Отчет о геологической практике в Западной Сибири

• по динамическим воздействиям (запрещение применения взрывных работ, забивки свай, работы транспортных средств), то же относится и к вибрационным воздействиям.

Берегозащитные мероприятия  и сооружения на водотоках и водоемах у подножья склона включают отвод и выравнивание русел, устройство защитных покрытий, возведение лотков, быстротоков, перепадов, стен - набережных.

Водоотводные осушительные и дренажные мероприятия и  устройства делят на:

• работы на поверхности (планировка местности, заделка трещин, устройство покрытий, дамб, обвалования, нагорных и осушительных каналов, лотков, каптаж источников);

• обустройство дренажей (продольные и поперечные прорези и галереи, дренажные шахты, поглощающие скважины и колодцы);

• выполнение изоляционных мероприятий (устройство различных инъекционных завес, глинизация, замораживание грунтов).

Землеустроительные мероприятия направлены на:

• разгрузочные работы в  активной зоне (полный съем оползневых масс, срезка активной части оползня, очистка скальных откосов, террасирование и уполаживание склона, общая планировка склона) и пригрузки в пассивной зоне (отсыпка и отвал грунта);

• покрытие скальных склонов  металлическими и геосинтетическими сетками;

• армирование поверхности  геосинтетическими материалами (сетками, ячеистыми каркасами);

• устройство каменных ловушек.

Механическое крепление  склона (откоса) связано с устройством одиночных прошпиливающих элементов в виде свай различного типа, проходящих сквозь оползень в коренные породы или рядов в виде шпунтовых стенок, инъекционных и мерзлотных завес и др.

Подпорные сооружения предусматривается возводить в виде шпунтовых стенок (металлических, железобетонных, деревянных), подпорных стен (каменных, бетонных, железобетонных), стен из свай-оболочек большого диаметра, а также в виде упорных валов (поясов) из грунта, каменной наброски, массивов-гигантов.

Покрытия предназначены для закрепления поверхности склона от воздействия ливневых и речных вод. Их выполняют из песчаных, гравелистых, галечных грунтов, каменной наброски, каменного мощения, шлакоглинобетона, асфальта и асфальтобетона, бетона и железобетона, геосинтетических пленок из армированного высокопрочного полиэтилена. Для закрепления береговой зоны часто используют фашинные тюфяки.

Использование растительности направлено на закрепление и осушение склона. Здесь предусматривается сплошное травосеяние, посадка влаголюбивого кустарника, облесение склона (вяз, дуб, клен, липа, лиственница).

Искусственное уплотнение и закрепление грунтов на склоне предусматривает проведение различных инъекций (цементация, силикатизация, битумизация, глинизация), замораживание грунтов, уплотнение электроосмосом.

Обеспечение устойчивости возводимых сооружений в зоне действий оползня преследует цель повышения безопасности и включает мероприятия:

• удаление неустойчивого  массива на всю его мощность (до коренных неоползнеопасных пород);

• закладку глубоких фундаментов, опирающихся на устойчивые породы;

• устройство фундаментов  из буронабивных свай;

3. Плоскостной смыв. Делювий

Атмосферные осадки, выпадая  на наклонную поверхность, стекают по ней в виде тонких струек, увлекая за собой мелкие частицы пород. Этот процесс называется делювиальным (от лат. "делюо" -  смываю) и продолжается до тех пор, пока делювий (d) не будет отложен в виде шлейфа с уклоном 4 - 5 ⁰ у  подножия склона. В вершине шлейфа отлагается песчаный материал, ниже - более тонкий пылеватый и глинистый. Встречаются и крупные обломки, скатившиеся со склона из-за потери равновесия.

Делювий разнообразен по составу и имеет широкое pacпpoстранение, поэтому часто служит основанием сооружений. Он обладает способностью сползать вниз по склону.

4. Линейная эрозия. Пролювий

Часто из-за неровности склонов  отдельные тонкие струйки сливаются  друг с другом, образуя более мощные струи. Они быстро разрушают склон, образуя промоины и рытвины. Вода, попадающая в них при обильных дождях или таянии снега, несется вниз по склону, увлекая много песка, щебня, валуны и глыбы. Постепенно размеры промоины увеличиваются, и она преврашается в овраг, размываемый в глубину и в ширину (донная и боковая эрозия, от лат. "эродо" размываю). Если дно оврага пересечется с уровнем грунтовых вод и возникнет постоянный водоток, то овраг может превратиться в речную долину. В противном случае он зарастает и превращается в балку.

Оврагообразование наносит большой ущерб сельскому хозяйству и препятствует строительству. Поэтому необходимо сохранять и преумножать растительность на склонах, регулировать сток вод или ликвидировaть овраг засыпкой грунта.

Поток воды, выходящий  из рытвины или оврага на равнину, разливается ввиде веера и откладывает весь принесенный материал конусом. Состав его разнообразен и изменяется от вершины к подошве, а мощность достигает сотен и первых тысяч метров. Такие отложения называют пролювием (р) (от лат. "пролюо" - промываю). Разрез отложений конусов выноса нередко отличается сложным переслаиванием различных по крупности обломочных отложений.

5. Речная эрозия. Аллювий.

Геологическая деятельность рек многообразна. Разрушительная работа рек заключается в донной и  боковой эрозии речной долины. На начальной стадии развития реки преобладает донная эрозия. У молодых рек более или менее прямое русло, большая скорость течения (следовательно, возможно перемещение весьма крупных обломков горных пород).

На следующей стадии начинает преобладать боковая эрозия, грозящая подмывом берегов, который приводит к их обрушению, обвалам, оползням и другим опасным явлениям. С боковой эрозией борются укреплением берегов и регулированием течения реки.

Скорость течения реки постепенно падает, а долина реки расширяется и заполняется речными наносами - аллювием (от лат. «аллювио» - нанос, намыв). Речной аллювий разнообразен по своему составу и плохо сортирован, поэтому строительство на аккумулятивных частях речной долины весьма проблематично.

Древний пойменный аллювий является хорошим основанием, но часто встречающиеся в его составе суглинки могут обладать просадочными свойствами. Современный пойменный аллювий имеет высокую влажность и низкую несущую способность. Наиболее слабыми являются старичные аллювиальные отложения. Из-за постоянного полного водонасыщения, иловато-глинйстые старичные наносы приобретают коллоидные свойства. Такие грунты сильносжимаемы, неустойчивы и обладают ничтожной несущей способностью.

Для руслового аллювия характерны горизонтальная или наклонная слоистость, малая мощность слоев и хорошая сортированность материала (в основном, песчаного).

В отложениях дельтового аллювия встречаются все песчаные и глинистые фракции, а в наиболее удаленной в глубь водоема части дельты характерно образование илов.

Аллювиальные отложения горных рек практически следует считать несжимаемыми (валуны, гальки, гравий, крупный песок), что сообщает им большую несущую способность по сравнению с аллювием равнинных рек. Кроме того, его особенностью является отсутствие глинистых минералов и большая водопроницаемость.

При строительстве следует учитывать многослойность элювиальных толщ, наличие линз и пропластков, имеющих различную сжимаемость, что осложняет расчет осадки сооружений. Встречаются плывунные пески и набухающие глины.

6. Заболачивание. Болотные отложения.

 Болотами называют избыточно увлажненные участки суши, заросшие специфической, влаголюбивой растительностью, в пределах которых происходит процесс торфообразования. Болота на Земле занимают около 2 млн. км² территории суши. Чаще всего болота распространены в областях влажного климата, там, где близко от поверхности располагается уровень грунтовых вод. Однако нередко заболоченные участки возникают и в областях аридного климата. Образуются болота на месте зарастающих озер, в поймах рек и ручьев, на приморских низменностях, в покрытых лугами и лесами сильно обводненных оврагах и впадинах.

Озерные болота возникают на месте зарастающих влаголюбивой растительностью озер с одновременным накоплением на дне отмерших растительных остатков с преобразованием их в торф. Зарастание озера происходит от берега в сторону его центральных частей. Торф вместе с накапливающимися иловыми слоями способствует обмелению озера. Как только растительностью (осокой, тростником и др.) покроется вся акватория озера, оно превращается в болото.

Лесные и луговые  болота возникают на пониженных переувлажненных местах среди леса или луга. Избыточная вода вымывает (выщелачивает) питательные вещества из почвы. В результате этого древесной растительности в лесах и травам на лугах не хватает кислорода и других питательных веществ и они постепенно отмирают. Их сменяют менее требовательные к питательным веществам растения, в частности мхи. Моховая дернина, постоянно пропитанная водой, не дает возможности проникать кислороду к гниющим растениям, и они постепенно в застойных условиях переходят в торф, а заболоченный участок леса или луга с течением времени превращается в болото.

Болота подразделяют по месту своего нахождения и условиям образования. Среди них выделяют верховые, промежуточного типа, низинные и приморские.

