3. инженерная геодинамика

Составитель: Н.В. Осинцева

Источники:Ипатов П.П., Строкова Л.А. Общая инженерная геология.

Томск, изд-во ТПУ, 2012. – 365 с.

Дворецкая Ю.Б., Цыкина Ж.Л. Гидрогеология и инженерная геология. Красноярск: СФУ, 2008.-147 с.

Леонова А.В. Основы гидрогеологии и инженерной геологии. Томск: Изд-во ТПУ, 2011.- 147 с.

Инженерная геодинамикаконспект лекций

Инженерная геодинамика

Изучает все современные геологические

процессы и явления, имеющие значение при

оценке отдельных регионов в целях их

хозяйственного освоения, а также древние

геологические процессы, оказавшие

определенное влияние на геологическое

строение территории.

Основные задачи инженерной геодинамики

1. Изучение генезиса, причин и закономерностей развития

процессов, как в естественных условиях, так и в связи с

хозяйственной деятельностью человека.

2. Изучение распространения процессов по площади и во времени.

3. Разработка методов прогноза геологических процессов и

явлений.

4. Разработка направлений, приемов и способов управления

геологическими и инженерно-геологическими процессами в

нужном человеку направлении.

5. Рекомендации по рациональному выбору участков размещения

строительства, типа и конструкции сооружений.

6. Создание инженерно-геологических основ организации

мониторинга геологической среды.

Объекты изучения инженерной геодинамики

1. Геологические процессы - процессы, протекающие в горных породах,

приводящие их в движение, меняющие их состояние, строение, состав,

свойства, создающие новые генетические типы отложений, новые

формы рельефа внутри массивов горных пород и на поверхности.

2. Геологические явления - результат действия геологического процесса

(типы пород и формы рельефа).

3. Инженерно-геологические процессы – геологические процессы,

возникшие в результате взаимодействия инженерных сооружений с

геологической средой.

4. Инженерно-геологические условия – совокупность природных

геологических условий, определяющих планирование, размещение и

выбор районов и мест расположения сооружений, условия их

строительства, устойчивость и эксплуатацию, а также другие виды

хозяйственного использования территорий.

Инженерно-геологические процессы (по В.А. Приклонскому)

Вертикальные

зоны и их

характерные

признаки

Основной тип

искусственного

воздействия на

природную

обстановку

Вид

строительств

а

Характерные

инженерно-

геологические

явления

Географичес

кая

климатичес

кая

зональность

Главнейшие

признаки и

свойства

пород,

подлежащих

изучению

Глубина порядка

1-2 м. Обычно

зона аэрации с

присутствием

воздуха в порах.

Переменная

влажность.

Значительные

сезонные и

суточные

колебания

температуры.

Объект изучения

– главным

образом почвы.

Нарушение

теплового и

водного

режимов пород.

Динамические

воздействия с

возможностью

бокового

выпора.

Поверхностно

е дорожное и

аэродромное

Деформации

дорожного

полотна при

замерзании и

оттаивании –

дорожные

пучины,

балластные

корыта.

Отчетлива

выражена в

связи с


ю почвенного

покрова и

грунтовых

вод.

Пучинистость.

Сопротивление

вдавливанию с

возможностью

бокового

выпирания.

Липкость.

Пластичность.

Размокаемость.

Капиллярность

Водопроницаем

ость.

Инженерно-геологические процессы (по В.А. Приклонскому), продолжение


зоны и их


признаки




природную


Вид

строительства


инженерно-


явления

Географическа

я

климатическая



признаки и

свойства

пород,


изучению

Глубина более 2

м, иногда 10-20

м. Обычно зона

активного

выветривания и

водообмена.

Переменная или

постоянная

влажность.

Объект

изучения –

горные породы в

зоне активного

выветривания,

главным

образом

осадочные,

рыхлые

Статическая нагрузка

от фундаментов.

Устройство выемок и

котлованов.

Нарушение

гидрогеологического

и теплового режимов.

Глубокое:

промышленное,

гражданское,

гидротехническое

и

железнодорожное.

Сжатие пород

(осадка,

просадка).

Деформация

откосов.

Изменение

режима

грунтовых вод

(уровня, скорости

движения,

химического

состава).

Выщелачивание

пород.

Местами

выражена

отчетливо в

связи с

зональностью

поверхностных

отложений и

грунтовых вод


сжатию без

возможности

бокового

выпирания.


сдвигу,

склыванию.

Прочность на

раздавливание

Водопроницае

мость.

