Конспект лек Инженерная геология. Конспекты лекций по дисциплине инженерная геология

• Название: Конспекты лекций по дисциплине инженерная геология
• Дата: 08.12.2022
• Размер: 0.74 Mb.
• Имя файла: Конспект лек Инженерная геология.doc
• Тип: Конспект; #834665
• страница: 12 из 16

ветровая нагрузка, что выражается в дополнительном боковом давлении на строительные конструкции. Высотные здания и особенно заводские дымовые трубы, под действием ветровой нагрузки постоянно колеблются.

Совместные действия дефляции и коррозии разрушают не только мягкие, но и твердые породы, превращая их в обломки различного размера. Одновременно эти процессы порождают многие формы рельефа. Кроме отрицательных форм, образующихся за счет дефляции, эти процессы формируют причудливые формы положительного рельефа. В этом отношении особенно характерны различные останцы в виде столбов, грибообразных форм, качающихся камней и т.д. (рис.76). останцы образуются в пустынных областях, сложенных слоями твердых пород, имеющих различную сопротивляемость истиранию.

Эоловые отложения. Перенос частиц ветром совершается во взвешенном состоянии или путем перекатывания в зависимости от скорости ветра и размера частиц.

Во взвешенном состоянии переносятся глинистые, пылеватые и тонкопесчаные частицы. В зависимости от скорости ветер уносит их на сотни и даж тысячи километров. Песчаные частицы переносятся в основном перекатыванием по земле, иногда они перемещаются на небольшой высоте.

При меньшей скорости ветра и других благоприятных условиях происходит отложение переносимого материала (аккумуляция). Так образуются ветровые (эоловые) отложения. Современные эоловые отложения на картах обозначают еоQ_iv. В большинстве случаев это накопления песка и пыли. Для строительства большое значение имеет закрепленность песков. По этому признаку песчаные накопления делят на подвижные (дюны, барханы) и закрепленные (грядовые, бугристые) пески. Подвижные пески не закреплены корневой системой растений и под действием ветра легко перемещаются.

Дюны образуются по берегам рек и морей в результате навевания песка ветром возле какого-нибудь препятствия (кустарников, неровностей рельефа, зданий и т.д.). Это холмовидные накопления песка высотой до 20-40м и более. Характерной особенностью дюн является движение за счет перекатывания песчинок ветром с одной стороны холма на другую. Скорость движения дюн определяется силой господствующих в данной местности ветров и колеблется от 0,5-1 до 20-22м в год. Дюны обычно образуют цепь холмов.

Барханы возникают в пустынях, где постоянно дуют сильные ветры преимущественно одного направления. Это песчаные холмы серповидной формы.

Подвижные пески опасны своим движением. Перемещаясь, они заносят поля, оазисы, каналы дороги (рис.78), здания, селения и даже города, например на побережье Франции, где под песками погребены деревни и города.

Строительство и эксплуатация зданий и сооружений требует постоянной борьбы с подвижными песками.

Геологическая деятельность атмосферных осадков

На поверхность материков постоянно выпадают атмосферные осадки в виде дождей, снега и льда. Наибольшую геологическую работу при этом совершает текучая вода, которая растекаясь по поверхности в сторону падения рельефа, разрушает горные породы, переносит и откладывает продукты разрушения. Разрушительная работа текучих вод носит название эрозии.

После дождя (или таяния снега) вода растекается по поверхности земли в виде многочисленных микроструек, каждая из которых не имеет фиксированного пути. Образуется сплошной поверхностный поток и разрушительное действие воды осуществляется на всей поверхности земли.

Плоскостной поток в соответствии с рельефом местности постепенно разбивается на отдельные струи, создаются крупные потоки (ручьи), осуществляющие струйчатую эрозию (рис.79). Это ведет к образованию промоин и т.д.

Образование наносов. Продукты выветривания пород (элювий) плоскостными потоками смываются с возвышенностей на склоны и к их подножию. В зависимости от силы потоков и крутизны склонов в перемещении принимают участие частицы глинистые, пылеватые, песчаные и даже более крупные обломки.

