ГЕОЛОГИЯ

В.П.Ананьев А.Д.Потапов

НЖЕНЕРНАЯ

В.П.Ананьев А^.Потапов

ШЕ1ЕРШ

ГЕОЛОГИЯ

Издание третье, переработанное и исправленное

Рекомендовано Министерством

Образования Российской Федерации

В качестве учебника для студентов

высших учебных заведений,

Обучающихся по строительным

Москва «Высшая школа» 2005

Специальностям

УДК 550.8 ББК 26.3 А 64

Рецензенты:

кафедра инженерной геологии, механики грунтов, оснований и фундаментов Московского института коммунального хозяйства и строительства (зав. кафедрой канд. геол.-минерал, наук, доц. Н.А. Филькин); д-р геол.-минерал. наук, проф.

В.М. Кутепов

Ананьев, В.П.

15ВИ 5-06-003690-1 Рассмотрены главные принципы и законы инженерной геологии как на­уки о… Изложены основные принципы инженерно-геологических изысканий для различных видов строительства, их организация, методы…

РАЗДЕЛ I

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕОЛОГИИ

Основным объектом изучения геологии является земная кора, внешняя твердая оболочка Земли, имеющая важнейшее значение для осуществления жизни и деятельности человека. При исследо­ваниях состава, строения и истории развития Земли и земной коры, в частности, геологи используют: наблюдения; опыт или эксперимент, включающий различные как собственные, так и применяемые в других естественных науках методы исследова­ний, например, физико-химические, биологические и др.; моде­лирование; метод аналогий; теоретический анализ; логические построения (гипотезы) и т. д.

В данном разделе рассматривается вопрос происхождения Земли, ее форма и строение, состав, история развития земной коры (геохронология); тектонические движения земной коры, формы поверхности (рельеф).

Глава 1

ПРОИСХОЖДЕНИЕ, ФОРМА И СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЗЕМЛИ

Вопрос о происхождении Земли — важнейший вопрос естест­вознания. Более 100 лет пользовалась признанием гипотеза Кан­та — Лапласа, согласно которой… ся вокруг оси, а Земля вначале была в жидком состоянии, а по­том стала твердым… Дальнейшее развитие науки показало несостоятельность этой гипотезы. В 40-х годах XX в. акад. О.Ю. Шмидт выдвинул новую…

КРАТКИЙ ОЧЕРК ГЛОБАЛЬНОЙ ЭВОЛЮЦИИ ЗЕМЛИ

На первом этапе молодая Земля сразу же после образования была относите­льно холодным телом, и температура ее недр не превышала температуры… До формирования планетной системы звезда Солнце представляла собой практически… Под воздействием силового магнитного поля звезды ионизированное вещест­во планетарной туманности подверглось…

ФОРМА ЗЕМЛИ

собственное наименование формы, а именно геоид. Дело в том, что земная поверхность изменчива и значительна по высоте; есть высочайшие горные системы… 11 000 м (Марианская впадина— 11 022 м). Геоид вне континен­ тов совпадает с… Земля обладает сложноорганизованным магнитным полем, которое можно описать как поле, создаваемое намагниченным шаром…

СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ

Непосредственному наблюдению доступны атмосфера, гидро­сфера, биосфера и самая верхняя часть земной коры. С помо­щью буровых скважин человеку… 12 км, что позволило отобрать образцы горных пород для непо­ средственного… Континент

Объем гидросферы и интенсивность водообмена

'•Активному водообмену и использованию могут быть подвергнуты всеголишь 4000тыс. км3 подземных вод, расположенных на небольших глубинах. Температура воды в океане меняется не только в зависимости от широты местности… Химический состав гидросферы весьма разнообразен: от весь­ма пресных до очень соленых вод, типа рассолов.

Средний химический состав земной коры

  Океаническая кора Континентальная кора 5Ю2 ТЮ2 А12О3 Ре2О3 РеО МпО МеО СаО Ыа2О К2О 61,9 0,8 15,6 2,6 3,9… Химический состав земной коры, %, следующий: кисло­род — 46,8; кремний — 27,3;… Как показывают последние данные, состав океанической ко­ры настолько постоянен, что его можно считать одной из…

МИНЕРАЛЫ

1. Природные минералы. Под этими минералами понимают минеральные образования, сформировавшиеся в результате геохи­мических процессов, протекающих в… Иногда в земной коре минералы встречаются в виде самосто­ятельных скоплений,… В земной коре содержится более 7000 минералов и их разно­видностей. Большинство из них встречаются редко и лишь…

Я

У Ь

а=у=90°

Гипс Реалгар Медантерит Авгит Ортоклаз

Три-гональная

а,=а₂

Кальцит Цинабер Кварц Арагонит Турмалин

 

Ч°1

Гекса­гональная

 

«за

Берилл Апатит Ванадит Нефелин Пирхотит

Триклин-ная

Альбит Дистен Калькантит Сасолит Родонит

Рис. 7. Кристаллографическая характеристика минералов

(ОН) входит в пространственную решетку, например, глинистых минералов, и ее удаление приводит к разрушению минерала.

Физические свойства. Каждый минерал имеет определенные физические свойства. Главнейшими из них являются: внешняя форма, оптические характеристики (цвет, прозрачность, блеск), показатели твердости, спайность, излом, плотность.

Внешняя форма минералов разнообразна. В природных условиях они чаще всего приобретают неправильные очертания. Хорошо ограненные кристаллы встречаются сравнительно редко (рис. 8). Для многих минералов характерны также формы землистого обли­ка, агрегатных скоплений и др.

Цвет для очень многих минералов строго постоянен. Их условно разделяют на светлые (кварц, полевые шпаты, гипс, ка­льцит и др.) и темные (роговая обманка, авгит и др.).

Прозрачность — способность минералов пропускать свет. Вы­деляют три группы минералов: прозрачные (кварц, мусковит и др.), полупрозрачные (гипс, халцедон и др.) и непрозрачные (пи­рит, графит и др.).

Блеск — способность поверхности минералов отражать в раз­личной степени свет. Блеск может быть металлическим и неме­таллическим, который в свою очередь может быть стеклянным (силикаты), жирным (тальк), шелковистым (асбест) и т. д.

Твердость — способность минералов противостоять внешним механическим воздействиям. Каждому минералу присуща опреде­ленная твердость, которая ориентировочно оценивается по 10-балльной шкале твердости Мооса (табл. 3).

