Выветривание и его проявления.

Интенсивность процесса выв-я – это скорость выв-я, мощность КВ и хар-р изменения ГП, оказавшихся в пределах коры выветривания (КВ). По скорости процесс выв-я можно разделить на стадии: 1) интенсивного выв-я — период, за который форм-ся более 50% мощности КВ 2) замедленного выв-я, когда мощность КВ увел-ся до 80%, и 3) затухающего выв-я, когда форм-ся max мощность КВ в данных природных условиях. Мощность КВ может достигать различных величин. мощность КВ в значит. степени зависит и от сост.пород, и от климат.условий. Понятие «мощность КВ» яв-ся несколько условным, потому что выв-е ГП по зонам тектон. дробления может происходить на очень большую глуб., превышающую 100 м. В соответствии со схемой расчленения КВ в и/г целях КВ делится на 3 зоны: дисперсную, обломочную и трещинную. I «Дисперсная» полного хим. преобр-я исходных пород (Глины, суглинки и супеси в основании с редкой щебенкой, выщелоченные и ожелезненные, карбон-е и т. п. Возможно разделение на 2—3 горизонта. Слабо изучена в инженерном отношении. Хар-ся полным преобр-м хим.-мин. сост., стр-но-текстур. особенностей и св-в «исходных» пород. Сост. глин. мин-в, преобл-е различных окислов, наличие или отсутствие гипса и карбонатов в дисперсной зоне — все это опр-ся климат. условиями. Эта зона определенной КВ по своим свойствам яв-ся относительно однородной. Породы этой зоны легко подвергаются размыву и оползанию, что ведет к уменьшению мощности зоны.) II «Обломочная» преобладание физ. дезинтеграции и частичное хим. разложение пород (По степени раздробления и хим. разложения, количеству мин-х новообразований и физико-механическим св-м подразделяются обычно на 4 горизонта, обозначаемых «А», «Б», «В» и «Г». она форм-ся под влиянием процессов физ. дезинтеграции пород с большей или меньшей степенью хим. разложения. Эта зона очень неоднородна: в зависимости от климат. условий в ней отмечается неравномерное распределение гидроокислов Fe, гипса и карбонатов. В верхней части зоны раздробленность и выветрелость пород больше, чем в нижней. Поэтому целесообразно выделение внутри зоны отдельных горизонтов.) III «Трещинная» раздробление массива и начало разложения пород по крупным трещинам и тектон. зонам.( Появление на значит. глубинах. Возможно обр-е зон выв-я малой толщины вдоль основной трещины. Распр-е трещ. зоны выв-я опр-ся хар-м тектон. разломов и трещин, степенью раздробленности пород в них и глубиной проникновения агентов выв-я, зависящей от климат. условий, эрозионной расчлененности территории и разгрузки естественных напряжений. Трещ. зона весьма разнообразна по своему характеру и глубине распр-я в разных комплексах пород. В скальных грунтах (базальты, граниты, известняки и др.) она четко связана с тектон. нарушениями, выходящими на поверхность. В плотных глинах трещинная зона выражена слабо. Кроме сост. пород и климат. условий, есть ряд факторов, усиливающих или, наоборот, ослабляющих процесс выв-я. К числу их относятся: рельеф, ГГ и гидрологические условия, условия залегания пород и их трещ-ть, наличие или отсутствие постоянного сноса продуктов выветривания и др. Однако по определяющему фактору процесс выветривания ГП можно отнести к экз. процессам климат. хар-ра. Исходя из климат. условий и прочностных групп ГП, можно предположить, что сущ-т большое разнообразие типов современной КВ, которые необходимо различать при ИГ исследованиях. В большинстве случаев выветр-е способствует разрушению ГП, их разуплотнению, возникновению различного рода оползней, интенсивному размыванию пород, появлению у них просадочных св-в. Однако описаны и такие случаи, когда при определенном сочетании климат. и ряда других условий обр-ся КВ, которые вполне можно исп-ть в качестве оснований для различных инж. сооружений. Трещины выветр-ия могут играть как полож., так и отриц. роль в инж. деят.человека. Выветр-е пород в строит-х выемках приводит к резким и необратимым изменениям ИГ св-в пород. Интенсивно протекает выветр-е в котлованах, заложенных в морских переуплотненных глинах, аргиллитах и алевролитах, глин. сланцах, мело-мергельных породах, опоках, некоторых туфогенных разностях песчаников. Наиболее глубокие и быстрые изменения сост. и св-в при выветр-и происходят в тонкослоистых глинах, сод-х монтмориллонит, гидрослюды, рассеянный пирит, орг. примеси. Быстрое выветр-е таких пород очень осложняет подготовку основания сооружений перед укладкой бетон.

37. Криогенные процессы и их проявления.Основным фактором, определяющим развитие криогенных и посткриогенных (мерзлотных и послемерзлотных) процессов, является климат. Климат порождает многолетнюю мерзлоту и вместе с ней эти процессы. 1).Процессы пучения промерзающих дисперсных пород связаны с образованием льда при замерзании содержащейся в породе воды или вследствие замерзания новых объемов воды, мигрирующих извне в рассматриваемый объем породы и к фронту промерзания. Проявление их разнообразно.В результате процессов выпучивания наблюдается выталкивание столбов линий электропередач, деформирование фундаментов и зданий, труб газо- и нефтепроводов и др. Процессы пучения могут приводить к образованию так называемых бугров пучения. Образование бугров пучения связано с процессами миграции воды при промерзании и накоплении льда в отдельных локальных участках. Особенно часто бугры пучения возникают под торфом. Известно, что торф содержит большое количество влаги. На территории Западной Сибири влажность суглинка под торфяником достигает 35-80%, а за его пределами не превышает 15-20%. Поэтому теплопроводность мерзлого торфа значительно выше талого, вследствие чего он сильнее охлаждается зимой, чем нагревается летом. Бугры миграционного пучения обычно достигают высоты 1,5-2 м и редко 4-8 м. Значительно большего размера (8-12 м и более) бугры пучения достигают тогда, когда они образуются в результате промерзания водоема, находящегося в многолетнемерзлой толще и имеющего относительно неглубокую чашу протаивания. В этом случае образуются бугры, называемые «булгунняхами» (Якутия) или «пинго» (Канада, Аляска). К числу инъекционных бугров относятся бугры-гидролакколиты, возникающие в местах перемерзания потока напорных подземных вод. Такие бугры образуются вследствие гидродинамического напора движущихся подземных вод. Их размеры редко превышают 1-1,5 м, в силу чего они быстро разрушаются и возникают на новом месте. Пучины, появляющиеся иногда на дорогах и аэродромах, представляют собой образования, аналогичные буграм миграционного происхождения; они возникают и в районах глубокого сезонного промерзания. Все виды пучения могут быть причиной повреждения сооружений. Деформация зданий проявляется как в период пучения грунтов, так и при их оттаивании вследствие неравномерной осадки. Наледи образуются при послойном замерзании воды на поверхности в результате многократного излияния вод при промерзании русла или подземных источников. Механизм их образования сходен с механизмом возникновения гидролакколитов. При образовании льда и промерзании мелких мест русла до дна, когда лед местами сливается с многолетнемерзлыми подрусловыми отложениями, гидродинамический напор потока повышается, вследствие чего воды прорывают мерзлую кровлю и растекаются по поверхности, замерзая слоем различной толщины. Известны гигантские многолетние наледи площадью в десятки квадратных километров и мощностью до 5 м. «Наледные поляны» в долинах рек обычно представляют плоские расширения днища, в пределах которых формируются преимущественно крупнообломочные отложения («наледный аллювий»): крупный песок, гравий, галька и валуны. Образование наледи может нанести существенный ущерб инженерным сооружениям. Вырвавшиеся потоки воды могут вызвать катастрофические «разливы» рек при 40-градусных морозах; эти потоки способны снести мостовые переходы и другие сооружения, попадающиеся на их пути. Наледи затрудняют инженерно-хозяйственное освоение территории, поэтому с ними ведется борьба различными