- Транспортное строительство

Лекция №7.

Транспортное строительство.

Транспортные сооружения: аэропорты, автомобильные и железные дороги и сопровождающие их насыпи, выемки, мосты, тоннели и др. ширина полосы отвода земель от транспортных коммуникаций 20 – 100м. Главная особенность транспортных сооружений: соблюдение необходимых продольных уклонов в зависимости от типа, категории дорого и условий местности. Влияние транспортных сооружений на геологическую среду: 1) изменяется ландшафт и появляются новые геоморфологические элементы. 2) изменение геологического строения участков над трассой и напряжением состояния массивов г.п. Интенсивное воздействие  на г.п. динамических нагрузок под влиянием транспорта. 3) нарушение поверхностного стока, условий снеготаяния и фильтрационных св-в г.п. 4) изменение режима грунтовых вод. 5) нарушение естественных условий тепло-способностей грунтов. 6) изменение мощности деятельного слоя в зоне разрушения многолетне-мерзлых г.п. 7) развитие инженерно-геологических процессов и явлений, склоновой эрозии, выветривания вызывающие деформацию г.п.

Основные рекомендации по рациональному использованию и охране г.с.

1) Разработка основ дорожно-климатического районирования территорий, в зависимости от климата, геоморфологии характера увлажненности грунтов их температурного режима и гидрогеологических условий. 2) Максимальное сохранение естественного рельефа и растительности. 3) Обеспечение минимального воздействия природных факторов на элементы дорожных конструкций. 4) Проведение специальных инженерно-геологических изысканий с оценкой гидрогеологических условий и учетом элементов рельефа на линии будущих коммуникаций. 5) Соблюдение нормативных требований к участкам земляного полотна и использование местных грунтов при его возведении. 6) Обеспечение устойчивости относов выемок и насыпей. 7) Прокладка трасс по водоразделам с минимальным количеством и наименьшей глубиной выемок. 8) Устройство эффективной дренажной системы для сохранения транспортных сооружений от разрушения. 9) Сохранение природных границ зоны многолетне-мерзлых г.п. 10) Предепреждение развития инженерно-геологических П и Я (оползней и т.д.).

Эксплуатация п.в.

Интенсивные откачки п.в. вызывают существенное изменения г.с. 1) нарушения взаимосвязи поверхностных и п.в. 2) нарушение водного баланса речного стока, изменение руслового режима, исчезнут малые речки. 3) осушение болот и озер ведет к исчезновению родников. 4) изменения влажности почв растет диаметр зоны аэрации, осушаются водонасыщенные комплекс г.п. 5) ухудшение компонентов растительных сообществ и изменение характера растительности. 6) изменения условий питания и разгрузки п.в. 7) снижение уровня грунтовых вод и других п.в. горизонтов. 8) нарушение температурного режима и химического состава п.в. 9) ухудшение качества п.в. изменяется их минерализация с последующим загрязнением. 11) развиваются депрессионные воронки. Вызывающие деформация участков з.п. зданий сооружений и т.д. 12) изменение водно-физ св-в г.п. 13) развитие суффузионно-карстовых процессов и др. антропогенных геологических П и Я. 14) В м.г.п. нарушается естественное геостатическое поле. 15) нарушение температурного режима м.г.п. с развитием зон сквозных таликов.

Основные рекомендации по рационально использованию и охране г.с.

1) Существенное пополнение запасов п.в. переводом поверхностного стока в подземный. 2) Заложение водозаборов выше по потоку п.в. относительно участков загрязнения. 3) Устройство на водозаборах зон санитарной охраны. 4) Изоляция мест загрязнения от участков питания п.в. 5) Разработка критериев рационального отбора п.в. с учетом природоохранных требований. 6) Организация сети специальных стационаров по изучению естественного и нарушенного состояния геологической среды и подземной гидросферы для разработки природоохранных критериев. 7) Моделирование состояний г.с. с прогнозом развития возможных негативных геологических Я и П. 8) Составление комплексных региональных схем прогнозного воздействия на окружающую природную среду для разработки принципов рационального использования г.с. и водных ресурсов.

Рекомендуемые материалы

Основы инженерной геокриологии.