Водостойкость

Инженерно-геологические процессы (по В.А. Приклонскому), продолжение


зоны и их


признаки




природную


Вид

строительства


инженерно-


явления

Географическая

климатическая



признаки и

свойства

пород,


изучению

Глубина

значительная:

десятки, сотни

метров. Обычно

зона насыщения.

Повышенное

давление.

Постоянная

часто

повышенная

температура.

Объект

изучения

прочные горные

породы

Местная нагрузка с

ослаблением всего

массива. Нарушения

гидрогеологического,

газового и теплового

режимов

Глубинное:

проходка

тоннелей, метро,

разработка

полезных

ископаемых

Горное давление.

Стреляние.

Запучивание

горных

выработок.

Сдвижение

дневной

поверхности.

Изменение

режима

подземных вод с

прорывом в

выработки.

Газовыделение.

Отсутствует Общие

условия

залегания,

нарушенность,

трещиноватос

ть.

Сопротивлени

е скалыванию.

Водо- и

газопроницаем

ость.

Пластичные

свойства при

повышенном

давлении.

Классификация геологических

процессов и явлений

(по Ф.П. Саваренскому)

Физико-геологические явления Категории

I. Явления, связанные с

деятельностью поверхностных

вод (морей, озер, рек, каналов)

1. Подмыв берегов и их обрушение

(морская абразия и речная эрозия)

2. Размыв склонов (овраги)

3. Сели (муры)

II. Явления, связанные с

деятельностью подземных и

поверхностных вод

1. Болота

2. Просадки

3. Карст

III. Явления, связанные с

деятельностью подземных и

поверхностных вод на склонах

1. Оползни

IV. Явления, связанные с

деятельностью подземных вод

1. Суффозия

2. Плывуны

V. Явления, связанные с

деятельностью ветра

1. Развевание и навевание

VI. Явления, связанные с

промерзанием и оттаиванием

грунтов

1. Промерзание почвы и пучины

2. Вечная мерзлота и ее проявление

VII. Явления, связанные с

внутренними силами в горных

породах

1. Осадки, сжатие, разбухание

VIII. Явления, связанные с

внутренними силами Земли

1. Сейсмические явления

IX. Явления, связанные с

деятельностью человека

1. Поверхностные и подземные

деформации при искусственных

подземных и глубоких выработках

Действующие

факторы

Типы Показатели скорости

развития (за год,

геологические инженерно-


( геотехногенные)

максимальная; средняя

многолетняя; за

геологическое время)

Эндогенные процессы и их геотехногенные аналоги

Масштабные

изменения

напряжений в земной

коре в результате:

глубинных

процессов в ней

деятельности

человека (мощные

взрывы, создание

водохранилищ,

крупных подземных

полостей)

Разрывные и

складчатые

тектонические

движения, чаще

дифференцированные

Сейсмические с

образованием

разрывов, трещин и

раздроблением пород

Извержения вулканов

Лавовые потоки и

изменение пород и

поверхности под

термическим воз-

действием

Сотрясение и

увеличение

трещиноватости пород

при взрывах

Наведенная

сейсмичность

Выбросы, обжиг,

разрыхление и сжатие

пород при взрывах

Поднятия и опускания,

мм/год (см/год), м – за

геологическое время

Градиенты

неравномерных

движений, отнесенных

ко времени

Общая классификация геологических и инженерно-геологических

процессов и явлений Г.С. Золотарева. (СНиП 2.01.15-90). Фрагмент.

Количественные показатели развития геологических процессов (по Е.П. Емельяновой)

Объект изучения Показатели

Интенсивность развития Активность развития

Процесс Продолжительность цикла и

его стадий

Количество вновь

образующихся форм

или повторений

цикла в единицу

времени или на

единицу площади

Скорость процесса

Скорость денудации или

аккумуляции под действием

данного процесса

Формы, образованные

процессом (явления)

Количество форм на

единицу площади и их

размеры

Отношение

количества свежих

форм к их общему

количествуДоля или процент площади,

или длины, или объема,

занятых формами от общей

площади или длины, или

объема участков их

развития.

Количественные показатели развития некоторых геологических явлений

Явление Показатели

Сели Интенсивность: КS= ∑Ls/∑Lb

∑Ls – общая длина селевых потоков в селевом бассейне ∑Lb –

общая длина водотоков и понижений в селевом бассейне.

