Инженерно-геологических условий и их оценка
В процессе инженерно-геологических исследований собирают сведения о физико-географической обстановке, климате, растительности, животном мире, об опыте строительства и эксплуатации сооружений, экономике и т. д. Эти данные о свойствах сред, внешних по отношению к геологической (атмосферы, поверхностной гидросферы, биосферы искусственной среды), являются результатами исследований других наук. Инженерам-геологам они необходимы для оценки набора, характера и интенсивности взаимодействий других сред — систем с изучаемой литосистемой. Кроме того, они нередко используются для оценки свойств геологической среды (например, метод ландшафтных индикаторов при проведении среднемасштабной инженерно-геологической съемки). Взаимодействия геологической среды с другими средами проявляются в форме экзогенных геологических процессов. Для изучения процессов нужно знать, где, как, с какой интенсивностью и какие входы литосистемы взаимодействуют с элементами других систем. Знание набора взаимодействий, интенсивности и вклада каждого взаимодействия, характера и скорости изменения отношений, свойств и структуры геологической среды, обусловленных взаимодействиями с другими средами, дает надежную основу для понимания экзогенных геологических процессов и их количественного прогноза. Данные о свойствах других сред используются также для решения ряда вопросов, возникающих при планировании и проектировании сооружений (например, обоснование возможности и целесообразности строительства сооружений на данной территории с учетом экологического, экономического и других критериев эффективности). В процессе геологических работ (или исследований) изучают инженерно-геологические условия некоторой территории.
Инженерно-геологические условия определяют как совокупность геологической обстановки, имеющей значение для проектирования, строительства и эксплуатации инженерных сооружений. В число компонентов инженерно-геологических условий он включает: характер пород, условия их залегания и распространения в земной коре, гидрогеологические условия, влияющие на состояние и устойчивость пород, современные геологические процессы, как природные, так и вызванные инженерной или вообще хозяйственной деятельностью человека, влияющие на выбор места для строительства, конструкцию сооружения и методы производства строительных работ.
Компоненты инженерно-геологических условий
Инженерно-геологические условия это комплекс сведений о свойствах некоторого объема литосферы и протекающих в ней процессах, учитываемых при проектировании, строительстве и эксплуатации сооружения. Очень важным представляется высказывание о том, что инженерно-геологические условия нужно рассматривать в целом, как взаимосвязанную систему компонентов геологической обстановки. Обсудим понятие «инженерно-геологические условия» с позиции системного анализа. Для этого рассмотрим, какие данные о геологической среде включаются в комплекс сведений, понимаемых в совокупности как инженерно-геологические условия.
Сведения можно группировать так, как это сделано в табл. 3.1.
Таблица 3.1 Сведения о литосистемах, составляющие в совокупности содержание
понятия «инженерно-геологические условия
| Характер сведений | Данные о структурах, свойствах и процессах функционирования литосистем |
| О пространственных отношениях компонентов литосферы, выделенных по различным признакам, о структурах лито- системы | Расположение в пространстве геологических тел; геологическое строение и условия залегания горных пород (геологическая структура литосистемы); тектоническое строение и трещиноватость (тектоническая структура литосистемы, определяемая отношением тектонических элементов или элементов, выделенных с учетом трещиноватости горных пород); геоморфологическая структура (строение) литосистемы, определяемая отношением геоморфологических элементов; гидрогеологическая структура (строение) литосистемы, определяемая отношением элементов, выделенных по гидрогеологическим признакам |
| О свойствах лито- системы в целом и свойствах ее компонентов | Минеральный и гранулометрический состав горных пород, степень литификации, характер структурных связей разного уровня, в том числе эффективных, фазовый состав и состояние грунтов, свойства грунтов и горных пород; химический состав, температура и состояние подземных вод |
| Об изменении состояния литосистемы, о геологических процессах | Геологические, преимущественно экзогенные, в том числе инженерно-геологические, процессы |
Нетрудно заметить, что эти сведения характеризуют структуру, свойства и движение литосистемы (геологический процесс ее эволюции), а точнее, те их аспекты, которые являются существенными с точки зрения их инженерно-геологической оценки.
Компонентами литосистемы, ее подсистемами могут быть:
- геологические тела, выделенные по вещественному признаку, в том числе имеющие таксономическую определенность;
- блоки пород, разграниченные тектоническими нарушениями или трещинами;
- водоносные горизонты и относительные водоупоры;
- геоморфологические элементы.
Пространственные отношения этих компонентов составляют структуры исследуемой литосистемы. Геологическое строение и условия залегания горных пород характеризуют геологическую структуру. Тектоническое строение и трещиноватость горных пород нередко являются главными признаками, учитываемыми при выделении элементов системы. Они определяют взаимное расположение и отношение твердой и жидкой фаз (пространственный аспект структуры литосистемы) и важнейшие свойства системы (движение подземных вод, водопроницаемость, сжимаемость и прочность). Гидрогеологические условия определяются не только свойствами подземных вод, но и отношениями твердой, жидкой и газообразной фаз геологической среды. Характер дискретности твердой фазы (горных пород) предопределяет тип подземных вод (поровые, трещинные, карстово-трещинные воды) и их динамику. По-видимому, как и для твердого минерального вещества, можно говорить о гидрогеологическом строении (гидрогеологической структуре) литосистемы, под которым понимаются пространственное расположение и отношения водовмещающих пород и водоупоров.
Для инженерной геологии важнейшее значение имеет гидрогеологическое строение верхней части геологической среды, включающей первый от поверхности водоносный горизонт и приповерхностные слои горных пород, обводняемые в результате строительства. В процессе инженерно-геологических исследований помимо гидрогеологического строения изучают и гидродинамические свойства литосферы: направление и скорость движения подземных вод, области питания, транзита и разгрузки, связи водоносных горизонтов. Кроме того, изучают состав, состояние и свойства подземных вод и их взаимодействия с горными породами и сооружениями.
Геоморфологические условия при инженерно-геологических исследованиях изучают тогда, когда литосистема имеет поверхность раздела с атмосферой или поверхностной гидросферой. Геоморфологический облик поверхности литосистемы формируется в результате ее взаимодействия с внешними средами, атмосферой, космосом, поверхностной гидросферой, биосферой, искусственной средой, глубинными геооболочками. Характер взаимодействий обусловлен: эндогенными процессами, определяющими направленность процессов аккумуляции (отрицательные тектонические движения), выветривания и денудации (положительные движения земной коры); свойствами приповерхностной части литосферы; свойствами внешних сред, которые обычно обозначают собирательным термином «физико-географическая обстановка». Таким образом, геоморфологический облик поверхности литосистемы (геоморфологическое строение) обусловлен свойствами геологической среды (прежде всего свойствами горных пород), а также геологическими, главным образом экзогенными, и инженерно-геологическими процессами. Эти процессы характеризуют развитие геологической среды, изменение состояний литосистемы. Важность и необходимость изучения процессов в ходе инженерно-геологических работ очевидна. Следует лишь заметить, что любой процесс можно изучить во время режимных исследований. При разовых (сингулярных) исследованиях получают информацию о состоянии системы на момент исследований — данные о проявлении процесса.
Таким образом, понятие «инженерно-геологические условия» включает три группы сведений, характеризующих структуру, свойства (отдельных фаз, компонентов и свойств литосистемы в целом) и функционирование литосистемы.
Инженерно-геологические условия — такие свойства геологической среды и такие происходящие в ней процессы, которые оказывают влияние на принятие тех или иных решений, определяющих размещение сооружений, выбор их типов и конструкций, способов строительства (методов ведения горных работ), методов эксплуатации, способов оптимального управления геологической средой.
Инженерно-геологическая оценка
Инженерно-геологическую оценку некоторой территории, а
точнее, некоторой области литосферы внутри границ этой территории производят на
всех этапах инженерно-геологических исследований. Оценку дают при составлении
проекта инженерно-геологических исследований, во время проведения полевых работ,
в процессе камеральной обработки полученной инженерно-геологической информации и
составления, отчетных инженерно-геологических документов. Для оценки
инженерно-геологических условий осуществления хозяйственной деятельности
используют информацию о структуре и свойствах геологической среды и процессах ее
движения, об экзогенных геологических, в том числе инженерно-геологических,
процессах.