путями (взрывами, искусственным протаиванием льда, применением дренажа и др.). В районах развития многолетнемерзлых пород широкое развитие имеют «полигонально-жильные образования», возникающие на основе морозобойного растрескивания пород. Полигональная форма создается сеткой трещин или канавообразных углублений и связана с полигональной системой жильных льдов или грунтовых жил. В результате растрескивания тонкодисперсных грунтов, слагающих слой сезонного протаивания, возникают такие полигональные формы, как «пятнистые тундры», каменные венки и др. Криогенные склоновые процессы в области распространения многолетнемерзлых пород и глубокого зимнего промерзания отличаются особой спецификой по сравнению с развитием склоновых процессов вне этой области. Разрушение крутых склонов интенсифицируется благодаря криогенному выветриванию. На пологих элементах рельефа происходят выпучивание каменного материала и разрыв растительно-почвенной дернины и, как следствие, поверхностный смыв мелкозема, приводящий к образованию остаточного горного делювия. Широкое развитие на склонах гор имеют скопления подвижного каменного материала. Таковы «каменные реки» и курумы, образование которых происходит под влиянием целого комплекса процессов — выпучивания каменного материала на поверхность, вымывания мелкозема из-под крупнообломочного слоя пород, замерзания воды в образовавшихся пустотах в виде гольцового льда, сползания глыб по поверхности гольцового льда и др. Курумы при своем движении разрушают сооружения и полезные в сельскохозяйственном отношении площади. Удержать многослойную толщу курума, занимающего большую площадь и имеющего выходы грунтовых вод, остановить курум можно, только преградив доступ к нему воды, что является трудной задачей, решать которую пытаются лишь в отдельных наиболее важных случаях. Поэтому при прокладке трасс дорог курумы стараются обойти. 2).Солифлюкция представляет собой медленное течение почв, которые по своему гранулометрическому составу часто представлены пылеватыми разностями; при этом их естественная влажность должна достигать полной влагоемкости, а уклон местности составлять 3-10°. При таких углах склона солифлюкция происходит, когда в результате оттаивания льдонасыщенных дисперсных грунтов последние утрачивают структурные связи и переходят в вязкопластичное состояние. Медленная солифлюкция развивается при наличии мерзлого субстрата, служащего криогенным водоупором и способствующего переувлажнению оттаявшего слоя пород. Скорость движения грунта обычно не превышает нескольких сантиметров в год. Быстрая солифлюкция характерна для достаточно крутых склонов (не менее 10-15°), сложенных пылеватыми супесями и суглинками. Быстрые солифлюкционные сплывы носят катастрофический характер, но развиты обычно локально. Часто причиной их развития являются длительные дожди. 3).Термокарст образуется в связи с вытаиванием подземных льдов. Этот процесс сопровождается проседанием поверхности земли и возникновением отрицательных форм рельефа. Вода, образовавшаяся при вытаивании льдов, выходит на поверхность и, заполняя возникшие понижения, образует термокарстовые озера или, если есть возможность стока, термокарстовые понижения. Для образования и развития термокарста необходимы два основных условия: 1) наличие подземных льдов и 2) глубина сезонного оттаивания пород должна превышать глубину залегания подземных льдов. Вода, образующаяся при таянии льда, приводит к утеплению подстилающих донных отложений и к дальнейшему развитию термокарста.

38. Ветровые(эоловые) процессы и их проявления.Скорость ветра м. б. огромной. Ветер способен производить большую разрушительную и аккумуляционную работу. К эоловым процессам разрушительного хар-ра относятся дефляция (выдувание) и корразия (обтачивание, высверливание пород). 1).Процесс дефляции закл. в том, что от пород отрываются и уносятся частицы. При этом образуются котловины, борозды, траншеи и другие пониженные формы рельефа. Нек-рые из них могут достигать очень больших размеров (в Казахстане - длина до 145 км, ширина от 2 до 10 км и глубина 100-142 м). В котловинах значительно меньших размеров образ-ся так называемые «шоры» — котловины с днищами, предст. собой сульфатный солончак, на пов-ти которых иногда образ-ся бугры, сложенные крупными кристаллами гипсовых песчаников. Поднятые частицы ветром могут перемещаться на большие расст-я и с большими скоростями. При значительной конц-ции частиц в воздухе и большой скорости ветра возникают песчаные бури, хар-ные для пустынь. Дефляция разрушает сооружения, трубопроводы, дамбы и насыпи и наносит огромный ущерб с/х, выдувая из почв наиболее плодородные горизонты (до 12 см в глубину – Украина). Для борьбы с дефляцией проводят различные фитомелиоративные мероприятия: сохранение естественного растительного дернового покрова, леса, кустарниковой растит-ти, насаждение растит-ти на раздуваемых участках и создание лесозащитных полос. 2).Корразия – это процесс перетирания, сверления и обтачивания твердых пород песчаными частицами. За счет процесса корразии на склонах, сложенных прочными породами, возникают углубления, ниши, борозды, желоба и др. подобные микроформы рельефа, образ-ся останцы причудливой формы, разруш-ся фасады зданий, приходят в негодность телеграфные столбы, провода и оконные стекла. Корразия может разрушать такие прочные породы, как граниты. 3).Эоловая аккумуляция. Материал, переносимый воздухом, в конце концов выпадает на земную пов-ть или на пов-ть Мирового океана. Эоловый осадок, оказавшись на земной пов-ти, как правило, быстро закрепляется растит-тью. Процессу осаждения эоловой пыли придается слишком большое значение как самостоятельному процессу, что и породило эоловую гипотезу образования лёссов. Если сравнить два процесса: транспортировку на большие расстояния с отложением минеральных частиц вдали от очагов развевания и систематическое перевевание песков вблизи от места их первичного залегания с превращением песков различных генетических типов в эоловые пески, — то последний процесс имеет несравнимо большее инженерно-геологическое значение. Чтобы иметь правильное представление о масштабах процесса перевевания песков, достаточно знать два факта: 1) в среднеазиатских странах барханные пески занимают площадь около 1 000 000 км²; 2) дюны на морских побережьях могут слагать целые косы, нередка отшнуровывающие от моря огромные лагуны. Примером может служить побережье Балтийского моря, на котором большой известностью пользуются внутренние водоемы в районах Лиепаи, Клайпеды и Калининграда и др. Высота барханов различна — от 1 до 30 м, нередко достигает десятков метров, а иногда доходит и до 100 м. Барханы и барханные цепи передвигаются путем перекатывания песка с пологого наветренного склона к подножию крутого подветренного склона, чем и обусл. движение песка. Перемещение барханов нередко наносит большой ущерб народному хоз-ву и выводит из строя инженерные сооружения. Под наступающими песками гибнут плодородные с/х угодья. Пески засыпают дома в нас. пунктах и выводят из строя оросительные каналы. Угол естественного откоса у эоловых песков в Каракумах в воздушно-сухом состоянии составляет 32-39° и незначительно уменьш-ся под водой (до 28-30°). В то же время под действием гидродинам-ого давления эоловые пески, будучи мелкозернистыми, легко переходят в плывунное состояние. Фитомелиоративные методы по борьбе с движущимися песками явл-ся наиболее эффективными, как и при борьбе с дефляцией. В борьбе с надвигающимися песками пустыни строят механические защиты в виде щитов, заборов из разных материалов и т. п. Движущиеся барханные пески м.б. также закреплены и методами технической мелиорации, путем превращения их в искусств-ые грунты, но эти методы явл-ся более дорогостоящими.

