ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ 1 ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ 2

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ 1

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ 2

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ Инженерно-геологические условия территории определяют планирование размещения и выбор районов и мест расположения сооружений, условия их строительства, устойчивость и эксплуатацию, а также другие виды хозяйственного использования территорий Инженерно-геологические условия характеризуют устойчивость территории к развитию и активизации инженерно-геологических процессов в результате хозяйственной деятельности 3

Аварийный дом 4

Аварийный дом 5

Аварийный дом 6

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ совокупность компонентов геологической среды рассматриваемой территории и факторов, ее изменяющих, важных для решения поставленных проблем строительства сооружений и рационального использования территорий (Г. С. Золотарев) совокупность природных геологических условий, определяющих планирование размещения и выбор районов и мест расположения сооружений, условия их строительства, устойчивость и эксплуатацию, а также другие виды хозяйственного использования территорий (В. Д. Ломтадзе). 7

Компоненты инженерно-геологических условий Горные породы Тектонические и неотектонические условия Геоморфологические условия Подземные воды Геологические и инженерно- геологические процессы и явления 8

I Горные породы Главным компонентом при оценке всех геологических процессов и явлений являются горные породы Физические, механические свойства пород влияют на развитие геологических и инженерно- геологических процессов, а, следовательно, на выбор места и конструкции сооружения, производство строительных работ и на характер защитных мероприятий 9

Задачи изучения горных пород для оценки инженерно-геологических условий территории: - определение генезиса и возраста пород, определяющих общие черты геологического строения, форму и размеры тел; - изучение истории геологического развития; - изучение строения разреза и условий залегания пород; - изучение текстуры, структуры, минерального и петрографического состава пород, их состояния и физико-механических свойств 10

Возраст, генезис, постгенетические процессы Строение разреза, условия залегания горных пород Оценка горных Структура и текстура горных пород и их пород свойств Состав горных пород (минеральный, петрографический) Состояние горных пород 11

Возраст и генезис пород обусловливают степень литификации, состав, текстуру, структуру и, следовательно, их физико-механические свойства. Более древние породы более плотные, прочные, чем породы того же типа, но более молодые. Одинаковые литологические типы пород, имеющие разный генезис, различаются многими характеристиками. 12

Эоловые и аллювиальные пески 13

Постгенетические процессы сильно изменяют первоначальный облик пород. Под их воздействием меняются химико- минеральный состав и строение, определяющие свойства грунтов. Поэтому при генетическом подходе к изучению грунтов важно знать не только их генезис, но и постгенетические процессы. По существу, понять все инженерно- геологические особенности породы и ее свойства можно только в том случае, если известна геологическая история территории, где находится эта порода с момента ее образования и до наших дней. 14

Важной характеристикой горных пород является строение разреза и условия залегания пород, то есть характер чередования слоев, элементы залегания слоев, мощность пород одного возраста, генезиса, типа а) благоприятные для развития оползней; б) неблагоприятные для оползней, благоприятные для эрозионного подмыва, обвалов 15

Структура и текстура горной породы обусловливают ее прочность, сжимаемость, водопроницаемость, устойчивость к процессам выветривания Минеральный состав пород является условием развития таких процессов как карст, набухание в глинистых грунтах. Петрографический состав, особенно крупнообломочных и песчано-глинистых пород, является условием развития таких геологических процессов, как суффозия, плывуны, пучение, солифлюкция и др. 16

Состояние породы (мерзлое, талое, трещиноватое, выветрелое) также определяет условия развития процессов 17

II Тектонические условия - тектонические структуры, современные тектонические движения - тектоническая трещиноватость - естественное напряженное состояние 18

Тектонические структуры определяют: - общую раздробленность массива пород, его прочность, деформируемость, водопроницаемость, сопротивляемость выветриванию и размываемость поверхностными и подземными водами; - неравномерное распределение и режим подземных вод, образование повышенной локальной обводненности, что отражается на развитии карстовых и суффозионных процессов; - распределение естественных напряжений, создание очагов их концентрации в массивах пород; 19

Тектонические структуры определяют: - наличие ослабленных зон и приуроченность к ним овражной и речной систем, обвально-оползневых геологических процессов и др. ; - возникновение оползней, вывалов и других обрушений и деформаций пород на склонах и откосах открытых карьеров, котлованов и в подземных выемках при соответствующем соотношении в ориентации залегания пород и трещин с размерами и расположением выемок 20

Влияние тектонических структур на устойчивость подпорных плотин: Расположение плотины на слоистой толще осадочных пород с прослоями глин, разорванная взбросом и тектоническими трещинами: а – неудачное, б – целесообразное. 1 – прослои глин, 2 – взброс, 3 – тектонические трещины 21