Верховые болота располагаются в пониженных частях водоразделов, на поверхностях речных и морских террас, на пологих склонах возвышенностей. В основном они питаются атмосферными водами с малым содержанием минеральных солей и характеризуются обедненным комплексом растительности. Среди растительности в основном преобладают сфагновые мхи, которые находятся в центре болот. По окраинам болота быстро зарастают древесной растительностью — сосной, лиственницей и кустарниками.

Болота промежуточного типа подпитываются как подземными водами, так и атмосферными осадками.

Низинные болота располагаются на месте зарастающих озер, на самых низких гипсометрических отметках речных долин (поймы).

Геологическая деятельность болот

Геологическая деятельность болот  в основном состоит из ее аккумулятивной части, так как ни разрушительную, ни транспортирующую работу болота не производят. В них накапливается торф. Торф - органогенная горная порода, состоящая из скопления растительных остатков, подвергшихся не полному разложению в болотах при затрудненном доступе кислорода. Цвет торфа бурый, серый, черный. В нормальном состоянии торф содержит до 90 % воды. Содержание минеральных частиц может колебаться от 2 до 20 % к сухой массе торфа. Минеральные частицы определяют зольность торфа. Наименьшей зольностью обладает торф из верховых болот (2 — 4 %). В торфе из низинных болот зольность возрастает до 20 %. В зависимости от содержания растительных остатков различают древесный, травяной и моховой виды торфа. Основная масса торфяников сосредоточена на севере Европейской России, в Белоруссии и Западно-Сибирской низменности .Кроме торфа в болотах формируются хемогенные осадки. В низинных болотах, в которые поступают подземные воды, обогащенные карбонатами, накапливаются слои известняка. Довольно часто встречаются своеобразные накопления железа, именуемые болотными железными рудами, которые по своему составу отвечают сидериту (FeCO₃). Болотные руды имеют своеобразную оолитовую текстуру. При выветривании залежи болотных железных руд превращаются в лимонит. Если закисная среда сохраняется долгое время вместе с сидеритом, в торфяниках и вмещающих глинах образуется минерал вивианит (Fe₃PO₄)₂' H₂O

7. Плывуны

Плывунность - это способность водонасыщенных дисперсных пород переходить в разжиженное состояние. Она свойственна для песков с различной крупностью зерен, но наиболее опасен этот процесс для тонкозернистых песков с пылеватой, илистой, коллоидной и органическими фракциями. Массивы таких пород ведут себя подобно вязким жидкостям и называются плывунами. При вскрытии таких грунтов выемками, они разжижаются, приходят в движение, заполняют подземные выработки и котлованы, засасывают тяжелые предметы. В свободном состоянии несущей способностью не обладают.

По своему составу и свойствам  плывуны бывают двух видов:

а)  ложные  плывуны  - это  обычные     несвязные  грунты  в  состоянии водонасыщения.   Они   содержат   в   порах   свободную   воду,   обладают открытой пористостью, водопроницаемостью и водоотдачей, сравнительно высокой плотностью и не имеют каких-либо цементирующих компонентов. Такие грунты легко поддаются осушению, замораживанию и двухрас-творной силикатизации;

б)  истинные плывуны ведут себя как глинистые грунты: обладают некоторой связностью и совершенно не отдают воду при обычных способах водопонижения. Свойства истинных плывунов объясняются наличием в их составе гидрофильных минералов типа монтмориллонита и гидрослюд, а так же микроорганизмов (особого вида бактерий), влияющих на формирование плывунности. Сотрясение и вибрация при производстве подземных работ ведут к тиксотропному разжижению грунта, когда часть связанной воды высвобождается, а структура грунта разрушается. Всё это требует особого подхода при проведении работ в истинных плывунах: взрывные работы при проходке не допускаются, необходимо надёжное крепление выработок, водопонижение осуществляется только электроосмотическим методом.   Если   необходимо   закрепление   истинных   плывунов,   то это делается временно методом замораживания.

8. Карст

Карст (от названия плоскогорья на полуострове Истрия, где это явление было впервые обнаружено и изучено) - явление, связанное с деятельностью подземных вод. Выражается в выщелачивании горных пород определенного состава (известняков, доломитов, гипса) и образование пустот (каналов, пещер) в массиве пород. Часто сопровождается провалами, оседанием кровли полостей с образованием впадин, воронок, озер.

Главнейшие геологические и  гидрогеологические проявления карста:

- исчезающие ручьи и реки;

- участки с частичной потерей  воды в реках;

- локальные продольные депрессии  (понижение рельефа);

- крупные карстовые источники;

- очаги разгрузки карстовых  вод в руслах рек и в озёрах;

- субмаринные источники;

- карстовые озёра;

- подземные реки и озёра.