39. Деятельность поверхностных и подземных вод и их проявления.Разработана схематическая классификация процессов, связанных с деятельностью подземных и поверхностных вод. В ней выделяются 3 группы процессов, связанных с геологической работой: 1) поверхностных вод; 2) подземных вод; 3) как подземных, так и поверхностных вод. К 1 группе относятся: площадная и речная эрозия, оврагообразование, абразия берегов, накопление делювия, пляжевых осадков, конусов выноса, селевых отложений и др.Ко 2 группе относятся: механическая суффозия, карст, просадки, цементация пород и «залечивание» трещин и пустот и др. К 3 группе – оползни различных типов, оплывины, солифлюкция, вторичное засоление почв и грунтов, накопление торфяников и других болотных образований.Как видно, роль подземных и поверхностных вод в развитии геологических процессов очень велика. Именно вода в большинстве случаев является тем обязательным фактором, той причиной, в результате которой возникают многие экзогенные процессы. Поэтому хорошее знание гидрогеологических условий является первейшим требованием для специалистов, работающих в области инженерной геодинамики. По существу при оценке геологических процессов необходимо учитывать все факторы, определяющие инженерно-геологические условия территории, так как они будут являться либо обязательными факторами, либо вспомогательными факторами. Для того чтобы можно было ослабить вредное действие геологических и инженерно-геологических процессов, а в некоторых случаях и направить их в нужную для человека сторону, надо прежде всего систематизировать процессы применительно к задачам, стоящим перед инженерной геодинамикой.

40. Гравитационные процессы и их проявления.Это обвалы, осыпи, оползни, сели и снежные лавины. Обвал — это отделение от массива крупного блока ГП на крутом обрывистом склоне, происх-щее вследствие потери устойчивости под влиянием различ. факторов (выветривание, эрозия и абразия в основ-ии склона и др.), и последующее обрушение и скатывание глыбово-щебнистой массы. Наиболее часты обвалы в периоды дождей, таяния снега, весенних оттепелей. Их возникновению способствуют сейсм. толчки. Обвалы м. б. вызваны взрывными работами, при создании горных водохранилищ и другой дея-тью человека. Обвалы часто происходят на склонах, монолитность пород которых нарушена тектонич. и др. трещинами и процессом выветривания. Особенно легко возникают обвалы, когда на склоне массива пласты слоистых пород падают в том же направлении, что и пов-ть склона, или когда высокие склоны горных ущелий и каньонов разбиты вертик. и горизонт. трещинами на отдельные блоки. Обвалы наибольш. размера образ-ся в базальтах. В сланцах они наблюдаются значительно реже (преобладают осыпи). Предупреждение обвалов достиг-ся искусств. обрушением отдельных глыб или отдельных участков обвалоопасных склонов с пом. малых взрывов или др. путем. Широко практикуется искусств. цементирование трещиноватого массива, скрепление отдельных частей породы железными скрепами. Устраивают одевающие подпорные и улавливающие стенки, рвы, траншеи. Осыпи— это накопления, образ-ся при скатывании со склонов обломков пород разл. размеров — от дресвы до крупных глыб, при преобладании отдельностей, относящихся к щебню. Щебенка осыпей состоит преимущ-нно из скальных пород. Хар-ной особ-тью осыпей явл-ся их подвижность. Когда при накоплении щебенки угол откоса осыпи становится больше угла естеств-го откоса, свойственного слагающему ее материалу, осыпь смещается и движется до тех пор, пока в рез-те естеств-го выполаживания откоса наступает состояние равновесия. Движение осыпей может усиливаться под влиянием землетрясений. Осыпи развив-ся на лавобрекчиях, на массивных разностях базальтов, на гранитах, на эффузивных породах, на прочных песчаниках, на глинистых и филитизированных сланцах, в рыхлых песчано-суглинистых отлож-ях. По подвижности осыпи подразд. на действующие, затухающие и неподвижные. Действ-ие осыпи обнажены, лишены всякой растит-ти. Макс. скорость движения осыпи может достигать 0,15 м/год. Осыпи мешают строит-ву. Небольшие осыпи и даже средних размеров можно избежать планировкой и расчисткой склона или закреплением его подпорными стенками и др. способами, как это практикуется при строит-ве горных дорог. Большие осыпи при расчистке все время будут пополняться сверху, и объемы работ м. б. настолько велики, что устранение таких осыпей м. б. целесообразно лишь при осуществлении крупного строит-ва. Оползни — это скользящее смещение ГП на склонах под действием собств-го веса и подз. вод, оказывающих влияние на прочность пород и силовое воздействие на них. Оползень возникает тогда, когда склон оказ-ся в неустойчивом состоянии. Степень устойчивости склона или откоса оценивается величиной отношения действующих в толще склона сил сопротивления перемещению масс (∑R) к активным сдвигающим силам (∑Q), т.