- Инженерно-геологические процессы

Лекция №32

Инженерно-геологические процессы и явления сдвижение горных пород над горными выработками.

План:

1. Особенности  геологических процессов в инженерной геологии.

2. Понятие об инженерно-геологических процессах.

3. Факторы, определяющие развитие геологических и инженерных геологических процессов.

4. Классификация процессов в инженерной геологии.

Ключевые слова: Геодинамика, процессы, явления, деятельность человека, изыскание, образия, деформация, уплотнение, оползни, оплывины, обвалы, осыпи, провалы, карстовые пустоты, курумы.

Рекомендуемые материалы

В инженерной геодинамики изучаются  все современные геологические процессы, имеющие значение при оценке отдельных регионов в целях и народнохозяйственного освоения и при строительстве и при создании крупных инженерных сооружений (гидротехнических, промышленных объектов, шахт, карьеров, подземных нефтехранилищ и др.), а также древне геологические процессы.

          Эти процессы  оказывают определённое влияние на геологическое строение территории. Сведения о геологических процессах необходимы  для того, чтобы  заранее предвидеть возможные их проявления в результате изменений, происходящих в природе под влиянием естественных причин и многообразной деятельности человека. Не всегда при решении вопроса о строительстве геологических условий и в частности характером развития на территории геологических процессов. При этом особого влияния  заслуживают геологические процессы катастрофического характера, возникающие неожиданно, быстро развивающиеся и вызывающие  значительные  нарушения. Например, современные тектонические движения земной коры при разной их интенсивности могут сократить срок длительности устойчивости свежеобнажённых горных пород в откосах карьеров, в выемках ж/д.

Это обстоятельство обязывает при инженерно-геологических изысканиях изучать все геологические процессы, происходящие  на исследуемой территории. Идеальным является случай, когда возводимое инженерное сооружение так вписывается в природную обстановку, что не нарушет сложившиеся в ней равновесия. Эти случаи редки. Чаще строительство здания, канала, карьера, тоннеля, и других  сооружений или хозяйственное состояние территории (орошение новых земель, строительство каналов, и др.) порождает возникновение геологических процессов, которые раньше отсутствовали на данном участке. Процессы, возникшие в результате деятельности человека, получили название  инженерно-геологических процессов. Совокупность геологических и инженерно-геологических процессов и сопровождаемых ими явлений характеризует геодинамическую обстановку.

Динамическая геология изучает геологические процессы, протекающие в природе независимо от человека и делает это для решения главным образом проблем общечеловеческого решения. Инженерная геология  изучает геологические процессы в связи с деятельностью человека, изменением природных условий под влиянием этой деятельности с тем, чтобы дать рекомендации, как не допустить возникновение нежелательных для человеак геологических процессов, изменить ход существующих геологических процессов в необходимом направлении.

В начале века производственная деятельность человека стала крупнейшей геологической силой и может приводить к возникновению геологических процессов различного характера. При этом важно, чтобы вновь возникшие инженерно-геологические процессы  не препятствовали рациональному использованию геологической среды. Явления эти могут быть разнообразны. Инженерно-геологические процессы, как и геологические  могут стать опасными и угрожать   сохранности сооружений, если не были учтены при разработке представлений о геодинамической обстановке, или если их прогноз был дан направлению и это нашло отражение в конструкции сооружений и разработке мероприятий, связанных с их воздействием. Инженерно геологические процессы  тождественны природным геологическим процессам. Например, процессы переработки берегов водохранилищ аналогичны  абразии по берегам морей и озёр.

          Посадочные явления в лёссах вследствие утечек воды из водопроводов и канализации и при фильтрации её из каналов можно сравнить с посадкой массивов. При замачивании их в природной обстановке, в результате чего образуется  «чаще оседание» поверхности земли. Уплотнение пород в основании сооружений моделируют процесс уплотнения пород в зоне катогенеза под действием веса позднейших отложений и под давлением материковых ледников можно отнести в 1 гр. Такие процессы, как деформации пород в основании сооружений. Хорошо сравнимы сдвижение горных пород или подземных работах и провалы над карстовыми пустотами . Инженерно-геологические процессы обычно приурочены к участку строительства или обхватывают территорию в непосредственной близости от него. Они вызываются значительными  изменениями в природной обстановке и сами воздействую на неё  и в частности на состояние и свойства пород. Горные породы всегда  будут оказывать решающие влияние на развитие и проявление  геологических процессов. Деятельность человека также зависит от того, с какой горной породой ему приходится сталкиваться. Т.О. по характеру и интенсивности склонов , процессов выделяется как бы 4 категории пород, которые могут быть охарактеризован в прочном отношению. У пород, относящихся к I категории, т.н. очень прочными и в высшей степени крепкие, склоновые процессы развиваются слабо.

При уменьшении прочности пород (II категории) интенсивных склоновых процессов возрастает, развитие получений осыпи и кульмы. При уменьшении прочности крепости пород более чем в 2 раза по отношению к I категории (III категории) интенсивное развитие получают почти все склоновые процессы (кроме обвалов). Для пород IV категории наименее  прочной характерно развитие, главным образом, оползней – блоков.

