Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Карст и суффозия Московского яруса

.docx
Скачиваний:
5
Добавлен:
21.05.2019
Размер:
26.13 Кб
Скачать

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ

Гидрогеологический факультет

Реферат на тему

«Карст и суффозия Московского яруса»

Выполнил студент:

Группы РГ-17-2

Бобрышева В.Л.

Проверил:

Невечеря В.В

Москва 2019.

Введение

Данные геологические процессы очень опасны и являются факторами риска в строительстве. Из-за различных подводных коммуникаций и увеличения темпа градостроительства повышается техногенная нагрузка на застраиваемые территории. Последствиями могут стать провалы грунта, проседание толщ, а также образование отрицательных форм рельефа. Для снижения возможных рисков производится тщательная оценка развития данных геологических процессов, связанных с техногенным воздействием. Для московского региона проведена оценка и последующее картирование опасных и потенциально опасных суффозионных районов, что изначально позволяет предварительно охарактеризовать район застройки по степени развития и активности процесса.

Развитие на современном этапе крупных мегаполисов, включая г. Москву, сопровождается, с одной стороны, все более широкой практикой строительства высотных зданий и сооружений с фундаментами глубокого заложения (10-15 м, а в отдельных случаях до 30 м) значительной площади (до десятков тысяч м2), а, с другой стороны, вовлечением в освоение участков территорий, ранее рассматривавшихся в качестве “неудобий”, в том числе с точки зрения их высокой предрасположенности к развитию карстовых и карстово-суффозионных процессов. Во многих случаях основными критериями при выборе участков планируемого строительства являются функциональное назначение проектируемого объекта, его привязка к существующей городской инфраструктуре. При этом, зачастую при принятии решений не учитываются ни особенности геологического строения территории, ни наличие условий для развития/активизации опасных геологических процессов.

Другим важным аспектом, требующим учета при инженерно-геологической оценке участков проектируемого строительства, является существенная неоднородность гидрогеологических условий на территории, которая обусловлена затрудненностью атмосферного питания подземных вод в пределах урбанизированных территорий, наличием концентрированного питания подземных за счет утечек техногенных вод, дренажных систем (с относительно стабильным режимом водопонижения), а также водозаборов и локальных осушительных мероприятий (с нестационарным режимом функционирования). Как следствие, на урбанизированных территориях формируется существенно картина распределения зон питания и разгрузки горизонтов подземных вод со сложно прогнозируемым режимом колебаний их уровня (а также химического состава, в т.ч. в период поступления в подземные воды противогололедных реагентов) что создает, в ряде случаев, благоприятные условия для активизации карстовых и карстово-суффозионных процессов.

Развитие карстовых и карстово-суффозионных процессов на территории г. Москвы связано со средне- и верхнекаменноугольными карбонатными образованиями (московский ярус среднего пенсильвания, касимовский и гжельский яруса во многих случаях перекрытые толщей песчаных и супесчаных отложений в разрезе которых присутствуют суффозионно неустойчивые разности грунтов. Отложения подольско-мячковского горизонта московского яруса (известняки, мергели, доломиты) в границах “старой” (в пределах МКАД) территории города залегают на глубинах 40 м и более, выходя на поверхность на “новых” территориях.

Суффозия

Основной причиной суффозионных явлений следует считать возникновение в подземных водах значительных сил гидродинамическое давления и превышение величины некоторой критической скорости воды. Это вызывает отрыв и вынос частиц-во взвешенном состоянии. Суффозия может происходить в глубине массива пород или вблизи поверхности земли.

Она наиболее свойственна гранулометрически неоднородным породам. Процесс механической суффозии в разнозернистом песке происходит следующим образом:

  • Песок из больших и малых частиц создаёт структурный каркас породы.

  • Поры достаточно велики и через них под действием фильтрующейся воды свободно проходят мелкие частицы (глинистые, пылеватые). Суффозия в таких песках возникает с момента появления критического напора > 5.

При прогнозе величины суффозионной осадки следует учитывать:

  1. в глинистых грунтах с содержанием глинистых частиц более 40% осадка практически не проявляется;

  2. наибольшая осадка наблюдается при высокой засоленности большой пористости грунтов;

  3. величина и характер протекания осадки во времени во многом зависят от химического состава фильтрующейся в грунте воды.

Величина суффозионной осадки определяется по результатам полевых испытаний засоленных грунтов статической нагрузкой (штампом) после длительного замачивания.

Строительство на суффозионных грунтах имеет свои трудности и осуществляется по своим строительным нормам и правилам. При возведении объектов используются различные приемы строительства:

  1. прорезка фундаментами зданий слоя суффозионного грунта;

  2. водозащита оснований от проникновения в них атмосферных и технических вод;

  3. прекращение фильтрации подземной воды устройством дренажей и непроницаемых завес;

  4. отсыпка на основании грунтовых подушек из песка или суглинков;

  5. расселение и уплотнение грунтового основания;

  6. искусственное закрепление массива грунта методами технической мелиорации (кроме крупнообломочных грунтов, обладающих высокой фильтрационной способностью).

Выбор того или иного приема строительства зависит от геологического строения и гидрогеологической обстановки строительной площадки, типа и вида грунтов оснований, характера засоления, конструкции объекта и технических возможностей строительной организации. В случае, если процесс суффозии носит природно-техногенный характер, то все чаще источниками утечек воды, являются объекты водоснабжения и канализации, для обратной засыпки которых, чаще всего используют неоднородные по гранулометрическому составу насыпные грунты, наиболее подверженные суффозионному разрушению. А при плохом их уплотнении процесс происходит быстрее. Например, в случае если коммуникации проходят под транспортными магистралями, то формирование полости невозможно заметить до момента разрушения асфальтового покрытия под нагрузкой от транспорта.

Суффозионные явления отрицательно сказываются на устойчивости зданий и сооружений. С суффозией следует активно бороться. Основой всех мероприятий является прекращение фильтрации воды. Это достигается различными путями:

  • регулированием поверхностного стока атмосферных вод и гидроизоляцией поверхности земли;

  • тампонированием выхода подземных вод;

  • устройством дренажей для осушения пород или скорости фильтрации воды;

  • упрочнением ослабленных территорией пород методами силикатизации, цементации, глинизации, особых видов фундаментов (свайные процессы).

Карст

Развитие карстового процесса происходит с растворением пород и выносом из них веществ в растворенном виде. Возникновение и развитие карста обусловлено способностью пород к природному растворению, наличием проточной воды и степенью ее реализации, геологическим строением участка, рельефом местности и трещиноватостью пород, характером растительности, климатом. Из всех пород наиболее растворимыми водой являются соли, гипсы и известняки.

Основополагающим фактором является наличие пород с определенным текстурно-структурным составом. Факторы данных явлений:

  1. фильтрационная способность пород,

  2. величина градиента напора (гидродинамическая сила потока),

  3. химический состав вод горизонта

  4. скорость подземного потока

  5. наличие области выноса

На территории строительства новых зданий, изменение режима потока ПВ, в большинстве случаев, происходит вследствие вскрытия грунтовой толщи при организации строительных выемок. Образовании искусственной полости выноса (котлована, траншеи и др.), и отлив воды через ее поверхность приводит к увеличению скорости потока, которое и влечет за собой свободный вынос частиц грунта в образовавшуюся полость.

Наиболее оптимальным вариантом является использование комплекса методов оценки.

Расположение объекта.

Для московского региона проведена оценка и последующее картирование опасных и потенциально опасных суффозионных районов, что изначально позволяет предварительно охарактеризовать район застройки по степени развития и активности процесса.

Полевые исследования.

Требуется выяснить состав и структуру пород, условия залегания, рельеф и климат. Важным аспектом выступает изучение грунтовых и поверхностных вод, характера их циркуляции, состав и т.д.

Картографирование карста.

Чтобы выяснить закономерности, по которым распространяется карст, помогает построение карт. В этом помогает съемка местности с самолетов и спутников. Полученные сведения переносятся на полноценную карту.

Стационарные исследования.

Они могут вестись разным образом. Широко распространено наблюдение за карстовыми полосами, образованиями в пещерах, описание, фотографирование и измерение. Другими видами являются климатические и гидрологические наблюдения над карстовыми образованиями.

