Геоморфологические условия

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 инженерно-геологических изысканий на площадке сооружений.

Подземные воды и современные геологические

Процессы и явления

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 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 инженерно-геологических 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 инженерно-геологических 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, 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.

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 м³. 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 транспортно-дренажную 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 человека (сообщение Л.Л. Шабынина).

В большей степени вызвало эти деформации и процессы низкое качество инженерных изысканий для проектирования тоннеля, недоизу-ченность сложного тектонического строения и режима подземных вод, геологического разреза состояния пород. Предполагалось, что участок полностью сложен гранитами и породы находятся в мерзлом состоянии.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: