Лекция на тему "Физико-геологические и инженерно-геологические процессы и явления"

Физико­геологические и инженерно­геологические процессы и явления Инженерная геодинамика и ее задачи Геологическими процессами и явлениями – называют процессы, возникающие в земной коре   под   действием   естественных   факторов,   и   порождающие   явления   изменяющие природную обстановку и окружающую среду. Процессы,   связанные   с   производственной   и   строительной   деятельностью   человека, называются инженерно­геологическими. Инженерная геодинамика изучает геологические и инженерно­геологические процессы и явления с целью их количественного прогноза, установления интенсивности их развития, выявления степени угрозы окружающим территориям или возводимым сооружениям. Инженерная геодинамика занимается вопросами охраны и использования геологической среды, как неотъемлемой части внешней среды. Категории процессов и явлений № п.п. 1. Процессы и определяющие факторы Виды явлений 2. 3. 1. Действие   климатических   факторов: выветривание, мерзлотные процессы 2. Деятельность ветра (эоловые пр­сы)   криогенные   и   пост Выветривание, криогенные явления Развевание, навевание 3. Деятельность поверхностных вод 4. Деятельность подземных вод Струйчатая   эрозия,   оврагообразование, геологическая   деятельность   рек, абразия, сели Суффозия, плывуны 5. Деятельность подземных вод   поверхностных   и Карст, просадки 6. Действие   силы   тяжести   на   склонах гравитационные   или   (склоновые процессы) Оползни, лавины.   обвалы,   осыпи,   курумы, 7. Проявление внутренней энергии Земли Сейсмические явления, вулканизм. 8. Действие   строительной деятельности человека производственной   и Деформация   основания   сооружений, сдвижение горных работ при подземных работах,   оседание   земной   поверхности при эксплуатации полезных ископаемых, усиление   сейсмической   активности   в связи с устройством водохранилищ. 3.1. Процессы, связанные с деятельностью факторов выветривания Выветриванием называется процесс непрерывного изменения и разрушения горных пород под действием ряда внешних факторов. Процесс выветривания начинается с поверхности и распространяется   на   глубину,   постепенно   изменяя   материнскую   породу.   В   результате процессов выветривания образуется кора выветривания или элювий, которая разделяется на   (снизу   вверх):   монолитную,   глыбовую,   мелкообломочную   зоны   и   зону   тонкого дробления. Различают три вида выветривания: физическое, химическое и биологическое. Физическое   выветривание  проявляется   в   механическом   разрушении   пород,   которое приводит   к   изменению   их   гранулометрического   состава   и   образованию   обломочных грунтов. Химическое выветривание проявляется в изменении химического состава горных пород в результате растворения, окисления, гидратации и дегидратации минералов, входящих в состав горной породы. Биологическое   выветривание  –   разрушение   пород   в   процессе   жизнедеятельности растений, животных и микроорганизмов. Наиболее интенсивно химическое и биологическое выветривание проявляется в теплом влажном климате, тогда как физическое выветривание преобладает в засушливом с резкой сменой дневных и ночных температур. Мероприятия по борьбе с выветриванием: съем элювия, покрывающего чехлом склон и грозящего обвалами, оползнями, недобор грунтов до проектной отметки в случае, если эти грунты подвержены быстрому выветриванию. Контрольные вопросы: 1) Какие процессы и явления называются геологическими, а какие – инженерно­ геологическими? Что такое процесс и явление? 2) Что такое определяющий фактор и на какие виды делятся геологические  процессы в зависимости от этого фактора? 3) Охарактеризуйте виды выветривания и строение выветрелой зоны. 3.2. Эоловые процессы Геологическая  роль   ветра  определяется   его  энергией  и   заключается   в  двух  процессах: разрушительном (скальных пород) и переносном (дефляции рыхлых отложений). Данные   процессы   приводят  к   выбиванию   частиц   породы   из   массива   скальных   пород  и переносу большого количества мелкообломочного материала в пониженные части рельефа, что формирует пустынные ландшафт. Формы эоловы отложений: Барханы – это песчаные холмы, которые медленно перемещаются в направлении ветра (скорость 30 м/год). Дюны – песчаные грядообразные, вытянутые вдоль побережья холмы, движущиеся внутрь материка. Грядовые   пески   –  представляют   собой   вытянутые   в  форме   гряд   или   валов   отложения эоловых песков в районах полупустынь. Бугристые   пески   –   это   более   низкие,   чем   грядовые,   холмообразные   образования   с пологими склонами, покрытые растительностью. Мероприятия по борьбе с эоловыми процессами Угроза заключается в том, что при движении барханов или дюн премещаются громадные массы песка, которые засыпают дороги, ирригационные каналы и сооружения, населенные пункты. Строительство и эксплуатация требуют постоянной борьбы с движущимися песками. Для этой цели применяются следующие мероприятия: а. Устройство   щитовых   ограждений   вдоль   дорог   и   каналов   для   задержки движения песков; б. Закрепление песков различного вида эмульсиями и растворами; в. Фитомелиорация – посадка растений, создание лесополос, посев трав и пр. Контрольные вопросы: 1) Перечислите виды ветровой деятельности и районы ее проявления в РК. 2) Назовите формы эоловых отложений. 