Геологические процессы совершают гигантскую работу по преобразованию рельефа и вещества ЗК. Согласно расчетам, при средней высоте суши над морем 750м, твердое вещество суши может быть снесено в океан в результате водной эрозии за 8,3 млн лет.

НО…эндогенные процессы рождают новые формы рельефа земной коры. Историческая геология свидетельствует о неоднократном разрушении грандиозных горных систем. Континентальный же рельеф существует, поскольку действуют силы, непрерывно созидающие сушу.

Инженерная деятельность человека концентрируется в самых верхних частях Земной коры. Геологические процессы развивающиеся при участии человека называют инженерно-геологическими (ИГ) или техногенными.

Дисциплина инженерная геодинамика изучает изменения в поверхностной части земной коры в связи с инженерной деятельностью человека.

Цель дисциплины : разработка рекомендаций по защите промышленных и гражданских сооружений (ПГС) и территорий от негативного влияния ИГ-процессов.

Своей деятельностью человек способен изменить силу и направление геологических процессов, НАПРИМЕР:

-Укрепить берег и остановить его разрушение;

-предотвратить разрушение вечной мерзлоты в городе;

-остановить развитие оползней.

- предотвратить подтопление городских территорий и т.д.

2

В его силах совершить и обратное.

ПРИЧИНЫ и ФАКТОРЫ развития ИГ-процессов

Основой формирования геологического процесса является горная порода (грунт). Каждая порода по-разному меняется под влиянием геологических факторов.

ПРИМЕР. С подъемом УГВ песок пропускает воду почти не меняя свойств, лессы увлажняются и обнаруживают провальную осадку, глина же водонепроницаема.

Другой аспект формирования ИГ-процессов – обязательные факторы. Без них процессы возникнуть не могут.

ПРИМЕР.

1)- Карстовые пещеры формируются при проявлении трех факторов одновременно: -наличия растворимых пород -наличия растворителя -наличия гидродинамического режима.

2) Подтопление города развивается только при пополнения запасов подземных вод.

Другие факторы развития ИГ-процессов не менее важны, но их влияние на развитие процессов не является решающим.

3

II. Деятельность поверхностных вод

- водная эрозия –образование оврагов, балок… - геологическая деятельность рек

-переработка берегов морями, водохранилищами

-сели – грязекаменные потоки

-снежные лавины

III. Деятельность подземных вод -Карст -Суффозия -Плывуны

IV. Склоновые процессы

-обвалы

-осыпи

-ледники

-оползни

V. Деятельность ветра -Дефляция ->выдувание

- корразия ->обтачивание горных пород

VI. Промерзание грунтов

-морозное пучение

-термокарст

-наледи

-солифлюкция

VII.Факторы эндогенной природы. - землетрясения

4

- цунами

VIII.Техногенные процессы

-сдвижение грунтов над шахтами

-подтопление городов

-вулканическая деятельность

X.Процессы в специфических грунтах

Выветривание -это совокупность физических, химических и биохимических процессов преобразования ГП и минералов в приповерхностной части земной коры. Выветривание зависит от климата, рельефа, органического мира. Наиболее важные агенты выветривания – температура, кислород, вода..

Виды выветривания.

Выветривание физическое (механическое) - происходит под воздействием колебания температуры, минералы с анизотропными свойствами быстро разрушаются.

Пример: Коэффициенты объемного расширения. ортоклаза, кварца и альбита относятся как 1:2:3. Коэффициенты линейного расширения у кристаллов кварца и СаСОз анизотропны. При изменении температуры возникают местные напряжения и разрушаются даже мономинеральные горные породы: мраморы, известняки. На микротрещинах пород адсорбируется вода, катионы и анионы. Они ослабляют химические связи.

Замерзание воды приводит к разрушению льдом (объем льда в трещинах на 9% больше объема воды).

При устройстве выемок, котлованов давление на ГП уменьшается, они начинают разрушаться из-за напряжения между кристаллами.

Пример: растрескивание скальных горных пород.

Выветривание химическое - происходит под воздействием Н2О, О2, СО2. При химическом выветривании минералы

5

разрушаются с образованием новых устойчивых минералов, остальные переходят в раствор и выносятся водами.

Наиболее устойчив к химическому выветриванию в поверхностных условияхк кварц, наименее, оливин, основные магматические породы. Базальт, габбро быстрее выветриваются, чем граниты, диориты.

Химическое выветривание включает:

а) гидратацию минералов: Fe2O3 + nН20 => Fe2О3*nН2О

б) гидролиз и растворение: К[AlSi3O8] + H2O + CO2 => Al4[Si4O10](OH)8 + K2CO3 + SiO2 ортоклаз => каолинит + поташ+ кварц)

в)окисление (при свободном О2): Fe 2+=>Fe 3+

г) восстановление (при наличии погребенного органического вещества и деятельностисти микроорганизмов в почвах и некоторых водоемах); Fe2O3*nH2O + С орг. => Fе[СО3] (гидроксиды железа =>сидерит);

д) карбонатизацией : гидролиз минералов в процессе выветривания может сопровождаться реакциями : 4Mg2[SiO4](оливин) + 4H2O +2CO2 => Mg6[Si4O10](OH)8 (серпентин)+ 2Mg[CO3]

Кристаллизации солей в микротрещинах раздвигает их и механически разрушает породы.

Выветривание органическое - активное влияние растительных и животных организмов на литосферу, заключающееся в физическом и химическом разложении пород под воздействием выделяемых органических кислот, СО2 и O2, Биохимических процессов от бактерий почвы, а также физической деятельностти животных и растений (сверление, рост корней и т. д.). Особенно интенсивно выветривание в тропиках.

Кора выветривании (элювий) – поверхностная часть массива горных пород, преобразованная под влиянием выветривания. Ее мощность (0,5-20,0 метров) зависит от рельефа, климата, состава горных .

С глубиной кора выветривания угасает.

ОПОЛЗНИ

Это смещение массы грунтов вниз по склонам под действием силы тяжести без опрокидывания.

Оползневым процессам подвержены

6

-склоны природные, -берега водохранилищ и морей, -клоны дорожных выемок и насыпей,

-склоны, сложенные моноклинальными слоями …

Схема оползня: Оползневое тело – поверхность скольжения– бровка срыва – оползневые террасы - вал выпучивания - подошва оползня.

БАЛАНС СИЛ Вес оползневого тела раскладывается на сдвигающую и удерживающую силы. Они определяют устойчивость склона.

Взаимодействие сил описывается законом Кулона (сцепление частиц и трение).

Критические места оползневого тела:

-подошва оползня –вал выпучивания (роль сдерживания)

-поверхность скольжения (силы трения)

Причины возникновения оползней:

-чрезмерное увлажнение пород склонов атмосферными и грунтовыми водами

-подрезка склонов (стр-во дорог, подмыв рекой)

-перегрузка склонов сооружениями

-давление подземных вод на слои делювия

-быстрый спад УГВ вблизи подтопленного склона (сброс воды в водохранилищах)

Оползни провоцируются

-землетрясениями,

-вибрацией от проходящего поезда, -забивки свай

-штормами и ливнями

Пример: р-н Александровки в г. Ростове-на-Дону:

7

-перегрузка -УГВ -подмыв рекой

-поезда - сейсмичность.

Меры cдерживания – понижение УГВ, укрепление шпунтовыми стенками Для борьбы с оползнями надо знать:

Геологическое строение склона

-положение поверхности скольжения

-объем оползневого тела

-ГРУНТЫ: состав, состояние, С, f, Ео, и др.

-причины, породившие оползень

-рассчитать модель оползня;

-выполнить прогноз устойчивости склонов

--в природных условиях,

--при инженерном воздействии,

МЕРОПРИЯТИЯ по борьбе и профилактике в оползневых районах:

Пассивные:

-посадка деревьев и кустарника на склонах

-укладка дерна

-запрет подрезания склонов

Активные;

-возведение опорных стен

-выполаживание склонов

-закрепление грунтов склона

-устройство земляных контрбанкетов и ступенчатых откосов.

8

Деятельность поверхностных вод

ПЛОСКОСТНОЙ СТОК

Плоские струи поверхностного стока захватывают рыхлый, мелкий материал и перемещают его вниз по склону. Этот процесс называется делювиальным.

Плоскостной смыв уменьшает крутизну склонов и придает им плавные очертания. Более грубый материал – песчаный отлагается в вершине шлейфа. В нижней части шлейфа накапливается пыль и глина. Делювиальный процесс существует повсеместно,но более ярко проявляется в равнинных степных районах.

Формирование делювия зависит от:

пахотные земли, сокращаются площади промышленного и гражданского строительства.

ВРЕМЕННЫЕ РУСЛОВЫЕ ПОТОКИ

Различают временные потоки овражно-балочной сети равнин и временные горные потоки. Русловые потоки осуществляют эрозию, перенос и аккумуляцию твердого стока.

Развитие оврагов начинается с РЫТВИНЫ ИЛИ ПРОМОИНЫ. Они разрастаются вниз и вверх по склону и в глубину. Энергичная эрозия, устремляясь вниз по склону, достигает устьем реку, озеро или море - базис эрозии (уровень ниже которого эррозия в данной местности не развивается). Со временем, углубление эрозионного вреза постепенно

9

уменьшается и развивается боковая эрозия - склоны оврага постепенно осыпаются, - приобретают угол устойчивого естественного откоса и зарастают. В районах с рыхлыми породами, овраги быстро разрастаются. В результате возникает сложная ветвящаяся овражная система, на огромных площадях. Далее овраги объединяются в балки, логи, лощины, суходолы, увалы.

Ростовская область.: Интенсивность оврагообразования – 40 тыс га/ год. Протяженность оврагов - 40 тыс км. Скорость размыва – 1,5 м / год.

БОРЬБА Активная: выполаживание рельефа, регулирование поверхностного стока системой нагорных канав и водоотводящих валов, посадка деревьев, кустарников на склонах, подпорные стенки, лотки на дне оврагов.

ПАССИВНАЯ борьба: запрет выпаса скота вблизи эрозионной сети, запрет распахивания полей вблизи эрозионной сети.

Временные горные потоки

Формируются в верхней части горных склонов как система сходящихся рытвин и промоин. Они образуют водосборный бассейн. Из него по склону вода движется уже в едином русле. Во время дождей или снеготаяния все промоины и канал стока заполняются водой, которая с большой скоростью движется вниз по склону. Захваченный водой обломочный материал усиливает разрушительную работу потока. На предгорной равнине скорость течения уменьшается, твердый материал оседает и образуется конус выноса. В строении конусов выноса материал сортирован вниз по склону: от более крупного до тонкого. Отложения конусов выноса называют пролювием.

• Скорость потока достигает 6-7 м/сек.