Инженерная геодинамика

- причины, породившие  оползень 

- рассчитать модель  оползня; 

- прогноз устойчивости  склонов  

            -- в природных условиях,  

            -- при инженерном воздействии,  

             
 

МЕРОПРИЯТИЯ по борьбе и профилактике в оползневых районах:

Пассивные: 

   - посадка  деревьев и кустарника на склонах 

   - укладка  дерна 

   - запрет подрезания  склонов

Активные; 

- возведение опорных  стен 

- выполаживание склонов 

- закрепление   грунтов склона 

- устройство земляных  контрбанкетов и      

  ступенчатых  откосов.

СЕЛЬ

Сель – временный  грязекаменный поток.

Равнинная  или   горная   река   с  каменистым  дном  переносят    до  1 т/м3    твердого  вещества. Плотность селевого  потока  достигает от 1,5 т/м3 до 2,6 т/м3.     Содержание   твердого   материала   в селевом потоке  зависит   от  уклона  русла   потока.

•         Скорость потока достигает 6-7 м/сек.

•         Продолжительность селя   4-6 час.

В суспензии концентрируются  фракции: галька, щебень, глыбы. 
 
 

Условия, благоприятные  для формирования селя

•         геоморфология       à  долины рек,  сухие долины  с  большими   уклонами.

•         литология     à   породы легко разрушаются  при выветривании.

•         метеорология  à   внезапное  увеличение  осадков (ливень, снеготаяние, внезапное преобладание  теплых ветров).                                                                   человек               à   вырубка леса ,выпас скота

Сель формирует  свое русло и набирает скорость по мере движения. С уменьшением объема поступающей воды,  поток слабеет  и входит в свое русло и останавливается.

ПРИМЕР. Сель в Алма-Ате 08.07.1921 г.

•         Обилие снега и превышение годовой  нормы осадков на 30%.

•         Породы – сильно выветрелые граниты, покрытые слабо сцементированными  конгломератами и лессами.

•         Дождевые осадки: за ночь выпало 160% месячной нормы.

•         Вынесено в город 1,5 млн тонн грязевого  материала за 4 часа.   (За городом  было отложено еще 5 млн тонн).

•         Песчано-глинистая водная смесь  с  r =1,3-1,5 т/м3,  переносила  крупные    глыбы  ( объемом до 50 м3).

Методы борьбы с  селем 

                                                      Регулирование водонакопления: - сброс   уровня  воды  в  озерах и  прудах. (траншеи,туннели,каналы),                                                            - устройство нагорных    каналов      для перехвата  водного потока и отвода  его в сторону;                                                                                      - дамбы, разделяющие и направляюще поток;                                                                         - емкости,  аккумулирующие материал и снижающие   энергию потока.

- запрет вырубки  леса, выпаса скота. 

- укрепление дна  и бортов русел от размыва.

- устройство лотков, перепадов, стенок.

- селенаправляющие  сооружения устраивают для отвода  селя от объектов (небольшой сель  может быть переброшен над  дорогой  по специальному лотку  на опорах – селедуку или  селеспуску).  
 
 

Деятельность поверхностных  вод 
 
 

ПЛОСКОСТНОЙ СТОК 

Плоские струи поверхностного стока захватывают рыхлый, мелкий материал и перемещают его вниз по склону.Этот процесс называется делювиальным. 

Плоскостной смыв  уменьшает крутизну склонов, они  приобретают плавные очертания. Более грубый материал – песчаный отлагается в вершине шлейфа. В  конце шлейфа  - пыль и глина. Для  делювиального процесса благоприятны равнинные степные районы. 
 

От чего зависит  формирование делювия 

- рельеф, - количество  атмосферных осадков, - физико-химические  свойства почв, - растительный покров,  - деятельность  человека. 
 
 

Влияние уклонов  рельефа: 

0,5-2,0 град. – смывается    5- 6 см слоя 

2-5 град. -            --“--          13-16см 

>5  град.(балка) - --“--         32-35 см 

В Ростовской области  за  год смывается  33млн т  грунта с 1,5 млн га.

