Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Эоловые процессы

Геологические процессы, порожденные энергией ветра, получи­ли название эоловых (Эол — бог ветра в древнегреческой мифоло­гии), а отложения, образовавшиеся с помощью ветра, — эоловых отложений.

Геологическая работа ветра наблюдается всюду на поверхности земного шара, хотя скорость, сила и направление ветра на различ­ных ее участках неодинаковы. Обычно в тех районах, где больше скорость ветра, там при прочих равных условиях сильнее произво­димая им работа.

С наибольшей интенсивностью эоловые процессы протекают в песчаных пустынных и полупустынных областях и в меньшей степени — в степных. На территории СНГ это пустыни Каракумы и Кызылкумы (Средняя Азия), побережья Каспийского, Балтийского, Аральского и других морей, долины Амударьи, Сырдарьи, Оби и других рек.

Эоловые процессы представляют серьезную угрозу для населен­ных пунктов и инженерных сооружений. Песчаные заносы засыпа­ют дома и целые поселения, разрушают дамбы и насыпи, осложня­ют строительные работы и удлиняют сроки возведения строитель­ных объектов. С другой стороны, не только заносы, но и выдувание и развеевание песков может также приводить к отрицательным по­следствиям: обнажению стальных трубопроводов, заложенных на небольшой глубине от поверхности земли, обнажению фундамен­тов береговых опор мостов и иных сооружений и т. д.

Интенсивное развитие эоловых процессов в тех или иных райо­нах наблюдается при сочетании следующих условий:

- поверхностная толща отложений сложена легковыдуваемыми песками, супесями и другими рыхлыми породами, нахо­дящимися в сухом состоянии;

- на территории длительно действуют ветровые потоки с высо­кими скоростями (более 5 м/с);

- растительный покров отсутствует (или он сильно разрежен).

Эоловые процессы в значительной мере могут быть активизиро­ваны в результате непродуманной деятельности человека, вызываю­щей нарушение или полное уничтожение растительного покрова.

Активная эоловая (ветровая) работа в пустынных и полупустын­ных районах — это сложный и многообразный геологический про­цесс, составными частями которого являются дефляция, коррозия, транспортировка и аккумуляция (накопление) песчано-пылеватого материала. Для обоснования защитных мероприятий закономернос­ти возникновения и развития эоловых процессов детально изучают, в процессе инженерно-геологических изысканий.

 

Геологические процессы, связанные с поверхностными водами

 

Поверхностные воды (моря, океаны, водохранилища, реки, озе­ра, временные водотоки и др.) выполняют на земной поверхности огромную геологическую работу — разрушительную и одновремен­но созидательную. В инженерно-геологической и строительной прак­тике наибольшее внимание уделяется изучению таких процессов, как оврагообразование, подмыв и разрушение берегов рек, абразия мор­ских берегов, переработка берегов водохранилищ, селевые потоки и др. Эти геологические процессы, вызванные поверхностными вода­ми, наносят существенный урон геологической среде, деформируют и разрушают мосты, плотины, набережные и другие сооружения. Они во многом способствуют развитию таких опасных геологичес­ких процессов, как оползни, обвалы, осыпи и др.

Важное инженерно-геологическое значение имеют и наносы (ал­лювиальные отложения), которые формируются в процессе созида­тельной деятельности поверхностных вод. Изучению подвергают условия залегания, состав и свойства этих отложений, которые мо­гут быть основанием, средой или материалом для отсыпки земля­ных сооружений. При выполнении этих работ обязательно учитыва­ют гидрологические факторы — скорость и расход водных потоков, режим их уровней, энергию и другие элементы.

 

Геологические процессы, связанные с деятельностью поверхностных и подземных вод

Карст

Под карстом понимают совокупность процессов и явлений, свя­занных с растворением трещиноватых горных пород (известняков, гипса, каменной соли и др.) и образованием отрицательных форм рельефа на поверхности земли и различных полостей, каналов и пещер в глубине. Нередко развитие карста сопровождается провала­ми и оседанием кровли, образованием воронок, озер и других впа­дин на земной поверхности.

Термин «карст» произошел от одноименного названия извест­някового плато в бывшей Югославии близ г. Триеста, где подоб­ные явления наиболее развиты. Горные породы, которые подвер­жены развитию карста, называют карстующимися, массивы гор­ных пород — закарстованными, а районы, где развивается карст, карстовыми. Провалы и оседания земной поверхности, вызван­ные карстом, представляют значительную опасность для существу­ющих зданий и сооружений. Особенно это относится к строитель­ству и эксплуатации в карстовых районах гидротехнических, транс­портных и подземных сооружений (прорывы карстовых вод в тон­нели, провалы грунтов под зданиями и ца трассах железных до­рог, разрушения мостов, незаполняемые водохранилища и другие аварии и деформации).