Со временем на склонах и в пониженных частях рельефа накапливаются отложения наносов: на склонах и у их подошвы – делювий, в понижениях, примыкающих к склонам – пролювий. эти наносы почти сплошным покровом закрывают лежащие под ними более древние (коренные) породы.

Делювий (dQ) покрывает все склоны и их подошвы, за исключением обрывистых участков.

Литологический делювий в горных и предгорных районах это суглинки, супеси, пески с включениями щебня и более крупных обломков. На равнинах широко распространены суглинки, супеси, реже глины. Особенно большое развитие имеют делювиальные суглинки в лессовых районах.

Пролювий (dQ) представляет собой рыхлые образования неоднородного состава особенно по вертикали. В толщах пролювия суглинки и супеси могут переслаиваться с более крупнозернистым материалом (песок и др.) В степных и предгорных районах суглинки и супеси по своим характерным признакам похожи на лессовые отложения.

Пролювий в виде отложений конусов выноса горных рек в больших количествах накапливается у подножья гор, Значительное количество пролювия образуется за счет временных грязекаменных потоков (селей).

Образование оврагов. При таянии снега и дождя на склонах рельефа отдельные струйки образуют временные ручьи. Возникает струйчатая эрозия, что приводит к образованию вытянутых понижений рельефа – оврагов (рис.81).

Наиболее интенсивно возникают овраги в условиях расчлененного рельефа и сухого климата, при котором атмосферные оасдки выпадают редко, но в виде коротких и сильных ливней. Развитию оврагов способствует отсутствие растительного покрова и наличие пород, способных к размыву. Наиболее легко размываются лессовые породы, поэтому в районах их распространения овраги имеют широкое развитие.

Размеры оврагов и балок самые различные. Длина их колеблется от десятков метров до многих километров. Глубина от 1-2 до 30-40м. скорость роста оврагов зависит от активности водотоков и характера размываемых пород и колеблется от 0,5-1 до 40м в год.

Овраги имеют большое распространение, особенно в районах лессовых отложений. Они наносят значительный ущерб народному хозяйству, сокращают полезные площади, разрушают дорожные сооружения.

Селевые потоки. Сель (или силь) – по-арабски означает горный, быстро несущийся поток. Действительно, сели представляют собой временные, но бурные грязекаменные потоки, возникающие в горных районах.

Это грозное явление природы часто имеет катастрофический характер (рис.).

Сели вызываются дождевыми ливнями или быстрым таянием снегов и ледников в горах. Огромная масса воды устремляется вниз по ущельям, смывая и захватывая по дороге элювий и делювий. В результате водный поток прерващается в грязекаменный.

Селевые потоки подразделяют на связные и несвязные. К связным относят грязекаменные потоки, в которых вода практически не отдляется от твердой части. Они обладают огромной разрушительной силой. Несвязные сели иначе называют водокаменными. Вода переносит обломочный материал и по мер уменьшения скорости откладывает в русле или в области конуса выноса.

При инженерно-геологических изысканиях для строительства объектов необходимо выявлять районы, где возможно появление селей.

• 
  организационно-хозяйственные мероприятия: прогнозирование селей, оповещение населания об опасности; недопущение в пределах селеопасных русел строительства дорог, зданий, водозаборов;
  
• 
  агротехнические и лесомелиоративные мероприятия; правильное использование горных склонов; сохранение дернового слоя на пастбищах; устранение пересыхания верхнего слоя почвы; недопущение поверхностей эрозии почв при осадках; регулирование пастбищного хозяйства; лесопосадки на склонах;
  
• 
  строительство специальных гидротехнических сооружений и террасирование склонов.
  

Снежные лавины. Это обрушение больших масс снега с крутых склонов гор. На высоких горных хребтах постоянно накапливается снег, образуя нависающие над склонами большие карнизы. Под действием собственной тяжести масса снега находится в весьма неустойчивом состоянии. В определенный момент от перегрузки, порыва ветра и даж от звукового колебания воздуха огромная масса снега приходит в движение и обрушивается вниз по склону (рис.87).

Лавины образуются при достаточном снегонакоплении на безлесных склонах крутизной 15⁰ и более; при уклонах более 50⁰ снег ссыпается и лавины не образуются. Считается, что ровный травянистый склон протяженностью 100-500м и уклоне 30⁰-40⁰ (а иногда и 20⁰) является оптимальным для формирования лавин.

Лавины на своем пути сносят леса, разрушают здания и сооружения, засыпают жилые поселки многометровой толщей снега. Сила удара снежных лавин может достигать 60т/м².

Лавины перед собой образуют воздушную волну, которая, в свою очередь, обладает большой разрушительной силой.

По характеру движения лавины подразделяют на осовые, лотковые и прыгающие. Снежные осовы (или снежные оползни) наблюдаются на склонах жюной экспозиции и представляют собой сползание снега на сравнительно большой площади склона. Осовы надвигаются на долины широким фронтом. Лотковые лавины двигаются по определенным ложбинам сравнительно узкой полосой. Прыгающей называют снежную лавину, которая при своем движении падает с обрыва в долину.

При инженерно-геологических изысканиях определяют лавиноопасные районы и направления, устанавливают пути и границы движения лавин. Область действия воздушной волны определяют расчетом. В настоящее время строители могут руководствоваться картой, на которую нанесены все лавиноопасные районы. Для изучения лавин оборудованы наблюдательные станции.

Там, где снежные лавины представляют опасность для зданий и сооружений, с ними активно борются. Способы защиты разнообразны и зависят от особенностей местности и характера движения лавин.

Геологическая деятельность рек

Подземные воды и временные ручьи атмосферных осадков, стекая по оврагам и балкам, собираются в постоянные водопотоки – реки. Площадь, с которой к реке стекает вода, называют бассейном реки. Полноводные реки совершают большую геологическую работу – разрушение горных пород (эрозия), перенос и отложение (аккумуляция) продуктов разрушения.

Эрозионная деятельность рек. Эрозия осуществляется динамическим воздействием воды на горные породы. Кроме того, речной поток истирает породы обломками, которые несет вода, да и сами обломки разрушаются и разрушают ложе потока трением при перкатывании. Одновременно вода оказывает на горные породы растворяющее действие.

При определенных условиях река откладывает обломочный материал. Речные отложения называют аллювиальными (aQ).

В процессе размывающей и аккумулятивной деятельности реки в коренных породах вырабатывают вытянутые, корытообразные углубления, которые носят название речных долин.

Большое влияние на развитие рек оказывает производственная деятельность человека. Усиление аккумуляции на каком-либо участке реки может быть вызвано интенсивным забором воды в целях водоснабжения и орошения с/х угодий или увеличением поступления твердого стока за счет сброса в реку отвальных пород горно-рудной промышленности.

При инженерно-геологической оценке территорий геологическую деятельность рек следует изучать в связи с природными причинами и с хозяйственной деятельностью человека. Особое внимание уделяется размыву русел рек, акумуляции наносов и подмыву берегов.

С т р о е н и е р е ч н ы х д о л и н. Долины рек разнообразны по формам, размерам, строению. Это можно видеть в поперечных разрезах. Долины бывают симметричные и асимметричные (рис.).

Долина имеет следующие элементы: дно долины, русло, пойму и террасы (рис.). Дно – низшая часть долины, заключенная между подошвами склнов. Русло - часть долины, занятая водным потоком. Поперечный разрез потока называют живым сечением. Пойма – часть речной долины, заливаемая водой в период паводка в силу таяния снега весной. Поймы бывают низкие, заливаемые ежегодно, и высокие, которые заливаются один раз в 10-15 лет.

Террасы – уступы на склонах долин рек. Террасы бывают поперечные и продольные. Поперечные располагаются поперек рек долины и порождают водопады. Продольные террасы располагаются вдоль склонов долин в виде горизонтальных или почти горизонтальных площадок. Их называют надпойменными. При паводках они не заливаются водой. Каждая надпойменная терраса в свое время была поймой. Дальнейшее углубление дна долины поднимает надпойменные террасы все выш и выше.

Отсчет надпойменным террасам ведут снизу вверх (I – надпойменная, II – надпойменная и т.д.). Общее количество бывает различным: в долинах равнинных рек до 3-4, горных рек – значительно больше.

Каждая терраса измеряется высотой и шириной. Высота колеблется от метров до десятков метров, ширина – от десятков метров до десятков километров. Продольные террасы по слагающему их материалу подразделяют на эрозионные, цокольные и аккумулятивные (аллювиальные)(рис.91).

Эрозионные террасы вымываются рекой в коренных породах долины и возникают на первых стадиях развития реки (чаще горной) или в ее верхнем течении. Эрозионные террасы, перекрытые маломощным аллювием, называют цокольными. Аккумулятивные террасы полностью сложены из аллювиального материала и наиболее типичны долинам равнинных рек.

Геологическое строение речных долин имеет важное значение при инженерно-геологической их оценке в строительных целях. Наиболее благоприятными в этом отношении являются террасы эрозионные. Значительно сложнее решаются вопросы строительства на аккумулятивных наносах.

Борьба с эрозией рек. Для зданий и сооружений, расположенных в рчных долинах, подмыв берегов, в том числе и древних террас, и углубление дна реки представляет значительную опасность. Это приводит к обрушению берегов, сокращению строительных площадок, появлению обвалов, оползней и другим нежелательным явлениям (рис.93).

С боковой эрозией борются укреплением берегов с регулированием течения реки. В зависимости от геологического строения берега, характера и места размыва укрепление проводят устройством набережных, подпорными стенками, свободной наброской бутового камня или в фашинных тюфяках, укладкой железобетонных плит и т.д. Хорошо защищают берег струенаправляющие стенки, дамбы и буны (рис.94), регулирующие направление течения реки.

Неблагоприятно сказываются паводки на пойму рек. Сооружения и берега долины необходимо защищать земляными дамбами, отсыпкой камня и другими способами, позволяющими нейтрализовать эрозионную силу паводковых вод. Для строительства более благоприятны неподмываемые и незаносимые участки долины.

Геологическая деятельность в озерах, водохранилищах и болотах

Озера – замкнутые углубления на поверхности земли, заполненные водой и не имеющие непосредственной связи с морем. Озера занимают 2% поверхности суши.

Озера подобно морям совершают геологическую работу разрушительного и созидательного характера, только в неизмеримо меньших масштабах.

Разрушительная работа озер проявляется в абразивной деятельности волн, нагоняемых ветром. Постоянно дующие в определенных направлениях ветры вызывают волны, которые прибоем подмывают берега. Так создаются озерные абразивные террасы, выработанные в коренных берегах, и аккумулятивные, сложенные озерными осадками. Озерные террасы формируются в тесной зависимости от изменения положения уровня озера.

Борьба с разрушительной работой озер проводится теми же методами, как и с морской абразией, но подпорные и волноотбойные стенки, а также волноломы, буны и другие сооружения имеют значительно меньшие размеры и объемы.

Созидательная работа озер заключается в образовании отложений. Озерные осадки представлены большим комплексом различных накоплений обломочного, химического и органогенного происхождения. Вдоль побережий, где формируются пляжи, навеваются дюны.

Водохранилища. В настоящее время человек широко использует энергию рек для электрификации. В результате создаются искусственные водохранилища по размерам, не уступающим самым крупным озерам. Общеизвестны крупнейшие водохранилища на Дону, Волге, Ангаре, Енисее.

В искусственных водохранилищах так же, как в морях и озерах, наблюдается