3) Назовите мероприятия по борьбе с эоловыми процессами. 3.3. Процессы, связанные с деятельность поверхностных вод Здесь рассматриваются следующие процессы: речная эрозия, морская (озерная) абразия,  оврагообразование, сели. Речная эрозия Эрозионная деятельность реки осуществляется различными несколькими способами:  при помощи переносимых речным потоком осадков, которые воздействуют на коренные породы ложа реки как абразивный материал; за   счёт   растворения   пород   ложа   (важную   роль   в   этом   играют   растворённые   в   воде органические кислоты);  за счёт гидравлического воздействия воды на рыхлый материал ложа (вымывание рыхлых частиц);  дополнительными   факторами   могут   служить   разрушение   берегов   во   время   ледохода, темроэрозионные процессы и др.  Эрозия может быть направлена на углубление дна долины – донная (или глубинная) эрозия, или   на   размыв   берегов   и   расширение   долины   –   боковая   эрозия.   Эти   два   вида   эрозии действуют совместно. Развитие глубинной (а) и боковой (б) эрозии Интенсивность   глубинной   эрозии   определяется   в   первую   очередь   уклоном   русла   (и, соответственно,   энергией   потока).   При   преобладании   глубинной   эрозии   формируются глубокие врезы с крутыми берегами и V­образным сечением речной долины, пойма развита фрагментарно (на островах и небольших участках у выпуклых берегов излучин). В рельефе такие участки нередко представлены глубокими каньонами. Интенсивность   боковой   эрозии   зависит   от   угла   подхода   стрежени   потока   к   берегу. Стрежень ­ линия, соединяющая точки наибольших скоростей на поверхности воды. На прямых   участках   стрежень   обычно   располагается   близ   середины   водотока,   в   таких условиях боковая эрозия не проявляется. На извилистых участках происходит отклонение стрежени к одному из берегов, что приводит к сжатию потока и его «набеганию» на этот берег,   сопровождающемуся   размывом   последнего.   «Прижимание»   потока   к   берегу обуславливает образование циркуляционного течения, донная ветвь которого направлена к противоположному берегу. Поскольку придонные слои наиболее насыщены обломочным материалом   (в   том   числе   и   образованным   за   счёт   эрозии   берега),   то   происходит перемещение материала от размываемого берега к противоположному, где происходит его аккумуляция в форме прирусловой отмели. Формирование прирусловой отмели приводит к ещё   большему   искривлению   русла   и   отклонению   стрежени   к   размываемому   берегу, определяя направление боковой и глубинной эрозии. Наибольшая скорость размыва берега отмечается   там,   где   к   нему   прижимается   стрежень   потока.   Выше   и   ниже   по   течению происходит   последовательная   смена   зоны   очень   сильного   размыва   сильным,   средним, слабым и, наконец, берег перестаёт размываться и переходит в прирусловую отмель. Таким образом, изгиб русла приводит к образованию чередующихся вдоль берега зон ускорения и замедления   течения   и   поперечной   циркуляции,   направленной   от   вогнутого   берега   к выпуклому. Различные условия взаимодействия речного потока с берегами рек (по Р.С. Чалову):  а – стрежень проходит посередине русла, берега не размываются;  б – поток походит к берегу под углом, вызывая сжатие струй и размыв берега;  у противоположного берега образуется аккумулятивная отмель  (h – превышение уровня воды у вогнутого берега на средним уровнем в данном сечении). Согласно  описанному  выше  механизму  в процессе  размыва  берегов  образуются  крутые изгибы   речной   долины   –   меандры.   Узкие   «перегородки»   между   меандрами   в   период половодий   могут   размываться,   что   приводит   к   спрямлению   русла   реки   и   образованию стариц.   Старица   –   это   замкнутый   водоем,   обычно   продолговатой   извилистой   или подковообразной формы, образовавшийся в результате полного или частичного отделения участка реки от её прежнего русла. Старицы некоторое время могут сохранять связь с рекой,   но   постепенно   входы   в   них   заносятся   речными   отложениями   –   происходит   их превращение в старичные озёра, а затем ­ в болота или сырые луга.   В   русле   меандрирующих   рек   при   уменьшении   уклона   русла   и   извилистости   могут возникать   намывные   острова.   