ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ОПОЛЗНЕВЫХ И КАРСТОВЫХ ПРОЦЕССОВ.

Оползневые процессы представляют серьезную опасность для существования экосистем, биоты, жизни людей на территориях с резко расчлененным рельефом. Различают природные оползневые процессы, развивающиеся на крутых склонах гор, речных долин, на берегах озер, морей, водохранилищ, и техногенные оползни, которые являются следствием хозяйственной деятельности человека, нарушающей устойчивость естественного залегания пород на склонах за счет их подрезки, повышенного увлажнения, вибрации и других воздействий. Техногенные оползневые процессы возникают на бортах крупных карьеров и разрезов, создаваемых для открытой разработки месторождений полезных ископаемых, и препятствуют их безопасной эксплуатации.

Организация геофизического мониторинга оползневых процессов предполагает наличие двух этапов исследований. На первом этапе изучаются инженерно-геологические условия оползневого участка: пространственные параметры оползня; положение зоны скольжения, уровня грунтовых вод; оценка направления и скорости фильтрационного потока; физико-механические свойства оползневых масс. В этих целях проводятся, как правило, одноразовые геофизические исследования по детальной сети продольных и поперечных профилей, проложенных на оползневом склоне. Применяется комплекс методов, включающий электроразведку, сейсморазведку, высокоточную магниторазведку, малоглубинную термометрию.

Наблюдения проводят в максимально сжатые сроки, чтобы избежать ошибок, обусловленных самим оползневым процессом. Помимо наземных используются наблюдения во внутренних точках среды (скважинные, межскважинные, скважинно-наземные и т.п.). Эти наблюдения особенно важны при определении поверхности скольжения оползневых масс.

На втором этапе проводятся исследования динамики оползневого процесса для прогнозирования его возможного развития и разработки противооползневых мероприятий. С этой целью осуществляются режимные геофизические наблюдения.

При выполнении мониторинга используется детальная сеть наблюдений по профилям, проложенным вдоль продольной оси оползня. Шаг наблюдений обычно составляет 2—5 м. Пункты режимных наблюдений жестко закрепляются. Так как при смещении оползня расстояния между ними могут изменяться, в каждом цикле наблюдений восстанавливают их первоначальное плановое положение. При повторных сейсмо- и гравиметрических исследованиях проводят повторную нивелировку.

Мониторинг техногенных оползневых процессов в целях прогнозирования аварийного состояния откосов открытых горных выработок наиболее успешно осуществляется с помощью стационарных магнитных, гравитационных, сейсмических и электрометрических наблюдений.

Карстовые процессы обусловлены деятельностью воды (поверхностной и подземной) и заключаются в растворении горных пород с образованием в них пустот различного размера и формы. Условиями возникновения карстового процесса являются наличие в разрезе растворимых пород, их проницаемость; агрессивность вод по отношению к растворимым породам и особенности их динамики, способствующие растворению. По характеру растворимых пород различают соляной, сульфатный, карбонатный карст, по глубине карстообразования — глубинный и поверхностный.

Развитие карстовых процессов может представлять большую опасность, так как в ряде случаев они существенно меняют условия существования биоты, резко ухудшают экологическую обстановку и угрожают жизни людей. К числу опасных последствий карстообразования можно отнести образование катастрофических провалов и просадок земной поверхности, внезапной деформации и разрушения зданий, транспортных коммуникаций, подземных хранилищ нефти, отходов и другие неблагоприятные явления.

Природные карстовые процессы развиваются чрезвычайно медленно — со скоростью растворения пород. Однако техногенное воздействие (сброс агрессивных промышленных вод, резкое изменение гидрогеологической обстановки) может их значительно интенсифицировать. Это происходит как за счет усиления растворяющей способности (например, кислотности) вод, так и вследствие выноса тонкодисперсного глинистого заполнителя из карстовых полостей фильтрационным потоком. В последнем случае развиваются так называемые карстово-суффозионные процессы, представляющие значительную опасность для геологической среды промышленных и городских территорий, для эксплуатации различных инженерных сооружений.

Геофизический мониторинг наиболее эффективен при изучении техногенных карстовых процессов. При его организации можно использовать как однометодные, так и комплексные режимные наблюдения.

Литература: 1, 5, 6, 13, 14.

4. План проведения лабораторных занятий.

Занятие № 1-2.

Определение содержания загрязнителей антропогенного происхождения в атмосферном воздухе.

Определяют взвешенные вещества, аэрозольную мутность, содержание оксидов углерода, серы и азота. Взвешенные вещества и аэрозольную мутность определяют в различное время суток в различных частях города. Определения содержание оксидов проводят по общепринятым методикам.

Определение содержания пыли

Методика предназначена для определения массовой концентрации пыли в атмосферном воздухе. Используется для измерения ее разовых и среднесуточных концентраций пыли при удельном расходе воздуха 5 дм³/(мин·см²), в диапазонах 0,26 - 50 мг/м³ (разовая), 0,007 - 0,69 мг/м³ (суточная, при автоматическом циклическом отборе проб по 20 минут 12 раз в сутки); 0,17 - 16,7 мг/м³ (суточная, при ручном цикле отбора проб по 20 минут 3 раза в сутки в зависимости от объема пробы).

По экспертным оценкам при определении концентрации пыли в атмосферном воздухе в указанных диапазонах (0,26 - 50 мг/м, 0,007 - 0,69 мг/м³, 0,17 - 16,7 мг/м³) относительная погрешность определения массы пыли на фильтре – 0,2 мг. Предельная относительная погрешность определения объема воздуха, прошедшего через фильтр - 6 %.

Метод основан на определении массы взвешенных частиц пыли, задерживаемых фильтром из ткани ФПП, при прохождении через него определенного объема воздуха.