№%20кода%201701%20Фролов%20Инж.геология%202010

3.Мезозойский – в юрском периоде – складчатообразования гораздо меньшей интенсивности на территории Средней Азии.

4.Альпийский – кайнозойская эра. Образование Кавказа, Крыма,

Карпат, Альпийских хребтов.

Как видно, тектонические движения оказывали наибольшее влияние на формирование рельефа Земли. Различают три основных вида тектонических движений:

Колебательные

Складчатые

Разрывные

Колебательные движения выражаются медленных вертикальных поднятиях и опусканиях отдельных участков земной коры. Геологическое значение колебательных движений огромно, т.к. от них зависят процессы осадконакопления и изменение границ моря. Поэтому, анализ инженерногеологической обстановки строительной площадки нельзя проводить без учета направленности современных и предшествующих колебательных движений, т.к. только при таком учете возможно выявление древней коры выветривания, переуглубление русл рек, мощность различного вида отложений (речных, морских). А это очень важные показатели для оценки строительных свойств грунтовой толщи строительной площадки.

Различают колебательные движения:

Современные, происходящие в исторический период и в настоящее время. За ними ведется постоянное наблюдение. В отдельных районах их величина достигает 10мм в год;

Новейшие, происходящие в четвертичный период и в конце неогена. О них судят по высоте морских террас, по затоплению устьев рек;

Движения предшествующих геологических эпох. Они обнаруживаются по перерывам в отложениях осадков и характере залегания пластов. Перерыв в отложениях называется стратиграфическим несогласием.

Складчатые и разрывные движения проявляются на относительно небольших территориях. Они протекают быстрее и интенсивнее, пласты пород изгибались в складки, разрывались и перемещались по трещинам разрыва. Это нарушение первоначальных форм залегания пород называется дислокацией, наличие которых сильно изменяет (и усложняет) геологические условия строительной площадки.

41

Складчатые дислокации – это волнообразные изгибы слоев горных пород, слагающих земную кору, образующиеся под влиянием горизонтальной составляющей тектонических сил. Складки различаются по форме, размерам, взаимному сочетанию и возрасту. В каждой складке выделяется ядро, крылья и замок.

Различают следующие виды складок:

Антиклинали прямые

Синклинали прямые

Антиклинали и синклинали наклонные

Опрокинутые складки

Лежачие складки

Веерообразные

Вкаждой складке выделяют ядро, крылья и замок.

Разрывные дислокации – это нарушения сплошности горных пород под действием вертикальной составляющей тектонических сил. Они приурочены главным образом к складчатым областям земной коры. Различают разрывные дислокации без смещения (трещины тектонические) и со смещением. В зависимости от направления относительного перемещения разрывных частей геологического тела разрывные дислокации подразделяются на сбросы (следствие растяжения пород), взбросы, надвиги и сдвиги (следствие сжатия и ли среза). При разрывных дислокациях возможно поднятие части суши (горст) или опускание (грабен).

Разрывные дислокации служат путями проникновения магмы и водных растворов, несущих соединения полезных металлов и отлагающихся в виде жил.

Землетрясения

Наиболее яркая форма проявления тектонических процессов в настоящее время – это землетрясения, которые сопровождаются человеческими жертвами и потерей материальных ценностей. История человечества знает много катастрофических землетрясений. Самое сильное за последние 1,5 столетия было землетрясение в Чили, охватившее площадь более 200 тыс. км2 и вызвавшее грандиозные оползни. На территории Украины достаточно сильное землетрясение было в Ялте (1927г.) и Карпатах (1940г.). каждый год на земном шаре происходит до 100 разрушительных землетрясений. Сейчас всеми принято, что землетрясения порождаются сильными и внезапными нарушениями сплошности глубинных пластов

42

горных пород и изменением внутреземного термодинамического режима. При этом нарушается также сплошность земной коры.

В большинстве случаев очаги землетрясений лежат на глубине 20-50 км и более.

Подводные землетрясения вызывают появления цунами – высоких волн, достигающих несколько десятков метров.

