ТЕМА 5А. ПОНЯТТЯ ПРО ГРАВІТАЦІЙНІ ГЕОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ
Четвертинні та корінні відклади.
Використовують як основу для різних споруд.
Однак їх особливість - наявність водоносних лінз, а також їх набухання при присутності монтморилоніту, що є негативною властивістю з точки зору будівництва. Вміст валунів є також негативною властивістю.
Четвертинні (анропогенозни, квартер) — утворені в останній історічний період, що продовжуеться і зараз тобто сучасні период; корінні—утворені раніше, вони також можуть виходити на поверхню або залягати на невеликій глибині, щільні або сцементовані і розташовані під верхнім шаром пухких або менш щільних порід, наприклад щільні глини по відношенню до четвертінніх супісків
Процеси переміщень гірських порід під дією сил тяжіння екзогенного типу по схилу і які підготовлені вивітрюванням та дією поверхневих або ґрунтових вод і являються гравітаційними. До них відносять обвали, осипи, зсуви, куруми.
ОСИПИ.Скалисті гребені, прямовисні й круті схили, виступи під впливом вивітрювання розтріскуються і їх уламки падають до підніжжя схилу . Цей процес наз. осипанням а скунчення у його підніжжя-осипом ( тобто результат денудації) ( Рис.5.13.). Головна ознака осипу е їхня рухомость, тому воні бувають нерухоми та діючи. Рух осипу-осув, відбуваеться за рахунок сили ваги (швидкість до 1 м/рік і вона збільшується під час дощів. Потужність осипів до десятків метрів. Вони зупиняються при досягненні горизонтальнього майданчика. .Навхил осипу відповідае куту природного відкосу. Ріст осипу зупиняеться, якщо денудація не знищить живлячих його кам*яних витоків і вона зупиняеться, якщо досягне горизонтального майданчика або тераси зі слабким ухилом.
|
Рис. 5.13. Осип в разрізі (а) та в плані (б):
1-область живлення; 2-о. Транспортування уламків; 3-конус накопичення;
4-осув
Осипи ускладнюють будівництво - споруди деформуються, навантаження його або підрізка можуть відновити рух осипу. Боротьба різна - їх розбирають, будують підпірні стінки, контрфорси, покривають металевими сітками, проводять осушувальні роботи, будують під ними галереї та тунелі.
ОБВАЛИ- виникають на порівняно крутих схилах ( 25-30* до горизонту) (Рис. 5.12.-7.1) Виникають під дією поштовху, викликаного атмосферним явищем (буря, злива) або землетрусом. Обвали розрізняють за об’емом порід, складом, структурою. За об’ємом вони бувають малими (до 100 м3 , середніми (до 1000), великими ( до100 000), грандіозні (міліони), останні на Кавказі утворів о. Ріца.
За складом бувають кам’яні, земляні та змішані. Структуру умовно визначають за розмірами шматків породи, тобто запас єнергії більшії у більшого шматка. Обвали викликаються окрім природніх явищ, також діяльностью людини - вибухові роботи, перевантаження схилу спорудою та інші. Вони характерні для тріщинуватих скельних порід. Особливо небезпечні наслідки їх, якщо вони запруднюють гірську річку,наприклад на річці Мургаб утворилося озеро глибиною понад 260 м.
Існують заходи протидії обвалу: його закріплення на стійкому масиві; його (дострокового) ) обрушення, будівництво захисних споруд ( як пари осипу).,
ЗСУВИ-це зміщення мас гірських порід вніз по схилу під впливом сил тяжіння, яка відбуваеться без перевертення і дроблення ( Рис. 5.14.,5.15). Зсуви бувають: консистентні, суфозійні та структурні. Перші виникають внаслідок зміни консистенції порід, які складають схил, при зволоженні (перехід суглинків у пластичний стан при насиченні водою). Другі виникають в результаті зменшення зчеплення порід і виносу дрібних частинок породи. Треті - при зміщенні частини схилу після контакту шарів.