 

 

Рис. 8. Различные формы кристаллов минералов: о —минералы со спайностью; б— формы срастания минералов

Таблица 3

Твердость минералов

Спайность — способность минералов раскалываться или рас­щепляться по определенным направлениям с образованием плос­костей раскола. Это свойство… Излом характеризует поверхность разрыва и раскалывания минералов. Различают… Плотность минералов различна и колеблется в пределах от 0,6 до 19 г/см3. Наиболее распространенные значения находятся…

Классы минералов и типичные для них минервлы

 

Класс	Минерал	Класс	Минерал
Силикаты	Ортоклаз	Сульфаты	Гипс
	К1А1813О8]		СаЗО4-2Н2О
Карбонаты	Кальцит	Галоиды	Галит
	СаСО3		N301
Оксиды	Кварц	Фосфаты	Апатит
	5Ю2		Са5(Р,С1) [РО4]3
Гидроксиды	Опал	Вольфраматы	Вольфрамит
	8Ю2-лН2О		(Ре,Мп)УО4
Сульфиды	Пирит	Самородные	Алмаз
	Ре52	элементы	С

Оксиды и гидроксиды. Эти два класса объединяют около 200 минералов, на их долю приходится до 17 % всей массы земной коры. Наибольшее распространение имеют кварц, опал и лимо­нит.

Карбонаты. К ним относятся более 80 минералов. Наиболее распространены кальцит, магнезит, доломит. Происхождение в основном экзогенное и связано с водными растворами. В кон­такте с водой они немного снижают свою механическую проч­ность, хотя и слабо, но растворяются в воде, разрушаются в кис­лотах.

Сульфаты. Этот класс объединяет до 260 минералов, проис­хождение которых связано с водными растворами. Характеризу­ются небольшой твердостью, светлой окраской. Сравнительно хо­рошо растворяются в воде. Наибольшее распространение имеют гипс и ангидрит. При соприкосновении с водой ангидрит перехо­дит в гипс, увеличиваясь в объеме до 33 %.

Сульфиды насчитывают до 200 минералов. Типичный предста­витель пирит. Сульфиды в зоне выветривания разрушаются, по­этому их примесь снижает качество строительных материалов.

Галоиды содержат около 100 минералов. Происхождение свя­зано в основном с водными растворами. Наибольшее распростра­нение имеет галит. Может быть составной частью осадочных по­род, легко растворяется в воде.

Минералы классов фосфатов, вольфраматов и самородных эле­ментов встречаются гораздо реже, чем другие.

Радиоактивность минералов. Различные радиоактивные хими­ческие элементы (²³Ш, ²³²Тп, Ка и др.) содержат 97 природных

Рис. 9. Кристалл кварца: а — электронный снимок; б— схематические изображения

Рис. 10. Кристалл кальцита: а — схематическое изображение; б— электронный снимок

/1

 

Рис. 11. Кристалл гипса: о — электронный снимок; 6— схема двойника кристалла (сросток «ласточкин хвост»)

 

 

Рис. 12. Снимок образца опала

(минерал с аморфным

строением)

Рис. 13. Электронный снимок

кристалла каолинита с увеличением

более чем в 10 000 раз

в

0 1

Рис. 14. Формы кристаллических решеток алмаза (а) и графита (б)

минералов. В минералах техногенных материалов могут присутст­вовать также искусственно созданные радиоактивные химические элементы — технеций, прометий, нептуний и др. Минералы и материалы с содержанием радиоактивных элементов дают излуче­ние, интенсивность которого зависит от типа и количества этих элементов. Покажем это на примерах.

1. Минералы: эшинит содержит ²³²Тп до 30%, малое излуче­
ние; пирохлор — ²³⁸11 до 17%, большое излучение.

2. Минералы с различным содержанием ¹³Ю: уранит — до
30 %, малое излучение; торбернит — до 60 %, большое излучение;
карбонит — до 64 %, большое излучение.

Радиоактивные минералы наиболее часто присутствуют в гра­нитах и глинах, которые могут иметь довольно высокую «фоно­вую» радиоактивность, в то время как известняки и кварцевый песок обычно имеют низкую радиоактивность.

2. Искусственные минералы. Врезультате производственной деятельности человеком создано более 150 искусственных мине­ралов. В настоящее время промышленность получает два вида искусственных минералов: аналоги и техногенные. Аналоги — это повторение природных минералов (алмаз, корунд, горный хрус­таль и др.). Техногенные — это вновь созданные минералы с напе­ред заданными свойствами (например, алит — вяжущие свойства, муллит — огнеупорность и т. д.). Такие минералы входят в состав

^

 

Рис. 15. Схемы структур силикатов различного состава:

-; 2- [$1_гО-,]⁶-, 5-[31О_}О₉1⁶-; 4- кольцевая [ 31₆О₁₈1¹²; 5-цепочечная [8Ю_}]²-; 6— поясная [51₄О_п1⁶; 7—листовидная; 8— каркасная

различных строительных материалов: в цемент — алит ЗСаОЗЮг, белит 2СаО8Ю2', в огнеупоры — муллит ЗА1₂О₃-28Ю2, периклаз М§0; абразивы — карборунд 8Ю.

ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Горные породы чаще всего полиминеральны. В отдельных случаях они могут состоять из одного минерала (кварцит из кварца, мрамор из кальцита). Горные… Сейчас в земной коре установлено около 1000 горных пород. По своему происхождению их делят на три типа: магматиче­ские, осадочные, метаморфические. В земной коре магматиче­ские…

Магматические горные породы

История формирования магматических горных пород берет начало с образования магмы, которая затем последовательно из­менялась под воздействием слабо… Эффузивные породы образуются из той же магмы, что и глу­бинные, поэтому их… Некоторые геологи считают, что в основе зарождения магмы лежит единая первичная магма базальтового состава, дальнейшая…

Осадочные горные породы

Продукты разрушения переносятся ветром, водой и на опре­деленном этапе переноса отлагаются, образуя рыхлые скопления или осадки. Накопление… Осадочные породы слагают самые верхние слои земной коры, покрывая своеобразным… Мощность толщ осадочных пород колеблется в широких пре­делах — в одних местах она очень мала, в других исчисляется…

Классификация обломочных осадочных пород

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Размер об­ломков, мм	Обломки	Обломочные породы	Фракции по ГОСТ 25100-95
углова­тые	окатанные	рыхлые	сцементированные нз ча­стиц
угловатых	окатанных
Более 200	Глыбы	Валуны	Грубообло-мочные	Брекчии	Конгло­мераты	Валунная (каменистая)
200-40	Щебень	Галеч­ник	Галечниковая (щебенистая)
40-2	Дресва	Гравий	Гравийная (дресвяная)
2-0,05	Песчаные	Песчаные	Песча­ники	Песчаная
0,05-0,005	Пылеватые	Пылеватые	Алевро­литы	Пылеватая
Менее 0,005	Глинистые	Глинистые	Аргилли­ты	Глинистая

Окатанность возникает в процессе переноса обломков водой. В природе чаще всего встречаются скопления, состоящие из об­ломков разного размера. Название обломочной породе при этом дается по обломкам, которые в породе занимают более 50%.

К обломочным породам в виде самостоятельной группы отно­сят пирокластические породы, которые формируются из твердых вулканических продуктов (пепла, песка). Оседая на поверхность земли, песок и пепел образуют сцементированные накопления (пепел, туфы и др.).

Грубообломочные породы. В их состав входят угловатые (глыбы, щебень, дресва) и окатанные (валуны, галька, гравий) обломки различных горных пород. Наибольшее количество приходится на горные районы, морские побережья, речные долины, районы ледниковых отложений.

Песчаные породы — рыхлые накопления, состоящие из облом­ков минералов песчаного размера (2—0,05 мм). Таких частиц в породе должно быть не менее 50 %. По крупности частиц пески подразделяют на крупные (2—0,5 мм), средние (0,5—0,25 мм), мелкие (0,25—1 мм) и пылеватые (менее 0,1 мм). В песках пре­обладают минералы, наиболее устойчивые к выветриванию (кварц, слюды и др.).

Мономинеральные пески, например кварцевые, встречаются редко. «Вредными» в строительном отношении примесями явля-56

ются оксиды железа, гипс, слюды, глинистые частицы. Проис­хождение песков — речное, ветровое, морское и т. д.

Глинистые породы. Глинистые частицы являются основными составными частями супесей, суглинков и глин. Каждая из этих пород в зависимости от количественного взаимоотношения пы-леватых и глинистых частиц имеет свои разновидности. Так, су­песь бывает легкая крупная, легкая пылеватая, тяжелая пылева-тая; суглинки — легкие, легкие пылеватые, тяжелые, тяжелые пылеватые; глины — опесчаненные, жирные.

Глинистые породы составляют около 50 % общего объема оса­дочных пород и чаще всего являются основаниями различных зданий и сооружений.

■ Инженерно-геологическая характеристика осадочных горных пород без жестких связей.Обломочные, глинистые, некоторые представители хемогенных и органогенных пород достаточно условно можно объединить в группу пород без жестких связей* что полностью характеризует «взаимоотношения» слагающих их эле­ментов. Эта группа объединяет большой и разнообразный круг по­род — от высокодисперсных глин до грубообломочных пород. Группа описываемых пород подразделяется на три крупные под­группы: первая объединяет глинистые и пылеватые, или связные, вторая — обломочные несцементированные, или несвязные, тре­тья — биогенные. В подгруппу связных входят глинистые и лессо­вые породы, для которых характерно значительное содержание глинистых и пылеватых частиц. Отдельно рассматриваются поро­ды, имеющие жесткие связи, — это сцементированные породы ти­па песчаников или аргиллитов.

Глинистые частицы формируются, в основном, в процессе хи­мического выветривания. Наличие этих частиц в породах в зна­чительном количестве обусловливает проявление нового характе­ра связей между всеми элементами (частицами). В данном случае говорить только о минералах нельзя, так как частицы могут быть представлены как отдельными минералами, так и их агрегатами, обломками минералов, пород и т. д. Это коллоидные связи, кото­рые являются следствием действия сил молекулярного и электро­статического притяжения как непосредственно между самими ча­стицами, так и между частицами и молекулами воды, содержащейся в породе. При непосредственном взаимодействии между частицами устанавливаются достаточно прочные связи, обусловливающие вполне высокую прочность породы в целом. В том случае, когда минеральные частицы окружены оболочками воды, взаимодействие может осуществляться лишь через эти обо­лочки, и, естественно, что связи между частицами (они называ­ются водноколлоидными) оказываются менее прочными. При та-

ких связях частицы под влиянием внешних усилий могут перемещаться без нарушения сплошности всей массы породы, а это означает, что порода обладает способностью к значительным пластическим деформациям. Такие породы, которые могут при определенной степени влажности (увлажнения) переходить в пла­стичное состояние, с инженерно-строительной точки зрения должны быть выделены в отдельную общность грунтов, которая именуется связными или пластичными.

К связным относят различные глины, суглинки, супеси, лессы и лессовидные породы. Все они формируются преимущественно под влиянием процессов выветривания и денудации (хотя име­ются и морские глины различных генетических типов), когда на­ряду с агентами физического выветривания активно действуют агенты химического выветривания.

Благодаря этому изменяется не только минеральный состав пород, но и степень их дисперсности. Химические реакции, про­текающие в природе, приводят к возникновению и накоплению глинистых частиц (размером менее 0,001 мм), коллоидных частиц (размером менее 0,025 мм). Агенты химического выветривания являются основным фактором, обусловливающим особенности состава пород, входящих в связные.

Связные породы обладают целым рядом свойств, значительно отличающих их от других грунтов. К числу наиболее характерных особенностей следовало бы отнести изменение их свойств в за­висимости от влажности. Так, с ростом влажности прочность резко снижается, в сухом же состоянии эти породы способны выдерживать без разрушения весьма значительные нагрузки.

При большом содержании воды порода вообще способна пе­рейти в текучее состояние. Связные грунты при определенной влажности проявляют пластичность и липкость, они набухают при увлажнении и дают усадку при высыхании. Пористость обычно высокая, однако, несмотря на это, водопроницаемость незначительна, так как пористость породы сформирована преи­мущественно замкнутыми микропорами.

Связные породы, в свою очередь, подразделяют на глини­стые, лессовые и алевритовые.

К глинистым относят породы, у которых содержание глини­стых частиц превышает 3 %. Эти грунты обладают хорошо выра­женными пластическими свойствами и способностью к набуханию в воде. Во влажном состоянии они практически водонепроницаемы.

По петрографическому составу глинистые грунты можно раз­делить на глины, суглинки и супеси.

К глинам обыкновенно относят породы, у которых содержа­ние глинистых частиц превышает 30 %. Встречаются глины, об-

ладающие высокой дисперсностью, у них количество глинистых частиц может достигать 60 % и более. Как правило, в глинах со­держится много коллоидов. Среди глин преобладают полимине­ральные. Описанные выше особенности связных или глинистых грунтов выражены у глин особенно ярко.

Содержание глинистых частиц у суглинков меньше, чем у глин — около 10—30 %, в связи с этим количество коллоидов то­же не так велико. Мономинеральных разностей среди суглинков не встречается. Свойства, характерные для глинистых пород, вы­ражены, естественно, в суглинках менее ярко.