Условия строительства в сейсмических районах осложняются тем, что сооружения могут быть повреждены или даже разрушены в результате нескольких факторов:

1.Нарушение устойчивости основания сооружения, т.е. грунтового массива.

2.Воздействие на само сооружение сейсмических инерциональных сил.

3.Проявление резонанса – совпадение периода собственных

колебаний сооружения с периодом сейсмической волны. Сейсмичность оценивается по 12-бальной шкале Рихтера:

1балл – здания и сооружения повреждений не имеют. Воздействия на грунтовое основание нет. Регистрируются только приборами. Это незаметное землетрясение.

2 балла – повреждений и нарушений нет. Но может ощущаться людьми. Это очень слабое землетрясение.

3 балла - повреждений и нарушений нет. Очень легкое раскачивание висячих ламп, открытых дверей, стоящих автомашин. Ощущается как колебания от рядом проехавшего транспорта. Это слабое землетрясение.

4 балла – появляются в отдельных случаях трещины в обводненных грунтах. Повреждений в зданиях и сооружениях нет. Раскачиваются висячие предметы, колеблется жидкость в сосудах. Звон посуды. Ощущается людьми. Это умеренное землетрясение.

5 баллов – движение незакрытых дверей и окон. Дребезжание стекол. Осыпание побелки. Небольшие волны в водоемах. Посуда на полках опрокидывается. Людьми ощущается, вызывает беспокойство животных. Это довольно сильное землетрясение.

6 баллов – легкие повреждения в многих зданиях. Случаи оползания грунтов и осыпей в горных районах. Легкая мебель сдвигается. Передвижение людей неустойчивое. Животные выбегают из укрытий. Это сильное землетрясение.

7 баллов – во многих зданиях легкие и даже легкие повреждения. Повреждаются каменные ограды. Трещины на дорогах. Оползни и

43

обвалы в горных районах. Передвигаться без опоры трудно. Очень сильное землетрясение.

8 баллов – разрушительное – значительные повреждения зданий, некоторые разрушаются. Разрывы инженерных коммуникаций.

9 баллов – опустошающее – повреждения, разрушения и обвалы в зданиях. Искривление железнодорожных рельсов. Разрушаются трубы и башни. Обвалы в горах. Большое волнение в водоемах. Мебель в зданиях ломается.

10баллов – уничтожающее.

11баллов – катастрофическое.

12баллов – сильная катастрофа.

Лекция№6

Экзогенные процессы.

Экзогенные процессы (внешние процессы) –процессы, происходящие на поверхности земли или на небольшой глубине в земной коре под влиянием сил, вызванных энергией солнечной радиации, силой тяжести, жизнедеятельностью организмов и воздействием атмосферных агентов (ветер, водные потоки, перепады температур, деятельностью морей и озер, ледников, солевых потоков).

В результате экзогенных процессов происходит разрушение горных пород, перемещение разрушенного материка (или растворенного вещества) и отложение его. В местах накопления этого материала образуются новые горные породы (в том числе и горные массивы как разновидность горных пород). Воздействие экзогенных процессов оказывает большое влияние на изменение и формирование рельефа.

Выветривание и связанные с ним процессы. Виды отложений.

Выветриванием называется процесс разрушения и изменения состава и состояния горных пород под воздействием физических, химических и органогенных процессов.

Продукты современного выветривания горных пород, которые перекрыли исходные породы, называются элювиальными образованиями.

Выветривание бывает:

Физическим (механическим)

Химическим

Биологическим

Эти процессы действуют, как правило одновременно. В процессе физического выветривания массив скальных горных пород. Разделяются на

44

отдельные элементы – блоки, плиты, щебень, дресва. Этот процесс свойственен для областей с суровым климатом и для высокогорных районов.

Химическое выветривание горных пород происходит под воздействием газов, воды, соленых и органических растворов. Химическому выветриванию подвергаются каменная соль, гипс, ангидрит, известняк, доломит. В химическом выветривании магматических пород большую роль играет разложение полевых шпатов. В результате химических реакций образуется углекислый калий, который выносится водой; гидрид окиси кремния, который, оставаясь на месте, образует сростки опала, халцедона и роговика. В конечном счете образуется скопление глиноподобной массы – каолина. Химическое выветривание интенсивно проявляется в условиях влажного и теплого климата.

