Вулканизм и сейсмические явления

. Землетрясения - колебания участка земной коры, вызванные прохождением сейсмических волн, возникающих в результате кратковременного выделения большого количества упругой энергии. В сейсмических районах с расчетной сейсмичностью 7,8,9 баллов проектирование оснований ведут в соответствии с главой специального СНиПа. Причины: извержение вулканов, обрушение пород над горными выработками, в результате искусственных взрывов и тектонические. Тектонические землетрясения – это мгновенное высвобождение энергии за счет образования разрыва горных пород. Деформация пород происходит скачкообразно с образованием упругих волн. Объем пород определяет силу сейсмического толчка и выделившуюся энергию. Чем меньше объем очага, тем слабее толчки.

Вопрос

Выветривание горных пород. Под выветриванием понимается совокупность физических, химических и биохимических процессов преобразования горных пород и слагающих их минералов в приповерхностной части земной коры. Это преобразование зависит от многих факторов: колебаний температуры; химического воздействия воды и газов - углекислоты и кислорода (находящихся в атмосфере и в растворенном состоянии в воде); воздействия органических веществ, образующихся при жизни растений и животных и при их отмирании и разложении. Сказанное свидетельствует о том, что процессы выветривания тесно связаны с взаимодействием приповерхностной части земной коры с атмосферой, гидросферой и биосферой. Именно граничная область разных фаз обладает высокой реактивной способностью. Часть земной коры, в которой происходит преобразование минерального вещества, называется зоной выветривания или зоной гипергенеза (от греч. «гипер» - над, сверху). Процесс гипергенеза, или выветривания, очень сложен и зависит от климата, рельефа, того или иного органического мира и времени. Разнообразные сочетания перечисленных факторов обусловливают сложность и многообразие хода выветривания. Особенно велика роль климата, являющегося одной из главных причин и движущих сил процессов выветривания. Из всей совокупности климатических элементов наибольшее значение имеют тепло (приходно-расходный баланс лучистой энергии и др.) и степень увлажнения (водный режим). В зависимости от преобладания тех или иных факторов в едином и сложном процессе выветривания условно выделяются два взаимосвязанных типа:

1) физическое выветривание-это процесс механического раздробления горных пород без изменения химического состава образующих их минералов.

2) химическое выветривание.-это процесс химического изменения горных пород и минералов и образования новых, более простых соединений в результате реакций растворения, гидролиза, гидратации и окисления.

 

Вопрос

Оползень - сползание и отрыв масс горных пород вниз по склону под действием силы тяжести.

Оползни возникают на склонах долин или речных берегов, в горах, на берегах морей. Наиболее часто оползни возникают на склонах, сложенных чередующимися водоупорными и водоносными породами. Оползни могут нести за собой разные разрушения, как сильные, так и слабые. Причиной образования оползней является нарушение равновесия между сдвигающей силой тяжести и удерживающими силами. Оно вызывается:

-увеличением крутизны склона в результате подмыва водой;

-ослаблением прочности пород при выветривании или переувлажнении осадками и подземными водами;

-воздействием сейсмических толчков;

-строительной и хозяйственной деятельностью.

Меры борьбы с оползнями:

-организация стока поверхностных вод в зоне оползней и прилегающих к ней территорий;

-дренирование подземных вод путем сооружения различных дренажных систем;

-уменьшение внешних нагрузок;

-уполаживание откосов и пригрузка их с помощью контрбанкетов;

-ограждение откосов и защита их от подмыва и размыва проточными водами рек или волнами морей, водохранилищ;

-зеленые насаждения по верху откоса и оползневом откосе;

- искусственное закрепление масс оползневого тела;

-искусственные сооружения для удержания грунтовых масс.

 

Вопрос

Карстовый процесс представляет собой длительно развивающийся процесс растворения и выщелачивания, трещиноватых растворимых горных пород подземными и поверхностными водами. В результате деятельности карстовых процессов возникают как отрицательные формы рельефа на земной поверхности, так и различные полости каналы гроты или пещеры на глубине.

Существует несколько условий, необходимых для развития карстовых явлений:

Во-первых, это наличие растворимой в природных водах горной породы, водопроницаемой вследствие трещиноватости или пористости.

Во-вторых, наличие растворителя, т.е. воды, агрессивной к горной породе.

В-третьих, наличие условий, обеспечивающих водообмен, – отток насыщенной растворенным веществом воды и постоянный приток свежего растворителя. Если первое условие определяется геологическим строением местности, то второе и отчасти третье тесно связаны с физико-географической обстановкой, второе- с почвенно-растительным покровом и климатом, третье- с геоморфологическими и гидрологическими условиями помимо геологической структуры и гидрогеологических особенностей.

