Классификация оползней по скорости их смещения (Шарп и Эккель)

5.А. Оценка степени закарстованности

Под степенью закарстованности горных пород следует понимать степень нарушенной их монолитности в результате образования разнообразных пустот и полостей при растворении и выщелачивании. Это скважность пород, образовавшихся в результате развития карста, способствует увеличению водопроницаемости и условий обводненности.

Карры – это мелкие формы рельефа, чередующиеся между собой, обнаженные в следствие их избирательного выщелачивания дождевыми и талыми водами. Участки обнаженных пород, поверхность которых покрыта карами представляют собой карровое поле.

Воронки являются самой характерной формой карстового рельефа. Размеры воронок в поперечнике достигают от нескольких метров до сотни метров и в глубину до 20 м. Формы воронок весьма разнообразны. На днищах воронок иногда наблюдаются трещины-отверстия, т.е. поноры. Поглощающие воду вглубь карстующегося массива (см рисунок 2.2). Воронки расположенные на небольшом расстоянии друг от друга, могут соединятся и образовывать одну вытянутую впадину – слепую долину, овраг. Такие замкнутые впадины больших размеров, т.е. сотни км², называются карстовые поля. Большое разнообразие имеют и глубинные формы карста, самыми мелкими из них являются каверны. Т.е. каверны образуют кавернозность пород. При проектировании и строительстве в карстовых районах должны получить характеристику и оценку следующего вопроса:

1. Глубина залегания растворимых пород от поверхности земли, рельеф их поверхности, мощность, состав и свойства покрывающих пород;

2.Мощность растворимых пород, степень их закарстованности, пространственное расположение поверхностных и глубинных форм карста, их влияние на устойчивость территории;

3.Активная зона проектируемых сооружений, величина распределений и распространения этой зоны в пределах закарстованных пород, их несущая способность. (Рисунок 2.3);

4.Водопроницаемость и водообильность. Глубина залегания карстовых вод и их напор при проектировании, сооружении глубокого заложения;

5.Интенсивность развития карста. Виды, формы и частота его проявления. Причины и условия, способствующие его развитию;

6.Применяемые методы строительства и обеспечения их устойчивости на основании обобщения опыта строительства и эксплуатации сооружений на рассматриваемом районе.

По степени устойчивости территории подразделяются на:

5.Б. Тема 5. Многолетняя мерзлота

Геокриология.

Районы, где горные породы верхних горизонтов земной коры находятся в многолетнемерзлом состоянии, являются районами распространения многолетней мерзлоты. Под собственно мерзлыми породами понимают обычно геологические образования, характеризующиеся отрицательной температурой, влажностью, превышающей влажность незамерзшей (пленочно-связанной воды) при данной температуре и льдом, цементирующем минеральные частицы и агрегаты или заполняющие пустоты, поры и трещины горной породы.

Морозные породы – горные породы, имеющие отрицательную температуру и влажность меньшую, чем влажность незамершей воды при данной температуре, но не содержащие льда. В зависимости от того как долго породы находятся в мерзлом состоянии, они подразделяться на многолетнемерзлые и сезонно мерзлые (это породы, деятельного слоя, т.е. зимнего промерзания или летнего оттаивания). Многолетнемерзлые породы находятся в мерзлом состоянии в течение многих лет. В верхних горизонтах земной коры они образуют линзы, слои, толщи и в целом зоны мерзлых пород, т.е. мерзлую зону земной коры. Важнейшей особенностью мерзлых пород является присутствие льда. Лед может находиться в породе, как породообразующая часть в виде цемента в тонко дисперсном виде, в виде отдельных кристаллов или их скоплений, мелких прослойках, а также как порода в виде слоев, залежей, жил и других формах залегания. В первом случае лёд влияет на строение собственно мерзлых пород, а во втором лёд объединяет собственно их строение.

Важная особенность строения толщ горных пород является часто встречающие в них талики, т.е. талые, а в большинстве случаев горные породы. Талики могут образовывать отдельные горизонты или пронизывать толщу горных пород полностью (сквозные талики). Они обуславливают слоистое строение мерзлых толщ (слоистая мерзлота, прерывистость, несплошность). Слоистые талики приурочены обычно к горизонтам минерализованных вод или к водоносным горизонтам с повышенной водопроницаемостью и производительностью потоков.

6.А.
?