ВРЕМЕННЫЕ РУСЛОВЫЕ ПОТОКИ 

Временные потоки оврагов  равнин и временные горные потоки.

Этими потоками осуществляется:  эрозия,  перенос и  аккумуляция. 

Развитие оврагов  начинается с   РЫТВИНЫ ИЛИ  ПРОМОИНЫ. Они разрастаются вниз и  вверх по склону  и в  глубину. Энергичная эрозия, устремляясь вниз по склону, достигает устьем реку, озеро  или море -  базис эрозии. Углубление эрозионного вреза постепенно уменьшается  и развивается боковая эрозия -  склоны оврага постепенно осыпаются, -  приобретают угол устойчивого  естественного  откоса и зарастают. В районах с рыхлыми породами, овраги быстро разрастаются. В результате возникает сложная ветвящаяся овражная система, на огромных площадях. Далее  она развивается в  балки, лога, лощины,  суходолы, увалы. 

Ростовская область. Оврагообразование – 40 тыс га/ год. Протяженность оврагов - 40 тыс км. Скорость размыва – 1,5 м / год. 

БОРЬБА  Активная: выполаживание рельефа,  регулирование  поверхностного стока системой нагорных канав и водоотводящих валов,  посадка деревьев, кустарников на склонах, подпорные стенки, лотки  на дне оврагов.                                                   

ПАССИВНАЯ борьба: запрет выпаса  скота вблизи  эрозионной сети,  запрет распахивания полей  вблизи эрозионной сети.   

Временные горные потоки 

Формируются в верхней  части горных склонов как система  сходящихся рытвин и промоин. Они  образуют водосборный бассейн. Из него  по склону вода движется уже в едином русле.  Во время дождей или снеготаяния  все промоины и канал стока  заполняются водой, которая с  большой скоростью движется вниз по склону. Захваченный водой обломочный материал усиливает разрушительную работу потока. На предгорной равнине  скорость течения  уменьшается, твердый  материал оседает и образуется конус  выноса.  В строении конусов выноса материал сортирован вниз по склону: от более крупного до тонкого. Отложения конусов выноса называют пролювием.  

       Геологическая деятельность рек 

Реки – это  постоянные потоки, совершающие большую  эрозионную, переносную и аккумулятивную работу.  

Способность рек  производить работу называют энергией реки, или ее живой силой. Она пропорциональна  массе воды и скорости течения. Взвешенные частицы и влекомые потоком по дну принято называть твердым  стоком рек. Различают эрозию донную, или глубинную, направленную на врезание потока в породы дна реки. Боковая  эрозия вызывает  подмыв берегов  и расширение долины. Соотношение  видов эрозии меняется на разных стадиях  развития долины. В начальных стадиях  формирования реки преобладает глубинная  эрозия.  Река стремится сгладить неровности, стремясь к уровню моря или озера. Уровень бассейна, куда впадает река называется базисом эрозии. Он является общим для всей речной системы. В нижнем течении реки уклон продольного профиля приближается к горизонтальной линии,  затухает глубинная эрозия.  

Грубый обломочный материал усиливает донную эрозию, но и сам  истирается и окатывается, образуя гальку, гравий, песок. Одновременно с эрозией и переносом происходит аккумуляция материала. Даже при  явном преобладании процессов эрозии и переноса на отдельных участках аккумулируется обломочный материал. 

Речные  отложения, называются аллювиальными. Мощность аллювия  реки Дон (г. ростов-на-Дону) – 25м, реки Темерник – 18 м. 

Строение речной долины. Речная долина развивается  стадийно.                                                                              Первая стадия морфологической молодости: преобладание глубинной эрозии и  V – образный, поперечный профиль  долины, Вторая стадия морфологической  зрелости:  продольный профиль реки, приближается к кривой равновесия,  поперечный профиль долины U – образный, река имеет хорошо развитую пойму.  

