошение в аридных областях и т.п.) порождает возникновение геологических процессов, которые раньше отсутствовали на данном участке.

Процессы, возникшие в результате деятельности человека, получили название инженерно-геологических (антропогенных) процессов - процессы и явления понимаются процессы и явления, возникшие в результате взаимодействия инженерных сооружений с геологической средой. Совокупность геологических и инженерно-геологических процессов и порождаемых ими явлений характеризует геодинамическую обстановку. Этот термин может быть применен в любой территории независимо от се размеров: к целому региону, имеющему народнохозяйственное значение, к району строительства крупного сооружения или непосредственно к самой строительной площадке. Инженерно-геологические процессы, так же как и геологические процессы, могут стать опасными и угрожать сохранности сооружений, если они не были своевременно учтены или если их прогноз выл дан неправильно.
^ 32. Известно, что все геологические процессы изучаются одним из разделов геологической науки — динамической геологией. Геологической процессов изучаются инженерной геологией, точнее, одним из ее разделов – инженерной геодинамикой. Это ни в какой мере не противопоставляет инженерную геодинамику динамической геологии. Каждая из этих дисциплин изучает геологические процессы в своем аспекте. Динамическая геология изучает геологические процессы, протекающие в природе независи­мо от человека, и делает это для решения главным образом проблем общегеологического характера. Инженерная геология изучает геологические процессы в связи с деятельностью человека, в связи с изменением природных условий под влиянием этой деятельности с тем, чтобы не допустить возникновение нежелательных для человека геологических процессов, изменить ход существующих геологических процессов в необходимом направлении, получить дан­ные, нужные для проектирования различных инженерных мероприя­тий. Так как изучение геологических процессов проводится в инженер­ной геологии в связи с деятельностью человека, то само понятие «геодинамическая обстановка» в инженерной геологии приобретает несколь­ко иной смысл, чем в динамической геологии. Аспекты изучения геологических процессов в динами­ческой геологии и в инженерной геодинамике различны, но их объеди­няет общий объект изучения — геологические процессы. Поэтому меж­ду этими двумя разделами геологической науки нет и не должно быть противоречий. Динамическая геология обогащает своими исследовани­ями инженерную геодинамику и, наоборот, заимствует от нее новые ин­тересные для себя данные и установленные инженерной геодинамикой закономерности. Инженерной геологией изучаются как эндогенные, так и экзо­генные процессы. На начальном этапе развития инженерной геология больше внимания уделялось экзогенным процессам и значительно меньше — эндогенным. Эндогенные процессы привлекают к се­бе все большее внимание, так как стали ясны три обстоятельства. Во-первых, эндогенные процессы в значительной степени могут обусловливать инженерно-геологические условия. О масштабах и интенсивно­сти, например, современных эпейрогенических движений можно судить по многим районам мира. В стадии опускания находятся территория Голландии; на протяжении нескольких веков борется голландский на­род с наступающим морем. Опускание суши в районе Севастополя привело к затоплению древнегреческого города Херсонеса и к образо­ванию Севастопольской бухты. Наоборот, подъем суши в районе Баку составил за последние столетия 16 м. В сейсмически активных областях оценка сейсмичности территории является важнейшей задачей при определении их инженерно-геологических условий. То же можно сказать и в отношении вулканической деятельности применимо к районам действующих вулканов. Во-вторых, эндогенные процессы могут способствовать развитию экзогенных процессов. Например, землетрясения в горных областях часто вызывают обвалы, а эпейрогенические движения, приводящие к поднятию отдельных областей платформ, способствует интенсивному развитию процессов эрозии, образованию оползней, переуглублению речных долин. Именно этим можно объяснить развитие оползней в до­лине Волги от Ульяновска до Волгограда. Указанная территория испы­тывала преимущественное поднятие на протяжении всего четвертично­го периода. Это обстоятельство усугублялось еще там, что правый бе­рег Волги, сложенный мощными толщами глин со слабоводоносными горизонтами, постоянно испытывал боковую эрозию, что привело к развитию здесь крупных оползней. В-третьих, эндогенные процессы могут быть вызваны деятельностью человека, т. е. среди инженерно-геологических процессов (могут быть процессы не только экзогенного характера {хотя они и преобладают), но и процессы эндогенные. В качестве примера инженерно-геологиче­ских процессов эндогенного характера можно указать на землетрясения, вызванные созданием искусственных водохранилищ в сейсмоактивных областях, на смещение массивов горных пород при больших взрывах и т.п. При оценке геодинамической обстановки отдельных регионов необ­ходимо учитывать климатические условия, широтную и высотную зональность района, где протекают геологические процессы. Для оценки инженерно-геологических условий большое значение имеет изучение не только современных геологических процессов, но и древних геологических процессов, создававших палеогеодинамическую обстановку, основные черты которой воплощены в гео­логическом строении и рельефе той или иной территории.