Количественные методы.

Они заключаются в построении модели и последующих расчетов.

Лабораторно-экспериментальные исследования.

В основном они заключаются в изучении растворимости горных пород в различных составах и при разных условиях.

Геофизические методы.

Карстовые формы, находящиеся под поверхностью, сложно зачастую изучить обычными способами. Смета работ может содержать электроразведку, гравиразведку, сейсморазведку, геологоразведка на песок и др.

При исследовании пород, в которых наблюдается или возможна фильтрация воды, необходимо выявлять их способность к суффозии. Следует учитывать, что при малом гидродинамическом давлении в породах может происходить только фильтрация воды, при повышении давления начинается суффозия. Для выявления этих свойств определяют критические градиенты и давление воды, при которых начинается процесс суффозии.

Методы предотвращения аварийных ситуаций.

При компьютерном моделировании иследуются гидроегологические условия, текстурно-структурные особенности пород, ествественные горизонты поверхностных вод, техногенная нагрузка. Все эти факторы могут обусловить аварийную обстановку. Для данного моделирования используются специальные трехмерные установки, позволяющие воссоздать условия, характерные именно для исследуемой территории.

Однако, минусом данного метода, несомненно является невозможность учета всех исходных параметров из-за их многообразия. Непредсказуемость факторов техногенного происхождения и скорость их изменения особенно влияют на объективность данного прогнозного расчета.

По итогам прогнозной оценки, в зависимости от факторов, влияющих на суффозионный процесс, определяют методы его предотвращения, а также даются рекомендации, позволяющие контролировать его развития на территории застройки.

На сегодня, методы борьбы с суффозией заключаются в предотвращении движения воды через размываемый массив и включают в себя:

- Регулирование стока ПВ и организация дренажных систем

- Организация обратных фильтров.

- Организация противофильтрационных завес и шпунтовых стенок

- Увеличение пути фильтрации и уменьшение скорости движения ПВ

- Искусственное изменение свойств пород путем изменения их состава (цементация, силикатизация), для снижения фильтрационных свойств

Итог

Суффозия на сегодня является актуальной геотехнической проблемой, так как устранение ее последствий требует проведения технологически сложных и дорогостоящих работ. Поэтому оценка риска, с целью предотвращения возможности возникновения данного явления играет значительную роль при проектировании строительства.

Данные геологические процессы очень опасны и являются факторами риска в строительстве. Из-за различных подводных коммуникаций и увеличения темпа градостроительства повышается техногенная нагрузка на застраиваемые территории. Последствиями могут стать провалы грунта, проседание толщ, а также образование отрицательных форм рельефа. Для снижения возможных рисков производится тщательная оценка развития данных геологических процессов, связанных с техногенным воздействием. Для московского региона проведена оценка и последующее картирование опасных и потенциально опасных суффозионных районов, что изначально позволяет предварительно охарактеризовать район застройки по степени развития и активности процесса. Таким образом, несмотря на огромные достижения в развитии современных технологий строительства, в настоящее время по-прежнему актуально проведение комплексной оценки инженерно-геологических условий осваиваемых территорий, включающей как всестороннюю характеристику инженерно-геологической ситуации на участках строительства, так и анализ существующих и потенциальных геологических опасностей

Приложение:

  1. Трофимов В.Т., Красилова Н.С. Геодинамические критерии оценки состояния эколого-геологических условий // Геоэкология. 2000. №3;

  2. Димухаметов Д.М., Новопоселенских Л.А., Бахарева Н.С. СУФФОЗИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ НА ТЕРРИТОРИЯХ ГОРОДОВ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 2-2.;

  3. Инструкция по инженерно-геологическим и геоэкологическим изысканиям в г. Москве. – М., 2004. – 64 с.;

  4. Хоменко В.П. М.А. И.А. Потапов. Калашников. Карстовые и суффозионные провалы в г. Москве. Особенности инженерно-геологических изысканий и прогнозирования // Вестник МГСУ 4/2010.

  5. http://www.rosstroy.info;

  6. http://gdta.ru/;

  7. https://www.science-education.ru;

  8. https://ceiis.mos.ru;