Інженерно-геологічна оцінка геоморфологічних умов місцевості.

Основні завдання геоморфологічних досліджень при інженерно-геологічній оцінці місцевості:

1. Встановлення наявності і характеру фізико-геологічних явищ (зсувів, карсту і т.п.), які впливають на проектування і будівництво споруд.

2. Встановлення, особливо на ранніх стадіях інженерно-геологічних досліджень, форм і розмірів морфологічних елементів, розташування їх у просторі, складу і ступеня однорідності гірських порід, які в тій чи іншій мірі визначають розташування, конструкції споруд та умови їх будівництва і експлуатації.

3. Раціональне визначення об‘єму і характеру розвідувальних робіт (особливо на перших стадіях досліджень), що проводяться для інженерно-геологічних цілей (тип і глибина виробок, їх конструкція, розташування по площі, режим проходки).

Фізико-геологічні явища (зсуви, карст, мерзлотні явища та ін.) в значній мірі впливають на розташування споруд, вибір їх конструкції, на способи виконання будівельних робіт.

Як правило, практична необхідність встановлення наявності і характеру фізико-геологічних явищ виникає на перших стадіях інженерно-геологічних досліджень, коли вибирається та оцінюється ділянка, район забудови, створ греблі і т.ін. На перших стадіях досліджень саме геоморфологфчний метод, очевидно, є єдиним методом дослідження, що дозволяє встановити наявність, характер, а в ряді випадків і розміри фізико-геологічних явищ.

За формами рельєфу досить точно вдається всановити наявність зсувів (характерні зсувні цирки, бугристість зсувного тіла, стінки відриву, бугри випирання, відкинуті уступи і т.п.), карсту (наявність лійок, блюдцеподібних знижень і т.п.), явищ, пов‘язаних з багаторічною мерзлотою тощо.

За допомогою геоморфологічних досліджень можна не лише встановити наявність того чи іншого явища, але і його розміри, тобто площу і глибину поширення. Наприклад, оконтурення зсувного тіла дозволяє дати корисні рекомендації щодо проектування споруд. Прикладом ігнорування геоморфологічних особливостей може служити проектування і будівництво одного із санаторіїв у м. Сочі. Ця будівля була розташована на зсувному уступі, причому, довга сторона будівлі збігалася з напрямком руху зсуву. Північно-східна частина споруди розташована на корінних породах схилу, а південно-західна, більша частина споруди, була розташована на зсувному тілі. Не зважаючи не те, що протягом 24 років з моменту забудівлі зсувні рухи не відбувалися, у будинку утворилася тріщина, що йшла від лінії контакту корінних порід з породами зсувного тіла. Пояснюється така деформація тим, що основою південно-західної частини будівлі є породи, що стискаються і які складають зсувне тіло. Звідси й більше осідання у порівнянні з корінними породами. Але навіть у тому випадку, якби північно-східна частина не розташовувалася на корінних породах, а була б впритул присунута до стінки зриву, то деформація споруди все одно відбувалася б через нерівномірне осідання, обумовлене різною потужністю зсувних накопичень під різними частинами споруди.

Одним із важливих об‘єктів геоморфологічного вивчення для інженерно-геологічних потреб є річкові долини, особливо при дослідженнях для проектування і будівництва гідротехнічних споруд. Як відомо, на основі геоморфологічних досліджень встановлюється історія розвитку річкових долин, форма і розміри їх елементів (положення і напрямок дна та тальвегу долини, ширина долини, розміри заплави, терас, їх склад, крутизна схилів і т.п.).

Під час інженерно-геологічних досліджень для гідротехнічного будівництва важливим є виділення в межах річкових долин древніх, інколи похованих русел (їх інколи називають прарічками). Дно таких русел буває розташоване нижче сучасних русел, а склад відкладів, які заповнюють древні долини, суттєво відрізняється від сучасних відкладів.

Ширина річкових долин і крутизна їх схилів обумовлюють розміри гідротехнічних споруд і можливості розгортання будівельних робіт, планування населених пунктів, спрямування доріг і т.ін.

Для інженерно-геологічної оцінки умов місцевості важливо знати походження, кількість, висоту і поширення терас річкових долин, а також склад і потужність порід, з яких вони складаються. Походження терас впливає на їх літологічний склад і геологічну будову. З цієї точки зору слід розрізняти акумулятивні, ерозійні, змішані і заплавні тераси.

Акумулятивні тераси складені характерними алювіальними та озерними відкладами інколи надзвичайно строкатого складу. При цьому окремі літологічні різновиди цих порід перебувають у складних взаємовідносинах один з одним. Відклади акумулятивних терас бувають представлені галечниками, гравієм, пісками, супісками, суглинками, глинами, прошарками і лінзами мулу і торфу. Всі вони, зазвичай, наділені різними фізико-механічними властивостями.

Дуже часто чітко спостерігається укрупнення механічного складу алювіальних відкладів згори вниз за глибиною і знизу вгору за напрямком течії річки. Характерною особливістю багатьох типів алювіальних відкладів є вміст в них тієї чи іншої кількості органічних речовин.

Ерозійні тераси представляюють собою майданчики, вироблені протічною водою в корінних породах. Тому всі споруди в цьому випадку будуть розташовані на корінних породах, наділених залежно від їх складу різною міцністю. Інколи такі тераси утворюються в міцних скельних породах (Кавказ, Урал, Альпи).

Змішані тераси з інженерно-геологічної точки зору мало чим відрізняються від акумулятивних, тому що в цьому випадку товща різноманітних алювіальних відкладів підстеляється корінними породами.

Заплавні тераси найчастіше бувають складені різними комплексами піщано-глинистих утворень, які інколи вміщують значну кількість органічних речовин.

При порівнянні геологічної будови і складу порід, що складають акумулятивні і ерозійні тераси, стає зрозумілим вся важливість виділення цих геоморфологічних елементів місцевості. По-перше, якщо це акумулятивні тераси, то при їх інженерно-геологічній оцінці доводиться враховувати велику неоднорідність літологічного складу (отже, і фізико-механічних властивостей порід), їх часту фаціальну мінливість (звідси нерівномірні осідання і деформації).

По-друге, у випадку будівництва напірних споруд (гребель) піщані, гравійно-галькові та валунні відклади можуть бути шляхами для витоку води із водоймищ. Ці відклади можуть бути також однією з причин суфозії дрібніших за механічним складом підстеляючих чи перекриваючих порід.

По-третє, глинисті алювіальні відклади, особливо у верхніх частинах надзаплавних терас, піддаються періодичному просушуванню, за рахунок якого їх міцність збільшується.

По-четверте, в умовах сухого, жаркого клімату глинисті відклади терас можуть містити водорозчинні солі, вилуговування яких призведе до зменшення міцності (при роботі напірних споруд), а лесовидні відклади можуть мати просідні властивості.

По-п‘яте, пухкі піщані утворення терас можуть ущільнюватися під впливом динамічних навантажень (при роботі механізмів, водозливних гребель, проходженні залізничих составів, виконанні вибухових робіт і т.п.), що приведе до неприпустимих осадок споруд.

Цей перелік інженерно-геологічних особливостей алювіальних відкладів суттєво зміниться, якщо розглянути ерозійні тераси. По-перше, як вже говорилося, інколи ерозійний вріз відбувається в досить міцних і стійких скельних породах. По-друге, корінні породи мають, як правило, більшу міцність, ніж глинисті алювіальні. По-третє, корінні породи більш однорідні за глибиною і площею поширення, що убезпечує основу споруди від нерівномірного осідання. По-четверте, корінні породи мають більшу щільність і не схильні ущільнуватися під дією динамічних навантажень.

Найбільш несприятливими для будівництва, очевидно, є відклади заплавних терас, а особливо мулисто-глинисті відклади стариць. Породи, які заповнюють стариці, – це мулисто-глинисті утворення, збагачені органічними рештками. Вони перебувають у водонасиченому, м‘якопластичниму, а інколи і текучому чи прихованотекучому стані. Ці породи часто наділені тіксотропними властивостями і мають велику стисливість та низький опір зсувним зусиллям (кут внутрішнього тертя j<8⁰, а зчеплення порядку кількох тисячних долей МПа). Старичні породи нестійкі у стінках котлованів і виїмок, дають великі й нерівномірні осідання, а інколи й витискаються під вагою споруди. Породи з такими ж властивостями можуть зустрічатися і в складі заплавних відкладів (не терас).

Під час інженерно-геологічної оцінки окремих елементів річкових долин слід рахуватися з тим, що часто в заплавних і руслових відкладах можуть у великих кількостях зустрічатися так звані “топляки”, тобто поховані в алювіальних відкладах дерева, нанесені річкою. Інколи вони зустрічаються цілими пластами, що ускладнює роботи під час проходження різних виїмок.

На вимогу сучасних нормативних документів під час геоморфологічних досліджень встановлюється раціональний об’єм і характер розвідувальних робіт, до яких висуваються наступні вимоги:

1. Кожний геоморфологічний елемент повинен бути охарактеризований виробками.

2. На більш пізніх стадіях досліджень виробки повинні згущуватися.

3. Дуже бажаним є висвітлення місць стикання окремих геоморфологічних елементів (наприклад, місце переходу делювіальних відкладів в алювіальні).

4. Отримані для одного геоморфологічного елементу дані можуть переноситися на такі ж елементи, розташовані в районі досліджень.

Що стосується техніки, то, наприклад, обводнені заплавні відклади доцільно проходити механічним бурінням з відбором проб грунтоносами, або ж відкритими виробками із заморожуванням. Якщо ж маємо справу з абразійною терасою, то раціональним є колонкове буріння. На схилах, наприклад, найчастіше застосовують розчистки. Глибина виробок залежить від характеру і розмірів геоморфологічних елементів.

Запитання для самоконтролю.

1. Що називається інженерно-геологічними умовами?

2. На які групи можуть поділятися інженерно-геологічні умови?

3. Що таке геологічна обстановка?

4. Дайте характеристику класифікації фізико-геологічних явищ за Ф.П.Саваренським.

5. Як пов‘язуються природні геологічні явища і інженерно-геологічні процеси у класифікації І.В.Попова?

6. Якими є основні завдання геоморфологічних досліджень під час інженерно-геологічної оцінки місцевості?

7. Назвіть основні типи річкових терас.

8. Які відклади характерні для кожного типу річкових терас?

Дата добавления: 2015-10-30