В эпохи  быстрых  поднятий и опусканий земной коры в долинах рек  появляются молодые  эрозионные врезы V – образного типа. Причина – река меняет продольный профиль вслед за базисом эрозии.  В реке формируется новая пойма  на более низких абсолютных отметках. Из-за колебательных движений земной коры в речных долинах образуется лестница надпойменными террас, возвышающихся друг над другом.  

Классификация террас по строению

:

Эрозионные террасы

      образуются     в        молодых                              горных сооружениях и слагается коренными породами.

Аккумулятивные террасы

    сложены аллювиальными отложениями, а цоколь из коренных пород  

 Устьевые части  рек. Различают два типа устьев  рек – дельты и эстуарии.        Дельты – это плоские низменные  равнины (реки Волга,  Дон, Днепр).  Здесь река распадается на  многочисленные рукава и протоки.  В речных дельтах встречаются  различные по своему составу  и генезису отложения:  пески  и глины, озерные отложения,  болотистые отложения (торфяники,  на месте зарастающих озер),  морские осадки. 

Эстуарии – воронкообразные  заливы, глубоко вдающиеся в долину реки. у Сены, Эльбы, Темзы, С. Двина, Лена.  Во время отливов морская вода вместе с речной образуют мощный поток, обломочный материал,  выносится в море, где подхватывается береговыми течениями. 

Эрозионная деятельность рек может провоцироваться человеком:  сбор  вод с орошаемых территорий; строительство водохранилищ изменяет базис эрозии участка реки (выше плотины – аккумуляция, ниже –  эрозия). 

                БОРЬБА с неблагоприятными процессами:                                                                           Подмыв берега рекой:  укрепление  берега,  изменение скорости  или  перенаправление  потока струй  (буны,дамбы).ПОДВОДНАЯ часть укрепляется наброской камней, фашинами. 

Пример: г.Ростов-на-Дону -  облицовка набережной гранитом. Излучина Дона – шпунтовые стенки. Аксайский мост – наброска камней, бетонирование склонов, водоотводящие сооружения. 

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ РАБОТА   МОРЯ. 

Инженерно-геологические  процессы и явления  на берегах  морей и водохранилищ активно  влияют на промышленные и гражданские  сооружения.

Море постоянно  разрушает сушу, но и создает осадочные  породы. Среди осадочных пород  – 95% морские. Они формируются за счет твердого стока в море рек (64%) , солей рек (12%), ледников+ветра+абразии (12%), вулканического пепла (6%), биогенного материала (6%).

Берег Моря постоянно  перемещается вследствие тектонических  движений.  

Факторы разрушения берега моря (Абразии): 

- волнение на  поверхности моря из-за ветра                                             - параметры берега: профиль , глубина моря, состав и залегание ГП,   - вертикальное колебание земной поверхности. 

- факторы волны:  сила удара от 7,2 т/м2 (Ч.море),  10-30 т/м2 (океан), 

  мощная волна  перекатывает глыбы размером 30-40т  на 10-20м.  

- фактор течения:  скорость 0.2 м/сек перемещает песок , 0,3 м/с - мелкий гравий, 1,2 м/с - гальку размером 3 см. 

                         РАССМОТРИМ ДВА СЛУЧАЯ АБРАЗИИ: 

                         1)крутой берег                2)пологий берег 
 

1) Берег крутой  и море глубокое 

Прибой подтачивает  берег и выравнивает площадку, которая называется абразионной  террасой. Разрушенный материал относится  в море и образует аккумулятивную террасу.

Слабонаклонные подводные  террасы волну и  снижают абразию.  Накапливается пляж, береговые валы. В их образовании участвует аллювий  впадающих рек. Скорость  формирования абразионных террас контролируется вертикальными движениями ЗК. 

  

2) Пологий берег.  Абразии нет. 

Происходит аккумуляция  и перенос  морских осадков.