24055 (603119), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Рис. 1. Схема будови ґрунтового профілю:
А1 - гумусово-аккумулятивный горизонт; А2 - елювіальний горизонт; А2В - елювіально-ілювіальний горизонт; В - ілювіальный горизонт; С - материнська порода
В останні сторіччя важливим фактором ґрунтоутворення стала діяльність людини. На урбанізованих територіях, у порівнянні з природними, антропогенний фактор у ґрунтоутворенні можна вважати ведучим. Для міст характерні так звані техноземи - ґрунти, створені людиною в процесі рекультивації тих або інших об'єктів або господарського освоєння ділянок землі. Техноземи частково успадковують властивості зональних порушених ґрунтів і гірських порід, частково формуються під впливом могутньої техніки, яка використовується при укладанні ґрунтового шару. Для них характерна відсутність чітко виражених горизонтів, найчастіше мозаїчний характер забарвлення, підвищена щільність і, відповідно, менша пористість.
Повнопрофільні ґрунти, близькі до природних, можуть зберігатися в місті в зоні лісопарків і старих паркових насаджень [14].
Поза залежністю від типу ґрунтів основною властивістю, за якою проводиться їх оцінка, є родючість. Родючість ґрунтів обумовлена наявністю в їхньому складі органічних і мінеральних поживних речовин, певними параметрами структури, які підтримують нормальний газообмін та водообмін, фізико-хімічними характеристиками (концентрацією водневих іонів та сольовим режимом), які підтримують нормальне протікання фізіологічних процесів у рослинах. Родючість ґрунту забезпечує певну біологічну продуктивність природної рослинності і врожай сільськогосподарських культур. Будучи найважливішою ланкою біологічного кругообігу речовин, ґрунт продукує основний харчовий і енергетичний матеріал для інших мешканців планети. При цьому вона виконує функції регулятора, яка підтримує природний склад атмосфери за рахунок перетворення відмираючої біоти і продуктів виробничої діяльності людини. Саме ця сторона участі ґрунту в біологічному кругообігу речовин робить її найважливішою складовою екосистем міст. Використання ґрунтів у містах, як правило, має несільськогосподарський характер. Найважливіший напрямок їхнього використання - створення парків, скверів, газонів, покрить для спортивних споруджень. Дерновий шар ґрунтового профілю використовують для кріплення укосів при будівництві транспортних виїмок, насипів і т.п. Неродючі ґрунти поряд із суглинками й іншими ґрунтовими матеріалами застосовують для основ при будівництві будинків. Завдяки високій поглинальній здатності ґрунт виконує роль фільтра для очищення поверхневого стоку. Глини і суглинки використовують для протифільтраційних екранів полігонів поховання побутових і виробничих відходів [14].
2.2 Літогенна основа міских територій
Літосфера включає материки та ложе океанів, не є суцільною твердою оболонкою, вона складається з ряду літосферних плит, які повільно, але безперервно переміщаються відносно одна одної.
Основна частина території України відноситься до структур платформного типу. Їх геологічну будову в схематичному вигляді можна представити як тришарову: поверхневий покрив сучасних і четвертинних відкладень залягає на складчастій осадовій основі, що базується на кристалічному фундаменті, який являє собою масивну товщу магматичних і метаморфічних порід (рис. 2).
Рис. 2. Схема геологічної будови території:
І - чохол сучасних відкладень; ІІ - складчаста підстава; ІІІ - кристалічний фундамент
Основна інженерно-будівельна діяльність у межах міських територій пов'язана з верхнім осадовим чохлом, але в залежності від урболандшафтних умов і специфіки виробничої діяльності життєво важливу роль у формуванні умов міського середовища можуть грати і породи, глибоких структурних ярусів [14].
Усі гірські породи стосовно до будівельної діяльності можна розглядати як основу для будівництва будинку або спорудження, як матеріал для будівництва або як середовище, в якій розміщується споруда. Гірські породи, а також сучасні відклади природного і техногенного походження, які використовуються в будівельних цілях, називаються ґрунтами [1].
З інженерно-геологічних позицій усі гірські породи підрозділяють на два класи - скельні і нескельні. Серед нескельних порід виділяють піщані і великоуламкові породи, взаємодія між частками яких визначається лише тертям і зачепленням, і пило-глинисті, або зв'язкові, породи. Взаємодія між частками зв'язних порід обумовлено наявністю водно-колоїдних зв'язків. Різний характер зв'язків, властивий цим породам, визначає розходження в їх властивостях і поведінці в міському середовищі.