Общие положения инженерной геокриологии. Инженерная геокриология изучает многолетне-мерзлые г.п. з.к. являющиеся одним из компонентов г.с. обитания и инженерной деятельности человека. геокриология (мерзлотоведение) – геологическая наука которая изучает законы формирования и развития м.г.п. их состав, строение и св-ва, мерзлотно-геологические явления св-ва мерзлотно-геологических П и Я. Главные задачи инженерной геокриологии: 1) обоснование и обеспечение строительства и экспулотации инженерных сооружений, 2) рациональное использование мерзлых г.п. и соблюдение норм геоэкологии. 3) управление мерзлотными процессами. Инженерная геокриология состоит из трех разделов: 1) общая теория инженерной геокриологии, 2) региональная инженерная геокриология, 3) специальная геокриология. Общая теория инженерной геокриологии имеет следующие направления: 1. теоретические основы и методы инженерно геокриологических изысканий, 2. инженерная петрология массивов мерзлых г.п. 3. теория взаимодействия механизмов теплового и химических инженерных сооружений с мерзлыми г.п. различных типов, 4. инженерная криодинамика, 5. инженерное геокрилогическое прогнозирование и охрана природной среды в зонах мерзлых г.п. Региональная инженерная геокриология: 1. изучение инженерно геокриологических условий отдельных регионов. 2. типизация и распространение территорий криолито зон. 3. составление обзорных инженерно-геокриологических карт и обще-геокриологического прогноза для разных видов строительства и эффективности освоения территорий в целом. Специальная инженерная геокриология: решает практические задачи связанные с сельско-хоз. деятельностью человека.

Основные понятия и теории.

Вместе с этой лекцией читают "4 - Гидроцилиндры".

Криосфера = криолитосфера – это территории оболочки земли, в которых одновременно при отрицательной температуре могут существовать лед, вода и пар. Криолито зона – это зона сложенная многолетне-мерзлые г.п. глубина до 1000 – 1500м и >. Мерзлые г.п. – это г.п. имеющие отрицательную температуру, содержащие лед и влажность превышающие кол-во незамерзшей воды – на з.п. Морозные грунты – это г.п. имеющие отрицательные температуры, не содержащие льда и влажность меньшую. Сезонномерзлые грунты – это грунты которые замерзают зимиой и оттаивают несколько месяцев. Сезонноталые грунты – это мерзлые толщи которые оттаивают в теплое время. Криогенная текстура – это текстура минеральной мерзлой г.п. с участие фазы льда. Сезонное промерзание характеризует г.п. приповерхностного слоя криолито зоны среднегодовые температуры которых > 0 ^оС. Оценивается глубиной промерзания и обозначается ε_пр. Сезонное оттаивание – характеризует г.п. приповерхностного слоя криолито зон у которых среднегодовая температура < 0 ^оС. Оценивается глубина сезонного оттаивания и обозначается ε_от. Амплитуды колебания температуры (А_о) – максимальное отклонение среднемесячной температуры поверхности г.п. от среднегодовой температуры (t_ср). Глубина годовых глубинных амплитуд (H_t) – это максимальные глубины на которых температура в течении года не меняется. В криолито зонах РФ их H = 5 – 20 м. Среднегодовая температура г.п. – температура г.п. котрая в течении года является постоянной. Южная граница распределения мерзлотной линии оконтуривающая мерзлые г.п. Высотная граница распределения мерзлых г.п. – это граница которая в горных системах развита преимущественно мерзлых г.п.

Методологические основы инженерной геокриологии.

Они созданы для исследований криолито зон используются методы: геокриологии и инженерной геокриологи мерзлых г.п. изучает в процессе мерзлотной или геокриологической съемки которая представляет комплекс полевых работ по составлению мерзлотных карт, мерзлотного прогноза, выявления закономерностей формирования и развития мерзлых г.п. разного типа и мерзлотно-геологических процессов и Я. Оснвовй мерзлотной съемки служит ландшафтно-ключевой метод с выделением ключевых участков с помощью которого производится типологическое ландшафтное районирование территории в зависимости от факторов и условий существования мерзлых г.п. важной чертой морозного прогноза является разработка мероприятий по направленному изменению мерзлотных условий с учетом природных факторов и антропогенным воздействием человека.

Характеристика мерзлых г.п.