На   широких   участках   долины   при   относительно прямолинейных очертаниях русла и поймы может формироваться серия таких островов, что приводит к ветвлению русла – его разделению на несколько потоков. Эти острова перемещаются вниз по течению, постоянно изменяя очертания.  Скорость эрозии определяется сочетанием ряда факторов: энергии потока, состава пород ложа,   развития   растительности,   интенсивности   техногенного   воздействия   и   пр. Зависимость скорости размыва берегов от состава пород приведена в таблице. Речная   эрозия   нередко   приводит   к   активизации   других   экзогенных   геологических процессов. Так, интенсивная глубинная эрозия, приводит к образованию каньонов и V­ образных   долин   с   крутыми   склонами,   на   которых   активно   проявляются   обвальные   и осыпные процессы. Подмыв высоких берегов, сложенных трудноразмываемыми породами, при боковой эрозии приводит к развитию оползней, осыпей и обвалов.  Морская (озерная) абразия В смысле угрозы для сооружений более важной является разрушительная деятельность моря   или   абразия,   которая   приводит   к   отступлению   бровки   берега   в   сторону   суши, обрушению больших блоков породы, разрушению защитных сооружений и возникновению вторичных явлений таких, как обвалы, оползни. Факторы, способствующие возникновению абразии, подразделяются на две группы: 1. Ветровые   и   приливные   волны,   твердый   обломочный   материал,   переносимый волнами и морскими течениями; 2. Литологический   состав   и   условия   залегания   горных   пород   в   береговой   полосе, водопрочность пород, форма очертания берегового склона. Определяющим фактором абразии является энергия ветровой и приливной волны, которая формируется под действием ветра и имеет большую энергию размыва. Морские течения, имеющие сравнительно небольшую скорость, практического значения в процессе размыва не имеют, но играют большую роль в процессе размыва. Таким   образом,   основным   разрушительным   фактором   абразии   является   ударная   сила волны. Вторая группа факторов зависит от пород берегового склона. Это прежде всего литолого­ петрографический   состав   пород.   Склоны,   сложенные   рыхлыми   песчано­глинистыми отложениями разрушаются гораздо быстрее, чем сложенные скальными породами. Условия залегания горных пород также играют значительную роль при разрушении берега. В случае падения пластов в строну берега обрушение его происходит наиболее быстро, т.к. вода   подрезает   целую   пачку   пластов   или   полную   мощность   слоя.   При   горизонтальном залегании разрушение берега несколько замедляется и наиболее медленно оно протекает при пологом падении пластов в сторону моря. Также водопрочность пород играет большую роль при определении интенсивности абразии. Очень большую роль играет форма очертания и крутизна берегового склона. Меры борьбы с переработкой берегов: Оврагообразование. Формирование оврагов начинается с образования эрозионных борозд – переходных форм от плоскостного к линейному размыву поверхности склонов. Борозды возникают за счёт плоскостного  стока  дождевых   и  талых  вод  при   слиянии  небольших   струек  в  наиболее пониженных   участках   склона.   Дальнейшая   эрозия   в   бороздах   проводит   к   образованию более крупных форм – рытвин. Для рытвин характерны крутые незадернованные борта и продольный профиль, близкий к профилю склона. За счёт наиболее крупных и быстро растущих рытвин в процессе их углубления и расширения образуются овраги, обладающие продольным профилем, отличным от профиля склона. Дно молодых оврагов отличается неровностью. По мере дальнейшего углубления профиль оврага постепенно выравнивается за счёт развития глубинной эрозии, направленной на приближение к уровню базиса эрозии. Верхняя часть оврага представляет собой крутой уступ, за счёт размыва которого овраг продвигается вверх по склону. Такой процесс роста вверх по течению потока называется регрессивной или попятной эрозией. Скорость роста оврагов может быть очень высокой и достигать   нескольких   метров   в   год;   при   разработке   промоин,   осложняющих   склоны оврагов, может возникать ветвящаяся овражная система. По мере развития овраг своим истоком приближается к водоразделу, а устьем к базису эрозии, его продольный профиль приобретает вогнутую форму, а поперечный – V­образным, с крутыми незадернованными склонами.   В   условиях   незначительной   скорости   углубления   происходит   расширение оврага, он приобретает U­образный профиль и затем превращается в балку – эрозионную форму,   характеризующуюся   наличием   плоского   дна   и   пологих   склонов,   закреплённых растительностью.   