Супеси содержат от 3 до 10 % глинистых частиц, вследствие чего по своим инженерно-геологическим свойствам они занима­ют как бы промежуточное положение между глинистыми и пес­чаными грунтами.

Глинистые грунты могут формироваться под воздействием различных природных процессов. В соответствии с этим при их подразделении в инженерно-геологических целях выделяют не только петрографические, но и генетические типы.

Каждый тип характеризуется присущими ему особенностями состава, структуры и текстуры глинистых толщ. Выделяют элю­виальные, делювиальные, пролювиальные, аллювиальные, флю-виогляциальные, озерные, озерно-болотные, морские, моренные, эоловые супеси, суглинки и глины (кроме, пожалуй, эоловых глин). Глинистые породы являются одним из наиболее широко распространенных типов грунтов. Они встречаются среди отло­жений различного возраста, начиная с кембрия и кончая совре­менными, по сути еще формирующимися образованиями. По мнению Л.Б. Рухина, глинистые породы составляют не менее 60 % общего объема осадочных пород. Эти породы часто вовле­каются в сферу интересов инженеров-строителей и в связи с этим необходимо достаточно серьезное к ним отношение, с уче­том того, что состав глинистых грунтов, структурно-текстурные особенности, а также строение слагаемых ими толщ определяют­ся генезисом. Кроме того, ощутимое влияние на свойства глини­стых грунтов оказывают их возраст и условия залегания.

Пески имеют чрезвычайно широкое распространение. Соглас­но данным Л.Б. Рухина, площадь, которая занята в СНГ песка­ми, равняется примерно 2 млн км², из которых чуть меньше тре­ти (600 тыс. км²) приходится на территорию Европейской части СНГ. Массивы песков Средней Азии и Казахстана имеют пло­щадь около 1 млн км². Интенсивное использование песков в строительной практике в различных целях предопределяет необ­ходимость тщательного их изучения. Песчаные породы открыва­ют в нашем описании распространенную группу несвязных грун-

тов, не имеющих или почти не имеющих аналогичных глинистым грунтам связей между частицами и реализующие свои прочностные и деформационные характеристики за счет других особенностей своего внутреннего строения.

Состав, строение и свойства песков определяются, как и у всех пород, их генезисом. Установлено, что разные генетические типы песков имеют различное распространение: в Европейской части СНГ, включая страны Балтии, 51 % площади занимают аллювиальные пески, 24 % — водноледниковые, 11,3 % — эоло­вые, 3,6 % — аллювиальные, 5—6 %—морские, 1,6 %— озерные, 1,5% — остальные типы.

Крупнообломочные породы представляют собой преимуществен­но обломки пород размером более 2 мм. Обломки эти несцемен-тированы и аналогичны во взаимодействии друг с другом песча­ным грунтам, т. е. в них отсутствуют связи, характерные для глинистых грунтов и грунтов с жесткими кристаллизационными связями. Обломки пород, в основном определяющие свойства и поведение грунтов под сооружениями, могут иметь различный петрографический состав и различную форму, степень обработан-ности, что, с одной стороны, определяется составом пород, а с другой (и это главное) — генезисом крупнообломочных пород (рис. 25).

■ Инженерно-геологическая характеристика осадочных пород с жесткими связями. Обломочные сцементированные породы. Рыхлые обломочные породы в природных условиях могут подвергаться це­ментации за счет веществ, выделяющихся из циркулирующих в них водных растворов; в поры может вноситься («вмываться») пы-леватый и глинистый материал. Кроме того, в них могут выпадать из растворов в осадок гипс, кальцит, кремнекислота, гидроксиды железа и другие соединения. Появление этих веществ в толще не­сцементированных обломочных грунтов приводит не только к уве­личению плотности последних, но и вызывает образование проч-

Пора

Зерно

окатанных («кубическая установка»); в — окатанных различного размера («гексагональная упаковка»)

Рис. 25. Формирование пористости зернистых пород различной морфологии: а — угловатых; б

ных кристаллизационных связей между отдельными частицами вследствие цементации межчастичного пространства. В итоге в хо­де геологической «жизни» несцементированные крупнообломоч­ные породы и пески превращаются в конгломераты, брекчии, пес­чаники, т. е. в грунты с жесткими кристаллизационными связями. Обычно это происходит в зоне цементации, которая располагается в земной коре на некоторой глубине ниже зоны выветривания.

По взаимоотношению обломков (или зерен) и цементирую­щего вещества различают базальный, контактовый и поровый тип цемента. Наиболее прочны породы с базальным цементом, в котором обломки рассеяны в общей массе цементирующего ве­щества. Цементирующие вещества по своему составу могут быть кремнеземистыми, железистыми, известковыми и глинистыми. Наиболее прочным является кремнеземистый цемент, наименее прочным — глинистый. Наиболее широко распространены следу­ющие типы сцементированных пород: конгломераты, брекчии, алевролиты и аргиллиты.

Обломочные сцементированные породы, как правило, терри-генные и их свойства обусловлены в большинстве случаев соста­вом цементирующего вещества, его количеством и типом. Наи­более характерными цементами в терригенных породах являются кремнистый (кварцевый), железистый, карбонатный и глини­стый. Реже встречаются породы, сцементированные гипсом, еще реже — имеющие в виде цемента галлоидные соединения.

Обломочные породы в зависимости от размера составляющих частиц могут быть подразделены на крупнообломочные сцемен­тированные: конгломераты, гравелиты, реже брекчии; мелкообло­мочные сцементированные (песчаные), объединяющие крупно-, средне- и мелкозернистые песчаники.

Среди крупнообломочных сцементированных пород наиболее известны, описаны и изучены конгломераты (рис. 26). Они в об­щем-то и самые распространенные среди сцементированных по­род. Мощные толщи конгломератов образовались в эпохи горо­образования (при орогенезе).

Гравелиты в виде толщ значительной мощности и протяжен­ности встречаются значительно реже, чем конгломераты, а чаще образуют пачки и прослои, переслаивающиеся с другими терри-генными породами. Гравелиты состоят из обломков алевролитов, песчаников, эффузивных или интрузивных пород гравийных раз­меров, сцементированных различного состава цементом. Состав и тип цемента определяют физико-механические свойства гравели­тов. Они относительно легко выветриваются, при этом сначала выкрашиваются гравийные зерна, а затем порода распадается на обломки неправильной формы, образующие глыбовые осыпи, ку-румы и каменные потоки.