Влияние тектонических структур: 22

Влияние тектонических структур: 23

Тектоническая трещиноватость определяет взаимное расположение и отношение твердой и жидкой фаз, движение подземных вод, водопроницаемость, сжимаемость и прочность От трещиноватости зависят прочностные и деформационные свойства массива горных пород, размываемость, водо- и газопроницаемость 24

Задачи инженерно-геологического изучения трещиноватости - установление генезиса трещин; - возраста и последовательности формирования, унаследованности трещин разного генезиса; - пространственного положения, ориентировки и протяженности трещин; - ширины, характера поверхностей стенок трещин, их заполнителя и режима обводнения; - количественная пространственная характеристика степени и изменчивости трещиноватости; - оценка влияния трещиноватости на свойства массива пород и геологические процессы 25

Классификация трещин по генезису - Контрационные (остывания или первичной отдельности); - Литогенетические (усадки в илах, трещины напластования и объемного уплотнения в литифицированных глинистых породах); - Тектонические (эндогенные); - Экзогенные, часто наложенные на другие типы трещин (трещины разуплотнения при разгрузке естественных напряжений в массиве пород, выветривания, мерзлотные и др. ); - Техногенные, образованы в результате строительной и иной деятельности человека (трещины разгрузки и разуплотнения: в откосах карьеров и котлованов, вокруг подземных выработок и др. ) 26

Геометрические характеристики трещиноватости включают: - простирание; - направление и угол падения трещин; - длину и ширину трещин, от микроразмеров, видных в шлифах под большим увеличением, до многих десятков и сотен метров по протяженности. Пространственное положение трещин в массиве может быть выдержанным, прерывистым, кулисообразным, параллельным и секущим под разными углами. Это создает различные типы сетей трещин, и массив пород должен рассматриваться с позиций механики как неоднородная дискретная среда 27

Чаньвинское месторождение известняков 28

Чаньвинское месторождение известняков аксонометрическая проекция систем трещин 29

Для инженерно-геологической оценки трещиноватых пород большое значение имеют ширина трещин, шероховатость (неровность) стенок трещин и их выполнение, поскольку между ними и показателями прочности, деформируемости, водопроницаемости устанавливаются корреляционные зависимости 30

Шероховатость стенок трещин Наличие неровностей и выступов или их отсутствие на стенках трещин определяют различный механизм сдвига по поверхностям ослабления, которыми являются трещины. Выступы создают эффект «зацепления» при смещении Шероховатость стенок трещин определяет площадь непосредственного соприкосновения двух блоков или пластов пород, что отражается на механизме сжатия массива и на величине модуля деформации 31

Виды заполнителя в трещинах 1) Минеральные новообразования – кварц, кальцит и др. , принесенные как гидротермальными, так и инфильтрационными водами, часто повышают прочность массива пород 2) Тектониты различного состава, сложения и мощности – от сотен метров в зонах региональных разломов, надвигов и сбросов, в которых встречаются глыбы, дресвяно-обломочные и тонкощебнистые глинистые массы, вторично сцементированные, уплотненные или разрыхленные; до примазок и пленок, глинистых и ожелезненных на стенках узких трещин 32

Виды заполнителя в трещинах 3) Продукты выветривания – дресвяно-щебнистые глинистые массы, оксиды железа, гипсовые, карбонатные и другие образования с разной степенью уплотнения, влажности и распространения существенно влияют на механические свойства, развитие суффозии и иные процессы 4) Накопления вмывания – глинистый и песчаный материал, гумус и натеки солей, принесенные инфильтрационными водами, частично или полностью могут кольматировать трещины, что отражается на прочности массива, создавая поверхности ослабления 33

Естественное напряженное состояние горных пород определяет прочность и деформируемость горных пород, водопроницаемость, влияет на развитие таких процессов, как обвалы, оползни, горно-геологические процессы Горные породы, особенно на больших глубинах испытывают всестороннее сжатие, давление, формирующие определенные величины напряжения 34

Общее напряжение горной породы формируется следующими частными полями напряжений - гравитационное – создается весом породы на различных глубинах; - тектоническое; - температурное (геотермальное); - гидродинамическое – возникает за счет фильтрации, напора подземных вод; - локальное (кристаллизационное) – возникает за счет гидратации и кристаллизации, то есть связанное с литогенетическими процессами 35

Естественное напряженное состояние горных пород изучается и оценивается для: - обоснования подземного строительства, гидротехнических сооружений, разработки месторождений полезных ископаемых с точки зрения прогноза горно-геологических процессов (горных ударов, вывалов и др. ) - оценки устойчивости высоких склонов, бортов карьеров, прогноза возникновения на них оползней, обвалов и других процессов 36