6.Б. Морозное пучение – этот процесс наиболее интенсивно развивается в пылеватых глинистых породах Q возраста, т.е. в породах малой степени литефикации. Явление пучения пород – это увеличение их объема при промерзании, которое связано с расширением воды при промерзании и выделением льда, в некоторых случаях вода может расшириться от 9 до 11%.

Образованию пучения способствуют следующие условия:

1)глинистые пылеватые пучинистые горные породы, залегающие непосредственно в основании верхней части строения земляного полотна; 2) суровые продолжительные морозы, обуславливающие глубокое сезонное промерзание пород; 3) увлажнение промерзающих глинистых пород в связи с недостаточностью регуляции поверхностного стока (плохой дренаж); 4) геоморфологическое положение земляного полотна; 5) конструктивные особенности земляного полотна (глубокие выемки, низкие насыпи, сложенные глинистыми пучинистыми породами); 6) загрязнение балласта и покрытие дорог мелкоземом, зарастание травой поверхностных водоотводов и кальматаж дренажей.

Кальматация дренажей – забивание дренажных труб.

7.А. В строительной и горной практике плывунами называют пески тонко и мелкодисперсные пылеватые и сильнопылеватые водонасыщенные, которые при вскрытии котлованами и горными выработками плывут. Плывуны это слабые, неустойчивые породы, требующие применения специальных методов введения строительных и горных работ и специальных инженерных мероприятий для обеспечения устойчивости зданий и сооружений. По инженерно-геологической классификации горных пород плывуны относятся к пятой группе, т.е. к породам особого состава, состояния и свойств. В естественном состоянии, т.е. непосредственно при вскрытии буровыми скважинами и горными выработками истинные плывуны имеют светло-серую, зеленовато-серый и синевато-серый цвета. Характерной особенностью многих плывунов является их склонность к изотропным превращениям, т.е. разжижаться при трясении, под влиянием механических воздействий, и затем, после прекращения этих воздействий, вновь самостоятельно полностью или частично восстанавливать свое первоначальное состояние. В гранулометрическом составе плывунов преобладают тонкозернистые (0,1 – 0,05 мм) и мелкозернистые (0,25 – 0,1 мм) фракции. Кроме того для плывунов характерно еще содержание пылеватых (алевритовых) фракций (0,05 до 0,002 мм) и содержание глинистых тонкодисперсных частиц (более 0,002 мм). Минеральный состав плывунов достаточно однообразен. Основная масса тонкодисперсной (глинистой) части, кроме органического вещества состоит из глинистых минералов группы гидрослюд, часто каолинита, монтмориллонита и глауконита, а также окислов кремнезема, глинозема и железа. По имеющимся данным плывуны обычно имеют пониженную плотность, повышенные пористость и влагоемкость, малые водопроницаемость и водоотдачу. Они в условиях естественного залегания обладают очень малым сопротивлением к сдвигу, угол естественного откоса изменяется от 3 до 9 градусов.

Угол естественного откоса – это угол, при котором горная порода устойчиво держит форму. Увеличивается влажность, увеличивается угол естественного откоса.

7.Б. Термокарст

Семинар: термокарст, сходства различия карста и термокарста, с точки зрения инженерной геологии.

С карстовыми явлениями внешне сходны явления псевдокарста, возникающие во льду и мёрзлых грунтах (термокарст), в мелкообломочных и пористых грунтах («кластокарст», «глинистый Карст (геолог.)», «лёссовый Карст (геолог.)», механическая суффозия, просадки); в их развитии основную роль играют физические процессы — таяние льда, механическое воздействие движущейся воды и пр. Процессы, связанные с выщелачиванием солей из рыхлых грунтов, с растворением известкового и гипсового цемента песчаников и конгломератов, составляют группу карстово-суффозионных процессов. В этих породах вода растворяет только включения или цемент, а основная масса породы (глинистые частицы, песок, галька) удаляется механическим действием движущейся воды.

Термокарст – термический карст, образование карстовых котловин за счет вытаивания льда в верхней части многолетнемерзлотной зоны и последующего провала над образовавшимися пустотами.

Термокарст – образование просадочных и провальных форм рельефа и подземных пустот вследствие вытаивания льда или оттаивания мёрзлого грунта при повышении среднегодовой температуры воздуха или при увеличении амплитуды колебания температуры почвы. Термокарст - специфическое явление области распространения многолетнемёрзлых горных пород. Типичные формы рельефа, образующиеся в результате термокарста: озёрная котловина, аласы, западины, блюдца и другие отрицательные формы рельефа, а также провальные образования и полости в подпочвенном слое (гроты, ниши, ямы).

