Мониторинг состояния геологической среды

Факторы окружающей среды делятся на естественные (природные) и искусственные (антропогенные или техногенные). Естественные факторы определяются действием различных природных компонентов. При этом термином "природа" чаще всего обозначают совокупность объектов и систем материального мира в их естественном состоянии, не являющемся продуктом трудовой деятельности человека. Искусственные факторы возникают в процессе инженерно-хозяйственной деятельности человека.

 3.1.5.1. Мониторинг гидрогеологической обстановки.

 Часть литосферы, а точнее земной коры, которая непосредственно выступает как минеральная основа биосферы, как один из важнейших компонентов окружающей среды, с конца 70-х годов выделяется под названием геологическая среда.

 Согласно Е.М. Сергееву (1979) под геологической средой понимается верхняя часть литосферы, которая рассматривается как многокомпонентная динамичная система, находящаяся под воздействием инженерно-хозяйственной деятельности человека и, в свою очередь, в известной степени определяющая эту деятельность. Геологическая среда - это подсистема гидролитосферы.

Верхней границей геологической среды является поверхность рельефа (дневная поверхность); нижняя граница — плавающая, неоднородная и неодинаковая по глубине в разных областях Земли. Она определяется глубиной проникновения человека в земную кору в ходе различных видов деятельности.

Максимальная глубина проникновения человека вглубь все более увеличивается, в настоящее время сверхглубокое бурение достигло почти 12 км. Таким образом, в геологическую среду включаются почвы и верхние горизонты горных пород, рассматриваемых как многокомпонентные системы. Следует особо подчеркнуть, что границы геологической среды в гидролитосферном пространстве изменяются не только в пространстве, но и во времени по мере развития техногенных процессов и техногенеза в целом.

По отношению к геологической среде внешними средами являются атмосфера, поверхностная гидросфера (поверхностные воды) и, собственно техносфера, включающая все виды инженерных сооружений и хозяйственных объектов.

 3.1.5.2. Мониторинг инженерно-геологической обстановки в районе строительства.

 Внутренними составными частями или основными элементами (компонентами) геологической среды являются: любые горные породы, почвы и искусственные (техногенные) грунты, слагающие массивы той или иной структуры и рассматриваемые как многокомпонентные динамичные системы; рельеф и геоморфологические особенности рассматриваемой территории; подземные воды (подземная гидросфера); геологические и инженерно-геологические процессы и явления, развитые на данной территории. 

Геологическая среда в инженерной геологии рассматривается как часть литосферы, взаимодействующая (сейчас или потенциально в будущем) с различными инженерно-хозяйственными объектами или инженерными сооружениями, созданными человеком. Под инженерными сооружениями здесь понимаются любые "техногенные объекты техносферы, созданные человеком в процессе инженерно-хозяйственной деятельности в пределах геологической среды или на ее поверхности, включая открытые или подземные выемки.

 Термином "хозяйственная деятельность" или "инженерно-хозяйственная деятельность" обычно обозначаются всевозможные, воздействия происходящие в техносфере. Сами же инженерные сооружения рассматриваются как источники техногенных воздействий той или иной природы на геологическую среду в целом или на ее отдельные элементы (горные породы, рельеф, подземные воды и др.). При этом источником техногенного воздействия не может служить какая-либо инженерно-хозяйственная деятельность человека сама по себе, например, строительная, сельскохозяйственная и т.п. Воздействие оказывается на геологическую среду в результате этой деятельности, и непосредственный источник воздействия, реализуемого в процессе этой деятельности, всегда материален.

Лекция 6

 Алгоритмы численных решений обработки геологических данных. 3.1.6.1. Многоступенчатые модели инженерных объектов.

 Взаимодействие инженерного сооружения с геологической средой определяется сочетанием типа сооружения с типом среды как принципиально различных по материалу: "материал" геологической среды "живет" по природным законам, а материал инженерного сооружения — по техническим. При этом задача проектировщика (изыскателя, строителя, эксплуатационника) состоит в том, чтобы из этого разнообразного материала создать единую природно-техническую систему (ПТС), функционирующую в оптимальном по некоторым фиксированным критериям режиме.

 По В.К. Епишину (1985), природно-технической системой называется совокупность инженерного сооружения (комплекса инженерных сооружений) с частью геологической среды в зоне его (их) влияния, имеющей операционально фиксированные границы. Синонимом понятия ПТС, по ряду авторов, является термин "геотехническая система" (ГТС), под которой понимается совокупность взаимодействующие природных и техногенных систем.