Рис. 26. Осадочная сцементированная порода — конгломерат

Песчаные сцементированные породы по величине составляю­щих их зерен и соотношению фракций различного размера частиц подразделяют на однородные (крупно-, средне-, мелко-, тонкозер­нистые) и разнозернистые. По минеральному составу преобладают песчаники полиминерального состава, плохо сортированные, с преимущественно слабоокатанными зернами. Встречаются также мезомиктовые, полимиктовые и олигомиктовые песчаники, но значительно реже. Цемент песчаников также может быть самым разнообразным как по составу, так и по типу (базальный, поро-вый, пленочный и т. д.)- Все эти факторы по существу определяют физико-механические свойства песчаников и обусловливают зна­чительное разнообразие этих свойств, что является достаточно ха­рактерным для этого типа осадочных пород.

Наибольшей прочностью, как установлено, обладают кварце­вые песчаники с кремнистым или железистым цементом. Сред­нее значение их сопротивления сжатию, как правило, превышает 150—200 МПа. Наименее прочные песчаники, обычно сцемен­тированные глинистым цементом, имеют прочность не более 1-2 МПа.

Определенное влияние на инженерно-геологические свойства песчаников оказывают состав песчаной фракции и размер песча­ных зерен. Если мелкозернистые песчаники имеют прочность на сжатие в среднем 120 МПа, то среднезернистые—около 90 МПа. Играет также роль и возраст породы. Например, от древних пород 62

к молодым меняется характер цемента и увеличивается порис­тость, что, в свою очередь, снижает прочность. Однако известно, что среди достаточно молодых (например, меловых) песчаников Подмосковья встречаются прослои и линзы песчаников на крем­нистом цементе, прочность которых превышает 200 МПа.

Большое разнообразие песчаников и их свойств требует тща­тельной инженерно-геологической оценки. Крепкие песчаники являются высокопрочными породами, устойчивыми к выветрива­нию, малосжимаемыми, слабоводопроницаемыми (фильтрующи­ми воду исключительно по трещинам). Слабопрочные разности песчаников легко выветриваются, часто разрушаются до песков. Эти породы характеризуются водопроницаемостью по порам (кроме трещин) и являются неводостойкими образованиями.

Пылеватые и глинистые сцементированные и сильноуплотнен­ные породы. Типичными представителями этих пород являются аргиллиты и алевролиты. Они образуются при «окаменении» пес-чано-пылеватых и глинистых пород вследствие их уплотнения, повышения температуры и кристаллизации коллоидов. Аргилли­ты типичны для платформенных областей, где они залегают сре­ди недислоцированных и неметаморфизованных пород. Алевро­литы встречаются как в платформенных, так и в складчатых областях. Алевролиты из складчатых областей часто несут на себе следы метаморфизма.

Алевролиты и аргиллиты редко образуют однородные тела значительных размеров. Чаше всего они залегают прослоями в толще песчаных или песчано-карбонатных пород. В зависимости от гранулометрического состава они могут быть песчаными, пы-леватыми или глинистыми (в данном случае это характеристика состава главных примесей). Характеристика состава является определяющей в оценке формирования физико-механических свойств описываемых пород, но тем не менее главнейшими факторами, сказывающимися на прочностных параметрах аргил­литов и алевролитов, являются тип и состав цемента. В зависи­мости от цемента алевролиты и аргиллиты образуют обширный ряд последовательных переходов от слабопрочных разностей, близких по своим свойствам к глинам, до окварцованных пород, среднее значение прочности которых превышает 100 МПа. В большинстве случаев алевролиты и аргиллиты в инженерно-гео­логической практике оцениваются как породы с худшими пока­зателями, нежели песчаник. Объясняется это тем, что породы обладают выраженной слоистостью, особенно в тонкозернистых разностях, и вследствие этого значительной анизотропией свойств. По базальным поверхностям алевролиты и аргиллиты легко выветриваются, часто образуют подвижные осыпи на скло-

нах. Вместе с этим массивные разности алевролитов по своей прочности иногда приближаются к крепким песчаникам, а ино­гда и превосходят их.

Большое различие в показателях физико-механических свойств определяется широким диапазоном в изменении состава пород, их структуре, текстуре, характере цементационных связей, степени выветрелости. Описываемые породы практически всегда неморо­зостойкие, не выдерживают механического перемятая и размягче­ния, а также резких температурных колебаний и возникающих в связи с этим напряжений. Породы выветриваются исключительно быстро, чему способствует слоистая текстура, которая иногда еще усугубляется наличием слюдистых включений. Многие образцы, поднятые из скважин на поверхность, рассыпаются в труху, размо­кают в воде в течение первых суток, а при резких сменах темпера­туры окружающего воздуха и еще быстрее — «на глазах» — в тече­ние нескольких часов. Установлено также, что глинистые алевролиты по сравнению с песчаными обладают меньшей плот­ностью и соответственно большей пористостью. Наличие алевро­литов и аргиллитов как слабых прослоев в массивах (слоистых толщах) терригенных пород существенно осложняет общую инже­нерно-геологическую обстановку, затрудняет проведение инженер­ных изысканий, требует длительного изучения слоистой толщи, в общем, отрицательно сказывается на инженерно-геологической их оценке в качестве оснований промышленно-гражданских и других сооружений.

Хемогенныепороды образуются в результате выпадения из во­дных растворов химических осадков; процесс протекает в водах морей, континентальных усыхающих бассейнов, мелководных ла­гунах, заливах, соленых источниках и т. д. К этим породам отно­сят различные известняки, известковый туф, доломит, ангидрит, гипс, каменную соль и др. Общей для пород особенностью явля­ется их растворимость в воде, трещиноватость. Наиболее же рас­пространенными хемогенными породами являются все-таки изве­стняки, которые по своему происхождению могут быть также обломочными, органогенными.

Органогенные (био-хемогенные) породыобразуются в результате накопления и преобразования остатков животного мира и расте­ний, отличаются значительной пористостью, многие растворяются в воде, обладают большой сжимаемостью. К органогенным поро­дам относятся известняк-ракушечник (рис. 27), диатомит и др.

Кремнистые породы химического и биохимического происхож­дения встречены и описаны среди самых разновозрастных отложе­ний. В составе мезозойских и частично палеозойских кремнистых пород преобладает такой минерал, как халцедон, а кайнозойские

Рис. 27. Органогенная осадочная порода — известняк-ракушечник

породы сложены в основном опалом. Приведенная общая минера­логическая характеристика является отличительной чертой крем­нистых пород данного генезиса.

Морские кремнистые породы довольно широко распростране­ны в земной коре. В инженерно-геологической практике наибо­лее хорошо изучены опоки, особенно мелового и палеоген-неоге­нового периодов. Они встречаются в Среднем и Нижнем Поволжье, на восточном склоне Урала, в западной части Запад­но-Сибирской низменности и ряде других районов.

Опоки сложены тонкозернистым опалом, содержание которо­го достигает 85—90 %. Обычно в опоках почти отсутствуют час­тицы свыше 0,1 мм, а частиц, которые меньше этой величины, содержится более 70—80 %. Рядом промежуточных типов опоки связаны с глинистыми и песчаными породами.

Типичные опоки имеют желто-серый и светло-серый цвет, для плотных окремнелых разностей характерна более темная (темно-серая) окраска. Практически во всех разностях опок об­наруживается раковистый излом.

Общими инженерно-геологическими особенностями опок яв­ляются: 1) высокая пористость; 2) большая влагоемкость; 3) сравнительно высокая прочность в сухом и значительное ее па­дение при водонасышении; 4) слабая морозоустойчивость.

Характерной чертой опок является именно их чрезвычайно слабая морозоустойчивость. Уже после 2—4 циклов попеременно­го замораживания и оттаивания образцы разрушаются. Это мо­жет быть объяснено лишь большой влагоемкостью опок (до 50—70 %). Кроме того, нужно отметить, что хотя поры в опоках открытые и сообщаются друг с другом, водопроницаемость опок

ничтожна (возникающий в опоках естественного сложения коэф­фициент фильтрации, равный 5 м/сут, связан исключительно с трещиноватостью пород массива).

Диатомиты и трепелы — также кремнистые породы. Инженер­но-геологически они, как и опоки, изучены слабо, так как прак­тически не используются в качестве оснований сооружений, хотя широко применяются в промышленности строительных материа­лов и других отраслях производства.

Карбонатные осадочные породы распространены довольно ши­роко. Они встречаются практически в составе всех стратиграфи­ческих систем, например среди нижнепалеозойских отложений Сибирской платформы, в среднем и верхнем палеозое Русской платформы, в мезозое Крыма, Кавказа и Средней Азии. Инже­нерно-геологическому изучению карбонатных пород уделяется большое внимание не только потому, что они часто используют­ся в качестве оснований и среды для многих сооружений, но и в связи с их способностью к карстованию. Детальное изучение за-карстованных массивов проводится при промышленно-граждан-ском, дорожном, гидротехническом и энергетическом строитель­стве (включая подземные сооружения), а также при разработке месторождений полезных ископаемых.

Среди карбонатных пород наиболее широко распространены известняки и доломиты, значительно реже встречается мел, хотя местами он образует значительные залежи. Помимо чистых раз­ностей указанных пород описано большое число «смешанных» типов: различных мергелей, известковых песчаников и т. д.

Известняки, как правило, образуются в морских условиях и в зависимости от примесей (глинистых, битуминозных и др.), их структуры и текстуры обладают значительно разнящимися свой­ствами.

Наиболее прочными являются массивные мелкозернистые пе­рекристаллизованные окварцованные известняки. Сопротивление их сжатию в воздушно-сухом состоянии 100—240 МПа. В неко­торых случаях после испытаний на морозостойкость прочность их значительно снижается и не превышает 70 МПа, что, главным образом, объясняется их микротрещиноватостью, существенно нарушающей внутреннюю структуру породы.

В различных стратиграфических системах отмечено широкое распространение битуминозных известняков. Обычно это микро-и мелкозернистые образования, хотя описаны и среднезернистые разности.

Прочность битуминозных известняков в воздушно-сухом со­стоянии составляет 75—90 МПа, при водонасыщении эта величи-66

на практически не снижается. Аналогичная картина постоянства прочности отмечается и при испытании на морозостойкость.

Кристаллические известняки разнообразны по структуре: от мелкозернистых до крупнозернистых и даже брекчиевидных. Наиболее прочными, при оценке известняков по структуре, явля­ются мелкозернистые разности (их временное сопротивление сжатию достигает 100 МПа). Прочность крупнозернистых извест­няков колеблется в большом диапазоне значений (75—25 МПа) и зависит как от структуры породы, так и от ее микротрещинова-тости, которая имеет литогенетическое и тектоническое проис­хождение. Немалую отрицательную роль здесь играют микротре­щины выветривания.

У брекчиевидных кристаллических известняков среднее значе­ние предела прочности на сжатие редко превышает 25—30 МПа. Еще менее прочны известняки-ракушечники: их сопротивление сжатию редко превышает 2—3 МПа, а во многих случаях менее 1 МПа.

Наличие кремнистого материала сказывается положительно на прочностных и других характеристиках известняков, в то время как примесь глинистого материала (за исключением водопрони­цаемости) может играть отрицательную роль.

Прочность массивов, сложенных карбонатными породами, в основном определяется их трещиноватостью различного проис­хождения. Кроме тектонической трещиноватости, трещин пер­вичной отдельности, по долинам рек массивы часто нарушены трещинами отседания. В отсевших блоках породы разбиты на от­дельные глыбы густой сетью трещин.

Характер и интенсивность выветривания известняков во мно­гом зависят от их структурных и текстурных особенностей. Наи­более стойкими к выветриванию являются массивные мелкозер­нистые окремневшие или окварцованные известняки, особенно же легко выветриваются плитчатые и рассланцованные разности. Аналогичная зависимость прослеживается и в процессе карстова-ния известняков.

Доломиты наряду с известняками являются широко распро­страненными породами карбонатного комплекса. Обычно это мелко- или среднекристаллические породы, гораздо реже встре­чаются крупнозернистые и брекчиевидные разности. Довольно часто доломиты содержат повышенное количество кальцита, а в отдельных случаях отмечена примесь глинистого материала. До­ломиты обычно имеют высокие показатели физико-механических свойств.

Основным фактором, определяющим физико-механические свойства доломитов, является их микротрещиноватость, но нема-

ловажную роль в формировании свойств играет и состав доломи­тов. Так, известковые доломиты имеют прочность на сжатие 80 МПа, а глинистые — около 60 МПа, тогда как чистые разно­сти пород без примесей всегда показывают прочность намного больше, чем 100 МПа.

Прочность доломитов естественным образом тесно связана с генезисом и со структурой породы.

Наиболее прочными являются перекристаллизованные и брекчиевидные разности (^_ж < ПО МПа), затем пелитоморфные хемогенные и обломочные (Д;_Ж<17...30 МПа), органогенные и мелоподобные разности (Д;_Ж = 3...12 МПа).

При фильтрации через доломиты сульфатных вод образуется вторичный кальцит, выщелачивание которого зачастую приводит к образованию доломитовой муки. Доломитовая мука залегает в виде линз или относительно выдержанных прослоев среди пермских и каменноугольных отложений и подробно изучена в Поволжье (район Самарской Луки). Доломитовая мука состоит в основном из доломита (87—99 %) и кальцита (13—1 %), размеры частиц ко­торых в своей основной массе составляют 0,01—0,25 мм. В некото­рых разностях содержание частиц размером 0,05—0,01 мм достига­ет 88 %. Часто присутствуют крупные частицы размером 5—7 мм. Естественная пористость породы очень высокая — до 33—54 %. Доломитовая мука не пластична. Отдельные ее «участки» слабо-сцементированы вторичным кальцитом. Главные физико-механи­ческие свойства доломитовой муки во многом сходны со свойства­ми тонкозернистых песчаных грунтов. Водопроницаемость же доломитовой муки очень мала. Это, по-видимому, является одной из главных причин оплывания ее в фильтрующих откосах и бортах карьеров, а также возникающей в ее толще механической суффо­зии, особенно когда слабоуплотненная доломитовая мука выпол­няет открытые сообщающиеся трещины.

Одной из очень интересных карбонатных пород является мер­гель. Это известково-глинистая порода, у которой глинистые час­тицы сцементированы карбонатным материалом. Распределение глинистого и карбонатного вещества в мергеле чаще всего равно­мерное. Мергель и мергелистые породы встречаются в отложени­ях всех стратиграфических систем. Обычно под мергелем пони­мают такую породу, у которой содержание СаСО₃ колеблется в пределах 25—30 %. При большем содержании СаСО₃ порода по­лучает название мергелистый известняк, а при меньшем — гли­нистый мергель. Эти типы пород связывают мергель, с одной стороны, с известняками, а с другой — с глинами. Мергели ха­рактеризуются различными свойствами, которые должны учиты-68

ваться в конкретной обстановке (на участке исследований для проектирования и строительства основания сооружения).

Мергель способен набухать благодаря содержащемуся в нем глинистому веществу, при этом все мелкие трещины, по которым возможна циркуляция воды, закрываются и тем самым прекра­щается фильтрация воды сквозь мергелистые толщи. Набухание мергелей, равно как и другие их инженерно-геологические свой­ства, зависят главным образом от соотношения в породе карбо­натной и глинистой составляющих.

Физико-механические свойства мергелей в связи с содержа­нием карбонатов и степени их дисперсности определяются в очень широком диапазоне изменения. На природных склонах и откосах искусственных выемок мергели быстро выветриваются, разрушаются, формируя весьма подвижные плитчатые осыпи.

Немаловажной особенностью мергелей, обусловленной уника­льностью их состава (карбонаты + глина), является (практически без дополнительного обогащения) возможность использования их в качестве природного сырья для производства цемента. Так, мер­гели карбонатного флиша Цемесской бухты Черного моря служат сырьем для знаменитых новороссийских цементных заводов.

Своеобразной породой карбонатного состава является белый писчий мел. Кроме мела описано значительное число мелоподоб-кых пород. Мел и мелоподобные породы встречаются в России редко, преимущественно в бассейне Дона и в Нижнем Поволжье и приурочены к отложениям верхнемелового возраста.

Мел является органо-хемогенной породой, сформировавшейся в особых условиях, когда одновременно с наличием известкови-стых остатков организмов шло выделение из воды неорганиче­ского кальцита. Однородность мела весьма высока, а содержание кальцита всегда больше 90 % (92—97 %).

В сухом состоянии мел представляет собой плотную породу, в водонасыщенном обладает довольно мягкой консистенцией и рас­тирается руками до отдельных мельчайших частиц. Общий состав частиц: размером 0,05—0,005 мм — 80 % (трехсуточное отстаивание суспензии мела давало полное оседание и при этом жидкость в стеклянном цилиндре над осадком была совершенно прозрачной); 0,001—0,005 мм —не более 3 %; крупнее 0,05 мм — 15 %, причем преобладают частицы, имеющие размер 0,05—0,1 мм; более 1 мм — нет.

Мел имеет значительную пористость и трещиноватость. При отсутствии трещин водопроницаемость меловых толщ очень мала, при наличии трещин пористость от 30—32 % до 52—54 % — наи­меньшей пористостью обладают образцы с повышенным содержа­нием терригенного материала.

Прочность мела изменяется в значительных пределах в зави­симости от его состава, пористости и влажности. Благодаря сла­бой цементации и большой влагоемкости мел имеет очень низ­кую морозоустойчивость. При инженерно-геологической оценке массивов, сложенных писчим мелом, необходимо детально изу­чать текстуру породы, ее консистенцию, а также возможность механической суффозии по трещинам.

Писчий мел и мелоподобные породы обладают значительной водоудерживающей способностью, а также не выдерживают пере­мятая, особенно во влажном состоянии, что затрудняет проходи­мость транспорта во вскрытых в мелах строительных котлованах и карьерах по добыче писчего мела — важного полезного ископаемо­го, используемого в промышленности строительных материалов.

Сульфатные галоидные породы образуют самостоятельные круп­ные тела преимущественно в районах передовых прогибов. В дру­гих же образованиях они присутствуют в виде линз, прослоев, це­мента в доломитовых толщах или в лагунно-континентальных терригенных отложениях.

Гипс, как типичный представитель сульфатных отложений, ча­сто встречается вместе с ангидритом. Ангидрит (Са8О₄) в сопри­косновении с водой легко гидратируется и переходит в гипс (Са8О₄2Н₂О). Этот переход сопровождается значительным увели­чением объема, с которым, в свою очередь, часто связаны де­формации гипсовых толщ и соответственно они сказываются и на расположенных на этих отложениях основаниях сооружений. Деформации проявляются не только в самой породе, но и сказы­ваются на соседних породах и проявляются в кровле слоистой толщи. Это обстоятельство следует учитывать при назначении программы инженерно-геологических изысканий. Чаще всего в инженерно-строительной практике приходится оценивать и изу­чать не отдельные пласты сульфатов, а их включения и линзы, встречающиеся среди доломитов, морских глин и других пород. При этом большое значение имеет правильная оценка процессов выщелачивания, которые не только существуют, но и могут возникнуть в породах в процессе эксплуатации инженерного сооружения.

Попутно заметим, что растворимость гипса 2—7 г/л, что само по себе уже требует значительного внимания к возможным про­цессам химической суффозии и карста, и вызывает необходи­мость тщательных гидрогеологических исследований гипсовых толщ.