Кроме указанных выше роли подземных и поверхностных вод  в развитии геологических процессов очень велика. Именно вода в большинстве случаев тот фактор, та причина в результате которой возникают многие экзогенные процессы. Поэтому хорошее знание гидрогеологических условий является первейшим  требованием для лиц, работающих в области инженерной геодинамики. По существу при оценке геологических процессов необходимо учитывать все факторы, делящие инженерно-геологические условия территории, так как они будут являться либо обязательными, либо вспомогательными факторами

Геологические процессы  практически не отделены от тех явлений, которые возникают под их воздействием (при замачивании лёссов происходит их просадка, которая выражается в явлении уплотнения породы) Можно ли судить о процессе посадочности лёссов, не зная величину их посадки? Можно при этом полного представления об этом процессе мы не получим.

Классификация  процессов в инженерно геологии ведётся с учётом гланвых действующих сил под влиянием которых возникают и развиваются геологические и инженерно-геологические процессы, приводящие к геологическим.

I. Эндогенные процессы.

1) Природные – орогенные, эпелгрогенические движения земной коры; сейсмические явления; вулканизм

2) Вызванные деятельностью человека – сейсмические, вызванные взрывом; опускание поверхности при добыче полезных ископаемых и откачке воды.

II. Экзогенные природные и вызванные деятельностью человека

1)Климатического характера

а) Выветривание – подвержены все породы

б) Криогенные и посткриогенные  - преобладают морозобойные растрескивания.

2) Ветрового характера. Эоловые – перевевания коренных пород выпадающие эоловые осадки.

3) Водного характера

а) Растворение солоидные, карбонатные, сульфидные, суффозноидные процессы.

б) Размывание абразия, речных долин и линейная эрозия

в) Заболачивание – образование болот, торфяников

4) Обусловленные характером рельефа

Склоновые – обвалы, осыпи, курумы, сплавы.

Из инженерно геологических процессов эндогенного характера применять к горно-складчатым областям следует отнести сдвижение горных пород. При углах падения пластов более 20-30 ^о. Сдвижение пород   сопровождается их сдвигом по плоскостям напластовывания.

В силу этого сдвижения горных пород в горных областях может быть интенсивнее, чем в платформах.

Интенсивные движения земной коры могут происходить под влиянием деятельности человека. При добыче полезных ископаемых подземным способом земная поверхность в зоне подработки подвергается значительной деформации, так как горные породы в земной коре до проведения  выработок находятся в естественном напряжённом состоянии, вызванном гравитационными силами.

Силы, действующие  на элементарный кубик горной породы, залегающий  на глубине  Н (м) соответственно равны.                    ,                        , где

- средняя плотность налегающих пород.

- коэффициент бокового распора характеризующий  величину передачи  тока  вертикального давления: для твёрдых пород.

,

где m – коэффициент Паусона.

Т.О. в связи с увеличением размеров подземных выработок происходит перераспределение от веса вышележащей толщи пород, которая находится горным давлением с ним связанны многие инженерно-геологические явления, возникающие в подземных горных выработках – горные удары, выбросы пород, получение. Наибольшую опасность представляют горные удары, происходящие на большой глубине (более 200 м) и преимущественно в породах  твёрдой прочности. В выработках угольных шахт наблюдается отбросы угля и газа. В низшей глубине выбросы  могут происходить в сильно - дисцированных породах.

Пучение (поддувание)  заключается  в выдавливании пород в горные выработки из стенок. Это явление связано в основном, с горным давлением и лишь в некоторой степени с увеличением объёма пород при их набухании или при изменении свойств в результате выветривания.

В последнее время выдвинута гипотеза о возникновении землетрясений в связи с созданием крупных водохранилищ. При этом в отдельных районах частота и интенсивность землетрясений водохранилищ (пример, в Алжире, США). Это привело к тому, что в 1970 г. ЮНЕСКО создало рабочую группу экспертов для изучения всей информации  об искусственно вызванных сейсмических явлениях. Многие эксперты были твёрдо вверены в этом, и явление и его обосновали.

Контрольные вопросы:

1.Что является инженерно-геологическими процессами и явлениями?

2. Что, является природно-геологическими процессами и явлениями?

3. Чем отличается инженерно-геологические процессы от явления?

4. Данное время при разработке месторождения Кальмакыр, какие процессы и явления происходит?

5. Что такое - горное давление?

Литературы:

Ещё посмотрите лекцию "1. Журналистская информация как товар" по этой теме.

      1. Якушева А. Ф. «Общая геология». М. Недра 1988.

      2. Мильнучук В. И. «Общая геология». М. Недра 1989.

      3. Ершов В. В. «Основы геологии». М. Недра 1986.

      4. Иванова М. Ф. «Общая геология». М. Недра 1974.

      5. Панюков П. Н. «Основы геологии». М. М. Недра 1978.