Винікають при накопиченні делювію, його перезволоженні і втраті стійкості з переміщенням вниз по схилу до досягнення рівноваги і повільно зміщуються при надходженні матеріалу, але можливі механічні процеси, що визвуть нестійкість таких схилів. Це внутрішня повзучість, зсунення уламкових порід; камені, що катяться і підскакують.
Серед усіх видів руйнувань зсуви становлять найбільшу небезпеку для споруд , що розтошовані в зоні їх дії і особливо для доріг. Прямі втрати при зсувах визначаються довжиною закритих для руху ділянок доріг; терміном закриття доріг; обсягом зруйнованих споруджень і кількістю нещасних випадків (враховуючи, що швидкість руху зсувів перевищує 1м/с). Процеси, що викликають зсуви можно прогнозувати при виконанні відповідніх лабораторних та польових досліджень грунтів, обстежень геологічних карт, розшифровки аерофотозйомок, сейсмографів, датчиків переміщень та інш.
Активні засоби боротьби передбачають: улаштування інженерних споруд та за-
кріплення грунтів зсувного типу. Деяки заходи боротьби із засувами наведені в таблиці 6.4.
|
Рис.5.14. Єлементи зсуву.
1-деформация основи зсуву; 2-вал випучування;3-поверхні ковзання;4-зсувні
ступені; 5-тріщіна розриву; 6-стінка зриву; 7-бровка скиду; 8-корінна г.п.
Таблиця 6.4..
-- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Основні причини зсуву Заходи
Діяльність поверхневих вод, Перехоплення і організований відвід та скид поверхневих
тимчасовіх потоків і річок вод у зніжені місця
Діяльність підземних вод Перехоплення підземних вод вище зсуву. Зниження рівня
Ґрунтових вод ризними методами
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Атмосферні опади Регулювання поверхневого стоку
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Вивітрування Захист грунтів схилу
Дія гравітаційних сил Механічний опір руху земляних мас
Інженер. діяльність людини Спеціальний режим у зсувній зоні
Контрольні запитання.
1. Поняття про інженерно-геологічні процеси,
2. Геологічні і відповідні ім. інж.-геолог. процеси.
3. Рух земноі кори.
4. Землетруси. Вивитрування, типи.
5. Робота вітру його відклади.
6. Робота поверхневих вод і ричок.
7. Робота морів і озер.
8. Робота боліт і льодовиків.
9. Гравітаційні процеси.Захісні засоби.
ТЕМА. 6.ОСНОВИ ГИДРОГЕОЛОГІЇ.
Основні питання (п лан )
1.Підземни води.
2. Класифікація.
3 Рух води в горніх породах та іх водопроникність. Коєфіціент фільтраціі.
4.Пріплив води до водозбірніх споруд.
5. Грунтови води. Водопритоки.
6.Водозніження грунтовіх вод.
7.Фізічні власті вісті. Хімічні та бактеріальній склад.
8. Явища, пов’язані з рухом підземних вод.
6.0. Предмет гідрогеологія.
Це наука про води надр Землі ,що знаходяться нижче еї поверхні і яки називаються підземніми (п.в.).Вона вивчае закони іх розтошування та існування в надрах, фільтрації в порому та тріщинному прсторі гірських порід та інш. У практичній сфері вона вирішує задачі їх використання, регулювання, видалення та їх збереження.
6.1. Підземні води ( походження).
