Инженерная геодинамика

в пляжной зоне образуются береговые валы: песок,галька,гравий.  

В мелководье – подводные  валы при забурунивания волн на глубине  равной двойной высоте волн. Они  параллельны берегу. Над уровнем  моря могут подниматься валы-БАРЫ высотой несколько десятков метров и длиной десятки и сотни км. 
 

Аккумулятивные формы  моря: 

Аккумулятивные террасы  на мелководье, пляж 

Косы формируются  в подветренной части берега:                                   при  подходе волн к берегу под  углом. 

Перейма (томболо) возникает, если  между берегом и островом существует волновая тень. 

БОРЬБА с неблагоприятными явлениями. 
 

1. Волноотбойные  стенки криволинейной  формы  и  облицованы бетоном или  магматическими породами. Они отбрасывают  волну.  

2. Укрепление пляжа   позволяет  защитить  берег  от разрушения.  

--  Запрещается  разработка пляжной  зоны с  целью извлечения 

 пород как строительного  материала. 

--  буны  сооружаются  под  углом  или  перпендикулярно   берегу  

    для   сдерживания   перемещения   обломков   вдоль    берега 

--   волноломы   возводят   параллельно   берегу  на расстоянии  

     30-40м     для снижения скорости волн. 

-- тетраподы гасят  волну и способствуют накоплению  осадков.

Все эти сооружения требуют постоянного ремонта  и восстановления, так как  море их активно    разрушает.

Озера и водохранилища 
 
 

Берега озер разрушаются  медленнее. Строение берегов зависит  от слагающих пород и структур. У озер активно формируется пляжная  зона.

Особенности водохранилищ.

---в первые 2-3 года активно формируются берега, поскольку водохранилище вырабатывает новый профиль равновесия.  

Через 10-15 лет   наступает    динамическое        равновесие. 

---образуются пляжные  зоны, оползни, обвалы. 

---Вокруг  водохранилищ   возникает  подпор  грунтовых   вод, заболачивание, карст, суффозия, просадочные деформации

Изыскания  при  устройстве  водохранилищ  сопровождаются 

прогнозом подпора  грунтовых вод.

ПРИМЕР.  Краснодарское  водохранилище : 

-- подпор распространился  на 35 км 

--фильтрация через  глубокие водоносные горизонты  и через гидрогеологические окна  проникает в  верхние водоносные  горизонты и подтапливает территорию  г. Краснодара. Перед Краснодаром устроен вертикальный дренаж :  85 скважин через 100 метров  
 
 
 

При изысканиях уделяют  внимание следующим факторам: 

-климат 

-морфология, литология  дна 

-гидрология  

-новейшие тектонические  движения 

-режим ветра 

-режимные наблюдения  за аккумуляцией и разрушением 

-аэрофотосъемка  с интервалом в несколько лет 

-геофизика для  тектонических нарушений

Деятельность подземных  вод.  

КАРСТ

Карст –образование пустот (каналов, пещер)   в   горных породах  под влиянием растворения и выщелачивания с    оседанием кровли, образованием озер воронок, впадин на поверхности Земли. 

  

13% территории РФ  поражено карстовыми явлениями 

в районах  Урала, Крыма, З.Кавказа, Ср. Азии, Сибири . 

Необходимые условия   проявления карста: 

- тектонические   поднятия обусловливают большие  скорости движения подземных  вод; - особые горные породы (известняк,  доломит мергель, гипс, галит).

Типы карста и  карстовые формы 

1. Открытый  карст --   разрушенные ГП  выходят на  поверхность Земли, можно видеть борозды, желоба – кары, поверхностные воронки диаметром 1-50  м и глубиной 1- n*10м 

2. Закрытый карст  покрыт  мощным   слоем элювия.    Снос продуктов выветривания  происходит   медленнее, чем  развитие карста.Образуются пещеры,поноры (трещины,расширенные водой) 

3.Среднерусский карст  перекрыт нерастворимыми осадочными  породами: Центр  Европейской  части РФ, известняки.

Скорость  развития карста зависит от факторов: 

1)    растворимости  горных пород, состава и минерализации   вод. 

Известняки практически  нерастворимы (0,0013 г/л), но разрушаются  в пять раз быстрее с увеличением  концентрации    SO4.  При больших  концентрациях СО2 в воде  кальцит  переходит  в соединение Са(НСОз)2 с растворимостью до >1 г/л 

выщелачивание - это  извлечение одного или нескольких компонентов  из твердых тел водным раствором, содержащим  щелочь, кислоту или  другой реагент. Обычно выщелачивание  сопровождается химической реакцией  с  переводом  компонента    в растворимую в воде форму.  

2) скорость движения  подземных вод особенно возрастает  в  тектонически нарушенных  зонах, расчлененном рельефе.  Вблизи крутых склонов   скорость  движения подземных вод  достигает  200—1000 м/сут; трещиноватость возрастает  в     замках     антиклиналей, вблизи: сбросов  и  способствует  быстрому движению воды. 
 

3)   рельеф местности: 

- на  водораздельных  пространствах образуются   колодцы  и провалы, от них  круто  вглубь уходят  карстовые ходы.  

-  у подножия  склонов выходят наружу горизонтальные  ходы в виде пещер, сформированных  в  системе трещин.

На развитие карста можно повлиять. Для этого нужно  знать природные механизмы его  угасания. 
 