Карст широко распространен в мире. Карсту подвержена значи­тельная часть всей суши Земли, в том числе большие площади и в России (центральная часть Русской равнины, западное Приуралье, Приангарье, Северный Кавказ и многие другие районы, где имеются растворимые горные породы. Интенсивность развития карстовых процессов может быть весьма высокой. Так, например, по данным Р. Ньютона (1984), в США только в штате Алабама за последнее время возникло огромное число искусственно вызванных провалов и оседаний земной поверхности, связанных с техногенной активизацией карста. Отдельные воронки достигали 50—-60 м в диа­метре и до 30 м глубиной.

Основные условия и интенсивность развития карста. Необхо­димыми условиями развития карста являются: 1) наличие раствори­мых горных пород; 2) трещиноватость пород, обеспечивающая про­никновение воды; 3) растворяющая способность воды и ее активная циркуляция (движение) по трещинам.

При сочетании на конкретном участке этих условий развитие кар­ста неизбежно, при исключении хотя бы одного из них — карст не образуется.

По характеру растворимых пород различают три основных типа карста: карбонатный (известняк, доломит, мел, мергель), сульфат­ный (гипс, ангидрит) и соляной (каменная и калийная соли).

По подсчетам ученых, карбонатные карстующие породы (обна­женные и погребенные) на всех континентах Земли занимают площадь 40 млн км², гипсы — около 7 млн км² и соли — до 4 млн км².

 

Механическая суффозия

Механическая суффозия — процесс выноса мелких частиц из рыхлых обломочных пород фильтрующейся водой. Для развития механической суффозии необходимы значительная скорость движе­ния подземной воды для отрыва и выноса тонких фракций грунта, а также наличие условий для разгрузки песчано-глинистого материа­ла.

Механическая суффозия чаще всего наблюдается в тонко- и мел­козернистых песках, реже — в пылевато-глинистых и других поро­дах. Суффозия сопровождается оседанием вышележащих пород, об­разованием пустот, воронок и провалов. Как правило, механичес­кая суффозия развивается сравнительно медленно (годы, десятки лет) и проявляется в основном на локальных участках, реже — имеет региональное распространение (Нижнее Поволжье, южные районы Сибири и др.).

Значительно более интенсивно протекает процесс техногенной механической суффозии. Она развивается в случае выноса песчано-­глинистого материала в строящиеся подземные коллекторы при ава­риях водопроводных систем, быстрой сработки уровней водохрани­лищ, длительных откачках подземных вод, работе дренажа и др.

По данным Ф.В. Котлова, за 20 лет эксплуатации одной из дренажных систем в г. Москве было вынесено более 300 тыс. м³ песча­но-глинистого материала. Суффозионный вынос этого материала сопровождался ухудшением свойств грунтов — увеличением их сжимаемости, снижением прочностных параметров, что привело к деформациям различных сооружений и развитию опасных геологических процессов (карста, оползней и др.).

В 70—90-е гг. прошлого столетия негативные последствия суффозии, по оценке А. Л. Рагозина (1993), наблюдались в 958 г России. В настоящее время значение суффозионной опасности более возросло.

Основными условиями развития механической суффозии яв­ляются:

1. неоднородность гранулометрического состава песчаных грун­тов, при которой возможен вынос мелких частиц из песча­ной толщи;

2. критическая величина вымывающих скоростей фильтраци­онного потока;

3. наличие условий для выноса мелких частиц на дневную по­верхность в основаниях склонов, строительных котлованах, различных выемках и т. д.

Для ориентировочной оценки суффозионной опасности грунта используют коэффициент неоднородности гранулометрического со­става (по 3. Хазену), определяемый по формуле К_н =d₆₀/d_l0, где d₆₀ и d₁₀ - диаметры, соответствующие 60- и 10%-ному содержанию фракции. Песчаные грунты разделяются на суффозионные- К_н >20, переходные (суффозионные и несуффозионные) - К_н = 10 - 20 и несуффозионные — К_н ≤ 10.

В суффозионном грунте соотношение размеров наиболее мел­ких d_min — и наиболее крупных d_max частиц в грунте должно быть не менее 20, а соотношение диаметров пор D) и преобладающей в грунте фракции d должно отвечать условию

D/d ≥ 8.

Суффозия может возникать и на контакте двух различных по составу слоев, например, глинистого и песчаного. Для развития суф­фозии необходимо соотношение коэффициентов фильтрации двух смежных слоев более чем 3.

Обязательным условием развития механической суффозии яв­ляется также критическая величина гидравлического градиента I_кр водного потока. Многочисленные исследования, показали, что при значениях I_кр ≥ 5 в песчаном грунте возникает турбулентное движе­ние, мелкие частицы переходят во взвешенное состояние и могут выноситься вместе с фильтрационным потоком. Величина крити­ческого градиента I_кр определяется по формуле Е. А. Замарина:

 

I_кр = (ρ_s - 1) (1 - n) + 0,5 n

где ρ_s — плотность частиц песка, r/см³; п — пористость (доли ед,).

