Слайд 1Инженерная геодинамика
раздел инженерной геологии, в котором рассматриваются вопросы развития
геологической среды, изменения ее состояния под влиянием как природных, так
и техногенных факторов, приводящих к развитию природных и инженерно-геологических процессов, а также влияние инженерно-геологических процессов на инженерно-геологические условия территории и условия жизнедеятельности человека
Слайд 2Масштабы распространения геологических процессов в РФ
1) эрозионные процессы
2) процессы, обусловленные
силами гравитации
3) карстовые процессы
Слайд 3Пораженность оползнями и селевыми потоками
Сочинского побережья Черного моря – 80 %
Отдельных
районов Ингушетии и Ставропольского края – 90 %
Широкое распространение имеют оползни
в Поволжье, Забайкалье, на Сахалине и в других регионах России
В РФ 725 городов подвержено воздействию гравитационных процессов
Слайд 5Во время землетрясения в провинции Консу в Китае в 1920 г.
произошла массовая активизация оползней, в результате которой были разрушены десятки
деревень и погибло около 100 тыс. человек.
В 1949 г. в Тянь-Шане (Таджикистан) в результате землетрясения произошел мощный оползень, перешедший в сель, под которым было погребено 33 населенных пункта с общей численностью населения около 20 тыс. человек.
Слайд 6Во время извержения вулкана в горах Святой Елены (США, штат
Вашингтон) в 1980 г. образовался самый крупный, из известных на Земле,
оползень объемом 2,8 млрд. м3. Благодаря заблаговременно принятым мерам жертв было мало (5-10 человек), однако, оползень разрушил территорию около 60 км2.
В 1989 г. в Таджикистане во время 5-6-балльного землетрясения произошло разжижение и оползание около 20 млн. м3 лессовых пород, погибло 270 человек
Слайд 8Эрозионные процессы
Ежегодно с пахотных склонов на территории России сносится и
необратимо теряется 0,56 млрд. тонн наиболее плодородной части почвенного покрова.
Суммарный ежегодный
прирост длины овражной сети составляет, в среднем, 20 тыс. км, сокращение пашни за счет развития оврагов – 100-150 тыс. га
Слайд 10Распределение ЭГП (суммарное количество
проявлений всех генетических типов,
зафиксированное мониторингом
за период 2001-2009 г.г.)
по территориям федеральных округов РФ
(по данным Центра
ГМСН)
Слайд 11Геологическая роль инженерной деятельности человека
Интенсивное хозяйственное освоение территорий часто приводит
к активизации природных процессов или развитию новых, которые ранее отсутствовали
Наибольшую
опасность среди таких процессов представляют:
- опускание поверхности земли,
- подтопление,
- карстово-суффозионные процессы
Слайд 12Геологическая роль инженерной деятельности человека
Слайд 13Опускание поверхности земли
Причиной опусканий земной поверхности может быть добыча жидких,
газообразных и твердых полезных ископаемых
Извлечение подземных вод на территории
г. Токио привело к понижению поверхности на отдельных его участках на 4,5 м.
Катастрофических размеров достигло опускание поверхности г. Мехико в связи с интенсивным забором подземных вод.
За 90-летний период эксплуатации (к концу 1970 г.) вся территория города опустилась более, чем на 4 м, а его северо-восточная часть – на 9 м.
Слайд 14Оседание поверхности земли в результате откачки подземных вод (г. Мехико)
Слайд 15Оседание поверхности земли в результате откачки подземных вод
Слайд 16Опускание поверхности земли
Самым впечатляющим примером опускания территории в результате добычи
нефти и газа является район г. Лонг-Бич в Калифорнии, где оседание
поверхности в 50-х годах XX века достигло 8,8 м.
В России эта проблема является актуальной для Западной Сибири, поскольку опускание этой территории даже на несколько десятков сантиметров может существенно увеличить и без того ее сильную заболоченность.
Неравномерные оседания поверхности земли вызывают многочисленные деформации зданий и сооружений.
Слайд 17Подтопление территорий
Подтопление отмечается в 74 % городов России.