Термокарст, как правило, сопутствуют другие процессы (например, тепловая усадка и гравитационное перемещение оттаявших пород); он может сочетаться с плоскостным и подпочвенным смывом, солифлюкцией, суффозией, эрозией иабразией. Термокарст развивается также и на территориях стабильной и даже агградирующей криолитозоны в результате нарушений динамического равновесия в водном и тепловом режимах земной поверхности. Причиной может также стать промышленное и гражданское строительство, вырубка лесов и многие др. факторы хозяйственной деятельности человека. Комплекс мероприятий по предупреждению и борьбе с термокарстом включает предохранение многолетнемёрзлых пород и подземных льдов от протаивания при строительстве и эксплуатации сооружений, предпостроечное оттаивание мёрзлых льдистых оснований,дренаж территорий.

Под влиянием естественных или искусственно созданных условий многолетняя мерзлота может оттаивать, деградировать, при вытаивании льда в толщах пород образуются пустоты, которые впоследствии полностью или частично заполняются принесенными материалами. Термокарстовые явления часто наблюдаются в южных районах распространения многолетнемерзлых пород. Оно состоит не только в изменении температуры пород, но и в формировании отрицательных форм рельефа, явно указывающие на явление проседания поверхности земли, в таких отрицательных формах рельефа нередко скапливается вода и образуются озера. Термокарст это чистый физико-механический процесс с вытаиванием подземного льда. А классический карст это физико-химический процесс.

8.А. Суффозионные явления

Фильтрационный поток в горных породах при определенных условиях может привести в движение мелкие частицы, находящиеся в составе обломочных пород (пески, песчано-гравийные смеси) или заполнителя трещин и карстовых полостей, тем самым вызвав вынос их из пород. Этот процесс выноса мелких частиц из породы представляет собой своеобразный процесс подземного размыва горной породы и принято называть суффозией. Основными действующими силами, вызывающими действие суффозии являются либо большие скорости фильтрационного потока, которые вымывают частицы, размывают породы, либо возникающее гидродинамическое давление фильтрационного потока. Реализация действия фильтрационного потока подземных вод на породы, которое проявляется в нарушении ее фильтрационной устойчивости, развитие суффозии возможно при следующих условиях:

1. Определенной неоднородности породы, при которой возможно передвижение мелких частиц среди более крупных и их выноса.

2. Определенных градиентах потока, вызывающих образование повышенных скоростей фильтрации воды или определенной величины гидродинамического давления в породах.

3. Наличие области выноса, разгрузки породы от мелких частиц, т.е. при выходе породы на поверхность, вскрытии их котлованами, выемками, карьерами или при соприкосновении с породами более водопроницаемыми, скважность которых больше, способными поглощать мелкие частицы, выносимые потоком из пород.

При инженерно-геологических исследованиях и изысканиях для обоснования проектирования и строительства различных сооружений, при прогнозе развития суффозии необходимо оценивать:

1. Неоднородность гранулометрического состава горных пород.

2. Возможные гидравлические условия фильтрационного потока, его скорости и градиента.

3. Наличие условий для выноса мелких частиц.

8.Б. Наледь

Наледь – это скопление льда на поверхности земли в результате замерзания изливающихся подземных или поверхностных (речных) вод. Различают следующие генетические типы наледей:

1. Обычные:Образующиеся в следствие выхода (излияния) на поверхность подземных вод (грунтовых, подмерзлотных, межмерзлотных, надмерзлотных).

2. Речные:Образующиеся за счет поверхностных вод.

3. Смешанного питания:Образующиеся за счет подземных (подрусловых грунтовых вод аллювиальных отложений) и поверхностных речных вод.

4. Искуственные. Формирующиеся за счет откачиваемых производственных вод (шахт).

Мощность наледного льда обычно измеряется первыми метрами, наиболее часто от 1 до 4 метров, в отдельных случаях от 7 до 10 м.

9.А. Оползни.

Оползнем следует называть массу горных пород сползшую или сползающую вниз по склону или откосу под влиянием силы тяжести, гидродинамического давления, сейсмических и некоторых других сил. Каждый оползень обладает той или иной степенью устойчивости. Когда масса горных пород сползла и причины вызвавшие их сползение (смещение) полностью или временно устранены, оползень устойчив.