Что касается биологического (или органического) выветривания, то оно очень разнообразно, т.к. в нем участвуют различные микроорганизмы и растительность. В результате длительного воздействия процессов выветривания на поверхности земной коры образуется кора выветривания, которая именуется дресвой. Выходы дресвяного грунта в Донбассе весьма значительны. Это – Шахтерский, Торезский, Снежнянский районы Донецкой области. А также многие районы Луганской области.

Коренные глинистые породы при выветривании теряют прочность в результате заполнения трещин тонкодисперсным (частицы менее 0,001мм) составом образуя вторичные глинистые минералы.

Процессы выветривания не проникают на глубины более 10-15м. это та глубина сжимаемых грунтов, на которой проектируются и строятся здания и сооружения.

Мощность элювия определяется характером горных пород, подвергшихся выветриванию, и условиями их залегания. Прочностные свойства этих пород достаточно низкие.

Размывающая и подмывающая деятельность текучих вод (эрозия)

Размыв горных пород называется эрозией. Это явление имеет место как в русле постоянных (в т.ч. и древних) потоков (рек), так и а русле временных потоков – дожди, ливни, таяния снегов. Временные потоки являются причиной образования оврагов, которые в результате постоянного воздействия размыва могут достигать глубины до 20 м (карьеры). При углублении оврага увеличивается высота его бортов, что приводит к их обрушению, что приводит к развитию ширины оврага. Этот процесс является серьезной угрозой сооружениям, расположенным вблизи оврагов.

Для интенсивного развития оврагов имеют существенное значение:Наличие в покровной толще слабых пород;

45

Интенсивное выпадение атмосферных осадков;

Отсутствие защитных мероприятий.

Профилактическая борьба с оврагообразованием предусматривает такие меры:

1.Лесопосадки

2.Запрещение выпаса скота

3.Запрещении вырубки леса и кустарника.

Взаселенных районах могут применятся активные меры защиты территории:

1.Упорядочение поверхностного стока (обваловки, устройство сети отводящих каналов и лотков)

2.Устройство защитных сооружений

3.Использование закрепляющих роли растительности (анкерование

грунтовой толщи).

Наиболее распространены овраги в Львовской, киевской областях и в Донбассе.

Эрозия в водотоке выражается углублением русла (донная или глубинная эрозия) или в расширении долины за счет подмыва берегов (боковая эрозия). Углубление русла водотока приводит к развитию на берегах водотоков оползневых явлений. На меридианных участках рек нашего (северного) полушария подмываются правые берега (правило Бэра). Поэтому русла многих рек постепенно перемещаются в сторону правого берега, которые имеют более возвышенный характер, а левый берег представляет собой пойму. На пойменных территориях образуются старицы (старые русла). Эти территории являются сложными и опасными для застройки.

Боковая эрозия является причиной возникновения явления, получившего название «блуждание рек», т.е. русло реки начинает перемещаться в широтном направлении, угрожая застройкам правого берега и увеличивая площадь пойменных территорий. В этом случае для строителей возникают две проблемы: увеличение на левом берегу так называемых «запретных зон» - территорий поймы с низкими строительными свойствами грунтов; необходимость вести берегозащитные работы на правом берегу. Блуждание рек приводит к образованию террас.

Очень часто возникает «блуждание» рек по своей долине. Это очень сложный процесс, который происходит в пределах долины, уже разработанной водотоком и представленной, как правило, слабыми и рыхлыми породами. Классическим примером является река Аму-Дарья, которая в течении 10 лет может перемещаться на 4-6км.

46

Поэтому при проектировании строительства в долинах рек (а большинство крупных городов размещается по долинам рек) необходимо знать историю образования долин.