Водный поток, движущийся по дну оврагов и балок во время дождей и таяния твёрдых осадков, переносит мелкий обломочной материал. В низовьях оврага, где энергия потока снижается, могут образовываться конусы выноса оврагов. Меры борьбы с оврагообразованием: Сели Зарождение   временных   горных   потоков   связано   с   ливневыми   дождями   и   интенсивным таянием снега и ледников. В верхней части горных склонов система сходящихся рытвин и промоин   образует   водосборный   бассейн.   Ниже   располагается   канал   стока   –   русло,   по которому   движется   вода.   Значительный   уклон   русла   обуславливает   высокую   энергию потока, по пути движения он подхватывает большое количество обломочного материала разного размера. Насыщение обломочным материалам может превратить водный поток в сель – временный разрушительный поток, перегруженный грязе­каменным материалом. В грязе­каменном потоке, имеющим значительно большую плотность, чем вода и высокую кинетическую   энергию,   способны   перемещаться   даже   глыбы,   размером   до   нескольких метров.   Сели   могут   формироваться   также   при   обвале   больших   масс   обломочного материала в горные реки, прорыва ледниковых или запрудных озёр. При   выходе   на   предгорную   равнину   скорость   водных   или   грязе­каменных   потоков уменьшается,   потоки   разветвляются,   и   переносимый   материал   откладывается,   образуя конус   выноса   временного   горного   потока   в   виде   полукруга,   поверхность   которого наклонена в сторону предгорной равнины. Методы борьбы с селевыми потоками Различают активные и пассивные методы борьбы. Пассивные представляют борьбу с потоками в области транзита и разгрузки, т.е. в тот  момент, когда сель уже начался. Данный метод предусматривает строительство подпорных стенок, трассирование склона и устройство специальных селехранилищ на пути селевого  потока. Активные методы борьбы с селем предполагают мероприятия в пределах области питания,  т.е. в местах зарождения селя: 1. Отвод жидкой фазы поверхностного потока от места будущего проявления селя; 2. Сохранение почвенной растительности в пределах очага; 3. Обсадка склона травянистыми или кустарниковыми растениями, закрепляющими  твердую поверхность склона; 4. Систематическое наблюдение за ледниками  и искусственное регулирование их  объема. Контрольные вопросы: 1) Назовите все процессы, связанные с деятельностью поверхностных вод и их  определяющий фактор. 2) Чем определяется интенсивность оврагообразования? 3) Охарактеризуйте стадии развития оврага. 4) Нарисуйте схему мероприятий по борьбе с оврагами. 5) В чем заключается геологическая деятельность рек и каковы ее последствия? 6) Перечислите мероприятия по борьбе с неблагоприятными последствиями  водной эрозии. 7) Назовите факторы, обуславливающие волновую деятельность морей и озер; к чему приводит эта деятеьность? 3.4. Процессы, связанные с деятельностью подземных вод Суффозия Суффозией называется процесс выноса частиц грунта (механическая суффозия) или легко растворимых   солей   (химическая   суффозия)   потоком   подземной   воды   с   образованием пустот, воронок, провалов, иногда сопровождающийся оседанием поверхности земли. Наиболее активно суффозия проходит при условиях: ­ Гидравлический   градиент   должен   быть   больше   5,   что   обеспечивает турбулентный характер движения; ­ Соотношение крупных и мелких фракций должно быть более чем 1:20. ­ Наиболее   активно   суффозия   происходит   на   контакте   двух   слоев,   если соотношение коэффициентов фильтрации больше двух. ­ Для каждой грунтовой породы существуют критические скорости, начиная с которых процесс суффозии активизируется. Химическая   суффозия   происходит   в   засоленных   грунтах.   При   изучении   суффозии проводят следующие работы: ­ Изучается геоморфология района; ­ ­ Изучается   режим   и   физико­механические   свойства   водоносного   грунта, Гидрогеологические условия; особенно близкого к поверхности. Формы   проявления   суффозии:   суффозионная   осадка,   лессовый   карст,   суффозионные оползни. Мероприятия по борьбе с суффозией ­ Правильный подбор фильтра водозаборной скважины, устройство насыпных фильтров, гравийных фильтров. ­ Предотвращение   поступления   воды   к   участкам,   склонным   к   суффозии, ­ посредством дренажа. Защита   глинистых   заселенных   пород   путем   установления   специальных покрытий (гидроизоляция). ­ Уменьшение скорости подземных вод вблизи сооружений, путем создания искусственных преград потоку. ­ Методы   мелиорации   для   уменьшения   водопроводимости   пород (битумизация, глинизация). Плывуны Плывуны   –   это   песчано­глинистые   водонасыщенные   грунты,   ведущие   себя   наподобие вязких жидкостей. При вскрытии их выемкой они разжижаются и приходят в движение в строну выемки. В свободном состоянии они не обладают несущей способностью. По своему составу и свойствам плывуны бывают истинные и ложные. Ложные – представляют собой обычные несвязанные раздельно­зернистые грунты, которые переходят в плывунное состояние в результате полного водонасыщения и возникновения в них гидродинамического давления движущегося грунтового потока. Истинные плывуны, могут быть разнообразными по своему гранулометрическому составу – от   песков   до   суглинков.   В   этих   грунтах   существуют   структурные   связи   коллоидного характера.   Они  обладают  высокой  гидрофильностью   и  малой  прочностью.  При   ударах, сотрясениях,   вибрациях   часть   связанной   воды   высвобождается,   структура   грунта разрушается и он разжижается (тиксотропия). Методы   борьбы: электродренаж.   замораживание,   силикатизация,   электроплавление,   дренаж, Контрольные вопросы: 1) Перечислите и кратко опишите процессы, связанные с деятельностью  подземных вод. Что является основным определяющим фактором этих  процессов? 2) Что такое суффозия и в каких видах и формах она проявляется? 3) Что такое плывуны и в чем заключается свойство их тиксотропности? 3.5. Процессы, связанные с деятельность поверхностных и подземных вод Просадочность в лессовых грунтах Рассмотрена подробно в главе «Грунты особого состава и свойства». Методы борьбы с просадками ­ Сооружение водозащитных устройств и дренажных сооружений. ­ Применение методов мелиорации лессовых пород: механическое уплотнение, обжиг и т.д. Карст Карстом называют процесс растворение горных пород и образование специфических форм карстового рельефа. Для   активного   развития   карста   необходимы   следующие   условия:   наличие легкорастворимых карстующихся пород при условии расположения их выше базиса эрозии, растворяющая   деятельность   поверхностных   и   подземных   вод   –   определяется минерализацией, напором и химсоставом поверхностных и подземных вод и скоростью их движения. Большое значение приобретает в процессе карстообразования базис эрозии – наименьшая абсолютная отметка, к которой стекаются подземные воды. В связи с этим можно выделить зоны   развития   карста:   зона   аэрации,   зона   сезонных   колебаний   уровня,   зона   глубинной циркуляции. Инженерно­геологическая оценка карста и методы борьбы. В   качестве   методов   изучения   карста,   следует   сначала   выделить   работу   по   выявлению признаков   карста   и   определению   интенсивности   развития.   Для   этого   существует классификация   территории     по   устойчивости   против   карста.   Породы   считаются неустойчивыми, если образуются 5­10 карстовых воронок на 1 км2 в год., устойчивыми 1 воронка на 1 км2. Карстовые пещеры. Карстовый провал. Методы борьбы ­ Планировка территории; ­ Отвод поверхностных вод; ­ Каптаж или дренаж подземных вод; ­ Устройство противофильтрационных завес; ­ Закрепление закарстованных пород методами технической мелиорации. Оползни Под   оползнем   следует   понимать   перемещение   масс   горных   пород   вниз   по   склону   под действием   силы   тяжести,   связанное   в   ряде   случаев   с   деятельностью   поверхностных   и подземных вод и носящее характер скольжения или сдвижения пород по склону. Элементы оползня: 1. Вао   выпора   –   возвышение,   образующееся   в   основании   склона   и   состоящее   из нарушенных и перемятых грунтов. 2. Тело оползня – вся масса сползающего материала по склону грунта, ограниченная по глубине поверхностью (зеркалом) скольжения. 3. Оползневые   террасы   –   ряд   уступов,   расположенных   один   ниже   другого   и ориентированных параллельно бровке склона. 4. Стенка   срыва   –   верхняя   часть   поверхности   скольжения,   образовавшаяся   в результате смещения вниз оползневого тела. 5. Над оползневой уступ – примыкающая к оползню площадка, расположенная выше бровки склона, не подверженная оползанию. 6. Поверхность   скольжения   (зеркало   скольжения)   –   поверхность,   по   которой происходит смещение оползня. Признаки оползня Для   своевременного   прогнозирования   оползня,   рекомендуется   набор   следующих признаков, подлежащих анализу: 1. Оползневые   трещины   –   это   система   различных   трещин,   которая   формирует   со временем поверхность скольжения. 2. Образование оползневого цирка – определяется многократным нивелированием. 3. Образование   трещин   на   будущей   поверхности   скольжения   (   выявляется   путем бурения). 4. Наличие валов у подножия оползневого склона. 5. Наличие оползневых уступов (нивелированием). 6. Наличие   застоя   воды,   заболоченности   участков   в   пределах   оползневого   цирка, которая появляется при подвижке склона в результате нарушения гидрогеологии водных грунтов. 7. Наличие   взбугренных   участков   на   склоне,   образованных   в   результате   обтекания рыхлыми грунтами пород более твердых участков поверхности скольжения. 8. Повышение   влажности   пород   и   нарушение   структуры   в   зоне   поверхности скольжения (определяется геофизическими методами). 