История взглядов на образование Земли

• подземный дренаж.

Подземный дренаж представляет собой систему проложенных под землей каналов, которые служат для отвода грунтовых вод от участка. Подземный дренаж является необходимым в том случае, если уровень грунтовых вод достаточно высок: например, вблизи водоемов или в болотистой местности. Глубинный дренаж также необходим в том случае, если в доме имеется подземный гараж или цокольный этаж. Глубинный и поверхностный дренаж предназначены для решения различных задач. Подземный дренаж нужен для понижения уровня грунтовых вод, поверхностный дренаж – для отвода излишков атмосферных осадков. Две эти системы не исключают друг друга и могут быть смонтированы совместно. При проектировании совместной системы водоотвода необходимо предусматривать дополнительную нагрузку на коллектор. Грамотно спроектированная единая система глубинного и поверхностного дренажа позволяет эффективно решить проблему водоотведения.

Региональная инженерная геология — научное направление инженерной геологии, изучающее региональные закономерности развития верхних горизонтов земной коры (литосферы) и их взаимодействия с инженерными сооружениями в связи с осуществленной, текущей или планируемой инженерно-хозяйственной, прежде всего инженерно-строительной, деятельностью человека.

Объект изучения региональной инженерной геологии такой же, как и у других направлений инженерной геологии — верхние горизонты земной коры, изучаемые в связи с инженерно-хозяйственной деятельностью человека. В. Т. Трофимов и Т. И. Аверкина (2007) считают, что объектом региональной инженерной геологии являются различные «структурные зоны земной коры».

Предметом региональной инженерной геологии следует считать знания о региональных закономерностях развития верхних горизонтов земной коры (литосферы) и их взаимодействия с инженерными сооружениями (региональными литотехническими системами) в связи с осуществленной, текущей или планируемой инженерно-хозяйственной деятельностью человека.

В структуре современной региональной инженерной геологии выделяются три научных раздела — 1) общая региональная инженерная геология; 2) региональное грунтоведение и 3) региональная инженерная геодинамика

ЗОНАЛЬНОСТЬ ХИМИЧЕСКОГО  СОСТАВА ГРУНТОВЫХ ВОД

— закономерное изменение  хим. сост. подземных вод в широтном и меридиональном направлениях в  связи с зональностью климата и ландшафта, установленной В. В. Докучаевым (1899) для почв, растительности и процессов выветривания. Впервые обратил внимание на З. х. с. г. в. в 1914 г. П. В. Отоцкий; в 1923 г. В. С. Ильин выделил зональные и азональные грунтовые воды европ. части СССР. И. В. Гармонов (1948) на территории европ. части СССР выделил (с севера на юг): 1) зону гидрокарбонатно-кремнеземных вод; 2) зону гидрокарбонатно-кальциевых вод; 3) зону преобладания сульфатных и хлоридных вод; 4) подзону континентального засоления; 5) зону гидрокарбонатно-кальциевых вод горных обл. Крыма и Кавказа. Г. Н. Каменский (1949) на территории СССР выделяет две зоны грунтовых вод: 1) грунтовые воды выщелачивания; 2) грунтовые воды континентального засоления. Зона грунтовых вод выщелачивания характерна для р-нов с влажным климатом и с наличием хорошего стока. Она доходит до степных р-нов. Состав грунтовых вод этой зоны весьма разнообразен и зависит от характера г. п. Наиболее широко распространены здесь гидрокарбонатные кальциевые, кальциево-магниевые воды с минерализацией до 1 г/л. Хлоридные воды встречаются редко и приурочены к Р-нам развития галогенных отл. или морским побережьям. Встречаются также воды сульфатного типа в р-нах распространения гипсоносных п., сульфидных м-нии и морских побережий. В зоне континентального засоления в процессе испарения вода превращается сначала в сульфатную, затем в сульфатно-хлоридную, и, наконец, в хлоридную, достигая при этом нередко концентрации рассолов (свыше 50 г/л). В высокогорных обл. устанавливается “вертикальная” З. х. с. г. в. в связи с изменением высоты рельефа и, как следствие, климатических условии. Л. Е. Михайлов.

Залегание горных пород

(геологические)         

формы и пространственное положение горных пород в земной коре. Осадочные и метаморфические  горные породы залегают обычно в виде слоев или пластов, ограниченных приблизительно параллельными поверхностями. Осадочные породы при ненарушенном первоначальном их залегании располагаются  почти горизонтально (рис. 1), реже они имеют первичный наклон в одну сторону или изгибы, обусловленные рельефом той поверхности, на которой отлагались. Нарушения первоначального З. г. п. или их дислокации вызываются двумя причинами: эндогенными, к которым относятся тектоническим движения, и экзогенными, как, например, деятельность поверхностных и особенно грунтовых вод, вызывающих оползни, обвалы, растворение пород и др.        

 По условиям накопления  осадочных горных пород выделяют 3 вида З. г. п.: Трансгрессивное залегание, Регрессивное залегание и Миграционное залегание.        

 По характеру нарушений различают 3 главные группы З. г. п.: складчатые, или пликатявные (без разрыва сплошности пластов), разрывные, или дизъюнктивные (с разрывом), и формы нарушения, связанные с внедрением (прорывом) магматических масс или высокопластичных пород (соли, гипсы) в ранее образовавшиеся толщи горных пород.        

 Среди складчатых форм  нарушенного З. г. п. выделяются: односторонний наклон пластов под различными углами (моноклинальное залегание), изгибы пластов с образованием складок самых разнообразных размеров и форм (антиклинальные, синклинальные, прямые, косые, опрокинутые и др.). Среди разрывных нарушений выделяются крутопадающие нарушения, вызывающие разрыв сплошности пластов с движением прилегающих блоков пород в вертикальном, горизонтальном либо наклонном направлениях (сбросы, взбросы, сдвиги, раздвиги, надвиги). Крупные, пологонаклонённые или горизонтальные разрывы со смещением на десятки км носят название покровов или Шарьяжей. К прорывающим формам З. г. п. в осадочных толщах относятся диапировые складки (складки «с протыкающим пластичным ядром») и складки, возникающие при внедрении магматических расплавов. При наличии разновозрастных комплексов слоев различают 2 основных типа З. г. п.: Согласное залегание и Несогласное залегание. Эти термины используются для определения стратиграфических и структурных взаимоотношений. Стратиграфическое согласное залегание характеризует непрерывность накопления пород; при стратиграфическом несогласии в осадочных, вулканогенных и метаморфических толщах выпадают отдельные стратиграфические подразделения (рис. 2). При структурном согласном залегании комплексы пород разного возраста залегают друг на друге параллельно и комплекс верхних слоев повторяет формы залегания нижних. При структурном несогласном залегании нижний и верхний комплексы залегают различно, причём основание верхнего комплекса перекрывает различные слои нижнего комплекса, обычно имеющие более крутые углы наклона (рис. 3). Размещение слоев на косо срезанной эрозионными процессами поверхности более древней толщи называется прислонённым залеганием или прилеганием, а заполнение впадин в древнем комплексе пород более молодыми слоями, отложенными быстро наступающим морем, — ингрессивным залеганием.        

 Магматические горные  породы имеют разнообразные формы  залегания. Излившиеся на поверхность  земли лавы застывают в виде  потоков и покровов (эффузивные  горные породы); при застывании  магмы на небольшой глубине  от поверхности земли образуются  штоки, жилы, дайки, плитообразные  пологие тела (силлы), лакколиты (экструзивные и гипабисальные горные породы). При остывании магмы на значительных глубинах (более 1,5—2 км) образуются штоки и батолиты (интрузивные горные породы). Положение в пространстве отдельных слоев и комплексов определяется измерением т. н. элементов залегания горных пород: направления простирания, направления падения (см. Простирание и падение слоев) и угла падения. Эти элементы либо замеряются с помощью горного компаса, либо вычисляются путём геометрических построений по данным структурных карт или отметок пластов, вскрытых на глубине буровыми скважинами. Совокупность вопросов, относящихся к З. г. п., изучается структурной геологией.        

 Лит.: Вебер В. Н., Методы геологической съёмки (Полевая геология), 3 изд., Л. — М., 1937; Усов М. А., Структурная геология, М., 1940; Белоусов В. В., Структурная геология, М., 1961; Хаин В. Е., Общая геотектоника, М., 1964; Михайлов А. Е., Основы структурной геологии и геологического картирования, М., 1967.        

Рис. 1. Горизонтальное залегание  осадочных пород: 1 — белый мел; 2 — кварцевый песчаник; 3 — песчанистая  глина; 4, 5, 6 — песчаник с различными прослоями; 7, 8, 9, 10 — известняк с  прослоями гипса и др.; 11 — рухляки; 12 — оолитовый известняк.        

Рис. 2. Несогласное залегание  горных пород (стратиграфическое несогласие): А — древняя толща; Б — молодая толща; а — а — поверхность перерыва (размыва).         

Рис. 3. Структурное несогласие: А — древняя толща, смятая в складки; Б — несогласно залегающая молодая толща; а — а — поверхность несогласия.

Сейсмическое  воздействие — специализированное понятие, которое в практике расчетов на сейсмостойкость характеризует колебательное движение грунта при землетрясении , создающее кинематическое возбуждение колебаний исследуемого объекта.

• Сейсмовоздействие (сокращенный термин) представляет собой следующий динамический процесс.

Переносное ускорение  колеблющегося основания (единой опорной  платформы) сообщает объекту инерционные  нагрузки, вызывая в нём ответные колебания. При этом сейсмическое воздействие  в общем случае представляется трехкомпонентными акселерограммами (записями ускорения во времени) для двух горизонтальных и вертикального направлений.

Акселерограммы могут представляться либо инструментальными записями произошедших землетрясений (естественных и искусственных, продолжительностью 5—30 секунд), либо синтезированными записями (функциями), обобщающими в себе спектральные свойства реальных землетрясений, выражаемые обобщенными спектрами ответа. Для целей проектирования акселерограммы могут быть нормированы по максимальному (пиковому) ускорению в соответствии с интенсивностью (балльностью) землетрясения, о чём будет сказано ниже. Для лучшего восприятия данной статьи полезно также ознакомиться с краткой специальной терминологией, принятой в области антисеймического проектирования, а также с сейсмологической терминологией.

Даже при вполне корректном сообщении о землетрясении  мы не получим действительно полезной информации об уровнях сейсмического  воздействия на отдаленных от эпицентра  территориях. А ведь элементарным и  понятным показателем уровня воздействия  является зарегистрированное на земной поверхности значение максимального горизонтального ускорения (Am), выраженное в долях g и дополненное V/H соотношением. Именно ускорение по законам механики создает инерционную нагрузку, разрушающую объекты при землетрясении. Получив информацию об ускорениях сейсмического воздействия, любой умеренно образованный человек сможет определить долю веса здания, действующую на него горизонтально в виде инерционной перегрузки. Эта доля определяется просто: она равна __ 3Am__, где 3 — осредненный коэффициент повышения ускорения в спектре ответа сейсмического воздействия для частоты, находящейся в диапазоне 1—10 Гц. Надо отметить, что низшие собственные частоты зданий и наземных сооружений в большинстве случаев попадают в этот наиболее неблагоприятный при землетрясениях диапазон.

Например, сообщается, что средний уровень горизонтального сейсмического ускорения в таком-то населенном пункте (городе, поселке) составил величину 0.33g. Это где-то между 8-ми и 9-ти балльными нормированными уровнями (см. выше). Тогда условная горизонтальная инерционная перегрузка всех зданий там достигла 1.0g. А это соответствует их полной весовой нагрузке, которую здания восприняли бы, будучи приведенными в горизонтальное положение. Конечно, неспециалисту трудно оценить прочность и устойчивость здания в таком виде, но, представив свой жилой дом хотя бы на мгновение повернутым горизонтально, человек вряд ли бы с оптимизмом воспринял эту ситуацию, и отчетливо понял бы, в каком бедственном положении оказываются люди при таком землетрясении. Зная этот простой способ сейсмической оценки и имея возможность получать необходимую информацию, он смог бы уже лучше оценивать надёжность своего жилища на случай возможного землетрясения, а значит, более осознанно отстаивать своё право на сейсмическую безопасность. Если бы это было так, то, возможно, не было бы таких ужасных последствий, как, например, при землетрясениях в Спитаке и в поселке Нефтегорск (Сахалинская область).

Выве́тривание — разрушение горных пород. Совокупность сложных процессов качественного и количественного преобразования горных пород и слагающих их минералов, приводящих к образованию продуктов выветривания. Происходит за счёт действия на литосферу гидросферы, атмосферы и биосферы. Если горные породы длительное время находятся на поверхности, то в результате их преобразований образуется кора выветривания. Различают три вида выветривания: физическое (лёд, вода и ветер) (механическое), химическое и биологическое.

Чем больше разница температур в течение суток, тем быстрее  происходит процесс выветривания. Следующим  шагом в механическом выветривании является попадание в трещины  воды, которая при замерзании увеличивается  в объёме на 1/10 своего объёма, что  способствует ещё большему выветриванию породы. Если глыбы горных пород  попадут, например, в реку, то там  они медленно стачиваются и измельчаются под воздействием течения. Селевые  потоки, ветер, сила тяжести, землетрясения, извержения вулканов также содействуют физическому выветриванию горных пород. Механическое измельчение горных пород приводит к пропусканию и задерживанию породой воды и воздуха, а также значительному увеличению площади поверхности, что создает благоприятные условия для химического выветривания.

Химическое выветривание — это совокупность различных  химических процессов, в результате которых происходит дальнейшее разрушение горных пород и качественного  изменения их химического состава  с образованием новых минералов  и соединений.

Биологическое выветривание производят живые организмы (бактерии, грибки, вирусы, роющие животные, низшие и высшие растения и т. д.)

Трещиноватость горных пород

Трещиноватость горных пород, сочетание разрывов в горных породах, перемещения по которым отсутствуют или очень незначительны.

По степени проявления трещины могут быть открытые, закрытые и скрытые. Блоки и глыбы, на которые  горные породы делятся трещинами, называются отдельностями. По положению в пространстве различают вертикальные, наклонные  и горизонтальные трещины. В слоистых толщах пород по отношению к слоистости трещины могут быть поперечными, диагональными или параллельными.

Т. г. п. может возникнуть при образовании самих горных пород (первичная Т.) или под воздействием более поздних экзогенных или эндогенных процессов. В осадочных горных породах первичные трещины образуются при диагенезе, сопровождаемом уплотнением и обезвоживанием осадка. В магматических горных породах возникают первичные контракционные трещины, компенсирующие уменьшение объёма охлаждающихся магматических тел. При экзогенных процессах развиваются трещины выветривания, трещины, связанные с расширением пород при снятии с них нагрузки (на склонах и в днищах речных долин и оврагов), трещины, сопровождающие образование оползней, обвалов и провалов. При эндогенных процессах образуются трещины отрыва и скалывания. Трещины отрыва развиваются в направлении максимальных нормальных растягивающих напряжений, перпендикулярно к растяжению пород или в направлении их сжатия; они коротки, имеют неровные шероховатые поверхности и широко распространены в замках складок на сводах куполов, крыльях разрывов. Трещины скалывания возникают в направлении максимальных касательных напряжений под углом около 45° к оси сжатия или растяжения; они ровные, прямые, нередко со следами притирания, вытянутые на десятки и сотни м на земной поверхности и в глубину. Особым видом трещин скалывания является кливаж.