Предмет и задачи инженерной геологии

           

МЕРОПРИЯТИЯ по борьбе и профилактике в оползневых районах:

 

Пассивные:

   - посадка деревьев  и кустарника на склонах

   - укладка дерна

   - запрет подрезания  склонов

 

Активные;

- возведение опорных стен

- выполаживание склонов

- закрепление  грунтов  склона

- устройство земляных  контрбанкетов и    

  ступенчатых откосов.

СЕЛЬ

Сель  – временный грязекаменный поток.

Равнинная  или   горная   река   с  каменистым  дном  переносят    до  1 т/м³    твердого  вещества. Плотность селевого  потока  достигает от 1,5 т/м³ до 2,6 т/м³.     Содержание   твердого   материала   в селевом потоке  зависит   от  уклона  русла   потока.

• Скорость потока достигает 6-7 м/сек.

• Продолжительность селя   4-6 час.

В суспензии концентрируются  фракции: галька, щебень, глыбы.

 

Условия, благоприятные  для формирования селя

• геоморфология       à  долины рек,  сухие долины  с большими   уклонами.

• литология     à   породы легко разрушаются при выветривании.

• метеорология  à   внезапное увеличение  осадков (ливень, снеготаяние, внезапное преобладание  теплых ветров).                                                                   человек               à   вырубка леса ,выпас скота

Сель формирует свое русло и набирает скорость по мере движения. С уменьшением объема поступающей  воды,  поток слабеет и входит в свое русло и останавливается.

ПРИМЕР. Сель в Алма-Ате 08.07.1921 г.

• Обилие снега и превышение годовой нормы осадков на 30%.

• Породы – сильно выветрелые граниты, покрытые слабо сцементированными конгломератами и лессами.

• Дождевые осадки: за ночь выпало 160% месячной нормы.

• Вынесено в город 1,5 млн тонн грязевого материала за 4 часа.   (За городом было отложено еще 5 млн тонн).

• Песчано-глинистая водная смесь с  r =1,3-1,5 т/м³,  переносила  крупные    глыбы ( объемом до 50 м³).

Методы борьбы с селем

                                                      Регулирование водонакопления: - сброс уровня  воды  в озерах и прудах. (траншеи,туннели,каналы),                                                            - устройство нагорных    каналов      для перехвата водного потока и отвода  его в сторону;                                                                                      - дамбы, разделяющие и направляюще поток;                                                                         - емкости,  аккумулирующие материал и снижающие   энергию потока.

- запрет вырубки  леса, выпаса скота. 

- укрепление  дна и бортов русел от размыва.

- устройство  лотков, перепадов, стенок.

- селенаправляющие сооружения устраивают для отвода селя от объектов (небольшой сель может быть переброшен над дорогой по специальному лотку на опорах – селедуку или селеспуску).

Деятельность  поверхностных вод

 

ПЛОСКОСТНОЙ СТОК

Плоские струи поверхностного стока захватывают рыхлый, мелкий материал и перемещают его вниз по склону.Этот процесс называется делювиальным.

Плоскостной смыв  уменьшает крутизну склонов, они приобретают плавные очертания. Более грубый материал – песчаный отлагается в вершине шлейфа. В конце шлейфа  - пыль и глина. Для делювиального процесса благоприятны равнинные степные районы.

 

От чего зависит  формирование делювия

- рельеф, - количество атмосферных  осадков, - физико-химические свойства  почв, - растительный покров,  - деятельность  человека.

 

Влияние уклонов рельефа:

0,5-2,0 град. – смывается    5- 6 см слоя

2-5 град. -            --“--          13-16см

>5  град.(балка) - --“--         32-35 см

В Ростовской области за  год смывается  33млн т грунта с 1,5 млн га.

 

ВРЕМЕННЫЕ РУСЛОВЫЕ ПОТОКИ

Временные потоки оврагов равнин и временные горные потоки.

 

Этими потоками осуществляется:  эрозия,  перенос и  аккумуляция.