9. Нарушение целостности слоев и изменение элементов их залегания. 10. Нарушение целостности зданий и сооружений. Классификация Саваренского Принцип: соотношение положения поверхности скольжения и напластования. Классификации оползней а. Асеквентный – данный оползень проявляется в однородных породах, когда поверхность   скольжения   намечается   по   линии   наибольшего   ослабления структурных связей между частицами. Чаще всего такой оползень возникает в песчаных грунтах. б. Консеквентный – распространен в слоистых массивах, при чем плоскость скольжения параллельна плоскости напластования. Обычно срыв происходит по подошве наиболее ослабленного слоя. в. Инсеквентный – наиболее катастрофический по характеру проявления. Здесь устойчивость   склона   определяется   механической   прочностью   несущего слоя.. Такие оползни характерны для берегов рек и озер. Классификация Родионова Принцип: причина, вызывающая смещение оползня зависит от его структуры. Различают 3 основных типа оползня: Структурные оползни – это такие, когда смещение происходит в результате изменения структуры горных пород (выветривание). Консистентные   –   чаще   всего   происходят   в   глинистых   породах   в  результате   изменения влажности, а следовательно консистенции г.п. Суффозионные   оползни   –   происходят   чаще   всего   в   песчаных   горных   породах   за   счет ослабления структурных связей при интенсивной суффозии. Классификация Попова Принцип: по возрасту и по генезису. Существует 2 группы: современные оползни, древние оползни. В свою очередь современные оползни по фазе развития подразделяются на движущиеся, приостановившиеся, остановившиеся, закончившиеся. Древние оползни по фазе развития делятся на древние и погребенные. Классификация Дранникова По характеру смещения и глубине захвата. Поверхностные   оползни,   охватывающие   глубину   сезонных   изменений:   оплывные, солифлюкционные потоки. Глубинные   оползни:   ступенчатые,   оползни   скольжения,   оползни   выдавливания, суффозионные. Количественные методы оценки устойчивости склона Большое   значение   для   прогнозирования   имеет   расчет   устойчивости   склона,   которая зависит от двух групп факторов. 1. Стимулирующая   возникновение   оползня   или   подвижки   (масса,   конфигурация, геологическое   строение,   наличие   растительности,   механические   воздействия, различные геологические процессы такие,  как выветривание,  изменение рельефа, геотектоника, эрозия, абразия); 2. К   другой   группе   факторов   можно   отнести   причины,   препятствующие   развитие возникновению   оползней   (повышение   базиса   эрозии, растительности на склоне).   климат, Первая   группа   факторов   определяет   повышение   прочностных   свойств,   удерживающих склон. Вторая группа может быть представлена ввиде совокупности факторов, сдвигающих склон. Был предложен коэффициент устойчивости склона, который равен: Kу= NΣCi+Σtgφi ΣPi+ΣMi Где знаки суммы показывают совокупность данных характеристик, взятых по отдельным блокам оползня: Сi – коэффициент сцепления tg φ Pi – масса данного блока, которая способствует сползанию. Mi – это совокупность i – угол внутреннего трения. По этой формуле видно, что если Ку>1, то склон устойчив, если Ку<1, то происходит оползень. и если Ку=1, то склон находится в неустойчивом состоянии. По данной формуле при режимных работах проводят наблюдения за всеми параметрами, по результатам которых строят графики зависимости Ку=f(t) Возможны следующие ситуации: 1. График   снижается,   приближаясь   к   линии   Ку<1,   что   говорит   о   снижении устойчивости склона (ситуация требует срочного вмешательства). 2. Положение   склона   достаточно   надёжное,   устойчивое,   в   этом   случае   возможны ограничения   различного   рода   на   слонах   (строительство,   водопотребление, динамические нагрузки) в зависимости от близости графика Ку=1. 3. Говорит   об   увеличении   устойчивости   склона,   что   определяется   природными факторами и фазой развития склона. 1) Расчетный   метод   основан   на   определении   Ку,   расчете   поверхности Методы изучения оползня скольжения. 2) Метод   моделирования,   основан   на   изготовлении   моделей   склона   и искусственном увеличении сил, снижающих устойчивость склона. 3) Метод аналогии – здесь устанавливается тождественность геологического, геоморфологического строения данного склона со склоном, Ку которого уже длительное время изучается. 4) Метод   историко­геологический   –   данный   метод   предполагает   сравнение геологических условий оползня в настоящее время и в прошлом и оценка в связи с этим фазы развития оползня. 