Материал: Конспект лекций по Инженерной геологии н

Особый характер имеет выветривание глинистых пород, происходящее в котлованах, откосах, подземных выработках. Увеличение влажности вызывает набухание породы с нарушением цементационных связей. Подсыхание приводит к усадке с появлением трещин. Аналогичные результаты может дать снятие части природной нагрузки (например, при отрывке котлована). Все такие изменения приводят к разупрочнению грунта и последующему разрушению. Это характерно и для таких полускальных пород, как аргиллиты, глинистые сланцы, мергели, опоки и др. Поэтому в строительных технологиях не допускаются длительные перерывы между разработкой котлована и бетонированием фундамента.

Выветривание – всеобщий процесс, действующий и на материалы искусственных сооружений, откосы выемок и насыпей и т.д. Защита от выветривания достигается нанесением на поверхности пород и материалов стойких покрытий или пропиткой их различными вяжущими.

В зоне действия селя выделяются: бассейн селя, т.е. площадь сбора воды и обломочного материала; русло; область отложения. Соответственно зонируются и противоселевые мероприятия. В первой зоне это лесомелиорация, способствующая закреплению обломочного материала, создание систем водосбора и водоотведения. При расположении сооружений во второй зоне применяют селеотбойники, селеуловители, селенаправляющие дамбы, а при известном русле селя – селедуки для пропуска селя над дорогой. Для второй и третьей зон может быть конкурентоспособным и тоннельный вариант трассы дороги.

6.4.Геологическая работа рек и аллювиальные отложения

Большая часть стока атмосферных осадков попадает в постоянные поверхностные водотоки – реки. Их геологическая работа – разрушение горных пород, перенос и отложение продуктов разрушения, т.е. создание речных, или аллювиальных отложений. В конечном счете, реки, как и рассмотренные ранее временные потоки, являются фактором денудации, приводя к сглаживанию, выравниванию земной поверхности. В итоге длительной работы эрозии и аккумуляции реки вырабатывают особую форму рельефа – речную долину, проходя в своем развитии ряд стадий.

В начальной стадии для реки характерны большие уклоны и соответственно скорость течения, интенсивная эрозия с выносом всего обломочного материала в принимающий бассейн. Долина узкая и глубокая, типа теснины или ущелья. Это стадия молодости, типичная для горных рек.

По мере приближения к предельному профилю равновесия уклоны уменьшаются, скорость течения падает, глубинная эрозия сменяется боковой. Берега размываются, увеличивается ширина долины, возникают излучины (меандры), русло блуждает по широкой долине (рис.7.1). Река мелеет, появляются отмели, перекаты, косы, старицы. Такие реки, типичные для равнин, находятся в стадии старости.

Рис. 7.1. Меандры рек, плесы (1) и перекаты (3):

2 – прирусловая отмель; 4 – часть прежнего русла; 5 – место прорыва;

6 – старица

Формы речных долин очень разнообразны, так как зависят от многих взаимосвязанных факторов – тектоники, геологического строения и типа пород, рельефа. Характерное строение долины равнинной реки приведено на рис.7.2.

В зависимости от условий образования речные, или аллювиальные отложения делятся на русловые, пойменные, старичные и дельтовые. Русловые отложения залегают в нижних горизонтах, причем наибольшая их мощность может оказаться в стороне от современного русла. Это связано с изменениями положения русла в долине, его меандрированием, наличием рукавов. Пойменные отложения составляют верхние горизонты, а старичные представляют отложения стариц, залегая в виде линз.

Рис. 7.2. Речная долина: 1 – русло; 2 – пойма; 3 – первая надпойменная терраса; 4 – склон долины; 5 – аллювиальные отложения

Русловой аллювий представляет собой наиболее крупные обломки – валуны, гальку, гравий, песок; в равнинных реках последний преобладает. Вследствие частых изменений направления и скорости течения потока для руслового аллювия характерны выклинивание и смена отложений на малых расстояниях, косая слоистость. При достаточной мощности русловой аллювий – а наибольшая толща его может быть и в стороне от современного русла - является хорошим основанием опор мостов. Часто используется также как строительный материал – заполнитель бетона и др.

Пойменный аллювий отлагается на пойме во время паводков. Это мелкие и пылеватые пески, супеси, суглинки, часто обогащенные органикой. Характеризуются тонкой горизонтальной слоистостью, значительной пористостью. Могут включать погребенные почвы, указывающие на перерывы в осадконакоплении.

Старичный аллювий отлагается в старицах – старых отделившихся от русла рукавах и излучинах рек. Для них характерны периодические затопления, заболачивание. В результате старичный аллювий представлен иловатыми песками, илами и глинистыми породами, а также торфом. Это слабые водонасыщенные, сильносжимаемые грунты.

Дельтовый аллювий образуется в устьях рек; представлен мелко- песчаными и глинистыми грунтами, илами. Залегает наклонными слоями с постепенным уменьшением мощности в сторону бассейна.

Берега рек, речные долины издавна осваивались и заселялись человеком. Здесь расположены многие крупные города, ведется масштабное строительство. При этом речные долины имеют сложные рельеф, геологическое и гидрогеологическое строение. Аллювиальные отложения, слагающие дно долины, пойму, надпойменные террасы, не выдержаны по глубине и простиранию. На коренных склонах они могут перекрываться делювиальными отложениями, часто подверженными оползням. Водоносные горизонты могут быть связаны с речными водами. В аллювиальных песках возможно проявление плывунов. Во многих долинах встречаются переуглубленные участки древнего русла. Большое значение имеют экологические вопросы. Все эти аспекты должны выясняться, анализироваться при инженерно-геологических изысканиях.

Лекция 7. Экзогенные процессы. Основные генетические типы отложений, их строительная характеристика (Геологическая деятельность морей, озер, болот, ледника)

7.1. Геологическая деятельность морей и морские отложения

Масштабы деятельности морей и океанов огромны. Она проявляется в виде разрушения пород берега и прибрежной зоны, переноса этих продуктов, а также материала, вынесенного поверхностными водами. Образующиеся осадки совместно с остатками морских организмов и растений, солями и пр. со временем преобразуются в ОГП морского происхождения (генезиса).

В прошлые геологические эпохи многие участки, ныне являющиеся сушей, неоднократно на длительное время затапливались. Этим объясняется повсеместная распространенность морских отложений.

Процессы разрушения, переноса и отложения протекают по - разному на различных участках моря или океана. В этом отношении выделяются:

- материковая отмель (шельф) до глубины 200 м;

- материковый склон при глубинах 200…2500 м;

- океаническое ложе (2500…6000м);

- глубокие впадины.

Наибольшую разрушительную работу совершают ветровые волны – морской прибой; в меньшей степени приливно-отливные и прибрежные течения. Постоянные удары волн приводят к образованию волноприбойной ниши, затем к обрушению нависающих пород (рис.8.1). В результате морской берег разрушается и отступает со скоростью, зависящей от глубины у берега, строения и прочности пород. Обрушившиеся породы интенсивно обрабатываются водой и постепенно у берега формируется пляж, гасящий энергию волн и предохраняющий берег от дальнейшего разрушения.

Рис. 8.1. Схема абразии (а) и влияние характера напластования (б)

Разрушительная работа моря называется абразией. В результате ее на берегу образуются волноприбойные террасы, которые могут быть сложены как коренными породами, так и обломочным материалом. В связи с колебательными ТД и соответственно наступлением (трансгрессия) и отступлением (регрессия) моря указанные террасы могут располагаться как выше современного уровня моря, так и ниже его.

Для противодействия абразии применяются волноломы, волноотбойные стенки, буны. Большое значение имеют меры по сохранению пляжа или восстановлению его.

Геологическая работа моря приводит к образованию всех типов ОГП. При этом в разных зонах накапливаются осадки определенного типа.

У самого берега накапливаются наиболее крупные обломки – валуны, галька, гравий. На шельфе продолжается поступление обломочного материала, все более мелкого с увеличением глубины. Эта зона насыщена флорой и фауной, при отмирании которой накапливаются органогеновые осадки. В итоге здесь формируются пески, песчаники, илы, синие и черные глины, известняки.

В зону континентального склона поступает лишь пылевато-глинистый материал, участвующий в формировании химических и биохимических пород: мергелей, мела, известняков.

В глубоководную зону обломочный материал с суши не поступает. В образовании осадков участвуют растворенные в воде вещества, космическая пыль, продукты извержения подводных вулканов. Образуются красные глины, мел, кремнистые отложения. С учетом указанного порядка смены состава отложений для геологического разреза определенного участка можно установить, имело место наступление (трансгрессивный разрез – снизу вверх конгломераты, песчаники, известняки, глины) или отступление моря (регрессивный разрез с залеганием пород в обратном порядке).

Своеобразным видом морских отложений являются лагунные. Лагуны представляют собой отделившиеся мелководные участки моря, отрезанные косами и пересыпями, созданными вдольбереговыми течениями. Характер отложений в них зависит от климата, степени солености и др. Чаще всего это химические ОГП – сульфаты и галоиды.

Для морских отложений характерна высокая степень обработки и сортировки материала, правильная горизонтальная слоистость, большие распространенность в плане и мощность слоев.