Підземні води—води що знаходяться ніжче поверхні землі, дна водоёмів та водотоків( до 16 км). та можуть знаходиться в рідкому газоподібному та твердому станах, вона заповнює тріщині, пустоти в товщах г. порд 512000 км3 вона частково інфілттруеться в товщу порід , частково випаровуеться потім знову випадае тобто процес повторюеться.Запаси під. води пріблізно 100 000 000 км3. Існують чотирі теоріі походження п. води: і н ф і л ь т р а ц і й н а, к о н д е н с а ц і й н а , ю в е н і л ь н а та с е д и м е н т а ц і й н а ту. Згідно другоі теоріі водоносні горізонті води утворюються з пару підземного повітря яки згущаючись утворює фізично зв’яз ану воду з поверхнею грунтовіх частинок. Вона поступово накопичуеться і перетворюеться в краплиннорідку гравітаційну фазу і сила тяжіння уволікае крапліну води донизу. Така теорія лежить в основе сучасноі гідрогеологіі. Згідно ювенільної—вода утворюеться на великіх глубінах ЗЕМЛІ з кісню та водню.Седиментацийна розглядае п. води як продукт утвореній з архейського моря.
Для б у д і в н и ц т в а найбільше значення мають і н ф і л ь т р а ц і й н і води які утворюються з атмосферніх що випадають зараз та просочуваються в Землю.
На Рис.6.1 (Ру. ст. 168) наведені види води які згідно к о н д е н с а ц і йн о ї теорії расподіляють на: пару, гігроскопічну, плівкову, вільну гравітаційну та тверду (лід).
.
а) б) в) г)
,
Рис. 6.1 Види води.
а-атмосфера; б-повітряна-суха порода; в-волога порода; г-порода, насичена водою; 1, 2-частинки з неповною гігроскопічностю; 3-з повною; 4,5-з плівковою водою; 6-гравітаційна вода.(гігроскопічність-вологість грунту в повітряно- сухому стані, тобто в рівновазі з вологістю та температурою)
6.2 . Класифікація п. вод( за генезисом)
Единой іх класіфікаціі не існує тому що вони являють собою дуже складні динамічні об’ект стан якого змінюеться в простори та часі.Однак деяких з спосібів розглянемо ніжче.
ЗА УМОВАМИ ПОХОДЖЕННЯ( генезісом) вони поделяються на в о д о з- н і, м а г м а т и ч н і та п о х о в а н і.
В о д о з н и ( або мілкі,поверхневи) -утворілися з атмосферніх опадів і поделяються на к о н д е н с а ц і й н і та і н ф і л ь т р а ц і й н і --перши утворюються при конденсаціі водяної пари, другі з великого кругообігу між з. корою, атмосферою та гідросферою. Інфільтрація( просочування) е вертикальна та пластова.
М а г м а т і ч н і ( ювенільні) --утворілися в надрах землі при виверженні вулканів.З мaгми виделяеться пара яка охолоджуеться та конденсуеться в поверхневих зонх та може віходіті на поверхнюю у виді джерел.
П о х о в а н і або залишкові-води, які залишилися в пустотах між осадовими частками.
В гірскіх породах зустрічаеться вода: к р и с т а л і ч н а, в і л ь н а, к а п і- л я р н а, з в’я з а н а та як л і д. К р и с т а л і ч н а—входіть в склад порід (гіпс), к а п і л я р н а –частіна гравітаційной воді що утрімуеться в порах силами поверхневого натягу, за рахунок капілярного тиску здатна підніматься на значну висоту. Визначення висоти підняття виконуеться за емпіричною формулою (див. Р.ст.170 ).
hk =(0,44/def)(1-n)/n,
hk-висота капілярного підняття вище рівня РГВ,
n- пористість в долях одиніці,
def-ефективний діаметр часток грунту.
Наприклад, при пористості грунту 50% (n =0,5) i def=0,1 ( пісок) отримаемо
def=0,1cm, Н=5см aле для пилуватого грунту де def= 0,01 вже hk=45 см. Тому насипи доріг влаштовують вище значення hmin=hk +10…50см.
З явищем капілярного подняття пов’язано затоплення підвалів, утворення вибоїн, засолення грунтів.