 

Подтопление

Процесс подтопления — яркий пример ответной реакции геоло­гической среды на действие техногенных факторов. Впервые он при­влек к себе внимание при создании водохранилищ, когда уровень грунтовых вод по их берегам стал подниматься. В настоящее время под подтоплением понимают любое повышение уровня грунтовых вод выше некоторого критическо­го положения, при котором отсут­ствуют необходимые условия для строительства и эксплуатации как отдельных зданий, так и террито­рии в целом.

В отличие от затопления, ко­торое происходит в результате па­водков, нагонов волн и т. д., при подтоплении образования свобод­ной поверхности воды на террито­рии не происходит.

Глубина критического уровня грунтовых вод, при котором воз­никает подтопление, зависит от глу­бины заложения и типов фунда­ментов, высоты капиллярной кай­мы, состава и свойств грунтов и др.

В большинстве случаев под­топленными считаются террито­рии, где грунтовые воды подни­маются к поверхности земли до глубины менее 3 м, образуя своеобразные купола. По мере по­ступления воды площади куполов расширяются, а следователь­но, увеличивается и площадь подтопления. На поверхность зем­ли грунтовые воды обычно не выходят, что связано с влиянием испарения и транспирацией влаги растительностью.

Подтопление весьма негативно влияет на геологическую среду. Массивы горных пород переувлажняются и заболачиваются. Акти­визируются оползни, суффозия, карст и другие опасные геологи­ческие процессы. В лессовых породах возникают просадки, в глинах набухание. Возрастает сейсмическая балльность подтопляемой территории. Кроме того, в результате засоления почв угнетается ра­стительность, возможно химическое и бактериальное загрязнение грунтовых вод.

Причины подтопления разнообразны, но практически всегда свя­заны с деятельностью человека.

В первую очередь, это — техногенные утечки воды из подземных водонесущих коммуникаций, прудов, отстойников, конденсация влаги под основаниями зданий и асфальтовыми покрытиями, за­сыпка естественных дрен — оврагов, подпор грунтовых вод в при­брежных зонах водохранилищ, барражный эффект, т. е. задержка грунтовых вод при строительстве заглубленных подземных соору­жений, неумеренный полив городских насаждений и др.

Под влиянием искусственных (техногенных) факторов уровни грунтовых вод могут подниматься на 10—15 м и более.

В настоящее время подтопление территорий, особенно в районах крупных городских агломераций, приняло массовый характер. Из 1092 городов России в той или иной степени подтоплено по состоя­нию на 2002 г. — 960 (87,9%). Среди них — Москва, Новосибирск, Омск, Ростов-на-Дону, Казань и др.

Наиболее подтопляемыми являются территории, сложенные сла­бопроницаемыми, фильтрационно-анизотропными глинистыми грунтами, со слабо развитой эрозионной сетью и неглубоким зале­ганием водоупорных слоев. Скорость повышения уровня грунтовых вод на таких территориях в первые 10 лет может достигать 0,5-1,0 м в год, иногда 3-4 м в год, а в отдельных случаях аварийного зама­чивания и более 1,0 м в месяц (территория завода «Атоммаш» в г. Волгодонске).

Наименьшая опасность подтопления существует на территориях с глубоким залеганием грунтовых вод, при наличии хорошо водо­проницаемых грунтов и застроенных предприятиями с сухим технологическим режимом. На этих участках скорость подъема уроним подземных вод обычно не превышает 0,1-0,2 м в год.

В зависимости от характера развития подтопления по террито­рии выделяют локальное подтопление (отдельные здания и соору­жения) и площадное.

77777777/77777777777

Подтопление может развиваться по различным схемам, но во всех случаях оно возникает благодаря добавочной («излишней» ин­фильтрации воды), т. е. при превышении приходных статей водно­го баланса над расходными. Схема 1 - подтопление разнимется благодаря задержке добавочной воды в зоне аэрации на линзах водо­непроницаемых грунтов; схема 2 - вследствие подъема уровня грунтовых вод и образования купола, который постепенно будет подниматься и подпитывать водоносный горизонт (рис. 5.6); схема 3 - вследствие формирования техногенного водоносного горизонта в первоначально сухих грунтах.

 

 

 

Рис. 5.6. Схема формирования купола подземных вод:

1 — предприятие-водопотребитель; 2 — водопроницаемые грунты; 3 — атмосферные осадки; 4 — инфильтрация воды; 5 — купол подземных вод;

6 — водоупорные породы

 

 

Инженерно-геологические изыскания в районах развития, топления в дополнение к обычному составу работ должны, сот СП 11-105—97, ч. II обеспечивать:

- изучение и оценку гидрогеологических условий территории;

- выявление источников подтопления;

- выполнение прогноза изменения гидрогеологических условий;

- получение необходимых параметров для обоснования проек­тных решений по организации инженерной защиты от под­топления;

- разработку рекомендаций по организации мониторинга под­земных вод.

Особое внимание уделяют прогнозу подтопления с оценкой сте­пени потенциальной подтопляемости территории. Прогноз основан на использовании методов аналогии, аналитического и численного моделирования.