Общее направление водотоков, а значит и долин, в основном соответствует рельефу земной поверхности. Однако направление водотока может отклоняться от генерального направления двумя обстоятельствами:

1.Наличие тектонических нарушений, в пределах которых покровные породы, легко поддающиеся эрозии, поэтому река прокладывает свое русло по этим направлениям;

2.Выхода массивов жестких, трудно поддающихся эрозии пород. Река прокладывает свое русло, обходя эти участки. Пример – р. Волга, которая делает излучину длиной 136км (вместо 21км – по

прямой), обходя возвышенную гряду по линии тектонического разлома, т.к. «Жигулевская дислокация».

Следует иметь в виду, что современная гидрографическая сеть вырабатывалась постепенно, видоизменяясь в протяжении геологических сроков. Свидетельство этого – речные террасы, которые бывают надпойменными, на высоких уровнях водотоков, и пойменными, ширина которых может достигать несколько десятков километров.

Например, некоторые террасы р. Днепр достигает ширины 100км.

По своему характеру террасы подразделяются на эрозионные и аккумулятивные.

Эрозионные террасы (террасы размыва) формируются в склонах долин, сложенных коренными породами. Здесь идет непрерывная работа водотока по углублению своего русла.

Аккумулятивные террасы вырабатываются в толще аллювиальных отложений и соответствуют более сложному режиму водотока, связанному с чередованием нескольких циклов эрозии, ведущих либо к углублению долины, либо к ее расширению.

При расширении долины образуются аллювиальные отложения – это толща, в которой чередуются слои ила различных пород (грунтов): глин, суглинков, супесей, песков, гравия, галечника. Различают русловой, заплавный и дельтовый аллювий.

Русловый аллювий слагается крупнообломочным материалом – гравий, галька; на равнинах участках – песок.

Заплавный аллювий образуется на равнинных реках. Это как правило - супеси, суглинки, а в старицах рек – ил и глина.

Дельтовый аллювий расположен в местах впадения рек в моря или озера. Эти отложения занимают большие площадки. Состав их для горных и

47

долинных рек разный. В дельтах горных рек – это крупнообломочный материал, в дельтах долинных рек – это глина с прослойками песка.

Аллювиальные отложения обычно бывают водонасыщенными. Долины равнинных рек имеют от 2 до 6 террас. Так, р. Днепр у

Днепропетровска имеет 6 террас, р.Кальмиус – 2-3.

В результате донной и боковой эрозии поверхностных потоков (дождевых и талых вод, стекающих по поверхности склонов) образуются делювиальные отложения.

К поверхностным текучим водам относятся и так называемые селевые потоки (сели). Это временные потоки, образующиеся во время таяния снега и льда или при обильных осадках. Приурочены они к горным районам. На территории Украины они образуются у Карпат и на ЮБК. Это очень грозное явление, борьба с которым, во многих случаях, малоэффективная, ведется с помощью инженерных и гидротехнических мероприятий.

Процесс образования селей примерно таков. В период увеличения расхода горных водотоков делювиальных массивах образуются многочисленные оползни и оплывины, которые при увлажнении обрушаются и перемещаются по склону. В дальнейшем они подхватываются течением водотока, обогащаясь продуктами эрозии. Таким образом количество грязевого и обломочного материала увеличивается, образуя мощный грязекаменный поток. Плотность такого потока доходит до 1,4-1,5т/м3 , а скорость движения – 4-5м/сек. После прохождения селевого потока долина оказывается покрытой слоем жидкой грязи, обогащенной круплообломочным материалом. Это пролювиальные отложения (пролювий). Мощность их может достигать нескольких десятков метров. Со временем пролювий расслаивается.

Для борьбы с этим явлением применяют:Берегоукрепительные сооруженияРазличного типа дамбыПолузапруды, спрямляющие течение реки

Селеспуски – железобетонные лотки больших размеров.

Геологическая работа ледников и ледниковые отложения

Ледниками называется образовавшаяся масса льда, которая перемещается. Как правило ледники образуются в горных областях – это горные ледники. Однако они могут образоваться и в долинах. Это материковые ледники.