З в’я з а н а вода поділяеться на м і ц н о з в’я з а н у та р и х л о з в’я з а н у
М і ц н о з в’я з а н а мае вид шару в о,5 мкм і взаімодіе з грунтом, замерзае при Т= -- 800 С, вода відірваеться від грунту при нагріві в 1050 С, складае молекулярну вологоемкість породи.
Р и х л о з в’ я з а н а або в і л ь н а --вільно рухаеться під діею сили тяжіння, замерзаае при Т=--40 С, інфільтруеться.
КРУГООБІГ ВОДИ В ПРИРОДІ.
Води Землі складаються з поверхневих та підземних вод що складають едину неподільну оболонку-гідросферу.Характерна фізична властивость води-змінювати фазовий стан при зміні зовнішнього середовища та її висока рухомість.Тому між водами атмосфери,гідросфери та літосфери існує тісний зв’язок у вигляді кругообігу завдяки сонячній енергії( дів. Рис.6.2. Ст170 Ц).
Рис. 6.2. Схема кругообігу води в природі.
1-безстічна область; 2-поверхня суші;3-океан; 4-водоупор; 5-скельний грунт.
Розрізняють малий кругообіг, коли випарювана вода з поверхні моря тут же й випадае,та велики кругообіг, коли частина води яка накопичуваеться у виді пару над морем, випадае осадками на сушу і знову повертаеться річками у море і здійснюваеться це за 9 діб (кількість опадів-518 000 км3 за рік).
При цьому пласти г. порід класифікують за водопроникністю. Так за ЗА ВОДОПРОНІКННЕНЮ. вони бувають: в о д о п р о н и к н і ( (галька, гравій, пісок ); н а п і в п р о н и к н е н і ( супісок, лес, глинисті піски),в о д о н е п р о н и к н і (глини, суглинки, магматичні і осадові порди без тріщин).
Їх також класифікують ЗА ГІДРАВЛІЧНІМІ УМОВАМІ. Вона наведена в виді Табл.. 6.1 (Ц. СТ.. 171.) )
ТАБЛ.. 6.1
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Тип підз. вод Гідравлічні умови Від підз. вод за характером залягання
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Капілярно підвішені, капілярні,
верховодка
Зони аераціі Безнапірні дюн та морських узбережжів
болотні
надмерзлотні діяльного шару сезонних таликів
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Річкових долин, льодовикових відкладів, сте-
Грунтови Безнапірні пів, пустель,гір та предгірних рівнин,
Тріщінни та карстові,
надмерзлотні
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Між пластові Безнапірні Звичайні, між пластові
міжмерзлотні та підмерзлотні
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Пластові і між пластові,
Артезіанські Напірні тріщінні та карстові,
між мерзлотні і підмерзлотні
При цьому розрізняють наступні типи зон п. вод:аерації та грунтових. До останніх часто відносять міжпластови та артезіанські. ---------------------------
З о н а а е р а ц і ї- це верхня водопронікнена частина земної оболонкі, яка знізу обмежена дзеркалом грунтової воді-рівнем грунтових вод ( РГВ). в порах якої переважае повітря і включае в себе: зону ґрунтового насичення(рослини, тварини, мікроби); зону інфільтрації; капілярну оболонку.В ней можливо утворення верховодки (тимчасового водоносного горизонту).
З о н а н а с и ч е н н я – частина земної кори в якої водопронікнена частина заповнена водою и вона підстелена водо упором.
Водищо знаходяться у зоні насичення наз. грунтовимі.
Н а п і р н і—залягае між водотривкимі пластамі і при вскритті піднімаються вище дзеркала (верхній рівень води водоносного горизонту) підземноі води. Н е н а п і р н і —залягають на одному рівні з дзеркалом та вище.
На Рис.6.3( Р.ст.173.). наведена зона аерації та насічення
Рис.6.3.( Р.) Схема залягання безнапірних вод.
а)-верховодка; б)-грунтова вода; в)-міжшарова вода; 1-зона аерації; 2-водоносний шар; 3-водотривкий шар.