III Геоморфологические условия В геоморфологических элементах отражены основные черты геологической среды, истории ее развития, климатические и гидрологические факторы, поэтому геоморфологические условия могут использоваться как индикаторы современного состояния территории и его дальнейшего изменения Геоморфологические элементы (водораздельные поверхности, террасы, склоны, речные долины, низменности, впадины и др. ) характеризуются различиями в геологическом строении, обводненности, морфометрии и другими особенностями, а, следовательно, разными прочностными и деформационными характеристиками горных пород и различной устойчивостью к развитию геологических процессов 37

Задачи изучения геоморфологических условий: - выяснение тектонических условий и неотектонических структур; - определение и прогнозирование различных геологических процессов и явлений. Определенные типы долин указывают на характер эрозии, наличие понижений – на развитие карста или просадочно-суффозионных процессов и т. д. ; - орогидрографические условия территории; - общая оценка характера рельефа и его влияния на инженерную деятельность человека 38

Байкальский целлюлозно-бумажный комбинат 39

IV Подземные воды, являясь компонентом геологической среды, одновременно оказывают существенное силовое воздействие; не менее важно их влияние как химического и физического фактора, изменяющего состояние горных пород. Например, при обводнении массива пород снижается их прочность, возрастает деформируемость, возможно возникновение гидродинамического и гидростатического давления 40

Влияние подземных вод на инженерно- геологические условия 1) влияние на степень и режим (сезонного и многолетнего) обводнения массивов пород на их состояние, механические свойства и на размываемость. Попеременное увлажнение и обезвоживание глинистых пород оказывают разрушающее воздействие на их структурные связи (размягчение, выщелачивание) 2) на развитие карстовых, просадочных, оползневых процессов и др. 41

Влияние подземных вод на инженерно-геологические условия 3) гидромеханическое воздействие подземных вод на породы: - взвешивающее снизу вверх давление напорных вод на перекрывающую менее водопроницаемую пачку пород, - гидродинамическое давление, возникающее при быстрых и значительных снижениях уровней рек после паводков, на водохранилищах, при откачках вод, - гидростатическое давление, в случае фильтрационной анизотропии массива пород, когда водопроницаемость в вертикальном направлении по крупным трещинам, разломам или карстовым каналам существенно превышает в горизонтальном и не обеспечивается быстрый отток и дренирование инфильтрационных вод 42

Влияние подземных вод на инженерно- геологические условия 4) агрессивность подземных вод по отношению к различным горным породам, бетонным сооружениям и металлическим конструкциям зависит от их химического и газового состава, температуры, содержания бактерий и от изменения этих характеристик по сезонам и в многолетнем разрезе 43

Основные характеристики гидрогеологических условий, изучаемые в инженерно-геологических целях: - гидрогеологическое строение территории, - глубина залегания грунтовых вод, - режим, - связь с нижезалегающими водоносными горизонтами, - гидростатические напоры, - фильтрационные параметры, направления и скорости движения подземных вод, области питания, транзита и разгрузки, - химический состав и агрессивные свойства по отношению к горным породам и строительным материалам 44

V Геологические процессы и явления наиболее быстро развивающийся, изменяющийся компонент, отражающий динамичность всей системы Инженерно-геологические условия должны изучаться как система взаимосвязанных и взаимодействующих компонентов, обусловливающих развитие геологических процессов Любой процесс можно изучить во время режимных исследований. При разовых исследованиях получают информацию о состоянии системы на момент исследований – данные о проявлении процесса 45

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ комплекс сведений о свойствах некоторого объема геологической среды и протекающих в ней процессах, которые учитываются при проектировании, строительстве и эксплуатации сооружения 46

Три блока сведений об инженерно- геологических условиях 1) Сведения о пространственных отношениях компонентов геологической среды * данные о расположении в пространстве геологических тел, геологическом строении и условиях залегания горных пород, тектонических условиях и трещиноватости; * данные о геоморфологических условиях; * данные о гидрогеологических условиях территории 47

2) Сведения о свойствах геологической среды в целом и о свойствах ее компонентов * минеральный и гранулометрический состав горных пород, степень литификации, характер структурных связей, состояние горных пород, свойства горных пород; * химический состав, температура и состояние подземных вод 48

3) Сведения об изменении состояния геологической среды и о геологических процессах * информация о геологических, преимущественно экзогенных, в том числе инженерно-геологических, процессах: динамика развития, масштабы, интенсивность проявления и т. д. 49

50