Мерзлотные г.п. могут быть дисперсионные и торфяные грунты, трещиноватые и выветренные, магматические метаморфические сцементированные осадочные г.п.. наземное и подземное скопление льда и снега рассматриваются как мономинеральные г.п. а лед как сцементированный минерал. В мерзлых г.п. влага находтся в 3-ех определных состояниях лед, вода и пар. Лед и вода находятся в постоянном динамическом равновесии, при понижении температуры увеличивается кол-во льда за счет незамерзшей воды и наоборот. В зависимости от пребывания в мерзлотном состоянии выделяются г.п. 1) кратковременно мерзлые существующие часы, сутки, диаметр 10-и см. 2) сезонно-мерзлые существующие несколько лет диаметр 1-ые м. 3) многолетне-мерзлые г.п. существующие годы сотни, тысячи лет и более d= 100-и м. В зависимости от характера промерзания выделяются: Эпикриологические многолетне-мерзлые г.п. – это г.п. пришедшие в мерзлое состояние после завершения своего гипергенеза, формируются при одностороннем промерзании толщ сверху вниз и наращивают мощность за счет углубления нижней границы мерзлоты. Синкриологические многолетне-мерзлые г.п. – это г.п. процесс генезиса которых сопровождался одновременным или синхронным переводом в мерзлое состояние. Формировался на мерзлом субстрате. Который наращивается за счет накопления осадков. Верхняя граница постепенно поднимается. Диакриологические многолетне-мерзлые г.п. возникшие в результате всестороннеого перемещения переувлажненных рыхлых осадков. Для разреза криолито зоны характерны сочетание и комбинация всех перечисленных типов многолетне-мерзлые г.п. с образование поликриогенных компонентов. Криологическая структура мерзлых г.п. характеризуется наличием ледяного каркаса из включений и прослоев льда разной формы и ориентировки которые цементируют минеральный скелет г.п. Криогенные текстуры скальных г.п. формируются в зависимости от характера распределения и морфологии в них пустот, трещин, каверн, пор и т.д. которые заполняются влагой и льдом. В изверженных мерзлых г.п. выделяется трещиные, трещино-жильные криогенные текстуры. В осадочных сцементированных мерзлых г.п. выделяются пластово-трещиные, трещинно-поровые типы криогенных текстур. По мощности льда различаются тонко-средне-толстотрещинные и трещинно-жильные криогенные текстуры. В зависимости от ориентировки и взаимоотношения прослоев льда выделяются массивная, слоистая, блоковая, ячеистая текстура. В зависимости от размеров прослоев льда и расстояний м/у ними выделяется тонкослоистая и мелкосетчатая ∆ расстояние м/у льдинками < 10 мм. Среднеслоистая среднесетчатая ∆ > 10 но < 100мм. Редкослоистая и крупносетчатая ∆ > 100м. Криоегнные текстуры мерзлых дисперсионных г.п: слоистая, массивная, сетчатая, каркасно-блокковая, порфировидная, шлировая, линзовидная и др. В грубообломачных мерзлых г.п. текстуры массивная, слоистая, линзовидная, слойчатая в которых прослои льда изогнуты и наследуют форму обломков. Мерзлых г.п. отличаются от не мерзлых спецификой минералообразования геохимических и процессов выветривания. В условиях криолито зоны, растительные и животные остатки, образуются различные водородные осединения фосфатный Н и H₂S. Процессы гумусообразования, ограничены вместо гумусовых кислот образуются агрессивные фульвокислоты  и их органоминеральные соединения. Активизируются процессы карбанатизации и сульфатизации с образованием кальцита, гипса и горизонтов с соляными водами и рассолами. Для мерзлых дисперсных г.п. характерно повышенное содержание углекислоты, отчетливая восстановительная обстановка и кислая среда. В такой среде силикаты разлогаются и образуются закисные закисные формы железа, гидрослюда, монтмориллонит, накапливается выветрившийся пирит марказит, сидерит и др. специфика выветривания в криолито зоне проявляется в резком преобладании физического выветривания над химическим. В результате многократного промерзания и оттаивания дисперсионных г.п. обломки и частицы подвергаются дроблению с образованием пылеватых частиц (алевролитовых 0,01 – 0,05 мм.). В количестве до 60% и более гранулометрический состав таких процессов выветривания характеризуется слабой сортировкой минеральных фракций.