Подтапливаются многие крупнейшие
города страны: Астрахань, Волгоград, Иркутск, Москва, Нижний Новгород, Новосибирск, Омск,
Ростов-на-Дону, Санкт-Петербург, Томск, Тюмень, Хабаровск и др.
Подтоплено около 9 млн. га земель различного хозяйственного назначения, в том числе
5 млн. га сельскохозяйственных земель и 0,8 млн. га застроенных городских территорий
Подтопление приводит к переувлажнению грунтов и снижению их несущей способности, заболачиванию, затоплению подвальных помещений и подземных коммуникаций
Слайд 18Инженерная и хозяйственная деятельность человека, связанная со строительством и использованием
территорий, должна основываться на знании законов развития геологических процессов и
явлений
Только на основе знания этих законов можно перейти к планомерному управлению геологическими процессами и явлениями в нужном для человека направлении
Слайд 19ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДИНАМИКА
как самостоятельный раздел инженерной геологии выделилась в середине XX
века
Инженерная геология – наука о геологической среде – о ее свойствах,
строении и динамике; о ее рациональном использовании и охране; в связи с инженерно-хозяйственной, прежде всего, инженерно-строительной деятельностью человека; наука о геологических условиях хозяйственной, особенно инженерно-строительной деятельности человека.
Направления инженерной геологии:
- грунтоведение – изучает строение и свойства геологической среды
- инженерная геодинамика – изучает динамику геологической среды и решает вопросы рационального использования и охраны
- региональная инженерная геология
- специальная инженерная геология – посвящена проблемам инженерных изысканий
- инженерная геология месторождений полезных ископаемых
Слайд 20
Для инженерной геодинамики наибольший интерес представляют процессы, приуроченные к освоенным
территориям, на которых в результате взаимодействия между геологической и техногенной
средами возникают новые процессы и явления (или активизируются старые), определяющие условия функционирования техногенной среды и природно-технических систем в целом
Слайд 22ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СРЕДА
верхняя часть земной коры, доступная техногенному воздействию и включающая
в себя горные породы, подземные воды, природные газы, почвы, микроорганизмы,
находящиеся во взаимодействии
Важнейшая особенность геологической среды – изменчивость в пространстве и времени
Слайд 23ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
геологической среды
обмен массой и энергией между компонентами геологической среды
или между геологической средой и другими средами
Взаимодействие – процесс двусторонний
(в результате развития процессов эрозии происходит изменение состояния не только геологической среды, но и гидросферы)
Две группы воздействий – прямые, исходящие от данной среды, и обратные, появляющиеся в виде реакции на прямые воздействия и оказывающие влияние не только на среду-источник прямого воздействия, но и на другие среды
Воздействия можно разделить на две категории по критерию непосредственного влияния или опосредованно через влияние другой среды (или других сред)
Слайд 24ОБЪЕКТ изучения
процессы и явления, возникающие в геологической среде в результате
ее взаимодействия с окружающими средами, находящимися под воздействием человеческого общества
Слайд 25ПРЕДМЕТ исследований
знания о механизме, динамике, закономерностях процессов взаимодействия компонентов геологической
среды и геологической среды с другими средами; законах и закономерностях
развития инженерно-геологических процессов, формирующихся и/или развивающихся под влиянием хозяйственной деятельности человека
Слайд 26ЗАДАЧИ инженерной геодинамики
1) Изучение генезиса, причин и закономерностей развития процессов
как в естественных условиях, так и в связи с хозяйственной
деятельностью человека.
2) Изучение распространения процессов по площади и во времени.
3) Разработка методов прогнозирования геологических процессов и явлений.
Слайд 27ЗАДАЧИ инженерной геодинамики
4) Разработка направлений, приемов и способов управления геологическими
и инженерно-геологическими процессами в нужном человеку направлении.
5) Рекомендации по рациональному
выбору участков размещения строительства, типа и конструкции сооружений.
6) Создание инженерно-геологических основ организации мониторинга геологической среды.
Слайд 29Методы исследования
1) Общегеологические методы используют естественноисторический подход к изучению геологических
процессов и явлений, учитывая региональные геологические закономерности, генетические и структурные
особенности геологического строения, геоморфологию и тектонику территорий.