е. η = ∑R / ∑Q. В завис-ти от величины этого соотн-я все склоны или откосы м. б. подразд. на три группы: 1) склоны или откосы в состоянии предельного равновесия: ∑R = ∑Q и η = 1; 2) в условиях обеспеченной устойчивости: ∑R > ∑Q и η > 1; 3) в неустойчивом состоянии: :∑R < ∑Q и η < 1. Развитие оползневых явлений наступает при η≤1. Таким образом, η явл-ся показателем устойчивости склона. Факторы, определяющие развитие оползней и обвалов: 1)Стратиграфо-литологические комплексы и их фац. изменчивость, складчатые и разрывные стр-ры, литогенетическая и тект. трещиноватость пород; 2)Неотект. стр-ры и дифференцированные движения, стратиграфия новейших отложений, геол. история формирования речных долин и их склонов; 3)Сейсмичность; 4)Подз. воды; 5)Физико-мех. св-ва и напряженное состояние пород необходимо знать для оценки устойчивости склонов; 6)Техногенные факторы. Классификации оползней разрабатывались А. П. Павловым, Ф. П. Саваренским, И. В. Поповым и др. В частности, выдел-ся оползни-обвалы — крупные блоки пород, отделившиеся от основного массива по трещинам. Оползающие породы в процессе движения могут превратиться в густопластичную массу, оползни-потоки и сплывы, которые по механизму движения напоминают селевые потоки. Породы в полужидком состоянии в виде оползней-потоков достигают базиса оползания - уреза реки или уровня поймы. При оценке оползневых склонов большое значение имеют анализ истории развития и определение возраста оползней. Оползни также делятся на древние и современные. Оползни явл-ся полигенными образованиями, и из этого надо исходить при разработке мероприятий по борьбе с ними. Поэтому правильно, когда для закрепления оползней предусматривается целый комплекс мероприятий. Сели — это временные грязекаменные потоки, насыщенные твердым материалом размером от глинистых частиц до крупных камней (1,2 - 1,8 т/м³), котор. могут изливаться с огромной силой с гор на равнины. Сели возникают по долинам горных рек, в долинах, балках и оврагах, имеющих в верховьях значительные уклоны порядка 0,35. Возникновение и спад селя происходят очень быстро. Сели по хар-ру их движения, зависящему от степени насыщенности твердым материалом, делятся на две категории: связные(структурные) и текучие(турбулентные). Для возникновения селя необходимы определенные геологические условия (накопление рыхлого материала — продуктов выветривания ГП, осыпавшейся щебенки, делювиальных отложений и др. подобного же хар-ра, который может легко размываться и переноситься водой), геоморфологические условия (для возникновения селя необходима большая площадь водосборного бассейна с крутыми склонами и большими уклонами русел рек) и климатические условия (для образ-я селя нужны ливни после засушливого периода, которые способны сразу же захватить большое количество рыхлого материала, накопившегося на склоках). Деятельность человека, такая, как вырубка леса, выпас скота, отвал породы при добыче руд в долинах рек, может вызвать сели антропогенового хар-ра. Лавины -внезапное обрушение больших масс снега, падающих или скользящих вниз с крутых склонов. Особенно часто снежные лавины возникают в высокогорных районах. Есть общее между снежными лавинами и селями: оба процесса возникают при соответствующих геоморф. условиях в горных районах. Для обоих процессов хар-ны внезапность действия и большая разрушительная сила. Большое количество снега еще не является обязательным условием для возникновения снежной лавины. Необходимо, чтобы он был к этому «подготовлен». Такая подготовка происходит в результате перекристаллизации снега при его сублимации. По хар-ру движения выделяются три типа лавин: снежные особы (снежные оползни) -, соскальзывают с пов-ти крутых и травянистых склонов; лотковые лавины - двигаются по опред. ложбинам па склоне, при этом у подножия образ-ся крутой снежный конус выноса; прыгающие лавины - «делает прыжок» с отвесного участка склона, иногда прямо на дно долины.