5) Методы учетов – предполагает учет балансов всех земных масс и влияние факторов, изменяющих устойчивость склона. Динамика оползневого процесса Оползень, как показывает опыт, проходит три стадии развития: 1) Подготовительная – заключается в том, что различные факторы. На этой стадии   основная   задача   геологов   заключается   в   оценке   Ку   склона, косвенного   изучения   намечающейся   поверхности   скольжения,   анализ оползней, развивающихся в данной фазе в прошлое время. 2) Смещение земляных валов – это еще не оползень, но под влиянием факторов, снижающих   устойчивость   склона,   начинаются   проявляться   отдельные подвижки частей и массива в целом. 3) Собственно оползневой процесс – характеризуется моментом, когда Ку<1. Задача   геологов   –   изучение   механизма   смещения,   создание   легенды процессов для архива. Методы изучения оползневых процессов 1) Изучение архивных материалов по району. 2) Сбор   метеорологических, гидрогеологических условий.   климатических   данных,   изучение 3) Проведение   инженерно­геологической   съемки   масштаба:   по   району   – 1:50 000, по участку – 1:2 000 и крупнее. В том числе: а. Горно­буровые работы. б. Гидрометрические работы. в. Лабораторное определение показателей. г. Полевые опытные работы. д. Стационарные наблюдения. е. Геофизические работы. Методы борьбы с оползнями Все методы борьбы можно разделить по следующим направлениям: 1) Разработка   мероприятий,   которые   приводят   к   нейтрализации   или уменьшению деятельности, снижающих устойчивость склона. 2) Разработка мероприятий, повышающих устойчивость склона. 3) Мероприятий,   направленные   на   уменьшение   амплитуды   колебания устойчивости склона. К первой группе мероприятий можно отнести следующие:  а. борьба с переработкой берегов рек и озер;  б. искусственный или естественный дренаж, предотвращающий доступ п.в. к в. поверхности скольжения;  запрещение   строительства   сооружений   в   пределах   оползневого   склона, строительство   сооружений,   имеющих   создающих   динамические   нагрузки вблизи склона. Ко второй группе мероприятий можно отнести: а. искусственной закрепление склона забивными сваями; б. устройство   подпорных   стенок,   сооружение   дренажных   систем   и   пр. мероприятия, снижающие водопритоки к оползневым районам. К третьей группе методов можно отнести профилактические мероприятия: а. запрещение   в   пределах   оползневого   района   буро­взрывных   работ   и геологической проходки. б. Запрещение строительства сооружений с динамическими нагрузками. Обвалы, камнепады, осыпи Обвалы  –   это   внезапное   обрушение   больших   массивов   пород   с   горных   склонов, сопровождающееся   опрокидыванием   о   дроблением.   Они   возникают   в   результате ослабления внутренних связей вследствие выветривания и увлажнения пород. По составу обрушившихся пород обвалы делятся на каменные, земляные и мешанные. Камнепады  – или вывалами называют падение со склонов отдельных камней или глыб. Причиной   камнепадов,   чаще   всего,   являются   атмосферные   осадки,   приводящие   к увеличению силы тяжести на склоне и уменьшению силы трения и сцепления. Осыпями – называется скопление глыбового или обломочного материала на склоне и у его основания. Угол, образуемый осыпью с горизонтальной плоскостью, называется углом естественного откоса и зависит от крупности и степени окатанности частиц: чем крупнее обломки и чем больше их угловатость, тем круче угол осыпи и наоборот. В зависимости от этих условий осыпи делятся на действующие затухающие и неподвижные. Курумами   –   называют   осыпи,   состоящие   из   крупнообломочного   материала, располагающегося в большинстве случаев у подножия склона в виде шлейфа и имеющие очень пологие поверхности. Методы борьбы с обвалами и осыпями Обвалы,   камнепады,   осыпи   представляют   собой   большую   угрозу   для   существования различных  сооружений в горах и предгорьях. Во всех случаях методы борьбы разделяются на: а. Профилактические,   направленные   на   предупреждение   явления   или приостановление его развития в начальной стадии.  б. Инженерные, направленные на устранения действия процесса или снижение его интенсивности. В   местах   развития   мощных,   постоянно   действующих   каменных   осыпей   устраивают защитные   железобетонные   галереи   или   даже   тоннели.   Остановить   движение   курумов гораздо   сложнее   и   здесь   основной   метод   борьбы   сводится   к   осушению   глинистой подстилки,   на   которой   они   находятся.   В   скальных   породах   применяется   тампонаж цементация трещиноватых пород. Контрольные вопросы: 1) Дайте общую инженерно­геологическую оценку склоновых процессов. 2) Что такое оползень? Перечислите элементы оползня. 3) Назовите определяющий и сопутствующий факторы, обуславливающие  возникновение оползней. 4) Назовите природные условия, сопутствующие активному развитию оползней  различных типов? 5) По каким признакам можно выделить оползни различных типов? 