Слайд 30Методы исследования
2) Научный метод инженерной геологии представляет целый комплекс способов
и приемов, основывающихся на учете следующих законов:
- связей между различными
природными процессами, в соответствии с которыми развитие одних процессов вызывает возникновение и развитие других;
- отражающих неизбежность возникновения геологических процессов и явлений при наличии противоречия или несоответствия в геологической среде;
- динамики геологических процессов во времени, отражающих обусловленность и закономерности их развития в определенных условиях и по определенным причинам;
- количественных изменений, происходящих под влиянием геологических процессов и явлений, которые приводят к деформациям, разрушениям, загрязнениям и т.д.
Слайд 31Методы исследования
3) Механико-математические методы непосредственно связаны с количественными оценками и
прогнозами изменения геологической среды под влиянием воздействий (методы математического и
физического моделирования)
Слайд 32ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДИНАМИКА
научное направление инженерной геологии, изучающее приповерхностные природные и
природно-технические системы и процессы взаимодействия (т.е. экзогенные геологические процессы) с
целью обеспечения экологической безопасности жизнедеятельности на осваиваемых территориях
Слайд 33ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДИНАМИКА
научное направление инженерной геологии, изучающее морфологию, механизм, причины
и пространственно-временные закономерности развития в геологической среде природных и антропогенных
(инженерно-геологических) геологических процессов в связи с осуществляемой и планируемой инженерно-хозяйственной деятельностью человека
Слайд 34ПРИРОДНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
системы, которые кроме естественных компонентов (горных пород, подземных
вод, газов) содержат:
- искусственные компоненты (сооружения)
- естественные компоненты,
структура и свойства которых настолько изменены человеком, что их можно считать искусственными
Слайд 35ВЗАИМООТНОШЕНИЯ инженерной геодинамики
с другими научными направлениями
Инженерная
геодинамика
Геотектоника
Динамическая
геология
Динамическая
геоморфология
Экология
Механика грунтов
Грунтоведение
Гидрогеология
Строительство
зданий
и
сооружений
Горное
дело
Региональная
инженерная
геология
Слайд 36Геологический процесс
Геологическая
среда
Другие
среды
Взаимо-
действие
Компонент
геологической
среды
Компонент
геологической
среды
Слайд 37Геологический процесс
движение (изменение) геологической среды во времени в результате ее
взаимодействия с другими средами или между компонентами самой геологической среды
В
результате развития геологических процессов изменяются состояние, строение, состав, свойства горных пород, создаются новые генетические типы отложений, новые формы рельефа внутри массивов горных пород и на поверхности
Инженерно-геологический процесс
процесс, возникающий и развивающийся под влиянием человеческой деятельности
Слайд 38Техногенные геологические процессы и явления
Слайд 39Техногенные геологические процессы и явления
Слайд 40Техногенные геологические процессы и явления
Слайд 41
Инженерно-геологическое явление
состояние геологической среды, т.е. проявление процесса в определенный
момент времени;
результат процесса
процесс
явление
Слайд 42Особенности пространственного развития
Набор, характер, проявление и приуроченность процессов зависят от
свойств геологической среды, физико-географической обстановки, климатических условий и вида хозяйственной
деятельности
Закономерности проявления процессов в пространстве в той или иной степени отражают основные закономерности пространственной изменчивости структуры и свойств геологической среды (тектонические и геоморфологические особенности, пространственная изменчивость геологического строения, состава и физико-механических свойств пород, климато-гидрологические особенности)
Слайд 43Особенности пространственного развития
Геологические процессы и явления приурочены:
- К определенным типам пород
(карст развивается в растворимых породах, плывуны – в песках, просадки
– в лессовых породах, пучение – в глинистых породах и т.п.).
- К определенным типам рельефа (болота – на равнинах, в понижениях; обвалы на территориях с расчлененным, крутосклонным рельефом и т.д.).
- К определенным широтным и высотным зонам (преобладающие типы выветривания).