^ 33. Классификация геологических процессов

Все геологические процессы делятся на экзогенные (внешние) в эндогенные (внутренние). Экзогенные геологические процессы происходят в результате воздействия внешних оболочек земли (гидросферы и атмосферы) на земную кору и охватывают ее поверхностные части. Они обнаруживают связь с внешними, в частности, климатическими условиями и обычно подчиняются климатической зональности. По своей направленности экзогенные процессы подразделяется на денудационные и аккумулятивные, однако между собой неразрывно связаны, как, например, связаны явления смыва, Размыва и оврагообразования с процессами накопления делювия, овражного аллювия, отложений конусов выноса и т.д. Обычно достаточно точно выделяются части территории, в одних из которых превалируют денудационные процессы и процессы, их подновляющие, тогда как в других сосредоточены главным образом процессы аккумуляции и литификации осадков. Подобное разгра ничение позволяет выделить особенности геодинамической обстановки и состояние и свойства горных пород покровной толщи изучаемой территории. Экзогенные геологические процессы возникают в результате геологической работы поверхностных вод, подземных вод и атмосферы. Одни из них обязаны своим развитием в основном поверхностным водам (явления смыва и размыва, оврагообразования и т. д.), другие — подземным водам (карст, фильтрационное разрушение горных пород), третьи — атмосфере (ветровая коррозия горных пород, процессы развевания и навевания — движущиеся пески). Некоторые экзогенные процессы возникают в результате совместных действий подземных и поверхностных вод (например, оползни) или подземных вод и атмосферы (выветривание горных пород, разнообразные виды объемных деформаций почво-грунтов). По этому принципу выделяются естественные группы экзогенных геологических процессов. Экзогенные геологические процессы поддаются с различной степенью эффективности инженерному управлению, например, путем вертикальной планировки территории, регулирования подземного и поверхностного стока, режима влажности и температурного режима горных пород. Эндогенные геологические процессы возникают под действием внутренней энергии, выделяемой землей. Из числа эндогенных Геологических процессов, определяющих в наибольшей степени геодинамическую обстановку месторождения, наибольший интерес представляют сейсмические процессы, неотектонические движения земной коры и явления геотермии. Эндогенные геологические процессы не поддаются инженерному управлению, поэтому строительство и эксплуатация горных предприятий в зонах продления этих процессов основывается на их прогнозировании и создании падежных, приспособленных к данной геодинамнческой обстановке инженерных конструкций, а также технологических схем и методов разработки полезных ископаемых. Таким образом, современные геологические процессы и горногеологические явления в совокупности определяют геодинамическую обстановку производства горных работ. Геодинамическая 0бстановка характеризуется состоянием геофизических полей, Пронизывающих геологическую среду (полей напряжений и деформаций, геотермического, гидрогеодинамического) и горногеологических явлений.

Раздел инженерной геологии, в котором рассматриваются современные геологические процессы и горно-геологические явления с позиции их влияния на условия разработки месторождений полезных ископаемых, называется инженерной геодинамикой. Основными задачами геодинамики являются: 1) изучение современных геологических процессов с целью определения их влияния на устойчивость, надежность и долговечность горнотехнических сооружений; 2) прогноз изменений геодинамической обстановки района производства горных работ; 3) обоснование защитных инженерных мероприятий, обеспечивающих безопасное ведение горных работ, рациональное использование недр и охрану окружающей среды. Перечисленные задачи решаются путем детального изучения структуры массива пород и его геодинамического состояния с широким привлечением методов инженерной петрографии (грунтоведения), натурного и модельного экспериментирования и механики структурированных сред.

^ 34 Эндогенные процессы – это геологические процессы, связанные с энергией, возникающей в недрах Земли. К эндогенным процессам относятся тектонические движения земной коры, магматизм, метаморфизм горных пород, сейсмическая активность. Главными источниками энергии эндогенных процессов являются тепло и перераспределение материала в недрах Земли по плотности (гравитационная дифференциация).