Развитие оврагов начинается с   РЫТВИНЫ ИЛИ ПРОМОИНЫ. Они  разрастаются вниз и вверх по склону  и в  глубину. Энергичная эрозия, устремляясь вниз по склону, достигает  устьем реку, озеро или море -  базис эрозии. Углубление эрозионного вреза постепенно уменьшается и развивается боковая эрозия -  склоны оврага постепенно осыпаются, -  приобретают угол устойчивого естественного откоса и зарастают. В районах с рыхлыми породами, овраги быстро разрастаются. В результате возникает сложная ветвящаяся овражная система, на огромных площадях. Далее она развивается в балки, лога, лощины,  суходолы, увалы.

Ростовская область. Оврагообразование – 40 тыс га/ год. Протяженность оврагов - 40 тыс км. Скорость размыва – 1,5 м / год.

БОРЬБА  Активная: выполаживание рельефа,  регулирование поверхностного стока системой нагорных канав и водоотводящих валов,  посадка деревьев, кустарников на склонах, подпорные стенки, лотки на дне оврагов.                                                 

ПАССИВНАЯ борьба: запрет выпаса  скота вблизи  эрозионной сети,  запрет распахивания полей вблизи эрозионной сети. 

Временные горные потоки

Формируются в верхней части горных склонов как система  сходящихся рытвин и промоин. Они образуют водосборный бассейн. Из него  по склону вода движется уже в едином русле. Во время дождей или снеготаяния все промоины и канал стока заполняются водой, которая с большой скоростью движется вниз по склону. Захваченный водой обломочный материал усиливает разрушительную работу потока. На предгорной равнине скорость течения уменьшается, твердый материал оседает и образуется конус выноса.  В строении конусов выноса материал сортирован вниз по склону: от более крупного до тонкого. Отложения конусов выноса называют пролювием.

       Геологическая деятельность рек

Реки – это постоянные потоки, совершающие большую эрозионную, переносную и аккумулятивную работу.

Способность рек производить работу называют энергией реки, или ее живой силой. Она пропорциональна массе воды и скорости течения. Взвешенные частицы и влекомые потоком по дну принято называть твердым стоком рек. Различают эрозию донную, или глубинную, направленную на врезание потока в породы дна реки. Боковая эрозия вызывает  подмыв берегов и расширение долины. Соотношение видов эрозии меняется на разных стадиях развития долины. В начальных стадиях формирования реки преобладает глубинная эрозия.  Река стремится сгладить неровности, стремясь к уровню моря или озера. Уровень бассейна, куда впадает река называется базисом эрозии. Он является общим для всей речной системы. В нижнем течении реки уклон продольного профиля приближается к горизонтальной линии,  затухает глубинная эрозия.

Грубый обломочный материал усиливает донную эрозию, но и сам истирается и окатывается, образуя гальку, гравий, песок. Одновременно с эрозией и переносом происходит аккумуляция материала. Даже при  явном преобладании процессов эрозии и переноса на отдельных участках аккумулируется обломочный материал.

Речные  отложения, называются аллювиальными. Мощность аллювия реки Дон (г. ростов-на-Дону) – 25м, реки Темерник – 18 м.

Строение речной долины. Речная долина развивается стадийно.                                                                              Первая стадия морфологической молодости: преобладание глубинной эрозии и V – образный, поперечный профиль долины, Вторая стадия морфологической зрелости: продольный профиль реки, приближается к кривой равновесия,  поперечный профиль долины U – образный, река имеет хорошо развитую пойму.

В эпохи  быстрых поднятий и опусканий  земной коры в долинах рек  появляются молодые эрозионные врезы V – образного  типа. Причина – река меняет продольный профиль вслед за базисом эрозии.  В реке формируется новая пойма  на более низких абсолютных отметках. Из-за колебательных движений земной коры в речных долинах образуется лестница надпойменными террас, возвышающихся друг над другом.

