Лекции по инженерной геологии и геокриологии
Подождите немного. Документ загружается.
геоого-градостроительные компоненты. Для каждого комплекса в разной классификации
норматив защитных мероприятий.
Гидротехническое строительство.
Гидротехнические сооружения оказывают существенное влияние на геологическу
среду. 1) меняется ландшафт территории, из землепользования изымаются значительные
площади, 2) нарушается естественные напряжения на протяжении состояния м.г.п.
возникает новое аномальное гравитационное поле. 3) резко изменяется гидрология и
гидрогеология территорий, 4) поднимается уровень водоносных горизонтов, изменяются
фильтрационные св-ва г.п. 5) меняется микроклимат, 6) нарушается естественные
геотермические поля в зоне влияния водохранилищ. 7) изменяется геохимия ландшафта и
химический состав вод. формируется антропогенные гидрогеохимические аномалии. 8)
активизируются новые геологические процессы и явления, заболачивание, подтопление,
деформации массивов г.п. микро-землетрясения, разрушение и оползни берегов
некоторых водоемов и т.д.
Основные рекомендации по защите и охране г.с.
1) состояние кондиционных технико-экономических обоснований на воздействие
гидротехнических сооружений определенного типа. 2) разработка моделей
гидротехнических сооружений с учетом максимального кол-ва параметров и оценка
последовательности их влияния на геологическую среду. 4) Выбор оптимальных
проектов сооружений с наименьшим вредным воздействием на геологическую среду с
сохранением показателей их эффективной эксплуатации, применение новых технических
сооружений при воздействии новых гидротехнических сооружений. 5) прогноз развитие
неблагоприятных инженерно-геологических процессов и явлений. 6) определение
применгения эффективных мероприятий по предупреждению негативных инженерно-
геологических процессов и явлений.
Мелиоративное строительство.
Выделяют 2-а типа гидромелиоративных систем: 1) оросительные возводятся в
аридной зоне. 2) осушительные в гумидных зонах избыточного увлажнения. Влияние на
среду: изменение естественных ландшафтов и микрокомпонентов. 2) нарушается водный
баланс поверхностных вод и п.в. гидросферы. 3) меняется состав растительного и
почвенного покрова. 4) изменяется физ-мех и фильтрационные св-ва г.п. 5) происходит
обмеление речной системы. 6) меняется динамика и минеральный состав грунтов.
возникают их интенсивное засоление. 7) поверхностные и п.в. загрязняются
ядохимикатами и удобрениями. 8) заболачивание водоемов и гибнут их обитатели. 9)
заболачивание земель на значительные площади и их затопление. 10) развивается
негативные инженерно-геологические процессы и дефицит грунтов вдоль каналов.
Основные рекомендации по рациональному использованию и охране г.с.
1) Проведение специальных инженерно-геологических съемок с прогнозной
оценкой с изменение г.с. в ходе мелиоративного строительства. 2) Педотвращение
загрязнения поверхностных и п.в. ядовитыми ядохимикатами и удобрениями. 3) Создание
новых систем управляемых агроэкологических систем с направленным воздействием на
природные ландшафты. 4) Предупреждение засоления земель за счет углификации или
опреснения высоко-минеральных дренажных вод. 5) Строительство оросительных систем
польдерного типа и сохранение конфигурации русла рек. 6) Нежелательно осушение
верховьев болот и озер, питавших истоки речных систем. 7) максимум сокращения
добычи торфа на верховьях болот. 8) Выдерживание оптимального состояния осушенных
и переувлажненных земель обеспечившего минимальное вредное воздействие на
природную среду. 9) Использование модели при проектировании мелиоративных земель.
10) Моделирование инженерно-геологических процессов возникших под влиянием
мелиорации. 11) Разработка систем реуглирования водного баланса территори для
создания оптимального водного, теплового питательного режима для почв. 12) Изменение
процессов эволяюции ландшафта под влиянием природных и мелиоративных факторов.
13) Оценка водной и ветровой эрозии почв и грунта и др. процессов и явлений. Разработка
эффективных мероприятий для повышения устойчивости г.п. против деформации,
размыва и выдувания. 14) Использование новейших методов изучения г.с. для
обоснования мелиоративного и водохозяйственного строительства.
Лекция №7.
Транспортное строительство.
Транспортные сооружения: аэропорты, автомобильные и железные дороги и
сопровождающие их насыпи, выемки, мосты, тоннели и др. ширина полосы отвода земель
от транспортных коммуникаций 20 – 100м. Главная особенность транспортных
сооружений: соблюдение необходимых продольных уклонов в зависимости от типа,
категории дорого и условий местности. Влияние транспортных сооружений на
геологическую среду: 1) изменяется ландшафт и появляются новые геоморфологические
элементы. 2) изменение геологического строения участков над трассой и напряжением
состояния массивов г.п. Интенсивное воздействие на г.п. динамических нагрузок под
влиянием транспорта. 3) нарушение поверхностного стока, условий снеготаяния и
фильтрационных св-в г.п. 4) изменение режима грунтовых вод. 5) нарушение
естественных условий тепло-способностей грунтов. 6) изменение мощности деятельного
слоя в зоне разрушения многолетне-мерзлых г.п. 7) развитие инженерно-геологических
процессов и явлений, склоновой эрозии, выветривания вызывающие деформацию г.п.
Основные рекомендации по рациональному использованию и охране г.с.
1) Разработка основ дорожно-климатического районирования территорий, в
зависимости от климата, геоморфологии характера увлажненности грунтов их
температурного режима и гидрогеологических условий. 2) Максимальное сохранение
естественного рельефа и растительности. 3) Обеспечение минимального воздействия
природных факторов на элементы дорожных конструкций. 4) Проведение специальных
инженерно-геологических изысканий с оценкой гидрогеологических условий и учетом
элементов рельефа на линии будущих коммуникаций. 5) Соблюдение нормативных
требований к участкам земляного полотна и использование местных грунтов при его
возведении. 6) Обеспечение устойчивости относов выемок и насыпей. 7) Прокладка трасс
по водоразделам с минимальным количеством и наименьшей глубиной выемок. 8)
Устройство эффективной дренажной системы для сохранения транспортных сооружений
от разрушения. 9) Сохранение природных границ зоны многолетне-мерзлых г.п. 10)
Предепреждение развития инженерно-геологических П и Я (оползней и т.д.).
Эксплуатация п.в.
Интенсивные откачки п.в. вызывают существенное изменения г.с. 1) нарушения
взаимосвязи поверхностных и п.в. 2) нарушение водного баланса речного стока,
изменение руслового режима, исчезнут малые речки. 3) осушение болот и озер ведет к
исчезновению родников. 4) изменения влажности почв растет диаметр зоны аэрации,
осушаются водонасыщенные комплекс г.п. 5) ухудшение компонентов растительных
сообществ и изменение характера растительности. 6) изменения условий питания и
разгрузки п.в. 7) снижение уровня грунтовых вод и других п.в. горизонтов. 8) нарушение
температурного режима и химического состава п.в. 9) ухудшение качества п.в. изменяется
их минерализация с последующим загрязнением. 11) развиваются депрессионные
воронки. Вызывающие деформация участков з.п. зданий сооружений и т.д. 12) изменение
водно-физ св-в г.п. 13) развитие суффузионно-карстовых процессов и др. антропогенных
геологических П и Я. 14) В м.г.п. нарушается естественное геостатическое поле. 15)
нарушение температурного режима м.г.п. с развитием зон сквозных таликов.
Основные рекомендации по рационально использованию и охране г.с.
1) Существенное пополнение запасов п.в. переводом поверхностного стока в
подземный. 2) Заложение водозаборов выше по потоку п.в. относительно участков
загрязнения. 3) Устройство на водозаборах зон санитарной охраны. 4) Изоляция мест
загрязнения от участков питания п.в. 5) Разработка критериев рационального отбора п.в. с
учетом природоохранных требований. 6) Организация сети специальных стационаров по
изучению естественного и нарушенного состояния геологической среды и подземной
гидросферы для разработки природоохранных критериев. 7) Моделирование состояний
г.с. с прогнозом развития возможных негативных геологических Я и П. 8) Составление
комплексных региональных схем прогнозного воздействия на окружающую природную
среду для разработки принципов рационального использования г.с. и водных ресурсов.
Основы инженерной геокриологии.
Общие положения инженерной геокриологии. Инженерная геокриология изучает
многолетне-мерзлые г.п. з.к. являющиеся одним из компонентов г.с. обитания и
инженерной деятельности человека. геокриология (мерзлотоведение) – геологическая
наука которая изучает законы формирования и развития м.г.п. их состав, строение и св-ва,
мерзлотно-геологические явления св-ва мерзлотно-геологических П и Я. Главные задачи
инженерной геокриологии: 1) обоснование и обеспечение строительства и экспулотации
инженерных сооружений, 2) рациональное использование мерзлых г.п. и соблюдение
норм геоэкологии. 3) управление мерзлотными процессами. Инженерная геокриология
состоит из трех разделов: 1) общая теория инженерной геокриологии, 2) региональная
инженерная геокриология, 3) специальная геокриология. Общая теория инженерной
геокриологии имеет следующие направления: 1. теоретические основы и методы
инженерно геокриологических изысканий, 2. инженерная петрология массивов мерзлых
г.п. 3. теория взаимодействия механизмов теплового и химических инженерных
сооружений с мерзлыми г.п. различных типов, 4. инженерная криодинамика, 5.
инженерное геокрилогическое прогнозирование и охрана природной среды в зонах
мерзлых г.п. Региональная инженерная геокриология: 1. изучение инженерно
геокриологических условий отдельных регионов. 2. типизация и распространение
территорий криолито зон. 3. составление обзорных инженерно-геокриологических карт и
обще-геокриологического прогноза для разных видов строительства и эффективности
освоения территорий в целом. Специальная инженерная геокриология: решает
практические задачи связанные с сельско-хоз. деятельностью человека.
Основные понятия и теории.
Криосфера = криолитосфера – это территории оболочки земли, в которых
одновременно при отрицательной температуре могут существовать лед, вода и пар.
Криолито зона – это зона сложенная многолетне-мерзлые г.п. глубина до 1000 – 1500м и
>. Мерзлые г.п. – это г.п. имеющие отрицательную температуру, содержащие лед и
влажность превышающие кол-во незамерзшей воды – на з.п. Морозные грунты – это г.п.
имеющие отрицательные температуры, не содержащие льда и влажность меньшую.
Сезонномерзлые грунты – это грунты которые замерзают зимиой и оттаивают несколько
месяцев. Сезонноталые грунты – это мерзлые толщи которые оттаивают в теплое время.
Криогенная текстура – это текстура минеральной мерзлой г.п. с участие фазы льда.
Сезонное промерзание характеризует г.п. приповерхностного слоя криолито зоны
среднегодовые температуры которых > 0
о
С. Оценивается глубиной промерзания и
обозначается ε
пр
. Сезонное оттаивание – характеризует г.п. приповерхностного слоя
криолито зон у которых среднегодовая температура < 0
о
С. Оценивается глубина
сезонного оттаивания и обозначается ε
от
. Амплитуды колебания температуры (А
о
) –
максимальное отклонение среднемесячной температуры поверхности г.п. от
среднегодовой температуры (t
ср
). Глубина годовых глубинных амплитуд (H
t
) – это
максимальные глубины на которых температура в течении года не меняется. В криолито
зонах РФ их H = 5 – 20 м. Среднегодовая температура г.п. – температура г.п. котрая в
течении года является постоянной. Южная граница распределения мерзлотной линии
оконтуривающая мерзлые г.п. Высотная граница распределения мерзлых г.п. – это
граница которая в горных системах развита преимущественно мерзлых г.п.
Методологические основы инженерной геокриологии.
Они созданы для исследований криолито зон используются методы: геокриологии
и инженерной геокриологи мерзлых г.п. изучает в процессе мерзлотной или
геокриологической съемки которая представляет комплекс полевых работ по составлению
мерзлотных карт, мерзлотного прогноза, выявления закономерностей формирования и
развития мерзлых г.п. разного типа и мерзлотно-геологических процессов и Я. Оснвовй
мерзлотной съемки служит ландшафтно-ключевой метод с выделением ключевых
участков с помощью которого производится типологическое ландшафтное районирование
территории в зависимости от факторов и условий существования мерзлых г.п. важной
чертой морозного прогноза является разработка мероприятий по направленному
изменению мерзлотных условий с учетом природных факторов и антропогенным
воздействием человека.
Характеристика мерзлых г.п.
Мерзлотные г.п. могут быть дисперсионные и торфяные грунты, трещиноватые и
выветренные, магматические метаморфические сцементированные осадочные г.п..
наземное и подземное скопление льда и снега рассматриваются как мономинеральные г.п.
а лед как сцементированный минерал. В мерзлых г.п. влага находтся в 3-ех определных
состояниях лед, вода и пар. Лед и вода находятся в постоянном динамическом равновесии,
при понижении температуры увеличивается кол-во льда за счет незамерзшей воды и
наоборот. В зависимости от пребывания в мерзлотном состоянии выделяются г.п. 1)
кратковременно мерзлые существующие часы, сутки, диаметр 10-и см. 2) сезонно-
мерзлые существующие несколько лет диаметр 1-ые м. 3) многолетне-мерзлые г.п.
существующие годы сотни, тысячи лет и более d= 100-и м. В зависимости от характера
промерзания выделяются: Эпикриологические многолетне-мерзлые г.п. – это г.п.
пришедшие в мерзлое состояние после завершения своего гипергенеза, формируются при
одностороннем промерзании толщ сверху вниз и наращивают мощность за счет
углубления нижней границы мерзлоты. Синкриологические многолетне-мерзлые г.п. – это
г.п. процесс генезиса которых сопровождался одновременным или синхронным
переводом в мерзлое состояние. Формировался на мерзлом субстрате. Который
наращивается за счет накопления осадков. Верхняя граница постепенно поднимается.
Диакриологические многолетне-мерзлые г.п. возникшие в результате всестороннеого
перемещения переувлажненных рыхлых осадков. Для разреза криолито зоны характерны
сочетание и комбинация всех перечисленных типов многолетне-мерзлые г.п. с
образование поликриогенных компонентов. Криологическая структура мерзлых г.п.
характеризуется наличием ледяного каркаса из включений и прослоев льда разной формы
и ориентировки которые цементируют минеральный скелет г.п. Криогенные текстуры
скальных г.п. формируются в зависимости от характера распределения и морфологии в
них пустот, трещин, каверн, пор и т.д. которые заполняются влагой и льдом. В
изверженных мерзлых г.п. выделяется трещиные, трещино-жильные криогенные
текстуры. В осадочных сцементированных мерзлых г.п. выделяются пластово-трещиные,
трещинно-поровые типы криогенных текстур. По мощности льда различаются тонко-
средне-толстотрещинные и трещинно-жильные криогенные текстуры. В зависимости от
ориентировки и взаимоотношения прослоев льда выделяются массивная, слоистая,
блоковая, ячеистая текстура. В зависимости от размеров прослоев льда и расстояний м/у
ними выделяется тонкослоистая и мелкосетчатая ∆ расстояние м/у льдинками < 10 мм.
Среднеслоистая среднесетчатая ∆ > 10 но < 100мм. Редкослоистая и крупносетчатая ∆ >
100м. Криоегнные текстуры мерзлых дисперсионных г.п: слоистая, массивная,
сетчатая, каркасно-блокковая, порфировидная, шлировая, линзовидная и др. В
грубообломачных мерзлых г.п. текстуры массивная, слоистая, линзовидная, слойчатая в
которых прослои льда изогнуты и наследуют форму обломков. Мерзлых г.п. отличаются
от не мерзлых спецификой минералообразования геохимических и процессов
выветривания. В условиях криолито зоны, растительные и животные остатки, образуются
различные водородные осединения фосфатный Н и H
2
S. Процессы гумусообразования,
ограничены вместо гумусовых кислот образуются агрессивные фульвокислоты и их
органоминеральные соединения. Активизируются процессы карбанатизации и
сульфатизации с образованием кальцита, гипса и горизонтов с соляными водами и
рассолами. Для мерзлых дисперсных г.п. характерно повышенное содержание
углекислоты, отчетливая восстановительная обстановка и кислая среда. В такой среде
силикаты разлогаются и образуются закисные закисные формы железа, гидрослюда,
монтмориллонит, накапливается выветрившийся пирит марказит, сидерит и др. специфика
выветривания в криолито зоне проявляется в резком преобладании физического
выветривания над химическим. В результате многократного промерзания и оттаивания
дисперсионных г.п. обломки и частицы подвергаются дроблению с образованием
пылеватых частиц (алевролитовых 0,01 – 0,05 мм.). В количестве до 60% и более
гранулометрический состав таких процессов выветривания характеризуется слабой
сортировкой минеральных фракций.
Лекция №8.
Св-ва мерзлых г.п.
Наиболее важные св-ва: физические, теплофизические, механические, пучинистые,
осадочные (связанные с просадкой). Физ св-ва мерзлых г.п. 1) плотность
сложения
гоненарушено
льдом
разнымтекстурооб
V
m
, 2) влажность содержание в мерзлых г.п. воды
удаляемой высушиванием при температуре 100
о
С до постоянной массы г.п.
дополнительно выделяется 2.1. суммарная влажность W
c
– это отношение массы всех
видов воды в тв. и т.д. состоянии содержащейсия в мерзлых г.п. к массе ее скелета и
находящихся в них солей. 2.2. общая или естественная влажность W
ест
– отношение массы
воды всех категорий к массе г.п. 2.3. объемная влажность W
об
– отношение объема воды в
тв. состоянии и жидкой фазы к мерзлой воде. 3) льдистость – показатель
характеризующий содержание подземного льда в мерзлых г.п. в % или доля единиц.
Дополнительно выделяются 3.1. суммарная льдистость отношение массы всего льда в
массе сухой г.п. 3.2. относительная льдистость – отношение М всего льда в объему
мерзлых г.п. 3.3. объемная льдистость – отношение объема всего льда в объему мерзлых
г.п. в зависимости от льдистости выделяются: а) сильно льдистые мерзлые г.п. – объем
льда больше 50% от общего объема мерзлых г.п. после оттаивания они переходят в
текучее и текуче-пластичное состояние, имеют высокую просадочность малую несущую
способность, большую сжимаемость. б) льдистые мерзлые г.п. льдистость от 25 – 50%, св-
ва промежуточные м/у соседними типами мерзлых г.п. с) слабо льдистые мерзлые г.п.
льдистость < 25%, после оттаивания переходят в вязко-палстично или полутвердое
состояние, имеют высокую водопрочность и низкую сжимаемость. 4) Пористость – это
отношение объема всех пустот занятых незамерзшей водой и льдом к объему мерзлых г.п.
5) Размываемость – это способность мерзлых г.п. отдавать частицы минеральной массы в
результате одновременного механического и теплового воздействия. 6) Размокаемость –
это способность мерзлых г.п. при взаимодействии с водой терять связанность и
превращаться в рыхлые массы. 7) Термическое расширение-сжатеи при изменении
температуры и оценивается коэффициентом литологического α м объемного β
расширения, которое характеризует линейную и объемную деформации мерзлых г.п. при
изменении температуры на 1
о
С. 8) Морозостойкость – это способность г.п. выдерживать
без разрушения многократное замораживание и оттаивание. Дополнительно 8.1. марка
морозостойкости – это число циклов промерзания и оттаивания в результате которых
происходит потеря 25% первоначальной прочности и 5% массы. 8.2. характер
морозостойкости. К
м
– отношение предельного промерзания образцов при сжатии после
замораживания сухих образцов к пределу пористости при сжатии сухих образцов. 9)
Экспериментальные св-ва. 9.1. удельная электропроводность (τ) – это способность
мерзлых г.п. проводить электрический ток 9.2. удельная электросопротивление (ρ) – это
св-во мерзлых г.п. обратное электропроводности. 9.3. диэлектрическая проницаемость –
это способность к поляризации под воздействием переменного электромагнитного поля за
счет упорядоченной ориентации имеющихся в мерзлых г.п. связанных электрических
зарядов. 10) Упрагие св-ва – характеризуются скоростями распределния упругих волн в
мерзлых г.п. поперечных и поверхностных. Б) теплофизические св-ва мерзлых г.п. –
коэффициент теплопроводности – это способность мерзлых г.п. перемещать тепловую
энергию и числено = потоку теплоты, проходящей ч/з 1-у площади за 1-у времени, при
темпераутном градиенте равном 1-е. объемная теплоемоксть – это кол-во тепла которое
необходимо сообщить единице объема мерзлых г.п. чтобы изменилась ее температура на 1
о
С. коэффициент теплоемкости мерзлого грунта К
мг
– это скорость выравнивания
температуры в различных точках мерзлых грунтов. В) механические св-ва мерзлых г.п.
модули общей и упругой деформации коэффициент вязкости и сжимаемости.
Коэффициент Пуассона. Сопротивление сжатию, растяжению, раздвигу, сдвигу.
Криологические св-ва. Ползучесть – это парастатические деформации во времени в
мерзлых г.п. под действием нагрузки. Г пучинистые св-ва – это способность г.п.
деформироваться в результате промерзания за счет увеличения объема и массы влаги.
Основыными параметрами характеризующие пучинистые св-ва – это общая деформации
пучения. Модуль пучения, удельные пластические силы пучения отражающие боковое
давление на фундаменте сооружений. Д осадочные св-ва характеризуют уплотнение
мерзлых г.п. в результате их оттаивания. Основные параметры осадочных св-в
коэффициент оттаивания и сжимания.
Строение криогенных многолетне-мерзлых толщ.
1) Эпикриогенные толщи – это скальные и полускальные г.п. преобладающие в
разрезе криолито зоны. Формируются при промерзании сверху вниз литифицированных
г.п. строение их зависит от состава сложности обводненотси, трещиноватости, срденей
температуры на поверхности. Климата и др. факторов мощность до 100 – 1500 м. и более в
разрезе эпикриогенные толщи сверху вниз. Выделяются 3-и зоны разной степени
выраженности. А) приповерхностная зона сильного промерзания г.п. и активного
криогенного выделения ее глубина определяется слоем годовых колебаний температур. В)
промежуточная зона – сложена промерзшими г.п. древнейшей к.в. которая подстилается
малольдистыми, часто морозными г.п. мощности несколько сотен метров. С) нижняя зона
– это горизонт трещинных коренных г.п. содержащие скопление соленых вод или
рассовлов с отрицательной температурой – криопэги (подземные озера с максимальной
концентрацией солей). Криогенное строения толщ рыхлых отложений зависит от их
состава генетического типа степени литификации г.п. влажности, наличия водоносных
горизонтов и ландшафтно-климатической обстановки. С эпикриогенными св-вами
эпигенетические ледяные жилы мощностью до 6 – 8м. приурочены к верхним горизонтам
разрезов. 2) Синкриогенные толщи – формируются на эпикриогенных многолетне-
мерзлые г.п. игра.щих роль субстрата, мощность их несколько десятков метров верхняя
граница этих толщь постепенно смещается на величину мощности ежегодного накопления
континентальных осадков с учетом их распучивания при переходе в мерзлое состояние.
Новообразование отслеживает переход в многолетне-мерзлое состояние постепенно через
цикл промерзания оттаивания число которых может достигать нескольких 10000-яч. В
зависимости от строения синкриогенных толщ выделяется южный и северный типы
разрезов. В результате южного типа равномерно по всей мощности располагаются
толстые горизонтальные слои льда. Иногда они отсутствуют и г.п. породы приобретают
массивную малольдистую криотекстуру. В разрезах северного типа мерзлые г.п. по всей
мощности имеют высокую льдистость тонкослойчатую или слоисто-сетчатую
криотекстуру и содержат ледяные шлиры до нескольких см. В целом криогенные толщи
имеют супечаную пылеватый состав обогащенный растительными остатками, рассеянным
органическим ве-вом разной степени разложения и содержит вертикальные ледяные жилы
языковидной формы. 3) Диакриогенные толщи – мерзлых г.п. возникшие в результате
всестороннего промерзания переувлажненых осадков имеет высокую льдистость.
Криотекстуры их базальные решетчатые, сетчатые.
Криолито зона.
В пределах криолито зоны имеет сплошное или прерывистое распростроенение по
всей площади и на глубину. От других частей разреза з.к. криолито зона отличается тем,
что слогающие ее г.п. имеют отрицательные температуры. Независимо от наличия и
фазового состава в них воды. географическое распределение криолито зоны зависит от: а)
от условий формирования и температурного режима в лое годовых колебаний температур,
б) ландшафтно-климатических и орографических условий. в) наличия сквозных таликов и
лр. Факторов. В площадном развитии криолито зоны делятся на южные и северные
геокриологические зоны. В каждой из которых выделяются под зоны сплошного и
прерывного типа распределения многолетне-мерзлых г.п. развитие криолито зоны на
глубину определяется геокриологическими и гидрогеологическими особенностями района
условиями многолетнего промерзания г.п. и общей истории геокриологического развития
в позднем KZ. В результате непрерывного формирования мерзлые толщи разделенные
слоем талых г.п. в геологическом строении кроилито зоны принимают участие рыхлые
отложения KZ и Q возраста и до KZ геологической формации. Криолито зона сложена
эпикриогенными г.п. различной степени льдистости от слабольдистых до льдистых. Их
возраст определяется сначала многолетнего промерзания которая оценивается от 2 млн.
лет и более и до нескольких в зависимости от того где выделены мерзлотные толщи. В
разрезе криолито зоны в зависимости от содержания в мерзлых г.п. льда соленых вод.
рассолов и газов выделяется ярусы: 1) ярусы мерзлых и морозных г.п. содержащие и не
содеражщие лед. 2) ярусы охложденых г.п. до температуры ниже 0
о
С. содержащие
соленые п.в. и рассолы, а так же гидраты газов. 3) ярусы реликтовых плейстоценовых
многолетне-мерзлых г.п. перекрытые с поверхности только талыми или талыми и
мерзлотными многолетне-мерзлыми позднеголоценовыми и современными г.п. по
условиям залегания и формирования выделяется субаэральная область криолито зоны
компонентов. Субмаринная область криолито зоны основывается полярные области
криолито зоны под акваторией полярных областей и прилегающих морей. Субляциальная
область криолито зоны под ледниками. 1) Субаэральная криолито зона – занимает всю
сумму территорий ФР и БСССР. В зависимости от характера площадного
распространения, мощности криогенного строения и криогенного возраста она делится на
северные геокриологические зоны. 1.1. южная геокриологическая зона – к этой зоне
относится горные системы юга Сибири и большой. В ее разрезе выделяется один ярус
мощность до 100м. изменение мощности на равнинах зависит от широты местности, а
вгорах от высоты зоны теплообмена. В этой зоне четко проявлены широтная зональность
изменения мощности мерзлых толщь. Выделяются под зоны: а) подзона рекдоостровного
распространения многолетне-мерзлых г.п. ее мощность 15 – 25 м. б) подзона массивно-
островного распростронения многолетне-мерзлых г.п. мощность до 25 – 50м. в) подзона
перерывистого распротроения многолетне-мерзлых г.п. мощность до 100м. возраст
многолетне-мерзлых г.п. зоны позднеголоценовый и соврменый. 1.2. северная
геокриологическая зона – южная граница этой зоны в еврпейской части совпадает с
полярным кругом в зпадной Сибири она до параллели 60
о
в восточной Сибири Забайкалье
достигает широт ~ 53
о
. Ее мощность колеблется от 0 до 1500м и более в пределах горного
рельефа и древних щитов зона состоит из одного яруса сложенного многолетне-мерзлых
г.п. которые подстилаются талыми водоносными толщами. На других платформах
молодых плитах и вдоль побережья полярного бассейна ярус многолетне-мерзлых г.п.
имеет мощность от 25 – 500 м. и подстилается охлажденными г.п. содержащими криопеги.
На севере русской платформы в пределах Западно-Сбириской плиты и межгорных
впадинах Прибойкальая зона характеризуется 2-ух ярусными строением. Верхний ярус
многолетне-мерзлых г.п. имеет позднеголоценовый криогенный возраст, а нижний ярус
плейстоценовый возраст. Ярус многолетне-мерзлых толщ разного возраста сливаются и
образуют криогенную толщу большой мощности которая в З-С достигает 300 – 500м, в
Сибирской платформе – до 1000 – 1500, в горных районах С В до 300 – 800м. и более в
метиоритных впадинах до 200 – 400 м.мощность криолито зоны в горных районах
увеличивается с ростом высоты рельефа и степени его расчлененности. В разрезе зоны
развивается сквозные и несквозные талики речного типа. В пределах низменных равнин
на платформах и молодых плитах на поверхности разрезов 2-а типа многолетне-мерзлых
толщ. 1) высокольдистые эпикриогенные морские и ледниковые рыхлые отложения с
залежами пластовых льдов. 2) высокольдистые синкриогенные озерные аллювиальные
склоновые и др рызлые отложения с мощностью до 40 – 80 м. с сингенетическими
ледяными жилами. Мерзлотные толщи рыхлого чехла подстилаются эпикриогенными
коренными скальными и полу скальными г.п. 2) Субмаринная криолито зона – включает
океаническую и мелководную части полярных бассейнов. Океанические криолито зоны
занимают впадины арктического бассейна и сложена овлажненными г.п. насыщенными
морской водой с температурой до – 0,7
о
С. мощность = 1-е 10-и км. шельфовая криолито
зона приурочена к шельфу акртических морей она сложена охлажденными г.п. с
температурой 0,7 – 1,9
о
С. содержит реликтовые линзы мерзлых г.п. 3) Субляционные
криолтто зоны развиваются под холодными ледниками, у которых температура льда на
подошве ниже 0
о
С мощность 1-е м. до 500 м. и более. Темпераутра г.п. под
малоподвижными ледниками модет достигать – 10
о
С – 15 и ниже. Талики. Это
значительные толщи г.п. в зонах сильного развития мерзлоты, существующие непрерывно
более годы. Выделяются: 1) несквозные – распространяются на некоторою глубину и
подстилаются снизу многолетне-мерзлых г.п. 2) сквозные талики – это массы талых г.п.
залегающих по всей мощности мерзлой толщи. 3) внутримерзлотные это тела разной
формы талых и немерзлых г.п. ограниченные со всех сторон многолетне-мерзлых г.п. 4)
первичные талики – это участки г.п. которые ранее не переходили в мерзлое состояние.
Если таликовые зоны образуют значительные площади, то формируются таликовые зоны.
Разработаны многочисленные классификации таликов. По положению в рельефе
водораздельные склоновые цельные. По условиям и степени обводненотис
водонасыщения, водоупроные и сухие. По морфологии: изометричные воронкообразные,
удлененые, рубчатые и др. по продолжительности существования: многолетние, сезонные,
устойчивые, неустойчивые. В зависимости от динамики п.в: водопоглащающие,
вдовмещающие, водопроводящие, водовыводящие. По отнгошению водоносных г.п. к
многолетне-мерзлым г.п: надмерзлотные, межмерзлотные. Внутримерзлотные,
подмерзлотные. В зависимости от способа теплопередачи: кондуктивные, конвективные и
переходные м/у ними. В зависимости от источника вмещающего тепла: энергия солнца,
поверхность п.в. эндогенные потоки тепла, экзогенные реакции и т.д. Часто используются
классификация Рашевского. Типы и подтипы таликов в зависимости от типов
вмещающего тела.
Гидрологические особенности криолдиот зоны.
В результате криолиты зоны выделяются 3и типа п.в: надмерзлотные,
межмерзлотные, подмерзлотные котореы гидравлически связаны м/у собой через
сквозные талики и взаимодействуют с п.в. Надмерзлотные воды – это п.в. деятельного
слоя и подмерзлотных островных таликов. Водоупроные горизонты – верзняя граница
многолетне-мерзлых г.п. в теплое время года надмерзлотные воды имеют вес признаки
безнапорнызх грнутовыз водоносных горизонтов, питаются за счет атм. Осадков и
поверхностных водоемов и водотоков. При этом область распростроения надмерзлотных
вод связана с областью их питания. В зимнее время надмерзлотные воды постепенно
промерзают сверху вниз. Сопровождаются параллельным ростом внутреннего давления
или напора, что является причиной формирования наледей и бугров пучения на
поверхности грунтов. Межмерзлотные воды – приурочены к замкнутым и сквозным
таликам, имеют разную температуру и степень миграции (к ним отностся п.в. криолито
зоны образующие разные геологические структуры). Подмерзлотные в. – залегают ниже
подошвы многолетне-мерзлых г.п. на глубине = 600м. и выше. Они могут быть и
безнапорными. Минирализация разнообразная от пресных до рассолов высокой
концентрации.
Лекция №9.
Наружные сети.
В ходе проектирования наружных сетей сантезнических коммнуникаций решаются
задачи: 1) обеспечение устойчивости трубопроводов, 2) исключения возможности
замерзания транспортируемой жидкости, 3) сохранение теплового режима многолетне-
мерзлых оснований близко расположенных зданий и сооружений. Для прокладки
трубопровода используются способы: наземные, надземные, подземные. Выбор способа
производится на основе сравнения вариантов технико-грунтовых режимов в зависимости
от мерзлотно-грунтовых условий и др. при этом принцип 1 применяется при надземной
прокладке и подземной в вентилируемых каналах, принцип 2 при наземных и подземных
прокладках в грунте и невентилируемый. В проекты закладывается совмещение по
возможности максимального кол-ва в 1-й трассе горячих, теплых и холодных
трубопроводов, разного назначения с целью сохранения холодных водоводов от
замерзания. На участке жилой застройки межквартальные сети укладываются в створьях
улиц внутри квартир, внутри зданий часто используется надфундаментные конструкции
ограждения и эстакады. Надземные трубопроводы оборудуются тепловой изоляцией.
Для их монтажа используется бесфундаментные опоры, существующие надземные
конструкции: холодные подполья, и технические этажи. Зданий и сооружений с
подвешенным трубопроводом к стенам и перекрытиям. Недостатки надземного способа:
1) высокие потери, тепла горячих трубопроводов. 2) Низкий срок службы
теплоизоляционных материалов. 3) трудности в организации движения транспорта и
пешеходов при эксплуатации транспортных магистралей. При наземном способе для
прокладки используются железо-бетонные коробы или засыпаются для изоляции
рыхлыми материалами из местных г.п. Преимущества: 1) минимальное тепловое
воздействие трубопроводов на многолетне-мерзлые г.п. 2) низкая стоимость
строительного монтажа. Недостатки: 1) трудности трассирования трубопроводов на з.п.
застроенных территорий. 2) нарушение естественного режима и динамики накопления
снежного покрова. Подземная прокладка проводится: 1) раздельная укладка в траншеях
водопроводов и линиях канализации. 2) оборудование трубопроводов на свайном
основании. 3) совмещение трубопроводов разного назначения в одной трассе, 4)
совмещение разных типов трубопроводов в вентилируемом проходимом двух ярусном
канале оборудованном в одной трассе. 5) каналы делают из сборных железо-бетонных
конструкций шириной 2-а метра высотой нижнего яруса 1,8 м, верхнего яруса 1,6м.