Тектонические процессы бывают медленными и быстрыми, медленные в свою очередь разделяются на радиальные или колебательные и тангенциальные.Рассмотрим каждый вид в отдельности. Медленные колебательные тектонические движения: эти движения могут быть восходящими или нисходящими. Особенностью этих движений, которая отличает их от остальных видов эндогенных процессов, является то, что они могут быть очень значительными по масштабам и продолжительности. Могут охватывать своим влиянием очень крупные территории и определять тем самым их наиболее важные инженерно-геологические условия на очень длительное время. Важной особенностью этого вида тектонических движений является также то, что они могут вызывать и способствовать развитию определенных видов экзогенных процессов, явлений. В результате этих видов движений отдельные крупные участки земной коры на протяжении многих столетий поднимаются, а другие опускаются со скоростью от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров в год.

Инженерно-геологическое значение огромно, ведь от них зависит положение границы между морем и сушей, интенсивность размытия берегов волнами моря, то есть процессами абразии, образование крупных оползней и другие явления. Эти процессы необходимо учитывать в первую очередь при строительстве городов у моря, гидротехнических сооружений, плотин, мелиоративных сооружений. Для наблюдения за такими явлениями создаются специальные наблюдательные станции, которые используют геодезические измерения очень высокой точности. Медленные тангенциальные тектонические движения: их делят на пликативные или складкообразовательные и дизъюнктивные или разрывные. Наличие подобных дислокаций усложняет инженерно-геологические условия строительных площадок, в частности нарушается однородность грунтов в основаниях сооружений, образуются зоны дробления, снижается прочность грунтов, по трещинам разрывов периодически происходят смещения, а также циркулируют подземные воды. При крутом падении грунтов фундамент сооружения может располагаться одновременно на различных по свойствам грунтах, что нередко приводит к деформации сооружения. Также негативные последствия могут иметь расположения сооружений на линии разлома. Для строительных целей наиболее благоприятными условиями является горизонтальное залегание слоев, большая их мощность, однородность состава, отсутствие разрывов, в таких случаях сооружение получает наибольшую устойчивость, так как есть предпосылки для равномерной сжимаемости пластов или их уплотнения под всем сооружением.Быстрые тектонические движения: землетрясения являются наиболее катастрофическими, они могут быть очень значительными по масштабам и по продолжительности, и определять таким образом инженерно-геологические условия крупных территорий, однако, в отличие от медленных, они происходят не постоянно, а периодически Причем они могут проявлять очень высокую активность, которая может оказывать катастрофическое влияние на инженерно-геологические условия, здания, людей, животных. Особенностью землетрясений является также то, что они могут быть вызваны не только природными процессами, но и иногда деятельностью человека, в частности различными взрывами. В инженерной геологии землетрясения оцениваются по их силе, то есть по тому воздействию, которое они оказывают на поверхность земли, на рельеф, здания, людей, животных. В России для оценки силы землетрясения принята двенадцатибальная шкала Меркалли. За землетрясениями ведут постоянное наблюдение, в том числе при помощи приборов-сейсмографов, на основании многолетних наблюдений и их статистической обработки составлены карты землетрясений, с разделениями территорий на участки по максимальной силе землетрясений, которая там когда-либо наблюдалась, в соответствии с этими картами вся земная поверхность разделена на зоны: сейсмические, асейсмические, пенесейсмические. К сейсмическим относят районы с силой землетрясения от 7 баллов и выше, асейсмические - землетрясений нет вообще, пенесейсмические - районы, в которых землетрясения бывают редко и не превышают по силе 6 баллов. Землетрясения способствуют развитию опасных экзогенных процессов, таких как: оползни, обвалы, осыпи и другие. При проведении строительных работ в сейсмических районах выполняется сейсмическое микрорайонирование. Оно заключается в корректировке баллов по сейсмической карта с учетом конкретных инженерно-геологических условий той или иной строительной площадки. Это необходимо делать потому, что баллы сейсмических карт дают только некоторые усредненные характеристики условий районы и не отражают конкретных условий локальной строительной площадки. В связи с этим, данные баллы подлежат уточнению на основе детальных инженерно-геологических исследований строительной площадки, которые необходимо производить до начала проектных работ. В результате таких уточнений происходит увеличение исходных баллов по сейсмической карте на единицу для участков, сложенных рыхлыми породами, и их уменьшение на единицу для участков, сложенных прочными скальными породами. Породы промежуточных категорий могут сохранить без изменений свою исходную балльность, такая корректировка баллов справедлива в основном для равнинных районов, для горных районов надо учитывать и другие факторы, в первую очередь такими факторами являются рельеф, склонность к оползням и обвалам.
1   2   3   4



Скачать файл (409 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru