Инженерная геодинамика раздел инженерной геологии в котором рассматриваются

Инженерная геодинамика раздел инженерной геологии, в котором рассматриваются вопросы развития геологической среды, изменения ее состояния под влиянием как природных, так и техногенных факторов, приводящих к развитию природных и инженерно-геологических процессов, а также влияние инженерно-геологических процессов на инженерно-геологические условия территории и условия жизнедеятельности человека 1

По данным Всемирной конференции по уменьшению опасности стихийных бедствий (Иокогама, 1994 г. ), за 30 лет (1963 – 1992 гг. ) от катастрофического проявления геологических и других природных процессов: - погибло около 4 млн. человек (в мире); - пострадавших более 3, 3 млрд. человек; - экономический ущерб 374, 8 млрд. долларов В России: - погибло более 3 тыс. человек; - пострадало около 540 тыс. человек; - экономический ущерб (в ценах 1990 г. ) – миллиарды рублей 2

Масштабы распространения геологических процессов в РФ 1) эрозионные процессы 2) процессы, обусловленные силами гравитации 3) карстовые процессы 3

Пораженность оползнями и селевыми потоками Сочинского побережья Черного моря – 80 % Отдельных районов Ингушетии и Ставропольского края – 90 % Широкое распространение имеют оползни в Поволжье, Забайкалье, на Сахалине и в других регионах России В РФ 725 городов подвержено воздействию гравитационных процессов 4

Оползневые процессы 5

Во время землетрясения в провинции Консу в Китае в 1920 г. произошла массовая активизация оползней, в результате которой были разрушены десятки деревень и погибло около 100 тыс. человек. В 1949 г. в Тянь-Шане (Таджикистан) в результате землетрясения произошел мощный оползень, перешедший в сель, под которым было погребено 33 населенных пункта с общей численностью населения около 20 тыс. человек. 6

Во время извержения вулкана в горах Святой Елены (США, штат Вашингтон) в 1980 г. образовался самый крупный, из известных на Земле, оползень объемом 2, 8 млрд. м 3. Благодаря заблаговременно принятым мерам жертв было мало (5 -10 человек), однако, оползень разрушил территорию около 60 км 2. В 1989 г. в Таджикистане во время 5 -6 -балльного землетрясения произошло разжижение и оползание около 20 млн. м 3 лессовых пород, погибло 270 человек 7

Эрозионные процессы 8

Эрозионные процессы Ежегодно с пахотных склонов на территории России сносится и необратимо теряется 0, 56 млрд. тонн наиболее плодородной части почвенного покрова. Суммарный ежегодный прирост длины овражной сети составляет, в среднем, 20 тыс. км, сокращение пашни за счет развития оврагов – 100150 тыс. га 9

Карстовые процессы 10

Распределение ЭГП (суммарное количество проявлений всех генетических типов, зафиксированное мониторингом за период 2001 -2009 г. г. ) по территориям федеральных округов РФ (по данным Центра ГМСН) 11

Геологическая роль инженерной деятельности человека Интенсивное хозяйственное освоение территорий часто приводит к активизации природных процессов или развитию новых, которые ранее отсутствовали Наибольшую опасность среди таких процессов представляют: - опускание поверхности земли, - подтопление 12

Геологическая роль инженерной деятельности человека 13

Опускание поверхности земли Причиной опусканий земной поверхности может быть добыча жидких, газообразных и твердых полезных ископаемых Извлечение подземных вод на территории г. Токио привело к понижению поверхности на отдельных его участках на 4, 5 м. Катастрофических размеров достигло опускание поверхности г. Мехико в связи с интенсивным забором подземных вод. За 90 -летний период эксплуатации (к концу 1970 г. ) вся территория города опустилась более, чем на 4 м, а его северо-восточная часть – на 9 м. К настоящему времени – более 13 м, мексиканская столица погружается под землю на 6 см в год (наибольшая скорость оседания поверхности отмечалась в 1950 – 1951 гг, достигая 46 см в год). 14

Оседание поверхности земли в результате откачки подземных вод (г. Мехико) 15

Оседание поверхности земли в результате откачки подземных вод 16

Опускание поверхности земли Самым впечатляющим примером опускания территории в результате добычи нефти и газа является район г. Лонг-Бич в Калифорнии, где оседание поверхности в 50 -х годах XX века достигло 8, 8 м. В России эта проблема является актуальной для Западной Сибири, поскольку опускание этой территории даже на несколько десятков сантиметров может существенно увеличить и без того ее сильную заболоченность. Неравномерные оседания поверхности земли вызывают многочисленные деформации зданий и сооружений. 17

Подтопление территорий Подтопление отмечается в 74 % городов России. Подтапливаются многие крупнейшие города страны: Астрахань, Волгоград, Иркутск, Москва, Нижний Новгород, Новосибирск, Омск, Ростов-на-Дону, Санкт. Петербург, Томск, Тюмень, Хабаровск и др. Подтоплено около 9 млн. га земель различного хозяйственного назначения, в том числе 5 млн. га сельскохозяйственных земель и 0, 8 млн. га застроенных городских территорий Подтопление приводит к переувлажнению грунтов и снижению их несущей способности, заболачиванию, затоплению подвальных помещений и подземных коммуникаций 18

Инженерная и хозяйственная деятельность человека, связанная со строительством и использованием территорий, должна основываться на знании законов развития геологических процессов и явлений Только на основе знания этих законов можно перейти к планомерному управлению геологическими процессами и явлениями в нужном для человека направлении 19

ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДИНАМИКА как самостоятельный раздел инженерной геологии выделилась в середине XX века Инженерная геология – наука о геологической среде – о ее свойствах, строении и динамике; о ее рациональном использовании и охране в связи с инженерно-хозяйственной, прежде всего, инженерно-строительной деятельностью человека; наука о геологических условиях хозяйственной, особенно инженерно-строительной деятельности человека. Направления инженерной геологии: - грунтоведение – изучает строение и свойства геологической среды - инженерная геодинамика – изучает динамику геологической среды и решает вопросы рационального использования и охраны - региональная инженерная геология - специальная инженерная геология – посвящена проблемам инженерных изысканий - инженерная геология месторождений полезных ископаемых 20

Для инженерной геодинамики наибольший интерес представляют процессы, приуроченные к освоенным территориям, на которых в результате взаимодействия между геологической и техногенной средами возникают новые процессы и явления (или активизируются старые), определяющие условия функционирования техногенной среды и природно -технических систем в целом 21

Изучение геологических процессов Динамическая геология – изучает геологические процессы, протекающие в природе независимо от человека Инженерная геодинамика - исследует влияние на геологические процессы деятельности человека и геологических процессов на жизнь и деятельность людей, а также изучает процессы, возникающие в результате инженерно-хозяйственной деятельности 22

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СРЕДА верхняя часть земной коры, доступная техногенному воздействию и включающая в себя горные породы, подземные воды, природные газы, почвы, микроорганизмы, находящиеся во взаимодействии 23

Свойства геологической среды 1) Изменчивость в пространстве и времени Временная изменчивость геологической среды проявляется в непрерывном направленном ее развитии Пространственная изменчивость проявляется за счет наличия неоднородности среды 2) Неоднородность геологической среды 3) Дискретность геологической среды – проявляется в виде трещиноватости, пустотности и др. характерных случаях смены компонент 4) Анизотропность геологической среды – неодинаковость структуры и свойств любых геологических объектов за счет текстурных различий, наличия слоистости, ярусности и др. форм организации геологической среды 24

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ геологической среды обмен массой и энергией между компонентами геологической среды или между геологической средой и другими средами Взаимодействие – процесс двусторонний (в результате развития процессов эрозии происходит изменение состояния не только геологической среды, но и гидросферы ) Две группы воздействий – прямые, исходящие от данной среды, и обратные, появляющиеся в виде реакции на прямые воздействия и оказывающие влияние не только на средуисточник прямого воздействия, но и на другие среды 25

Объект исследования – определенная область реальности (природной или социальной), на которую направлен процесс научного познания Предмет науки – наиболее значимые свойства, стороны, характеристики, особенности объекта, которые подлежат непосредственному изучению или познание которых особенно важно для решения той или иной проблемы (теоретической или практической) Метод исследования – способ исследования явлений, который включает в себя различные теоретические и технические средства познания, ведущие к получению новой информации. Выделяют общие и частные (специальные) методы исследования Методика – совокупность методов, направленных на проведение какого-либо исследования Методология – учение о приемах и методах любого научного исследования, принципах построения, формах и способах познавательной деятельности 26

ОБЪЕКТ изучения процессы и явления, возникающие в геологической среде в результате ее взаимодействия с окружающими средами, находящимися под воздействием человеческого общества 27

ПРЕДМЕТ исследований знания о механизме, динамике, закономерностях процессов взаимодействия компонентов геологической среды и геологической среды с другими средами; законах и закономерностях развития инженерно-геологических процессов, формирующихся и/или развивающихся под влиянием хозяйственной деятельности человека 28

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 прогнозирования геологических процессов и явлений. 29

ЗАДАЧИ инженерной геодинамики 4) Разработка направлений, приемов и способов управления геологическими и инженерногеологическими 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. 30

Методы исследования Общегеологические методы Методы инженерной геологии Механико-математические методы 31

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 1) Общегеологические методы используют 1) естественноисторический подход к изучению геологических процессов и явлений, учитывая региональные геологические закономерности, генетические и структурные особенности геологического строения, геоморфологию и тектонику территорий. 32

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 2) Научный метод инженерной геологии представляет целый комплекс способов и приемов, основывающихся на учете следующих законов: - связей между различными природными процессами, в соответствии с которыми развитие одних процессов вызывает возникновение и развитие других; - отражающих неизбежность возникновения геологических процессов и явлений при наличии противоречия или несоответствия в геологической среде; - динамики геологических процессов во времени, отражающих обусловленность и закономерности их развития в определенных условиях и по определенным причинам; - количественных изменений, происходящих под влиянием геологических процессов и явлений, которые приводят к деформациям, разрушениям, загрязнениям и т. д. 33

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 3) Механико-математические методы непосредственно связаны с количественными оценками и прогнозами изменения геологической среды под влиянием воздействий (методы математического и физического моделирования) 34

ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДИНАМИКА научное направление инженерной геологии, изучающее приповерхностные природные и природно-технические системы и процессы взаимодействия (т. е. экзогенные геологические процессы) с целью обеспечения экологической безопасности жизнедеятельности на осваиваемых территориях 35

ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДИНАМИКА научное направление инженерной геологии, изучающее морфологию, механизм, причины и пространственно-временные закономерности развития в геологической среде геологических и инженерно-геологических процессов, формирующихся в ходе ее естественного изменения под влиянием всей совокупности природных факторов и в связи с инженернохозяйственной деятельностью человека 36

ПРИРОДНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ системы, которые кроме естественных компонентов (горных пород, подземных вод, газов) содержат: - искусственные компоненты (сооружения) - естественные компоненты, структура и свойства которых настолько изменены человеком, что их можно считать искусственными 37

ВЗАИМООТНОШЕНИЯ инженерной геодинамики с другими научными направлениями Геотектоника Механика грунтов Гидрогеология Динамическая геоморфология Инженерная геодинамика Строительство зданий и сооружений Экология Грунтоведение Горное дело Региональная инженерная геология 38

39