Для территории Украины это явление достаточно редкое. Хотя в общем, территория, занятая ледниками, составляет 11% поверхности суши.

48

Образование ледника начинается с самоуплотнения снега. Образовавшаяся ледовая масса под собственным весом перемещается по склону. Опускаясь ниже, лед на контакте с грунтом начинает таять. Таким образом различают три зоны – наращивание ледовой массы, движение, таяние. В толще и на его поверхности вмещаются различный обломочный материал, который ледник оставляет по мере таяния.

Отложения, которые образуются при таянии ледника, называют моренной. Морены бывают концевые (при стационарном положении конца ледника) и основные (при отступлении ледника, т.е. таянии его концевой части).

Что касается материковых ледников, то их деятельность связана с периодами похолодания и потепления в четвертичном периоде и отличается значительными масштабами.

Выделяют такие обледенения: лихвинское, днепровское, валдейское. Последнее обледенение захватывало северные области Украины от Львова до Днепропетровска.

Передвижение таких больших масс льда, которое сопровождается разрушением горных пород, и последующее их таяние, привело к образованию водно-ледниковых отложений (флювиогляционных). Мощность их не превышает 12м. по составу они напоминают аллювиальные отложения.

Геологическая работа ветра. Эоловые отложения.

Геологическая деятельность ветра связана с образованием эоловых отложений.

Геологическая работа ветра очень значительна и не однозначна. Значительность объясняется масштабностью деятельности ветра на территории земли. Неоднозначность – тем, что ветер играет роль разрушающего горные породы агента (выветривание) и роль транспортирующего агента.

Выветриванию подвергаются как коренные, так и наносные породы. Поднятая в воздух пыль, переносится на расстояния, измеряемые тысячами километров.

Захваченный воздушным потоком материал рано или поздно выпадает на поверхность земли. Процесс накопления принесенного ветром материала идет длительное время, мощность его растет. Так возникают эоловые отложения. Это прежде всего эоловые пески и очень своеобразная порода – лесс (эоловый).

Особенностью этих отложений является то, что они могут перекрывать любые породы (прочные или слабые), создавать переслаивающиеся отложения.

49

На территории Украины эоловые отложения имеют место в долине Днепра (песчаные), а в южных районах – лессовые отложение, которые характерны тем, что состоят из пылеватых частиц (эоловых), которые переслаиваются остатками растительности, являющимися причиной образования макропор. Поэтому лесс – это макропористая, структурно неустойчивая порода.

Подробно о строительных свойствах лессовых грунтов и проблемах строительства на территориях, сложенных этими грунтами, вас познакомят в процессе изучения курсов «Инженерно-геологические изыскания», «Механика грунтов», «Основания и фундаменты».

Геологическая работа морей и озер.

Геологическая деятельность моря и крупных озер сводится к разрушения берега под действием штормовых процессов, что приводит к сносу (обвалам)выступающих элементов суши и, в конце концов, к образованию обширных равнин. Этот процесс называется аброзией. Этот процесс имеет большое значение для формирования инженерногеологических условий, имея в виду его грандиозные масштабы, как в территориальном и временном масштабах.

Прежде всего это связано с опусканием и поднятием территории (трансгрессия и агрессия морей). Это связано с процессом длительного во времени формирования грунтовой толщи.

Если иметь в виду современный геологический период, то разрушение берегов морей и озер следует рассматривать как угрозу расположенным в прибрежной зоне зданиям и сооружениям и вызвано это как непосредственным ударом волн, так и возникающим при этом сжатием воздуха в порах грунтового массива, что вызывает дополнительные растягивающие напряжения грунтового массива, наиболее опасными с точки зрения потери его устойчивости.

Интенсивность абразии определяется целым комплексом причин:

Открытость водного бассейна;

Глубина прибрежной зоны;

Направление господствующего ветра;

Климатические особенности района;

Прочность и гидростойкость пород, слагающих берег;

Параметры залегания породных слоев (в сторону моря или наоборот).

Взависимости от этого интенсивность подмывания береговой полосы измеряется от нескольких сантиметров до нескольких метров в год.

50