Слайд 44Особенность пространственного развития техногенных аналогов природных процессов
приуроченность к районам интенсивного
преобразования геологических условий
- искусственные откосы котлованов, выемок, карьеров, дорожных насыпей,
плотин, дамб;
- абразия речных склонов в связи с формированием искусственных водохранилищ;
- оседание земной поверхности в районах добычи подземных вод, нефти и газа
Слайд 45Особенности временного развития
СТАДИИ развития
геологических процессов
определенный период времени,
в течение которого режим процесса (его механизм, скорость, интенсивность) сохраняется
практически неизменным (постоянным)
1) подготовка
2) возникновение
3) активное развитие
4) ослабевание
5) затухание
Слайд 46ВЗАИМООБУСЛОВЛЕННОСТЬ
геологических процессов
развитие одних процессов может стать причиной развития
других процессов
- Процессы-подготовители: выветривание, эрозия, абразия и т.д.
- Определяющие
процессы: оползни, обвалы, оседание земной поверхности
Слайд 47УСЛОВИЯ развития
геологических процессов
набор (комплекс) признаков геологической среды, в
которой возможно возникновение и развитие геологических процессов
ФАКТОРЫ развития
геологических
процессов
набор воздействий, под влиянием которых возникает и развивается процесс
Слайд 48Для возникновения процесса необходима обстановка, в которой возможно развитие процесса,
но при условии существования определенного воздействия
Одно из условий возникновения оползня
– это наличие склона или откоса. При отсутствии этого (обязательного) условия отпадает и сама проблема возникновения оползневого процесса. Наличие же склона или откоса далеко не всегда предполагает развитие оползневых процессов. Для этого нужны еще благоприятные условия – слабые горные породы или слабые контакты в них, подземные воды, определенная геологическая структура и т.д. Условия могут быть и неблагоприятными для возникновения оползня (скальные горные породы, отсутствие слабых контактов и др.). Но и благоприятные условия являются только необходимыми, но недостаточными для возникновения процесса. Для этого опять же нужно воздействие, как правило, в виде другого процесса. Это могут быть процессы речной эрозии, развивающиеся в нижней части склона и изменяющие его конфигурацию, и приводящие к оползанию массы горных пород вниз по склону
Слайд 49Классификации геологических и инженерно-геологических процессов и явлений
- Общие классификации составляются
для всех геологических и инженерно-геологических процессов и явлений в целом.
- Региональные классификации процессов и явлений отражают особенности геологического развития отдельных регионов.
- Частные классификации характеризуют отдельные процессы и явления.
- Специальные классификации разрабатываются для конкретных видов хозяйственной деятельности и решения конкретных задач.
Слайд 50Группы геологических процессов и виды явлений (классификация В.Д. Ломтадзе)
Слайд 51Схема общей классификации геологических и инженерно-геологических процессов и явлений
(Г.С.
Золотарев) – фрагмент
Слайд 52Количественная оценка развития современных геологических процессов и явлений (Е.П. Емельянова)
Слайд 53Показатели развития геологических процессов и явлений
Для оврагов
Ко1 = Sо
/ Sm
Ко2 = Lо / Sm
Ко3 = nо /
Sm
где Ко – коэффициент заовраженности территории,
Sо – площадь оврагов,
Lо – общая длина оврагов на территории,
nо – общее количество оврагов,
Sm – площадь изучаемой территории
Слайд 54Показатели развития геологических процессов и явлений
Для оползней
Коn1 = Sо /
Sm
Коn2 = nо / Sm
где Коn – коэффициент пораженности
территории оползнями,
Sо – площадь оползней,
nо – общее количество оползней,
Sm – площадь изучаемой территории
Слайд 55По показателям пораженности территории процессами составляются карты интенсивности развития геологических
процессов, которые используются для размещения строительства и прогнозирования дальнейшего развития
процессов
Категории территорий по пораженности экзогенными геологическими процессами (А.И. Шеко, В.В. Кюнтцель)
Слайд 56Содержание инженерно-геологической оценки геологических и инженерно-геологических процессов и явлений
-
изучение причин, условий, факторов и закономерностей развития процесса;
- определение типов,
масштабов процесса, механизма;
- количественную оценку интенсивности и активности развития процесса;
- установление взаимосвязи процессов и различных видов воздействия человека на территории;
- составление прогнозов возникновения и развития процессов, как при естественном их развитии, так и с учетом деятельности человека;
- обоснование, разработку мероприятий по борьбе с неблагоприятным влиянием процессов на условия жизнедеятельности человека