 
 

Случаи  угасания   карста

: 

а) повышение базиса эрозии;                                                                    

б) замедление или  прекращение    поступления  воды  в  карстовые полости  при   накоплении  остатков  нерастворившихся   пород (пе­щерная глина), обрушении пород (карстовая брекчия), образовании на   поверхности    мощного    слоя  элювия,  делювия   и     осадков карстовых озер;

 в) залечивание  карста при изменении температуры,  давления и выпадении растворенных  веществ в осадок с  образованием  СаСОз, SiO2*nH2O, CaSO4*2H2O,  Fe2O3*nH2O.

Принцип инженерно-геологического изучения карста - комплексность. 

Изыскания включают изучение  

а) климата, гидрологии, рельефа, растительности     

б) геологии, гидрогеологии, 

в) состояния инженерных сооружений (в связи с карстом). 

Применение геофизических  методов.  

Электроразведка устанавливает   : 

-  глубину скрытых  отложениями карстовых  воронок 

- участков с разными Кф; уровень подземных вод,  

  объемы и структуру   трещинноватости;         

Строительство и  эксплуатация ПГС  как правило, активизирует карстовые процессы. 
 

МЕРЫ_сдерживания_карста 

АКТИВНЫЕ 

--засыпка карстовых   воронок на осваиваемой   территории, 

--тампонирование        или         обрушение              полостей  

--отвод     агрессивных     подземных    и поверхностных вод,      

  блокирование   потока   водонепроницаемыми     экранами, 

--изменение        водного     баланса    карста         дренажем  

ПАССИВНЫЕ  МЕРЫ 

- На опасных участках  не  строят.   Дороги укрепляют   продольными и поперечными    ж/б балками.  В особо опасных участках  устраивают  сигнализацию  светофорами.

СУФФОЗИЯ 

Суффозией называют: Механический вынос мельчайших частиц потоком подземных вод из массива  грунтов с образованием     воронок, оседания  поверхности  земли.  

suffodio

(лат.) - подкапывать.  Растворение играет подчиненную  роль, оно лишь  освобождает зерна  породы и разрыхляет ее, благодаря  чему увеличиваются  скорость  фильтрации .

Суфффозия проявляется  в мелких песках  с зернами  карбонатов или  песчаниках  со слабым карбонатным (глинистым) цементом. 

Суффозия развивается  сравнительно медленно (годы, десятки  лет) и  отрицательно сказывается  на устойчивости зданий и сооружений.

Условия возникновения  механической суффозии: 

1)  определенный  гранулометрический состав   и     структура песка  D/d=20 

2)  при значительном  гидравлическом градиенте, I>3 на   крутом    берегу реки, при  быстром спаде паводкового уровня  реки, в основании плотин, утечке  ливневой канализации дороги. 

3) контакте слоев  (Кф1/Кф2>2), например  лесс/известняк, песок.

Пример    контактной    суффозии:  

Ростов-на-Дону лёссовые грунты, залегающие  на известняках:  пустоты достигают нескольких метров в диаметре,  вызывают провалы  поверхности земли с повреждением зданий и подземных коммуникаций.

Техногенная суффозия  формируется в городах над  трубопроводами: оседания и провалы  дорог. 
 
 
 

Как исследуется  суффозия, например в лессах

При ИГ-изучении суффозии в глинах и лёссах выясняют: 

а)какие породы и в каких местах легко теряют прочность при увлажнении и вымывании солей 

б) грансостав и структуру  грунта 

в)за счет каких источников и по каким путям может осуществляться турбулентное движение воды через размытую породу. 

Борьба с  суффозией 

- регулированием  поверхностного стока   атмосферных  вод и  

- гидроизоляцией  поверхности земли;  

- перекрытием места  выхода подземных вод тампонированием; 

- устройством дренажей  для осушения пород  

-уменьшением скорости  фильтрации воды; 

-упрочнением ослабленных  суффозией грунтов методами цементации, глинизации и т.д. 
 

ПЛЫВУНЫ 

К       плывунам          относят водонасыщенные    рыхлые породы,   преимущественно пылеватые  и мелкие  пески, которые  при  динамическом воздействии          (вскрытии котлованами       и   горными выработками)  разжижаются       и ведут себя подобно вязкой жидкости. 

  

Выделяют плывуны  ложные и истинные. Ложные плывуны (Кф 1-2 м/сут) приходят в движение под  действием высокого гидравлического  напора потоков подземных вод  на морских и речных побережьях. Формируются зыбучие пески. Ложные плывуны легко отдают воду и становятся плотными. 

ИСТИННЫЕ плывуны. Это пески водонасыщенные, мелкозернистые, почти пылеобразные  с примесью 10-15% глинистой фракции (<1 мк). Вокруг глинистых частиц образуется связанная  вода, ослабляющая структурные связи  и снижающая Кф до 0,05-0,001 м/сут. Плывуны  не отдают воду дренам и их невозможно уплотнить. При высыхании они  упрочняются за счет глинистого цемента. 

Техногенные плывуны  возникают  при намыве насыпей  из тонкозернистого песка при  недостаточно обеспеченном отводе воды. Плывуны приходят в движение в  бортах и на дне котлованов    при      сотрясениях. Нередко  полностью или частично заполняют  выработку. 

  

ПРИМЕР: