ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДИНАМИКА 1 2 3 2

ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДИНАМИКА

1) 2) 3) 2 Инженерная геодинамика – второе научное направление инженерной геологии, изучающее механизм, динамику, локальные закономерности формирования природных и антропогенных геологических (инженерно-геологических) процессов в верхних горизонтах земной коры (литосферы) в связи с осуществленной, текущей или планируемой инженерно-хозяйственной деятельностью человека. Объект изучения инженерной геодинамики – верхние горизонты земной коры, т. е. такой же, как и у других разделов инженерной геологии. При этом, в инженерной геодинамике основное внимание уделяется изучению геологических процессов, протекающих или могущих возникнуть в самой верхней, приповерхностной части земной коры как в природной обстановке (экзогенные и эндогенные геологические процессы природной реальной или идеальной литосистемы), так и в освоенных человеком массивах (антропогенные или инженерно-геологические процессы природно-технической идеальной или реальной литосистемы). Предметом исследований инженерной геодинамики являются знания о механизме, динамике, локальных закономерностях формирования геологических и инженерногеологических процессов верхних горизонтов земной коры. В структуре инженерной геодинамики выделяют три научных раздела: общую инженерную геодинамику; геодинамическое грунтоведение; региональную инженерную геодинамику. ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

Теоретические задачи: 1. Изучение генезиса, причин и закономерностей распространения по площади и развития современных процессов и явлений во времени, 2. Разработка классификаций инженерно-геологических процессов и явлений, 3. Разработка методов исследования и прогноза развития процессов и явлений, 4. Разработка инженерно-геологических основ организации мониторинга геологической сред, 5. Разработка направлений, приемов и способов управления геологическими и инженерно-геологическими процессами и явлениями, 6. Разработка рекомендаций по рациональному выбору участков размещения строительства, типа и конструкции сооружения. 3 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

Геологические и инженерно геологические процессы – эндогенные и экзогенные геологические процессы, возникающие под воздействием разных природных факторов ( и их сочетаний) как вне влияния деятельности человека (геологические) , так и под ее влиянием (инженерно геологические). Явления — результат деятельности одного или группы процессов Опасные геологические процессы это геологические и инженерно геологические процессы и гидрометеорологические явления, которые оказывают отрицательное воздействие на территории, народнохозяйственные объекты и жизнедеятельность людей (оползни, обвалы, карст, селевые потоки, снежные лавины и др. ) 4 Совокупность геологических процессов и явлений создают геодинамическую обстановку любой территории, предопределяет формирование новых генетических типов отложений, новых форм рельефа на поверхности и внутри массива грунтов ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

Геологические процессы и явления имеют причины (это действие какого-то геологического фактора), а также условия и факторы развития. Под условиями ЭГП понимается важнейший фактор, или несколько факторов «запускающих» процесс… (В. Д, Ломтадзе) Условия для развития процесса или есть, или их нет. При одних и тех же причинах где-то идет геологический процесс, а где-то нет. Для карста – должны быть растворимые горные породы, движущиеся подземные и поверхностные воды, вода должна иметь растворяющую способность, т. е. определенный химический состав, растворяющееся вещество должно выноситься, т. е. должна быть зона выноса. Факторы естественные или искусственные могут облегчать действие причин или сдерживать их. Например, неотектонические движения, особенно поднятия, в основном активизируют процессы (например, эрозию), но заболачивание сдерживают. Факторы делятся на: постоянные временные быстроизменяющиеся 5 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

Каждый процесс имеет определенные закономерности в своем развитии: 1. Каждый процесс, как правило, приурочен к определенному типу пород. 2. Каждый процесс приурочен к широтным и высотным зонам. 3. Каждый процесс проходит определенные стадии – цикл развития (подготовка, возникновение, активного развития, затухание, восстановление устойчивости территории). 6 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

Инженерно-геологические классификации геологических процессов и явлений Все классификации объединены в 4 группы: - общие; - частные; - специальные; - региональные Общие классификации составлены для всех геологических процессов по причине их развития. Частные классификации – это классификации конкретного процесса или явления. Специальные классификации – это классификации одного процесса для определенных целей (для строительства). Региональные классификации – это классификации процессов для определенных регионов. 7 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

Общая инженерно-геологическая классификация геологических процессов и явлений (по Коломенскому, Ломтадзе) Причина процесса 1. Геологическая деятельность агентов выветривания (воды, температуры, солнечной радиации, микрофлоры) 2. Деятельность поверхностных вод (морей, озер, рек, временных водотоков) 3. Деятельность подземных вод 4. Деятельность поверхностных и подземных вод 5. Действие гравитационных сил 6. Деятельность ветра 7. Промерзание и оттаивание горных пород 8. Действие внутренних сил Земли 9. Действие внутренних сил в горных породах 10. Действие человека 8 Процесс (явление) Выветривание Абразия, Эрозия, Сель Плывуны, Суффозия Карст, Заболачивание, Просадка Оползни, Обвалы, Лавины, Осыпи Эоловые процессы Криогенные (мерзлотные) процессы Землетрясения, Вулканизм Набухание, Разуплотнение, Усадка Горно-геологическое оседание поверхности земли ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

Причиной процесса является геологическая деятельность природных факторов и человека ВОЗНИКНОВЕНИЕ СТИХИЙНЫХ ЯВЛЕНИЙ ОТ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ 9 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

нормативы 1. 2. 3. 4. 5. СП 116. 13330. 2012 Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения. Актуализированная редакция СНи. П 22 -02 -2003 СП 14. 13330. 2011 СТРОИТЕЛЬСТВО В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ СП 104. 13330. 2012* "СНи. П 2. 06. 15 -85 Инженерная защита территорий от затопления и подтопления“ СП 11 -105 -97 ЧАСТЬ II. ПРАВИЛА ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ В РАЙОНАХ РАЗВИТИЯ ОПАСНЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СНи. П 22 -01 -95 ГЕОФИЗИКА ОПАСНЫХ ПРИРОДНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ 10 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ В РАЙОНАХ РАЗВИТИЯ СКЛОНОВЫХ ПРОЦЕССОВ К наиболее распространенным опасным склоновым процессам следует относить оползни, обвалы, осыпи, представляющие собой смещение масс горных пород на склоне под действием собственного веса и различных воздействий (гидродинамического, вибрационного, сейсмического и др. ). Под оползнями понимается движение (скольжение, вязкопластическое течение) масс пород на склоне, происходящее без потери контакта между смещающейся массой и подстилающим неподвижным массивом. Следует выделять оползни современные и древние (открытые, погребенные). Под обвалами и осыпями понимается обрушение (опрокидывание, падение, качение) масс горных пород на склоне (в виде крупных и мелких глыб - обвалы; щебня и дресвы - осыпи) в результате их отрыва от коренного массива. 11 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

Иные формы проявления оползневых процессов, получившие названия оползней выдавливания, пластических оползней, являются разновидностью, преимущественно оползней II типа. В процесс движения оползней I типа в языке и голове их могут возникать отдельные блоки оползней II типа. Основными условиями для возникновения оползней являются: для I типа - наличие геологических контактов, наклонных в Схемы образования оползней: а - контактный сторону подошвы склона, а также - соответствующий оползень I типа; б - структурный оползень I типа; литологический состав грунтов и пород; в - консистентный оползень II типа; г - для II типа - соответствующий литологический состав и скалывающий оползень II типа; 1 - оползневой консистенция рыхлых грунтов, трещиноватость и степень 12 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко пассив; 2 - поверхность скольжения выветрелости коренных пород. Поверхностью скольжения оползней I типа являются геологические контакты, имеющие наклон к подошве склона. Для покровных отложений на склонах такими контактами являются наклонные поверхности подстилающих коренных пород (рис. а), для коренных пород - наклонные плоскости наслоений или зоны тектонических нарушений (рис. б). Поверхность скольжения оползней I типа имеет форму поверхности геологического контакта. Оползни II типа характерны тем, что поверхность скольжения у них не совпадает с геологическими контактами, а образуется в разнородной геологической среде и имеет, как правило, криволинейное вогнутое очертание (рис. в, г).

СНи. П 22 -01 -95 ГЕОФИЗИКА ОПАСНЫХ ПРИРОДНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ Показатели, Категории опасности процессов используемые при оценке степени опасности чрезвыприродного процесса (ОПП) чайно опасные (катастрофиче ские) Оползни Площадная пораженность территории, % Более 30 Площадь разового проявления на одном 1 - 2 2 участке, км Объем захваченных пород при разовом 10 - 20 3 проявлении, млн. м Cкорость смещения До 5 м/c весьма опасные Повторяемость, ед. в год Сели Площадная пораженность территории, % Площадь проявления на одном участке, км 2 Объем выноса единовременного выноса, млн. м 3 Cкорость движения, м/c Повторяемость, ед. в год Лавины Площадная поверхность территории, % Площадь проявления, км 2 Объем единовременного выноса, мнл. м 3 Продолжительность, c Повторяемость, ед. в год 13 0, 01 - 0, 1 опасные умеренно опасные 11 -30 1 - 0, 5 1 -10 0, 01 - 0, 5 0, 1 -1 Менее 0, 01 5 - 10 0, 001 - 5 До 0, 001 До 2 м/c 0, 1 -0, 25 1 - 2 м/c (1 -10 м/c) 0, 25 -0, 75 1 - 5 м/c 5 -10 м/мес) 1 Более 50 До 5 -10 10 - 50 До 3 До 1 - 3 5 - 10 До 1 До 0, 5 -1 Менее 5 Менее 1 0, 1 До 40 До 0, 01 До 30 0, 03 -0, 1 До 20 0, 1 - 0, 2 10 До 1 10 - 30 1000 -2500 До 0, 5 30 - 40 0, 2 - 0, 5 Менее 100 Менее 0, 1 До 20 До 1 Более 50 30 - 50 Более 5000 2500 -5000 3 - 4 До 1 10 -100 20 - 50 Менее 0, 02 0, 03 -0, 05 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

Активность (интенсивность) развития опасного процесса увеличение площади (или объема) затронутых опасным процессом пород по отношению к общей площади (объему) исследуемой территории (массива) за расчетный период времени. Показатели активности: • продолжительность цикла, • скорость процесса, • скорость денудации или аккумуляции под действием процесса Показатели интенсивности: • количество вновь образующихся форм или повторений цикла в единицу времени, • количество вновь образующихся форм или повторений цикла на единицу площади Масштабность склоновых процессов Небольшая Средняя Большая Очень большая Чрезвычайно большая 14 Объемы оползней и обвалов, м 3 Тысячи Десятки тысяч Сотни тысяч Миллионы Десятки миллионов и более ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

Коэффициент пораженности территории опасными геологическими или инженерно геологическими процессами отношение площади (длины линейного элемента береговой линии, бровки склона и т. п. ), затронутой опасным геологическим или инженерно геологическим процессом, к площади всей исследуемой территории (длинейного элемента). Характеризует степень пораженности территории опасным процессом. Категория территорий по пораженности экзогенными геологическими процессами Категория пораженности территории Не поражена Весьма слабая Средняя Сильная Очень сильная Весьма сильная 15 Коэффициент пораженности Форм нет Единичные формы 0, 01 -0. 2 0, 2 -0, 4 , 06 0, 6 -0, 8 >0, 8 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

РЕГИОНАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ И ПРОГНОЗА УСТОЙЧИВОСТИ СКЛОНОВ Оценка и прогноз устойчивости склонов при региональных исследованиях выполняются путем соответственно непосредственного определения и предсказания степени развития оползней на рассматриваемой территории. В качестве основных региональных количественных показателей степени развития оползней 1 используются: 1 Современные геологические процессы на Черноморском побережье СССР. - М. : Недра, 1976. а) коэффициент пораженности оползнями Коп (называемый в ряде работ «интенсивностью» развития оползней) где f - суммарная площадь активных (двигающихся) и стабилизированных оползней, км 2, на рассматриваемой территории; F - площадь рассматриваемой территории, км 2; б) коэффициент частоты оползней где N - число оползней на рассматриваемой территории, шт. ; F - площадь рассматриваемой территории, км 2; в) коэффициент пораженности активными оползнями где f a - площадь активных оползней, км 2, на рассматриваемой территории; F -площадь рассматриваемой территории, км 2. Показатель в определенной мере характеризует степень распространенности оползневых склонов современного (голоценового) возраста, так как в большинстве случаев даже стабилизированные современные оползневые накопления находятся в состоянии, близком к предельному равновесию. Источник: http: //www. znaytovar. ru/gost/2/Rekomendacii_po_ko 3. html 16 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

СНи. П 22 -01 -95 ГЕОФИЗИКА ОПАСНЫХ ПРИРОДНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ Характеристики Категории оценки сложности природных условий простые средней сложности сложные Рельеф и Равнинный, Равнинный и предгорные Горный район; множество геоморфологические слабо асчле ен ый р н н районы; более трех геоморфологических элементов район; не более трех геоморфологических различного генезиса геоморфологических элементов одного генезиса элементов одного генезиса Гидрогеологические в Подземные воды Два и более выдержанных Горизонты подземных вод не сфере отсутствуют или горизонта подземных вод, выдержаны по простиранию и по взаимодействия имеется один местами с неоднородным мощности, с неоднородным зданий и сооружений выдержанный химическим составом или химическим составом. Местами с геологической горизонт подземных обладающим напором сложное чередование водоносных средой вод с однородным и водоупорных пород. Напоры химическим составом подземных вод изменяются по простиранию ОПП (опасные ОПП имеют ОПП развиты на ОПП охватывают более 50% природные ограниченное и значительных площадях, территории, сейсмическая процессы), локальное охватывают менее 50% интенсивность более 7 баллов сейсмичность с распространение, территории, сейсмическая учетом сейсмическая интенсивность от 6 до 7 сейсмического интенсивность не баллов микрорайонирования более 6 баллов Примечание - Категории сложности природных условий оцениваются либо по совокупности факторов, или 17 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко при наличии двух или трех преобладающих факторов - по преобладающему фактору высшей категории.

Типы опасных СП 11 -105 -97 ЧАСТЬ II. склоновых процессов (по Характеристика пород основного Подтипы механизму деформируемого горизонта (ОДГ) Характер проявления смещения пород) Оползни Инсеквентные Глинистые (реже выветрелые Отрыв и смешение блоков пород по вогнутой сдвига (срезающие) полускальные и скальные) породы, криволинейной поверхности с одновременным их (скольжения) массивные или слоистые, с пологим, или запрокидыванием обратным падению склона залеганием слоев Консеквентные Прослои глинистых пластичных грунтов Смещение массива или блоков пород по поверхностям (соскальзываю в толще более прочных грунтов и ослабления щие) поверхности ослабления, наклоненные в сторону падения склона Оползни Глинистые, преимущественно Выдавливание грунта из-под подошвы прибровочного выдавливани пластичные уступа склона и его смещение совместно с ранее я образовавшимися на склоне оползневыми накоплениями Оползнивязкопластич потоки еские Сплывы (оплывины) Глинистые, малоуплотненные и Вязкопластическое течение массы грунта: по ложбинам слаболитифицированные, пластичные оползни-потоки, вытянутой по оси оползания формы плане; на увлажненных крутых уступах - сплывы; пределах зоны сезонного промерзания при оттаивании оплывины Оползни Суффозионны Водонасыщенные песчаные и глинистые Отрыв оползневого тела или обрушение суффозионной гидродинамич е пылеватые грунты ниши с последующим растеканием сместившейся еского Гидродинамич водонасыщенной массы разрушения еского выпора Оползни Несейсмогенн Слабоуплотненные глинистые и Разжижение при динамическом воздействии (техногенном внезапного песчаные водонасыщенные грунты, сотрясении или сейсмических толчках) и быстрое вязкое разжижения подверженные быстрому разупрочнению течение разжиженного грунта по уклону рельефа Сейсмогенного при динамических воздействиях разжижения Обвалы и Скальные, полускальные и глинистые Отрыв от крутых уступов (откосов) крупных блоков вывалы твердые трещиноватые породы (обвалы) или отдельных глыб грунта (вывалы) с последующим быстрым смещением (свободным 18 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко падением или качением) Осыпи Скальные и полускальные выветрелые, Отрыв от обнаженной поверхности уступа (откоса) и

СП 11 -105 -97 ЧАСТЬ II. Стадии (фазы) Характерные признаки стадий (фаз) склонового Оползневого процесса Подготовите Повышение напряжений при льный эрозионном (абразионном) или период техногенном воздействии на склон. Увеличение влажности, выветривание. Уменьшение прочности грунта Начальный Образование трещин растяжения. период Оконтуривание трещинами тела проявления оползня. Начало оседания поверхности с образованием западины, появление вала выпирания в основании склона Основное Отчленение оползневых тел и основное смещение их смещение (по величине). оползня Регрессивное или прогрессивное развитие. Проявление различных форм и скоростей движения частей оползневых тел Временная Неизменность формы склона. стабилизаци Отсутствие появления свежих трещин я растяжения. Появление растительности и ее нормальное развитие Задачи исследований Методы исследований Установление возможности проявления оползневого процесса, факторов его активизации Сбор данных по объектам-аналогам. Измерение напряжений в массиве и порового давления. Определение свойств грунтов. Наблюдения за уровнем подземных вод (УПВ) и напорами. Расчетные методы Определение масштабов Измерение трещин. Стационарные начинающегося геодезические наблюдения за реперами процесса, оперативный (поверхностными и глубинными), УПВ. прогноз времени Расчетные методы основного смещения Оперативный прогноз Определение изменений формы дальнейшего смещения поверхности склона, векторов и скоростей смещения, мощности оползня по глубинным реперам, трещинная оползневая съемка. Расчетные методы Оценка возможности Стационарные наблюдения за реперами и повторной активизации УПВ, напорами, периодические процесса и дальнейшего обследования с выполнением отдельных смещения видов работ в целях контроля стабилизации склона Повторные Оползни последующих генераций. Определение степени Определение изменений формы смещения Характерные признаки, присущие оползнеопасности и поверхности склона и отдельных его 19 предыдущим стадиям ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко активности смещений в частей, наблюдения за смещениями и отдельных частях склона образованием блоков по глубинным

СП 11 -105 -97 ЧАСТЬ II. Состав и объемы изыскательских работ следует определять в программе изысканий с учетом стадии (фазы) развития и масштабности проявления склонового процесса с целью установления: характера деформаций поверхности земли, инженерно-геологических типов склоновых процессов, развитых в районе, времени (возраста) и причин их возникновения, стадии (фазы) развития, характера деформаций в имеющихся на склоне зданиях и сооружениях, состояния сооружений инженерной защиты и эффективности их работы; приуроченности склоновых процессов к определенным геологическим образованиям, тектоническим структурам и геоморфологическим элементам; влияния гидрогеологических, гидрологических и метеорологических условий на возникновение склоновых процессов; влияния рельефа, крутизны и экспозиции склона на проявления оползней и обвалов; роли хозяйственной деятельности в активизации склоновых процессов; наличия других видов современных экзогенных геологических процессов (выветривание; эрозия, абразия и т. п. ) и определения степени их влияния на устойчивость склонов и, в частности, на возникновение и развитие на них оползней, осыпей и обвалов разных типов. 20 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

СХЕМА ОПИСАНИЯ ОПОЛЗНЯ 1. Название типа (подтипа) и местоположение оползня по отношению к геоморфологическим элементам. 2. Генезис, ориентировка, конфигурация, высота и крутизна склона, на котором расположен оползень. 3. Базис оползня. 4. Форма и размер оползня в плане (длина, ширина, площадь). 5. Средний уклон поверхности оползня. 6. Характер границ оползня (стенка срыва, борта, язык), характер и состояние обрывов (свежие, выветрелые, задернованные), их профиль, высота, крутизна и характер бровок, амплитуда смещения, характер и ширина трещин, наличие просевших участков, следов надвигания и смятия, валов и бугров выпирания, следов подмыва или свежей подрезки языка. 7. Границы водосборной площади оползня и ее размеры. 8. Рельеф и характер поверхности вокруг оползня в пределах его водосборной площади. Если водосборная площадь очень велика, то дается ее общая характеристика, а детально описывается только та часть, которая непосредственно примыкает к оползню. Наиболее детально следует описывать овраги, балки, канавы, водоемы, их расположение, условия, определяющие сток и фильтрацию (наличие трещин, распашка склонов и пр. ). 9. Общая характеристика рельефа оползня (с выделением отдельных геоморфологических элементов). 10. Подробная характеристика каждого выделенного морфологического элемента оползня (оползневой ступени и уступа, цирка 2 го порядка и т. п. ), его формы, размеров, среднего уклона и характера поверхности (наличие бессточных впадин, запрокинутых площадок, валов, бугров, гряд, трещин, суффозионных воронок), отдельных элементов макрорельефа, следов свежих смещений. 11. Рельеф и характер поверхности ниже языка оползня: пляж или бичевник - его ширина, профиль, крутизна (средняя и на отдельных участках профиля), слагающий материал, урез воды в водоеме; терраса - ее наименование, возраст, высота (относительная и абсолютная), ширина, характер поверхности и характер сопряжения с оползнем; наличие водотока и свежего размыва (тела и языка оползня), профиль оврага, наличие искусственной подрезки основания склона и ее характеристики; следы суффозии; наличие выпирания впереди оползня - расстояние вала (или валов) выпирания от языка оползня, форма вала в плане и его профиль, размеры, уклон внешнего и внутреннего склона, характер поверхности и строение. 12. Гидрографическая сеть на оползне, водопроявления и источники питания оползня водой: канавы, овраги с постоянным или временным водотоком - их профиль, геологическое строение стенок, расположение, водосборная площадь (положение водоразделов 2 -го порядка); колодцы, источники, условия выхода воды, дебит; бессточные площади, заболоченности, временные озерца, мочажины, их расположение, форма и размеры; расположение и состояние водопроводной и канализационной сети. 13. Растительный покров на оползне (по выделенным геоморфологическим элементам) и вокруг него: вид растительности, ее густота и расположение, наличие болотной растительности, сохранение или нарушение правильности рядов деревьев (аллеи, сады, плантации), наклон, искривление или разрыв стволов деревьев, их возраст, сведения о времени посадки и т. п. 14. Положение скальных выступов, крупных камней, пней и других заметных предметов. 15. Здания и инженерные сооружения на оползне и вокруг него (в том числе дороги, насыпи, водоемы, водопроводная и 21 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко канализационная сеть, наличие утечек воды, противооползневые и берегоукрепительные сооружения); краткие сведения о материале, конструкции и основных размерах, времени их сооружения, последнего ремонта, состояние, наличие деформаций.

СХЕМА ОПИСАНИЯ ОПОЛЗНЕВЫХ ТРЕЩИН 1. Принадлежность к системе трещин. 2. Форма в плане (прямая, изогнутая, полукруглая, извилистая, волнистая, ломаная, зубчатая), ее длина, ориентировка относительно оси и границ оползня, направление выпуклости, положение на оползне по отношению к его морфологическим элементам. 3. Ширина трещин (максимальная, минимальная и средняя), ее длина и характер концов (замыкаются, доходят раскрытыми до другой трещины и т. п. ). 4. Видимая глубина трещины и ее падение. 5. Характер стенок трещины: гладкие - с зеркалами скольжения, бороздами и штрихами (с указанием направления последних) или неровные - шероховатые, бугристые, смятые. 6. Взаимное расположение и перепад по высоте бровок трещины. 7. Связь трещин с геологическими условиями (приуроченность к определенной породе, изменение характера при пересечении пород разного состава и т. п. ). 8. Наличие заполнителя трещин и ею состав. 9. Влияние трещин на гидрогеологическое условия - разгрузка подземных вод, инфильтрация поверхностных вод. 10. Соображения о генезисе трещин (растяжения, сдвига), о характере деформации, факторах, вызвавших их появление. При наличии сходных трещин следует описывать по приведенной схеме отдельные наиболее крупные и типичные трещины. 11. Взаимное расположение трещин: правильно ориентированные - параллельны или пересекаются (углы пересечения), или неправильно переплетающиеся. 12. Характер сопряжения трещин в местах их пересечения и соображения о последовательности их образования. При наличии пересекающихся трещин разного характера выделяются их типы или серии, имеющие сходную характеристику, при этом каждый тип или серия описывается отдельно. 22 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

СХЕМА ОПИСАНИЯ ОБВАЛОВ И ОСЫПЕЙ Описываемый Обвалы Осыпи фактор Область отрыва Генезис, возраст, морфология (высота, крутизна) склона. Генезис, возраст, морфология (форма и размеры области питания - длина, (обвалы) и Породы склона: литологические и петрографические крутизна, наличие перегибов, уступов). питания (осыпи) разновидности, трещиноватость и выветрелость, Породы склона: условия залегания, характер и мощность коры условия залегания, тектонические нарушения. выветривания и ее отдельных зон для каждой литологической разности. Поверхность отделения обвалившейся массы: размеры, Отделяющиеся обломки: размер, форма, характер перемещения и их форма, свежесть и характер отделения (отрыв с зависимость от крутизны склона, типа пород и колебаний температур опрокидыванием, оползень-обвал, обвал-оползень и т. п. ) (дневных и сезонных). Растительность: наличие, характер, распространенность, признаки Искусственные сооружения: откосы, улавливающие прекращения осыпания в области питания. площадки, канавы, подпорные стенки и т. д. , метод и Искусственные сооружения: тип, время возведения, состояние. время их возведения, контрольное обследование состояния, деформаций, наполнения и т. д. Область Морфология: ложбина в склоне, русло, склон и т. п. , Морфология: профиль пути по породам, не склонным к осыпанию; длина, транзита форма в профиле и в плане, длина, высота, крутизна пути, наличие желобов скатывания. наличие выступа. Характер перемещения и сортировки обломков. Породы: состав и условия залегания. Описание мест промежуточных накоплений материала в области транзита. Растительность: наличие и состояние. Состояние пути обвала: следы работы и разрушения, наличие глыб и камней, задержавшихся при обвале. Область Морфология: дно долины, пляж, бичевник, полотно Морфология: условия залегания и форма осыпи в плане (отдельные отложения дороги и т. д. конусы - треугольные, лучевидные, трапециевидные, слившиеся в (обвалы) и Характер отложения: сплошной завал или участок основаниях, сплошной шлейф, покров или отдельные пятна на склоне), аккумуляции разброса отдельных глыб; форма, размер, площадь, размеры, мощность. Форма осыпи в продольном профиле, уклоны в (осыпи) объем, условия залегания, средняя и максимальная характерных местах. дальность отлета глыб и камней; время отложения Состав материала: петрографический и гранулометрический, его (свежесть). распределение, форма обломков, их выветрелость, наличие слоистости, Породы: петрографический состав, размеры и форма мелкого заполнителя (его распределение и влажность). Подземные воды: глыб, их сортировка, ориентировка, выветрелость и т. п. наличие, источники обводнения. Растительность: характер и возраст. Другие сведения: наличие подмыва или подрезки основания осыпи, ее Искусственные сооружения: характер, время возведения, активность, поверхность (обнаженная, с растительным покровом, разрушения, перекрытие дорог и т. п. рытвинами), указания на возраст осыпи и стадию ее развития. Сведения о Время проявления процесса (год, дата, сезон), ход процесса, подготовка процесса (землетрясение, ураган, дождь, снегопад, процессе взрывные работы, другие предшествующие и сопутствующие явления). Последствия проявления процесса, сведения о причиненном единичного им ущербе. обвала (осыпи) Статистические Частота обвалов, их распределение во времени (по сезонам и времени суток), объемы обвалов, величина отдельных камней и глыб, сведения дальность их отлета, основные направления и характер движения обломков при обвалах. Подвижка и активность осыпей. ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко Сведения 23 о Наличие, состав и время сооружения, состояние и эффективность. Перспективы проектирования и строительства зданий и защитных сооружений в осыпе-, обвалоопасном районе. Сведения об эксплуатации защитных сооружений (по материалам опроса

СХЕМА ОПИСАНИЯ ТРЕЩИНОВАТОСТИ ОБВАЛЬНЫХ СКЛОНОВ (ОТКОСОВ) Генетические типы Направление трещин Первичной отдельности (диагенетически е) Напластования Перпендикулярно слоистости, рассекают пласты Выветривания Хаотичная ориентировка, извилистые, затухают глубиной Тектонические 24 Степень Класс по модулю раскрытия трещиноватости Дополнительные (ширина), (число трещин на сведения мм 1 м) Вертикальные (80 Скрытые I. Длина. Блочность. -90) Закрытые Слаботрещиноват Коэффициент ые <1, 5 трещинной пустотности Кт. п. (площадь трещинных Крутопадающие Открытые: II. (45 -80) тонкие <1, Среднетрещинов пустот в массиве пород): весьма Наклонные мелкие 1 -5, атые 1, 5 -5 сильнотрещиноватые (35 -45) средние 5 -20 III. крупные 20 - Сильнотрещинова >10%, сильнотрещиноватые 100 тые 5 -30 Пологие (10 -35) очень IV. Очень сильно 5 -10%, Горизонтальные крупные трещиноватые среднетрещиноватые (0 -10) >30 >100 2 -5%, слаботрещиноватые <2%. Выполнение трещин. Зарисовки. Ориентировка трещин (угол падения, градус) По слоистости, образуют отдельности от тонкодо толстоплитчатых с Четко выраженные системы регионального распространения ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

Устойчивость склона (откоса) способность склона (откоса) сохранять свой профиль в течение длительного времени. Выражается коэффициентом устойчивости отношением суммы силовых воздействий, обеспечивающих устойчивость склона, к сумме силовых воздействий, нарушающих эту устойчивость 25 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

26 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

27 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

Рекомендации по количественной оценке устойчивости оползневых склонов Источник: http: //www. znaytovar. ru/gost/2/Rekomendacii_po_ko 3. ht ml Определение ширины призмы обрушения Склон (уступ) высотой Н = 25 м сложен породами, для которых величина сцепления С = 0, 05 МПа, угол внутреннего трения ф = 20°, удельный (объемный) вес g = 0, 02 МН/м 3. Требуется определить ширину призмы обрушения а для данного склона при его критической крутизне. Выполняем следующие операции: 1 ) по формуле ( 1 ) находим глубину трещины отрыва 2 ) находим отношение Н /Н 90 = 25, 0/7, 15 = 3, 5; 3 ) по графику рис. 1 , определяем, что при ф = 20 ° и величине Н /Н 90 = 3, 5 отношение а/ H 90 составит 0, 6; 4 ) по величине а/ H 90 = 0, 6 находим ширину призмы обрушения а = 0, 6 × Н 90 = 0, 6 × 7, 15 = 4, 29 м. Источник: http: //www. znaytovar. ru/gost/2/Rekomendacii_po_ko 3. html 28 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

Мониторинг - единая система, включающая: комплексные наблюдения за инженерно-геологическими процессами, эффективностью инженерной защиты, состоянием сооружений и территорий в периоды строительства и эксплуатации объекта; анализ результатов наблюдений, расчетов и моделирования, рекомендаций по усилению инженерной защиты, совершенствованию конструкций сооружений и т. п. ; проектирование дополнительных мероприятий по обеспечению надежности сооружений и эффективности инженерной защиты, по предотвращению социальноэкологических последствий; осуществление дополнительных мероприятий при активном геотехническом надзоре. 29 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

30 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

31 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

32 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

КАРТА СХЕМА РАЙОНИРОВАНИЯ ПО СТЕПЕНИ ОПАСНОСТИ РАЗВИТИЯ ЭКЗОГЕННЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ХОЗЯЙСТВЕННОМ ОСВОЕНИИ ТЕРРИТОРИИ И СТРОИТЕЛЬСТВЕ 1. Большая. Весьма сложные инженерно геологи ческие, гидрометеорологические и сей смические условия. Необходима повсе местная комплексная инженерная защи та от сочетания взаимообусловленных катастрофических и опасных процессов. 2. Средняя Инженерно геологические и гидрометео рологические условия сложные; значи тельно развитие опасных процессов из за техногенных факторов. Комплекс ная инженерная защита (от 2— 3 процес сов) необходима на ограниченной территории. 3. Малая Инженерно геологические и гидрологи ческие условия несложные. Требуются локальные меры инженерной защиты от ОГП. ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко 33

34 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

Развитие опасных ЭГП Распределение ЭГП (суммарное количество проявлений всех генетических типов, зафиксированное мониторингом) по территориям федеральных округов Российской Федерации Наибольшее количество проявлений 83598 или 35, 8% от их общего количества на территории Российской Федерации зафиксировано на территории Приволжского федерального округа. На Центральный и Сибирский округа приходится приблизительно по 20% проявлений, на Южный – 11, 5%. Меньше всего проявлений ЭГП зафиксировано в Уральском округе – 2101 (0, 2%). Данные об опасных проявлениях ЭГП, за период с 2001 по 2009 г. использовались для составления карт районирования территории Российской Федерации по пораженности оползневыми, карстовосуффозионными эрозионными процессами. «Опасными» считались те проявления, которые в рассматриваемый период сопровождались воздействиями на населенные пункты, хозяйственные и природоохранные объекты, в результате чего наблюдались различные негативные последствия, был нанесен материальный ущерб, и проявления, потенциально угрожавшие перечисленным объектам. Классификация пораженности производились по значениям частотного коэффициента (количество проявлений, приходящихся на единицу площади). 35 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

36 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов

Инженерная защита территорий, зданий и сооружений представляет комплекс инженерных сооружений и мероприятий, направленный на предотвращение отрицательного воздействия опасных геологических, экологических и др. процессов на территорию, здания и сооружения, а также защиту от их последствий 38 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

Необходимость применения инженерной защиты определяется: для вновь застраиваемых и реконструируемых территорий — в проекте генерального плана с учетом вариантности планировочных и технических решений; для застроенных территорий — с учетом сущес твующих планировочных решений, требований за казчика и на основе сопоставления стоимости пол ного комплекса инженерной защиты с минималь ным его объемом, включая затраты на вынос зданий и сооружений и восстановление утраченных фондов на новых местах. 39 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

Наиболее распространенные сочетания процессов, требующие комплексных решений: склоновые — вместе с процессами на берегах морей и водохранилищ, абразионными и эрозионными — на реках; эрозионно селевые в долинах горных и предгорных областей — совместно с оползневыми; карстовые и суффозионные; просадочные в лессах и пепловых образованиях; снежные и снежно-каменные лавины 40 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

Проектирование инженерной зашиты следует выполнять на основе: результатов инженерно геодезических, инженерно геологических и инженерно гидрометеорологи ческих изысканий для строительства; планировочных решений и вариантной проработки решений, принятых в схемах инженерной защиты (генеральных, детальных, специальных); данных, характеризующих особенности исполь зования территорий, зданий и сооружений, как су ществующих, так и проектируемых, с прогнозом из менения этих особенностей и с учетом установленного режима природопользования (заповедники, сельскохозяйственные земли и т. п. ) и санитарно гигиенических норм; технико экономического сравнения возможных вариантов проектных решений инженерной защиты (при ее одинаковых функциональных свойствах) с оценкой предотвращенного ущерба. 41 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

Противооползневые сооружения и мероприятия Искусственное изменение рельефа склона (откоса) следует предусматривать для предупреж дения и стабилизации процессов сдвига, скольже ния, выдавливания, осыпей и течения грунтов, включая оползни потоки. Образование рационального профиля скло на (откоса)достигается приданием ему соответ ствующей крутизны, террасированием и общей пла нировкой склона (откоса) , удалением или заменой неустойчивых грунтов, отсыпкой в нижней части склона упорной призмы (банкета). При проектировании уступчатой формы откоса размещение берм и террас следует пре дусматривать на контактах пластов грунтов и на участках высачивания подземных вод. Ширину берм (террас) и высоту уступов, а также расположение и форму банкетов следует определять расчетом общей и местной устойчивости склона (откоса) , планировочными решениями, условиями производства работ и эксплуатационными требо ваниями. На защищаемых склонах должен быть организован беспрепятственный сток поверхностных вод, исключено застаивание вод на бессточных участках и попадание на склон вод с присклоновой тер ритории. На террасах необходимо предусматривать устрой ство водоотводов, а в местах высачивания подземных вод дренажей. Сброс талых и дождевых вод с застроенных территорий, проездов и площадей (за пределами защищаемой зоны) в водостоки, уложенные в оползнеопасной зоне, допускается только при специаль ном обосновании. При необходимости такого сброса пропускная способность водостоков должна соот ветствовать стоку со всей водосборной площади с расчетным периодом однократного переполне ния не менее 10 лет (вероятность превышения 0, 1). Устройство очистных сооружений на водосточных коллекторах, расположенных в оползнеопасной зоне, не допускается. Выпуск воды из водостоков следует предус матривать в открытые водоемы и реки, а также в тальвеги оврагов — с соблюдением требований очистки в соответствии со СНи. П 2. 04. 03 85 и при обязательном осуществлении противоэрозионных устройств и мероприятий против заболачивания и других видов ущерба окружающей среде. Искусственное понижение уровня подзем ных вод(водопонижение) следует предусматривать для устранения или ослабления разупрочняющего и разрушающего воздействия подземных вод на грун ты, снижения или устранения фильтрационного дав ления. 42 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

Для достижения требуемого понижения уровня подземных вод надлежит применять следу ющие виды водопонизительных устройств: траншейные дренажи (открытые траншеи и кана вы) ; закрытые беструбчатые дренажи (траншеи, за полненные фильтрующим материалом) для осуше ния оползневого тела, рассчитанные, как правило, на недолговременный срок службы; трубчатые и галерейные дренажи в устойчивой зоне за пределами смещающихся грунтов для перехвата подземного потока при продолжительном сро ке службы; пластовые дренажи на участках высачивания под земных вод на склонах (откосах) — для предотвра щения суффозии и в основании подсыпок (банке тов) ; водопонизительные скважины различных типов (в том числе самоизливающиеся и водопоглощающие) в сочетании с дренажами или взамен их, в слу чае большей эффективности или целесообразности их применения. Удерживающие сооружения следует предус матривать для стабилизации оползневых процессов при невозможности или экономической нецелесооб разности изменения рельефа склона (откоса) Удерживающие сооружения применяют следующих видов: подпорные стены (на естественном или свайном основании); свайные конструкции и столбы — для закреп ления неустойчивых участков склона (откоса) и предотвращения смещений грунтовых массивов по ослабленным поверхностям; анкерные крепления — в качестве самостоятель ного удерживающего сооружения (с опорными пли тами, балками и т. д. ) и в сочетании с подпорными стенами, сваями, столбами. 43 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

Классификация Класс сооружений инженерной защиты следует назначать в соответствии с классом или категорией защищаемых объектов. При защите территории, на которой расположены объекты различных классов или категорий, класс сооружений инженерной защиты должен, как правило, соответствовать классу большинства защищаемых объектов, при этом отдельные объекты с более высоким классом или категорией могут иметь локальную защиту. 44 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

Методы прогнозирования Под прогнозом геологических процессов и явлений понимается научное, основанное на анализе закономерностей развития , предсказание места, времени, характера (типа) и масштаба проявления тех или иных процессов, а также подверженности территории и объектов народного хозяйства их воздействию. ВИДЫ ПРОГНОЗОВ: По отношению к размеру геологической среды: локальные, региональные, глобальные; По времени: краткосрочные, долгосрочные, футурологические По способу выражения: количественные, качественные, смешанные По источнику информации: эмпирические, 45 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко теоретические

Методы прогнозирования Сравнительно-геологические (метод аналогий, геологического подобия. . ) Расчетные (матмоделирование, аналитическое моделирование) Моделирование (вещественное, натурное) Выбор метода зависит от масштаба исследований, характера объектов, особенностей их эксплуатации и др. Необходимо знать используемые в расчетах показатели, правильно подбирать методики их определений Итог: инженерно-геологические карты прогноза развития и активизации процессов. Основа этих карт - карты интенсивности развития процессов по площадному или линейному коэффициенту пораженности на которых выделены пространственные и временные зоны развития и активизации процессов разных генетических типов. 46 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко

Верификация прогнозов Причины погрешностей Неверное представление о характере развития геологической системы, Неправильная оценка взаимосвязи, взаимовлияния элементов геологической системы, Кратковременность наблюдений, неполнота данных о геологической системе, Несовершенство техники изучения системы, Субъективизм оценки полученной информации или неверная оценка ее интерпретации, Неточное определение геологических параметров. Виды верификации: Прямая, Косвенная (сравнение с прогнозом аналога), Верификация с помощью обратных расчетов, Верификация путем введения поправочных коэффициентов 47 ГИГЭ ИПР ТПУ В. В. Крамаренко