Скельні породи залягають частіше на значній глибині від поверхні землі і відносно рідко, у порівнянні з пухкими осадовими породами, слугують основою міських споруд. Вони є середовищем, у якому здійснюється підземне будівництво (шахти з видобутку корисних копалин, тунелі метро, підземні виробки іншого призначення). Оголення таких порід у межах міста можна бачити, наприклад, у Запорожжі, Севастополі, у містах передгірної зони. Характерною рисою скельних порід є їх монолітність, обумовлена міцними зв'язками між частками. Зв'язки ці носять кристалізаційний або цементаційний характер і визначають високу щільність, малу пористість і високу міцність порід як у сухому, так і у водонасиченому стані.
Зниження міцності порід і зростання водопроникності пов'язане з розвитком у їх масивах тріщинуватості.
Характерною властивістю піщаних та незцементованих порід є їх хороша водопроникність. Вона визначає роль дренуючих чи водовмісних елементів в осадочному комплексі. Показником водопроникності породи є коефіцієнт фільтрації, величина якого залежить від пористості породи і структури порового простору. Пористість уламкових порід коливається звичайно в межах 20-45%. Ці характеристики, у свою чергу, визначаються діаметром і обкатаністю часток, які складають породу, а також однорідністю зернового складу. Зі збільшенням середнього діаметра породоутворюючих часток і їх обкатаності при неоднорідному зерновому складі водопроникність породи зростає.
Величина водопроникності порід змінюється в широких межах. Рух фільтраційного потоку в незв'язній дисперсній породі створює гідродинамічний тиск і може викликати фільтраційні деформації, які звуться суфозійними явищами [14].
Фільтраційні деформації будуть розвиватися в пухкій уламковій породі в тому випадку, якщо в ній є частки, діаметр яких менший від найбільшого фільтраційного ходу, і якщо швидкості фільтраційного потоку достатні для переміщення цих часток.
Власне суфозія, або механічна суфозія, - явище виносу фільтраційним потоком з товщі породи дрібних часток. При цьому збільшується пористість порід і розміри пор.
Контактний випор відбувається у випадку, якщо фільтраційний потік виносить суфозійні частки з деформованого шару породи в глибший за його шар більш грубозернистого матеріалу. Затримуючись в цьому матеріалі, дрібнозернисті частки формують шар, відмінний по складу і властивостям від вихідних порід. Випор - таке руйнування породи, при якому починає рухатися деякий її обсяг із усіма фракціями, які складають породу, що приводить до розпушення частини породи, збільшенню пористості і розмірів пор.
До суфозійних порід відносять такі, з яких суфозійним потоком виноситься більш 3% часток. Швидкість фільтрації, при якій порушується гранична рівновага суфозійних часток у породі, називається критичною швидкістю фільтрації.
Негативні наслідки суфозійних деформацій виявляються у формуванні зон ослабленої міцності, тріщин у зв'язку зі зміною гранулометричного складу, щільності і пористості порід, обваленні бортів котлованів, порушенні покрівлі порід, які перекривають. Наслідком зміни водопроникності порід є збільшення водопритоків у підземні виробки і котловани, кольматація і вихід з ладу зворотних фільтрів і дренажів водопонижаючих пристроїв.
Характерною рисою пилувато-глинистих порід є здатність змінювати свою консистенцію при зміні вологості. Показниками цих граничних станів є межа пластичності і границя текучості. При вологості нижче межі пластичності глиниста порода має тверду консистенцію і властивості, близькі до властивостей твердих тіл. При вологості вище межі пластичності порода набуває текучої консистенції і властивостей рідини. Вміст фізично зв'язаної води в такій глині досягає 50%. Висока водопоглинаюча здатність глинистих порід пов'язана з перевагою в їхньому складі часток, які характеризуються колоїдними властивостями. Для глинистих порід характерна слабка водопроникність. У геологічному розрізі вони виконують роль водотривких шарів. Глинисті породи характеризуються такими властивостями, як усадка і набрякання, тобто зменшенням обсягу при висиханні і збільшенням при зволоженні. Набрякання зв'язане зі збільшенням товщини гідратних оболонок на поверхні глинистих часток, при цьому в породі виникає тиск, величина якого може досягати 0,8 МПа, який деструктивно впливає на відкоси виробок і основи споруд. Усадка супроводжується нерівномірною деформацією породи при висиханні, появою в ній тріщин і збільшенням водопроникності. Це знижує стійкість порід на природних схилах, у бортах кар'єрів і котлованів. В результаті розтріскування на схилах утворяться пухкі продукти руйнування породи у вигляді глинистої щебінки, яка обсипаючись по схилах, утворить скупчення. При водонасиченні вони можуть служити матеріалом для формування грязьових потоків [14].
