Лекция №29

Цель и задачи науки инженерной геологии

План:

1. Инженерная геология - наука геологического цикла.

2. Общие задачи инженерной геологии.

3. Разделение инженерной геологии на самостоятельные науки.

4. Инженерно-геологические исследования.

Ключевые слова:инженерная, деятельность, механическая, физическая, сооружения, отрасль, динамика, фундаментальная наука, рациональная, геофизика, критерия, закономерность, геологическое пространство, сейсмология, процессы и явления, от общего к частному, устойчивость, эксплуатация.

Инженерная геология как самостоятельная наука о земле начала формироваться с 1930 годов. Наука, изучающая геологические процессы верхних горизонтов земной коры и физико-механические свойства горных пород в связи с инженерно-строительной деятельностью человека.

Инженерная геология изучает природно-геологическую обстановку местности до начала строительства, а также определяет те изменения, которые произойдут в геологической среде, и в первую очередь в горных породах в процессе строительства и эксплуатации сооружений.

Более в широком плане определял предмет инженерной геологии русский учёный И.В. Попов. Он считал, что «Инженерную геологию в теоретическом отношении следует рассматривать как отрасль геологии, изучающую динамику земной коры в связи с инженерной деятельностью человека»

В настоящее время инженерная геология занимает совершенно особое положение в науке о Земле и, так видно из схемы (рис.1), является одной из двух главных её составляющих. И действительно, где бы ни проводились геологические исследования, они всегда направлены на решение одной из двух основных задач:

1)выявление, разведку, промышленную оценку месторождений полезных ископаемых – рудных, нерудных, угля, нефти, газа и подземных вод и 2. Изучение и оценку геологических условий строительства различных сооружений (городов, зданий, промышленных предприятий, гидроузлов, электростанций, плотин, туннелей, шахт, карьеров, метро и т.д.), рациональное использование геологической среды и её охрана связи с развитием геологических процессов и явлений. Нет других задач у науке о Земле. Исследованием, разработкой и решением всех научных и практических проблем и вопросов, связанных со второй задачей, и занимается инженерная геология.

Из схемы видно, что обе главные составляющие науки о Земле развиваются на базе фундаментальных геологических наук о веществе земной коры, её истории и строении и наоборот, геология месторождений полезных ископаемых и инженерная геология постоянно содействуют развитию фундаментальных наук своими открытиями и исследованиями минералов и минеральных образований, изучением свойств горных пород и условий их формирования, закономерностей развития геологических процессов и явлений.

В настоящее время инженерную геологию следует определять как науку о геологических условиях строительства сооружений, рациональном использовании геологической среды и её охране в связи с развитием геологических процессов и явлений.

В настоящее время инженерную геологию следует определять как науку о геологических условиях строительства сооружений, рациональном использовании геологической среды и её охране в связи с развитием геологических процессов и явлений. Таким образом, четко определяется предмет инженерной геологии, её содержание, задачи и положение в науке о Земле, в семействе геологических наук.

Проблемы инженерной геологии, связанные с изучением геологических условий строительства сооружений и рациональным использованием геологической среды – это проблемы формирования инженерно-геологических условий территорий, прогноза и управления геологическими процессами и явлениями в нужном для человека направлении.

Использовать территории, строить сооружения и производить инженерные работы необходимо в соответствии с существующими условиями организации геологического пространства. Так можно сформулировать первое общее положение инженерной геологии – Закон геологического соответствия и второе общее положение инженерной геологии – Закон о необходимости учёта развития геологических процессов и явлений – можно сформулировать так: Инженерная деятельность человека должна основываться на знании законов и закономерностей развития геологических процессов и явлений.

Наука инженерная геология на сегодняшний день имеет самостоятельные разделы. Основными разделами инженерной геологии являются: 1) инженерная петрология; 2) инженерная геодинамика; 3) региональная инженерная геология; 4) специальная инженерная геология и 5) инженерная геология месторождений полезных ископаемых. Это главные сложившиеся научные направления инженерной геологии. В результате специализации и дифференциации науки становится и другие направления: 1) Инженерная сейсмология; 2) инженерное мерзлотоведение; 3) мелиоративная инженерная геология и др.

Инженерная геология, являясь областью геологических знаний, развивается в тесном соприкосновении с науками техническими – строительными и горными, так как геологические задачи ей всегда приходится решать в инженерном аспекте. Поэтому в специальной инженерной геологии широко используются положения и методы механики горных пород, динамики подземных вод, инженерных сооружений и других наук.

При становлении инженерной геологии как самостоятельной науки большие заслуги следующих учёных: Ф.П. Соваренский, И.В. Попов, Г.Н. Коменский, В.А. Приклонский, Н.В. Коломенский, Г.А. Мавлянов, С.М, Косымов, Н.А. Конесарин, Э.В. Мавлянов, Э.В. Кадыров, К.П. Пулатов.

Инженерно – геологические исследования выполняются для решения разнообразных задач. При последовательном плановом проектировании крупных объектов они выполняются в следующих целях:

1)более полного технико-экономического и инженерно геологического обоснования проектов строительства первоначальных объектов, выбранных на основании разработанной схемы комплексного использования природных богатств того или иного района, его территории и т.д., рационального использования окружающей и в том числе геологической среды, её охраны, охраны жизни и деятельности человека и создаваемых им ценностей в виде сооружений, зданий, промышленных предприятий и комплексов от вредного воздействия разнообразных геологических процессов и явлений.