Следует выделять следующие направления противокарстовой защиты:

1. Изменение в нужном направлении естественного хода карстовых процессов.

2. Защита сооружений без воздействия на карстовый процесс, в том числе специальный контроль над развитием карстово-суффозионных процессов (карстологический мониторинг).

3. Уменьшение негативного влияния хозяйственной деятельности на карстовый процесс.

4. Уменьшение последствий от аварий сооружений вследствие карстовых деформаций. Как правило, направление противокарстовой защиты или их комплекс следует выбирать по результатам инженерных изысканий уже на ранних стадиях (обобщение данных о природных условиях района проектирования, инженерно-геологическая рекогносцировка).

 

Вопрос

Суффозия. Мероприятия по борьбе с отрицательным воздействием этих процессов на строительные сооружения.

Суффозия - вынос мелких минеральных частиц и растворимых веществ из грунта фильтрующейся в его толще водой, вызывающий иногда оседание вышележащей толщи и нарушение структуры грунта.

Различают следующие виды суффозии: механическую — вынос мелких минеральных частиц; химическую — вымывание растворимых солей; коллоидную — вынос частиц грунта с разрушением микроагрегатов коагулированных глинистых частиц.

Суффозия может возникать только в породах определенного гранулометрического (химического) состава и структуры и при скорости движения фильтрующейся воды, превышающей некоторую критическую скорость, или при т. н. разрушающем градиенте падения напора в фильтрующем потоке.

Суффозия может возникать также при искусственном нарушении режима подземного потока в связи с постройкой гидротехнических и др. сооружений. Суффозионные явления в этих случаях могут повлечь серьезные нарушения в эксплуатации сооружений и их разрушение.

Меры борьбы с суффозией:

1. Предотвращение поступления воды в грунт путем регулирования поверхностного стока.

2. Устройство подземных дренажей.

3. Противофильтрационные защитные завесы.

4. Уничтожение полостей силикатизацией, цементацией и т.д.

 

Вопрос

 

Просадка лессовых пород. Мероприятия по борьбе с отрицательным воздействием этих процессов на строительные сооружения.

Лессовидные породы – осадочные породы морфологически напоминающие лесс, по составу относящиеся к суглинкам и супесям. Лессовидные породы отличаются от лесса наличием слоистости и прослоев галечников, долее глинистым или более песчанистым составом. Часто залегают в виде небольших прослоев среди аллювиальных галечников. В центральных и северных частях Восточно-Европейской равнины лессовидные породы известны под названием покровных суглинков. Лессовидные породы могут иметь различный генезис – эоловый, аллювиальный, делювиальный, элювиальный.

Типы просадки в зависимости от величины просадки грунтов от собственного веса при их замачивании:

I тип - грунтовые условия, в которых возможна в основном просадка грунтов от внешней нагрузки, а просадка грунтов от собственного веса отсутствует или не превышает 5 см;

II тип - грунтовые условия, в которых помимо просадки грунтов от внешней нагрузки возможна их просадка от собственного веса и величина ее превышает 5 см.

Методы устранения просадочности лессовых грунтов:

1. Наиболее распространенным методом, на первом этапе борьбы с просадочностью лессовых оснований, являлся метод механического уплотнения лёссовых грунтов тяжелыми трамбовками. Трамбовки многократно (до 10 - 16 раз) сбрасываются на уплотняемый участок грунта с высоты 4 - 8 м. Данный метод позволяет уплотнить толщу лёссового грунта на глубину до 3,5 м. Недостатком данного метода является влияние динамических воздействий, вызванных трамбованием, на близко расположенные здания и сооружения.

2. Глубинное уплотнение грунтовыми набивными сваями применяют, если необходимо ликвидировать просадочные свойства лёссовых грунтов на глубину более 10 м. И в этом случае при пробивке скважин для устройства свай возникают динамические колебания в грунтах основания.

3. Ликвидировать просадочные свойства возможно методом предварительного замачивания лёссового массива. При этом происходит спровоцированная просадка грунта, после чего он уплотняется, теряет просадочность и переходит в стабильное состояние. При применении данного метода необходим значительный комплекс мероприятий для исключения замачивание оснований под рядом расположенными зданиями и сооружениями.