глубина заложения трубопроводов зависит от мощности слоя сезонного оттаивания,
состава и св-в грунтов и составляет 0,5 – 1,5 м. до верха трубы или кромки с канала. В
некоторых схемах оборудования траншей кровля канала совпадает с д.п. и играет роль
тротуара. На участках местности с небольшим уклоном закладываются самотечные
трубопроводы, глубина 3 – 3,5м. при создании теплых и холодных трубопроводов
разрабатывается и осуществляется комплекс мер по защите транспортируемых жидкостей
от замерзания: дополнительный подогрев водопроводной воды на станциях перекачки, 2)
расположение трубопроводов в траншеях внутри зоны влияния теплосетей или
коллекторов, сбрасывающих высоко-температурные промышленные стоки. 3)
использование теплоизоляционных материалов для утепления труб в местах их
возможного промерзания. 4) применение специальной незамерзающей опорно-
регулировачной арматуры и др. Для защиты теплового режима многолетне-мерзлых
оснований зданий и сооружений от влияния наружных сетей должны соблюдаться
безопасные расстояния. м/у трубопроводом и кромкой фундамента. эти расстояния
зависят от динамики температуры многолетне-мерзлых г.п. типа трубопроводов, способа
их прокладки и др факторов но во всех случаях должны быть не менее 6 м. для
водопроводов и каналов сетей, не менее 12 м. для теплотрасс. Так же должны
соблюдаться определенные технологические требования при оборудовании вводов
трубопроводов в здания сооружения и вывода из них.
Автомобильные и ж/д.
Выделится 2-е категории ж/д: общие и промышленных предприятий. 5-ть
категорий автомобильных дорого в зависимости от интенсивности движения. 1) более
14•000 авто/сут, 2) 6 – 14 авто/сут, 3) 2 – 6 авто/сут, 200 – 2000 авто/сут, до 200 авто/сут.
Для каждой категории дорого разработаны определенные нормативы технических
требовании. Выбор способа обеспечения устойчивости дорого зависит от состава,
состояния и св-в многолетне-мерзлых г.п, их влажности и др. факторов. По дорожно-
мерзлотной классификации выделяется 4-е категории грунтов, являющихся основными. 1)
непросадочные относительная сжимаемость грунта при оттаивании менее 0,01, 2)
малопросадочные 0,1 – 0,01, 3) просадочные 0,1 – 0,4, 4) сильно просадочные более 0,4.
грунты оснований дорого используются по принципу 1. их мерзлотное состояние
сохраняется или по принципу 2. грунты оттаиваются в процессе эксплуатации. При
проектировании и строительстве дорожных трасс решаются задачи: 1) выор варианта с
минимальным протяжением дороги и наименьшим кол-вом водных преград. 2) наилучшие
мерзлотно-грунтовые условия с преобладанием участков над водоразделами, сложенные
грунтами 1-ой и -2ой категории. 3) обход участков интенсивно развитых криогенных
процессов и явлений и содержащих подземные льды в разрезе отложений. 4) исключение
снежных запасов и влияния склоновых процессов. 5) оптимальная конструирование
дорожных покрытий земляного полотна насыпей, откосов, водопропускающих и
дренажных устройств. 6) соблюдение технических требований к профилю дорого. 7)
сопоставимость объемов засыпки понижений. 8) сохранение заданного температурного
режима и мощностей многолетнего оттаивания грунтов основания и сезонного оттаивания
земляного полотна и др. пропуски поверхностных вод проектируются через каждые 300 –
500м. вдоль трассы дорого. Способы: 1) на участке сложенном грунтами 1 – 2 категории
укладываются водопропуски. Трубы диаметром 2 – 3 м. 2) на участке сложном грунтами 3
– 4ой категории для пропуска мелких постоянных и временных водотоков оборудуются
мосты малых отверстий на сквозных рамностойчатых и столбчатых опорах. 3) устройство
фильтрационных насыпей заменяющих пласты малой отверстий из остроугольных
обломков размером не менее 30 см. Для защиты дорожного полотна от наледей
используются: дренажные канавы для отвода поверхностных вод.2) мерзлые грунтовые
перемычки из транешии глубиной 1м. и шириной 3 – 5м. Для перехвата и отвода
грунтовых вод и ограничения площади развития наледи в строну трассы дороги. 3)
препятствие из систем снежных валов и деревянных заборов. Для защиты дорог от
снежных заносов предусматривают: 1) на участках открытой местности мощность слоя
дорожной насыпи проектируется с учетом максимальной высоты снежного покрова с
дополнительным запасом от 1,2 – 0,4 м. в зависимости от категории дороги. 2) строгое
соблюдение технических требований и стандартов при трассировании дорог ч/з выемки
разной глубины. Это необходимая крутизна откос, оборудование насыпи дополнительной
шириной обочины. 3) устройство заградительных барьеров из снегозадерживающих
щитов. Основные технические требования устройств транспортных магистралей
городов: Это соблюдение продольных и поперечных уклонов. Продольные уклоны
городских дорого должны быть не менее 1 – 2%, поперечные не менее 1,5%. Эффективная
эксплуатация улиц тротуаров площадей связанных с решением задач: отвод с территори
города ливневых и талых вод. 2) защита магистралей от снежных заносов.
Вертикальные горные выработки.
1) Скв. Глубинного бурения. Скважинная разведка и эксплуатация оказывают
значительное влияние на окружающие многолетне-мерзлые г.п. с формированием ореолов
оттаивания которые сопровождаются воронкообразные провалами д.п. для обеспечения