 А.Л, Ревзон (1992) разделяет эти два понятия, считая, что "геотехническая система — совокупность форм взаимодействия инженерных сооружений с геологической средой, — является частью, подсистемой природно-технической системы. Последняя наряду с геотехнической включает в себя црд-системы: тропотехническую, акватехничеекую, биотехническую и историко-архитектурную. Таким образом, по А.Л. Ревзону, ГТС представляет собой структурно-функциональную часть ПТС.

Г.К. Бондариком было предложено понятие «литотехническая» схема".

 М.А. Шубиным введено понятие "геосистемы (природно-технической системы)", ориентированное на комплексирование геосистемного и программноцелевого подходов.

Понятие "геотехническая система" не следует путать с понятием "геолого-техногенная система", под которой М.С. Голицын и В.Н. Островский понимают часть геологической среды, взаимодействующую с техногенными объектами.

 Определения геотехнической системы и геолого-техногенной системы подразумевают, что природные и техногенные компоненты взаимодействуют на равных.

 3.1.6.2. Физическое моделирование в инженерной геологии.

 Анализ существующих схем типизации техногенных воздействий показывает, что их разработка ведется в трех направлениях: 1) по видам хозяйственной деятельности; 2) по набору определенных воздействий на конкретный компонент геологической среды; 3) по комплексу параметров, отражающих природу воздействия.

 Одна из первых попыток типизации техногенных воздействий по комплексу признаков была сделана в 1967 г. Ф.В. Котловым. Им выделены категории техногенных воздействий по времени действия, направленности, площади и другим признакам. Кроме того, по воздействию на определенный компонент геологической среды им выделено три вида воздействий на: 1) напряженное состояние пород; 2) тепловое состояние пород и подземных вод; 3) режим поверхностных и подземных вод.

 В дальнейшем Ф.В. Котлов увязал типизацию техногенных воздействий с классификацией вызванных ими процессов, а затем с изменением природных физических полей.

 Близка к этой систематизации и схема М. Арну (1984), а также схема выделения признаков типизации, предложенная Е.М. Сергеевым и В.Т. Трофимовым (1985).

 Разрабатывая это направление, А.Д. Жигалин в 1985 г. предложил подробную классификацию источников и типов техногенного воздействия. Источники воздействия классифицируются им по типам, периодичности, интенсивности, по форме, размерам, положению относительно объекта воздействия. По виду оказываемого источниками воздействия они подразделяются на источники физического, химического, биологического и геологического (!) воздействия, на подвиды — по воздействующим факторам. Однако многие техногенные воздействия в этой классификации не были учтены.

Многими авторами предложены частные схемы типизации техногенных воздействий на геологическую среду применительно к определенному виду деятельности: например, для горнодобывающей промышленности или гидротехнической деятельности, для АЭС, для городского строительства и т.д. При этом авторами во многих случаях под понятием "техногенное воздействие" понимались вид хозяйственной деятельности и те процессы, которые возникают как результат этой деятельности. Частные классификации техногенных воздействий, учитывающие источник, характер и результаты воздействия для некоторых видов деятельности, были разработаны Г.А. Голодковской и Ю.Б. Елисеевым (1989).

Характер и интенсивность техногенного воздействия на геологическую среду зависят от особенностей функционирования хозяйственных объектов. В реальной обстановке воздействия от отдельных источников часто накладываются, суммируются, подавляются и видоизменяются. Это вызывает определенные трудности как при выделении и типизации техногенных воздействий, так и при их картографировании.

Одним из главных вопросов при разработке классификации техногенных воздействий является вопрос о признаках типизации или деления. Классификация техногенных воздействий на геологическую среду, разработана В .Т. Трофимовым, В. А. Королевым и A.C. Герасимовой (1995). В ее основу были положены следующие методологические положения: 1. Признаки типизации должны отражать основные черты техногенных воздействий на геологическую среду разной природы, сама природа воздействия, его механизм должны быть отражены в его основном таксоне — классе. В соответствии с этим выделяются следующие классы воздействий: физическое (в котором выделяются подклассы, обусловленные действием различных физических полей: механического, гидромеханического, гидродинамического, термического, электромагнитного, радиационного), физико-химическое, химическое, биологическое. Воздействия перечисленных классов не сводятся друг к другу и оказываются полем соответствующей природы, техногенного происхождения. Поэтому к характеристике техногенного воздействия данного класса в принципе применимы все показатели, используемые для оценки любого физического поля (интенсивность, геометрические размеры в трехмерном пространстве, стационарность или нестационарность поля во времени и т.д.).

Дата: 2019-12-09, просмотров: 195.