Овраги Заовраженность, густота овражной сети, частота овражной

сети, плотность оврагов

Оползни Пораженность оползнями, частота оползней, плотность оползней

Карст Закарстованность массива пород: З=v/V

v– объем карстовых форм рельефа;

V – объем изучаемого массива пород

Активность развития карста: А=ω/V

ω – объем вынесенной из массива породы за 1000 лет, % V – объем

изучаемого массива пород)

Болота Заболоченность: Кб=Sб/S

Sб – суммарная площадь болот

S – общая площадь территории

Категории территорий по пораженности

экзогенными геологическими процессами(по А.И. Шеко, В.В. Кюнтцель)

№

п/п

Категория

(пораженности территории)

Коэффициент

пораженности

1. Не поражена Форм нет

2. Весьма слабая Единичные формы

3. Слабая 0,01–0,2

4. Средняя 0,2–0,4

5. Сильная 0,4–0,6

6. Очень сильная 0,6–0,8

7. Весьма сильная >0,8

Категории опасности природных процессов (фрагмент)(СНиП 22-01-95 «Геофизика опасных природных воздействий»)

Показатели,

используемые при оценке

степени опасности

природного процесса

Категории опасности оползневых процессов

Чрезвычайно

опасные

(катастрофические)

Весьма опасные Опасные Умеренно

опасные

Площадная

пораженность

территории, %

Более 30 11–30 1–10 0,1–1

Площадь разового

проявления на одном

участке, км2

1–2 1–0,5 0,01–0,5 менее 0,01

Объем захваченных

пород при разовом

проявлении, млн. м3

10–20 5–10 0,001–5 менее 0,001

Скорость смещения до 5 м/с до 2 м/с 1–2 м/с (1–

10 м/сут)

1–5 м/сут

(5–10

м/мес)

Повторяемость, ед. в год 0,01–0,1 0,1–0,25 0,25–0,75 1

Факторы инженерно-геологических процессов –

природные условия и процессы, которые приводят

к возникновению инженерно-геологических

процессов.

Обязательный фактор – тот, без которого

рассматриваемый инженерно-геологический

процесс не может возникнуть.

Факторы, определяющие развитие экзогенных геологических процессов (по А.И. Шеко)

№ п/п Группы факторов Что определяют

I Постоянные

Геологические

особенности ЭГП,

интенсивность их

проявления

1. Геологическое строение (тектоника,

стратиграфия, литология)

2. Геоморфологические (общий характер

рельефа, морфология и морфометрия, генезис

и возраст)

II Медленно изменяющиеся

Общую тенденцию

развития ЭГП

А Независимые (основные)

1. Современные тектонические движения

(горизонтальные, вертикальные)

2. Климатические

Б Производные

1. Изостатические и эвстатические изменения

2. Геокриологические

3. Гидрогеологические

4. Растительность

5. Почвы

Факторы, определяющие развитие экзогенных геологических процессов (по А.И. Шеко) -

продолжение

№ п/п Группы факторов Что определяют

III Быстро изменяющиеся

Режим производных

факторов и режим

активизации ЭГП

А Независимые (основные)

1. Метеорологические

2. Гидрологические

3. Сейсмические (землетрясения)

4. Хозяйственная деятельность

Б Производные

Активизация ЭГП

1. Поверхностный сток (временных и малых

водотоков)

2. Влажность и льдистость горных пород

3. Сезонные промерзания и оттаивания

4. Прочностные и деформативные свойства

горных пород

Основные факторы развития геологических и инженерно-геологических процессов

Генезис, возраст, форма и размеры геологических телГорные породы

• Вещественный состав, изменчивость, строение разреза, текстура, структура, состав, физико-механические свойства, состояние (мерзлое, талое, трещиноватое, выветрелое, напряженное)

Складчатые и разрывные тектонические структуры, Тектоника

•Подвижность тектонических разрывов

Генетические типы рельефа, строение речных долинРельеф

•Морфометрические параметры, динамика форм рельефа

Подземные воды Изменение свойств горных пород под воздействием

подземных вод

Режим, движение, напор, химический состав подземных вод

Показатели количественной оценки трещиноватости пород

O модуль трещиноватости – количество трещин на 1 м разреза пород

O коэффициент трещинной пустотности (Ктр) – отношение в

процентах суммарной площади (объема) трещин к площади (объему)

всей породы. В зависимости от величины коэффициента трещинной

пустотности породы разделяются на

слаботрещиноватые Ктр<2%

среднетрещиноватые Ктр =2–5%

сильнотрещиноватые Ктр =5–10%

весьма сильнотрещиноватые Ктр >10%

O коэффициент трещинной блочности – отношение объема (площади)

среднего элементарного блока породы к объему 1м3 (площади 1 м2).

Условно принимается, что трещины, разделяющие элементарный

блок, имеют ширину 1 мм.

3. инженерная геодинамика

Documents

Transcript of 3. инженерная геодинамика