4. Одним из ранних способов борьбы с просадочностью являлся метод термического закрепления лёссовых грунтов, при котором через грунт с помощью специальных приспособлений пропускался раскаленный воздух или газы при температуре 300 - 800 градусов. Под действием высокой температуры происходило оплавление и спекание минералов на контактах между отдельными частицами и агрегатами, и формировались прочные фазовые контакты кристаллизационного типа, устойчивые по отношению к воздействию воды. В результате существенно повышалась прочность лёссового грунта, и он становился непросадочным. Минусом данного метода являлось значительное химическое «загрязнение» закрепляемых пород, и поэтому в настоящее время он не применяется.

5. Одним из наиболее эффективных в настоящее время методов устранения просадочности является метод силикатизации лёссовых грунтов. Растворы химических веществ вводят в грунт при помощи инъекторов. Погружают инъекторы посредством забивки, осуществляя ее заходками, несколько превышающими длину перфорированной их части, обычно равную 0,5-1,5 м. На глубине каждой заходки производят нагнетание закрепляющих веществ, используя насосы, специально изготовляемые для химического закрепления грунтов. Радиус распространения нагнетаемых веществ в грунте колеблется в пределах 0,4-1,0 м, а глубина погружения инъекторов может достигать 15-20 м и более. К недостаткам данного метода можно отнести его высокую стоимость и сложность контроля сплошности закрепленного массива.

 

Вопрос

Овраг - форма рельефа в виде относительно глубоких и крутосклонных незадернованных ложбин, образованных временными водотоками.

Овраги возникают на возвышенных равнинах или холмах, сложенных рыхлыми, легко размываемыми породами, а также на склонах балок. Длина оврагов от нескольких метров до нескольких километров. Выделяют молодые (интенсивно развивающиеся) и зрелые овраги.

Причины оврагообразования. Овраги служат местами сбора и стока поверхностных вод; темп роста их по ширине и протяженности зависит от степени устойчивости грунта против размывания. Образуются овраги в результате эрозийных процессов; в большинстве случаев эти процессы протекают интенсивно и в короткое время вызывают разрушение склонов оврага. В песчаных грунтах поверхностная вода быстро поглощается, не вызывая оврагообразования, напротив, в лёссах, лёссовидных суглинках, в глинистых и суглинистых грунтах овраги разрастаются быстро.

Процессу развития оврагов способствуют: вырубка насаждений по склонам и в бассейне оврагов, распахивание и добыча на крутых склонах глины и песка, отсутствие регулирования поверхностного стока, особенно при наличии заброшенных рвов, и т. п.

Безусловное влияние на образование оврагов оказывают климатические условия, в частности холодные, продолжительные зимы с глубоким промерзанием грунта и с накоплением снежного покрова большой толщины. Все это влечет образование трещин в грунтах и их разрушение. При таянии снега интенсивный и обильный сток воды в эти трещины вызывает образование рытвин. В засушливых районах интенсивное усыхание и растрескивание почв также может вызвать образование трещин в грунте.

Стадии развития и меры борьбы:

Первая стадия промоины или рытвины глубиной до 0.5 реже до 1 м, V-образной формы. В ней обычно концентрируются потоки талых и дождевых вод. Продольный профиль промоины повторяет профиль склона, на котором она образовалась. Борьба. Достаточно неглубокую промоину сгладить (вспашкой всвал или сгладить в ручную или дорожными машинами) засеять многолетними травами, чтобы потоки талых вод и ливневых вод стекали бы по задерненной поверхности, устойчивой против размыва. При более глубоких промоинах применяют донные сооружения - плетни-запруды из живых ивовых кольев и фашин.

Вторая стадия - стадия ускоренного врезания оврага вершиной. Продольный профиль днища постепенно отклоняется от профиля склона, но еще сильно отличается от профиля равновесия. Глубина оврага становится значительнее, склоны крутыми, треугольная форма его начинает переходить в трапецеидальную. Борьба - лотки-быстротоки, донные сооружения: запруды плетни, облесение.

Третья стадия - стадия выработки продольного профиля равновесия. Овраг врезается до основания слона, форма поперечного профиля становится трапецеидальной, рост заметно замедляется. Борьба - донные сооружения не имеют значения.

Четвертая стадия - стадия затухания, превращения оврага в балку или лог. Продольный профиль и склоны достигают некоторого равновесия, выхолаживаются, задерновываются, зарастают кустарником. Борьба. Необходимо регулировать донными сооружениями меандрирование потока в русле оврага, чтобы талые и дождевые воды не подмывали стены оврага. Кроме того, надо содействовать скорейшему зарастанию склонов оврага древесной, кустарниковой и травянистой растительностью.

 

Вопрос