 

Классификация террас по строению:

1. Эрозионные террасы      образуются     в        молодых                              горных сооружениях и слагается коренными породами.
2. Аккумулятивные террасы    сложены аллювиальными отложениями, а цоколь из коренных пород

 Устьевые части рек. Различают два типа устьев рек – дельты и эстуарии.        Дельты – это плоские низменные равнины (реки Волга,  Дон, Днепр).  Здесь река распадается на многочисленные рукава и протоки. В речных дельтах встречаются различные по своему составу и генезису отложения:  пески и глины, озерные отложения, болотистые отложения (торфяники, на месте зарастающих озер),  морские осадки.

Эстуарии – воронкообразные заливы, глубоко вдающиеся в долину реки. у Сены, Эльбы, Темзы, С. Двина, Лена.  Во время отливов морская вода вместе с речной образуют мощный поток, обломочный материал,  выносится в море, где подхватывается береговыми течениями.

Эрозионная деятельность рек может провоцироваться человеком:  сбор  вод с орошаемых территорий; строительство водохранилищ изменяет базис эрозии участка реки (выше плотины – аккумуляция, ниже – эрозия).

 БОРЬБА с неблагоприятными  процессами:                                                                           Подмыв берега рекой:  укрепление берега,  изменение скорости  или перенаправление  потока струй (буны,дамбы).ПОДВОДНАЯ часть укрепляется наброской камней, фашинами.

Пример: г.Ростов-на-Дону -  облицовка набережной гранитом. Излучина Дона – шпунтовые стенки. Аксайский мост – наброска камней, бетонирование склонов, водоотводящие сооружения.

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ РАБОТА   МОРЯ.

Инженерно-геологические  процессы и явления  на берегах  морей и водохранилищ активно  влияют на промышленные и гражданские  сооружения.

 

Море постоянно разрушает  сушу, но и создает осадочные породы. Среди осадочных пород – 95% морские. Они формируются за счет твердого стока в море рек (64%) , солей рек (12%), ледников+ветра+абразии (12%), вулканического пепла (6%), биогенного материала (6%).

 

Берег Моря постоянно перемещается вследствие тектонических движений.

Факторы разрушения берега моря (Абразии):

- волнение на  поверхности  моря из-за ветра                                             - параметры берега: профиль , глубина моря, состав и залегание ГП,   - вертикальное колебание земной поверхности.

- факторы волны: сила  удара от 7,2 т/м² (Ч.море),  10-30 т/м² (океан),

  мощная волна перекатывает  глыбы размером 30-40т на 10-20м. 

- фактор течения: скорость 0.2 м/сек перемещает песок , 0,3 м/с - мелкий гравий, 1,2 м/с - гальку размером 3 см. 

 

                         РАССМОТРИМ ДВА СЛУЧАЯ АБРАЗИИ:

                         1)крутой берег                2)пологий берег

 

1) Берег крутой  и море глубокое

Прибой подтачивает берег  и выравнивает площадку, которая  называется абразионной террасой. Разрушенный  материал относится в море и образует аккумулятивную террасу.

 

Слабонаклонные подводные  террасы волну и  снижают абразию.  Накапливается пляж, береговые валы. В их образовании участвует аллювий  впадающих рек. Скорость  формирования абразионных террас контролируется вертикальными движениями ЗК.

 

2) Пологий  берег. Абразии нет.

Происходит аккумуляция  и перенос  морских осадков.

 

в пляжной зоне образуются береговые валы: песок,галька,гравий.

В мелководье – подводные  валы при забурунивания волн на глубине равной двойной высоте волн. Они параллельны берегу. Над уровнем моря могут подниматься валы-БАРЫ высотой несколько десятков метров и длиной десятки и сотни км.

 

Аккумулятивные  формы моря:

Аккумулятивные  террасы на мелководье, пляж

Косы формируются в подветренной части берега:                                   при подходе волн к берегу под углом.

Перейма (томболо) возникает, если  между берегом и островом существует волновая тень.