6) Как оценивается степень устойчивости склона? Какие вы знаете методы  расчета устойчивости? 7) Расскажите о мероприятиях по борьбе с оползнями. 8) Что называется обвалом горных пород? Приведите классификацию обвалов. 9) Что такое осыпи и на какие типы их разделяют? 10) Что такое курумы и чем объясняется их подвижность? 11) Перечислите профилактические мероприятия по борьбе со склоновыми  процессами. 3.6. Процессы, связанные с промерзанием и оттаивание пород (мерзлотные процессы) Строение толщи мерзлых пород Горные породы, имеющие отрицательную температуру и содержащие в своем составе лед, называются мерзлыми. К  сезонно­мерзлым  –   относятся   такие   породы,   которые   летом   оттаивают,   а   зимой промерзают. Многолетнемерзлыми породами называют такие породы, которые в течение сотен и тысяч лет сохраняют  мерзлое состояние. Зона развития многолетнемерзлых пород называется криолитозоной. По вертикали криолитозона делится на две части: 1) Верхнюю – деятельный слой или слой сезонного промерзания и оттаивания. 2) Нижнюю – собственно мерзлые грунты, горные породы, температура которых никогда не бывает положительной. В геологическом разрезе различают два типа мерзлоты – сливающуюся и неслипающуюся. Сливающаяся мерзлота – это такое строение геологического разреза, когда деятельный слой при замерзании непосредственно переходит в многолетнюю мерзлоту. Не   сливающаяся   мерзлота   –   это   такое   строение   геологического   разреза,   когда   между промерзшими деятельным слоем и мерзлыми грунтами остается слой талого грунта, т.е. слой протаивания оказался больше слоя промерзания. Геологические явления криолитозоны Морозное пучение – это увеличение объема водонасыщенных грунтов в результате  расширения воды в порах при замерзании. Морозное пучение проявляется ввиде пучин – поднятий поверхности земли высотой 0,2­ 0,5 м удлиненной формы в виде бугров пучения, которые образуются вследствие поднятия  пород деятельного слоя нижележащей массой льда, непрерывно увеличивающейся в объеме в результате подпитывания под мерзлотными водами. Термокарст – явление проседания и последующего образования провалов, блюдец, воронок на поверхности многолетнемерзлых пород при оттаивании и скоплении льда  в весенний  период. Наледи – наледи отличаются от бугров пучения тем, что они представляют собой  плащеобразное потокообразное скопление льда на поверхности земли, образовавшееся в  результате излива и замерзания речных или подземных вод. Солифлюкция – так называют движение со склонов рыхлых водонасыщенных отложений  под действием силы тяжести в результате оттаивания многолетнемерзлых пород. Мероприятия по борьбе с мерзлотными явлениями и процессами 1) Строительство сооружений без учета мерзлотного состояния грунта. Это  касается скальных и полускальных мерзлых грунтов и других пород, не  дающих после оттаивания значительных просадок. 2) Строительство сооружений с соблюдением условий сохранения  термического режима на протяжении всего периода их эксплуатации. Этот  вариант применим в случае высокой льдистости грунтов, грозящей при  поступлении тепла от сооружения недопустимыми деформациями  основания. 3) Строительство сооружений, допускающих значительные деформации  основания, в условиях оттаивания грунтов (грубообломочные льдистые  отложения, в которых исключается выпор грунтов основания). 4) Строительство с предварительным оттаиванием грунтов и применением  различных способов их уплотнения и улучшения. Контрольные вопросы: 1) Охарактеризуйте распространение многолетнемерзлых пород. 2) Дайте описание криолитозоны и типов мерзлоты. 3) На какие виды подразделяются многолетнемерзлые породы? 4) Дайте характеристику криогенныфх и посткреогенных процессов и  объясните разницу между ними. 5) Перечислите мероприятия, применяемые для борьбы с криогенными и  посткриогенными явлениями. 3.7. Процессы, связанные с сейсмичностью Под   землетрясением   обычно   понимают   интенсивные   колебания   земной   поверхности, вызванные сильными подземными толчками, возникающими в результате высвобождения громадного количества внутренней энергии Земли. Точка,   в   которой   возникает   сейсмический   толчок,   лежащая   на   некоторой   глубине   от поверхности, носит название гипоцентра. Проекция гипоцентра на дневную поверхность называется эпицентром. По происхождению различают пять типов землетрясений: 1) Тетанические,   вызванные   тектоническими   движениями   земной   коры   и составляющие   подавляющее   большинство     Они характеризуются   широким   площадным   распространением   высоко бальностью. землетрясений. 2) Вулканические,  связанные   с   извержением   вулканов.   Имеют   локальное распространение, но могут обладать большой силой. 3) Денудационные (обвальные, провальные),  порождаемые падением больших массивов   горных   пород   со   склонов   или   провалами   в   процессе