Деякі тонкообломкові породи у водонасиченому стані мають специфічну властивість, характерну для колоїдних систем, - при вібраційному впливі переходити з гелю в золь, тобто розріджуватися. Це явище зветься тиксотропією і може бути викликане також електричними й ультразвуковими коливаннями. При знятті впливу система, поступово застигаючи, може знову переходити в гель. Породи з тиксотропними властивостями ведуть себе на зразок грузлих рідин, називають пливунами. При розмаїтості зернового складу пливуни обов'язково містять глинисті мінерали. Формуванню пливунних властивостей сприяє наявність гідрофільних глинистих мінералів типу монтморілоніту й особливих мікроорганізмів. Для істинних пливунів характерні низька водопропускна здатність і нульова водовіддача внаслідок колоїдних зв'язків між частками. Пливуни представляють велику небезпеку при проходці підземних виробок. Катастрофічні наслідки мало розкриття пливуна при проходці тунелю ленінградського метро в 1974 р. На глибині 80 м на незамороженій ділянці у виробку хлинули тисячі кубометрів пливунної породи. Масштаби переміщення мас були так великі, що навіть на поверхні землі утворилася мульда просідання.
Серйозні проблеми при будівництві створює просадочність порід, тобто їхня здатність до осідання при замочуванні під дією власної ваги або спільної дії власної ваги і зовнішнього навантаження. В результаті осідань відбувається опускання поверхні землі на величину до декількох десятків сантиметрів. Це приводить до деформацій будинків і споруд, побудованих на просадних породах. Морфологічними ознаками, які вказують на можливість просадних явищ на даній території, є такі форми рельєфу, як вимоїни, просадні лійки уздовж берегів рік, просадні блюдця на терасах і вододілах. Типовими для України просадними породами є леси і лесовидні породи, які утворюють у степовій і лісостеповій зонах майже суцільний покрив на вододілах і річкових терасах потужністю від 3 до 40-80 м [7].
Крім майданного поширення, для лесів характерна висока пористість (як правило, 42-58%) з великою кількістю макропор, вертикальна окремість і стійкість крутих укосів у сухому стані, вміст водорозчинних солей (переважно сульфатів і карбонатів) до 15%, що забезпечує зв’язаність часток породи, відносно стійкий зерновий склад, що відповідає суглинкам (вміст пилуватих фракцій від 50 до 82%, глинистих - від 10 до 30%, піщаних - до 15-20%), легка намочуваність при зволоженні. Просадочність лесовидних порід зв'язана як з їх природною розпушеністю, так і з наявністю великої кількості водорозчинних солей.
Осідання на території міст можуть відбуватися при відсутності регулювання поверхневого стоку, при витоках з підземних комунікацій і підтопленні ґрунтовими водами. На просадочність порід впливає інфільтрація з каналів, водоймищ, підпір рік при їхньому зарегулюванні.
Під спорудами вологість лесових порід зростає на 10-15%, що приводить до збільшення пластичності і зниження міцності. Тривале перебування лесовидних порід нижче рівня ґрунтових вод, що характерно для підтоплених міських територій, приведе до розчинення і виносу гіпсу й інших розчинних солей, викликає втрату несучої здатності і набуття ґрунтом тиксотропних властивостей [8].
Сучасні техногенні відклади є характерними елементами геологічного середовища міста, які потребують уваги. Джерелами цих відкладів можуть бути господарська і будівельна діяльність, тверді відходи промисловості і гірничодобувних виробництв. Загальним для них є широке майданне поширення, пухке складування і неоднорідний якісний і зерновий склад. Найбільший обсяг і площу поширення мають відходи гірничодобувної промисловості. Наприклад, у Донецьку площа під териконами займає 15 км2, без інших видів відкладів. Крім насипних техногенних відкладів, виділяють намивні, представлені переміщеними за допомогою гідротранспорту матеріалами. У таких містах України, як Київ і Харків, є житлові райони, побудовані на намивних пісках. Для районів видобутку корисних копалин характерні намивні відклади відходів збагачення руд.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