2) Уточнения расположения объекта строительства на выбранном участке и детального инженерно-геологического обоснования его проекта, условий строительства, устойчивости, стоимости и условий эксплуатации сооружений (в том числе и тех, которые предназначаются для защиты территорий и сооружений от опасного воздействия геологических процессов и явлений).

3) уточнения отдельных деталей инженерно-геологических условий, влияющих на производство строительных, горных и других работ, устойчивость сооружений и условий их эксплуатации.

При нормальном развитии исследований инженерно-геологические условия района проектируемых сооружений изучаются в определённой последовательности от общего к частному. В соответствии с этим единый процесс инженерно-геологических исследований делится на стадии.

Почти любая сколько-нибудь значительная народно-хозяйственная техническая идея непосредственно или косвенно реализуется через строительство сооружений или хозяйственное использование территории, которое также связано с выполнением строительных или других инженерных работ.

Задачей инженерных изысканий для строительства является изучение природных, и в том числе инженерно-геологических условий района или площадки расположения сооружений для получения необходимых исходных данных, обеспечивающих разработку технически правильных и экономически наиболее целесообразных решений при проектировании и строительстве. Соблюдается стадийности инженерно-геологических исследований.

Технико-экономическое обоснование (ТЭО) обычно составляется по литературным и фондовым материалам и сопровождается рекогносцированными инженерно-геологическими и другими исследованиями с целью изучения природных условий и перспектив развития того или иного района.

Общая схема стадий инженерно-геологических исследований.

Такие исследования позволяют определить хозяйственную необходимость и экономическую целесообразность строительства. Рекогносцированные инженерно-геологические исследования позволяют более обосновано определять районы возможного расположения объектов и выбирать наиболее перспективный первоочередной район. Получив представление об особенностях инженерно-геологических условий территорий, и выявив наиболее перспективный район расположения сооружений, приступают к выполнению предварительных инженерно-геологических исследований для обоснования технико-экономического сравнения вариантов, места расположения сооружений и выбора оптимального в данном районе.

Предварительно инженерно - геологические исследования выполняют на каждом конкурирующем участке в рассматриваемом районе для выбора одного из них. Поэтому при проведении этих исследований главное внимание уделяют тем важнейшим особенностям природных условий, которые являются определяющими при выборе места расположения сооружений в данном районе.

Выполнив необходимый комплекс предварительных исследований для обоснования выбора место расположения сооружений и предварительной оценки условий их строительства, приступают к детальным инженерно-геологическим исследованиям на выбранном участке для обоснования технического проекта.

Материалы этих исследований должны полно осветить весь комплекс инженерно-геологических условий района строительства сооружений и дать все необходимые исходные данные для проектирования. По этим данным уточняют расположение сооружений на выбранной строительной площадке, окончательно определяют их компоновку, глубину врезки, расчётные параметры свойств горных пород, условия производства строительных и горных пород, устойчивость сооружений, разрабатывают комплекс мероприятий, обеспечивающих устойчивость, долговечность сооружений, безопасность их эксплуатации и защиту окружающей среды.

Материалы детальных изысканий должны содержать данные о видах, запасах и качестве строительных материалов тех месторождений, на которых будет базироваться стройка, а также данные об условиях постоянного или временного водоснабжения проектируемого объекта.

Завершающим этапом инженерно-геологических изысканий являются дополнительные инженерно-геологические исследования. Они обычно выполняются после рассмотрения и утверждения технического проекта одновременно в производством строительных работ для уточнения некоторых технических решений. На этом этапе изысканий проводят также документацию строительных котлованов, горных выработок, ведут в них опытные работы, организуют специальные наблюдения за осадками сооружений и др. Материалы дополнительных исследований служат обоснованием рабочих чертежей.

Выводы:

Обычно, при инженерно-геологических исследованиях устанавливается природных элементов инженерно-геологических условий местности района. Под инженерно-геологическими условиями территорий следует понижать всю совокупность природных геологических условий, которые определяют планирование размещения на них различных видов строительства, рациональное использование этих территорий, выбор районов и мест расположения различных сооружений, устойчивость и нормальную их эксплуатацию и условия производства строительных и горных работ.

Геологические исследования в данном случае называются инженерно-геологическими, потому что их изучают и оценивают в инженерном аспекте, а прогноз изменений геологических условий составляют в связи со строительством сооружений и выполнением инженерных работ

Важнейшим элементом инженерно-геологических делювий той или иной территорий являются горные породы, участвующие в её геологическом строении, предопределяющие характер рельефа развитие геологических процессов, распространение подземных вод и месторождений полезных ископаемых. В тоже время горные породы служат естественным основанием для различных сооружений. Заметим, что специальное изучение инженерно-геологических условий месторождений полезных ископаемых – рудных, угольных, горно-химического сырья и др. – теперь производят во всех случаях, когда проектируют для их разработки такие сооружения, как шахты и карьеры.

Контрольные вопросы:

1.Инженерная геология, когда формировалась как самостоятельная наука?

2.Характеризуйте геологической среды?

3. Инженерная деятельность человека связана, ли с литосферой, если да, то характеризуйте?

4. Объясните взаимосвязь инженерной геологии с другими науками?

5. Расскажите основные разделы инженерной геологии?

6. Назовите ученых, которые являются основателями в развитии инженерной геологии?

Литературы:

1. Якушева А. Ф. «Общая геология». М. Недра 1988.

2. Мильнучук В. И. «Общая геология». М. Недра 1989.

3. Ершов В. В. «Основы геологии». М. Недра 1986.

4. Иванова М. Ф. «Общая геология». М. Недра 1974.

5. Панюков П. Н. «Основы геологии». М. М. Недра 1978.