Некоторые разности ангидритов, особенно мелкокристалличе­ские, характеризуются высокими показателями прочности. При­рода прочности сульфатных пород слабо изучена и требует тща-70

тельного специального исследования для каждого конкретного случая использования их в строительной практике. Гипсы и ан­гидриты являются ценными полезными ископаемыми.

Среди галоидных солей, встречающихся в природе в виде горных пород, наибольшее распространение имеет каменная соль, практически нацело выполненная галитом (№С1). Достаточно известны также сильвин (КС1), сильвинит (КС1 • N301) и карнал­лит (КС1 • М§С1 • 6Н₂О).

Выпадение галоидов из перенасыщенных растворов происхо­дит в обстановке либо замкнутых континентальных озер и релик­товых морей-озер, либо в обстановке морских краевых лагун, имеющих затрудненную связь с открытым морем.

Соляные месторождения достигают громадной мощности и часто отличаются друг от друга своеобразными признаками. При­мером может служить Соликамское месторождение каменных со­лей, в котором при прохождении снизу вверх по разрезу отмеча­ется следующая смена солей: каменная соль, сильвинит, карналлит. Возможность использования галоидных пород в инже­нерно-строительных целях весьма ограничена, так как они силь­но растворимы в воде. Величина их растворимости превышает 100 г/л. Это обстоятельство играет еще более отрицательную роль в тех случаях, когда галоидные породы встречаются в виде прослоев, линз или рассеяны в других породах. Наличие раство­римой составляющей в этих породах существенно снижает их инженерно-геологические характеристики.

Галоидные породы, в первую очередь, имеют колоссальное значение как очень ценные полезные ископаемые для различных отраслей химического производства.

Органогенные породы образуются в результате накопления и преобразования остатков животного мира (зоогенные) и растений (фитогенные). Зоогенные — известняк-ракушечник, мел и другие, а фитогенные — трепел, опока, торф и др. Органогенные породы отличаются значительной пористостью, например торф. К этой группе пород относят каменный уголь, нефть,, асфальты и др.

Диатомит — слабосцементированная, очень пористая порода белого, светло-серого или желтовато-серого цвета, состоящая из скелетов морских и озерных диатомовых водорослей. Всегда со­держит примесь глинистого материала. Общее содержание крем­незема 80—95 %.

Трепел — сходен с диатомитом, но отличается малым содержа­нием неизмененных органических остатков. Легкая, землистого облика порода. Состоит из опала с примесью глинистых частиц. Окраска белая, светло-серая, реже бурая, черная. Объемный вес 250-1000 кг/м³.

Диатомиты и трепелы залегают слоями и сходны по всем свойствам. Обладают огнеупорными, кислостойкими, звуко- и теплоизоляционными свойствами, являются сырьем для произ­водства цементов, кирпича и т. д.

Опока — твердая, реже мягкая пористая порода с содержанием до 10 % кремнистых остатков водорослей и других организмов, а также примесей глинистого материала, кварца и др. Цвет жел­тый, темно-серый, черный; легкая, хрупкая. Опока внешне похо­жа на мергель, залегает пластами.

Торф — своеобразная, геологически относительно молодая, не прошедшая стадии диагенеза, фитогенная горная порода, образу­ющаяся в результате отмирания и разложения болотной растите­льности в условиях избыточного увлажнения и недостаточного доступа кислорода. По внешнему виду торф обычно представляет собой очень сильно увлажненную волокнистую (при малой сте­пени разложения) или пластичную (при высокой степени разло­жения) массу. Эта масса в зависимости от содержания гумуса бы­вает или светло-коричневой, или почти черной. Сухое вещество торфа состоит из неразложившихся растительных остатков — рас­тительного волокна, продуктов их разложения — гумуса и мине­ральных веществ — золы. Содержание минеральной составляю­щей — золы — не превышает, как правило, 40 %.

Лессовые породы относятся к числу очень распространенных пород, которые встречаются на всех континентах, но особенно широко в Европе, Азии и Америке. Общая площадь, занятая лес­совыми породами на земном шаре, равна примерно 13 млн км². В тропических и субтропических областях Земли лессовые поро­ды не встречены, равно как и в северных, и южных районах, где имеют сплошное распространение вечномерзлые породы. В гра­ницах бывшего СССР лессовые породы занимают примерно 14 % континентальной части, т. е. около 3,3 млн км². Они лежат почти сплошным покровом на большей части Украины, на юге Евро­пейской части России, широко распространены в Средней Азии, Закавказье, Западной Сибири, слагают значительные массивы в Беларуси, Якутии и многих других районах.

Лессовые породы встречаются как на равнинах, так и в гор­ных районах. В пределах низменных равнин они имеют почти сплошное распространение и характеризуются выраженным до­статочно четко постоянством состава, окраски и строения в пре­делах однотипных элементов рельефа. Мощность отложений, как правило, возрастает от первых надпойменных террас к водоразде­лам — в поймах лессовые породы всегда отсутствуют. Для пред­горных и горных районов лессовые породы имеют невыдержан­ное по простиранию (по площади) распространение. Лессовые

породы здесь отличаются многообразием генетических типов. В отложениях четко прослеживается проявление вертикальной зо­нальности.

По условиям залегания лессовые породы повсеместно занима­ют покровное положение. Между лессовыми и подстилающими породами может наблюдаться как четко выраженная граница, так и постепенный переход.

Для лессовых пород и их толщ можно выделить следующие общие особенности:

• отсутствие слоистости практически во всех описанных случаях;

• изменение окраски от светло-палевой до шоколадной вниз
по разрезу;

• наличие в лессовых породах: погребенных почв и гумусиро-
ванных прослоев; прослоев песка и гравийно-галечных обра­
зований; прослоев вулканических пеплов; пустот биогенного
происхождения; горизонтов конкреций карбонатов; столбчатой
отдельности в верхней части толщ.

До сих пор нет единого мнения специалистов по генезису лессов: разные ученые высказывают весьма различные, часто рез­ко противоположные точки зрения на происхождение лессов и лессовидных пород. Называют и эоловый, и морской, и аллюви­альный, и пролювиальный, элювиальный (выветривание) генезис. Иногда даже связывают происхождение лессов с континенталь­ным оледенением. Вопрос о генезисе может быть решен, по на­шему мнению, только на основе комплексного изучения состава и строения лессов и их толщ с учетом такого подхода, как поли-генетичность лессовых пород, когда эти породы многократно пе­реоткладывались различными способами в разной обстановке от эоловой до морской и (или) в обратном порядке.

По гранулометрическому составу лессовые породы характери­зуются значительным разнообразием. Они включают различные разности по крупности, начиная от пылеватых песков до лессо­видных глин. Но для всех гранулометрических разностей отмече­но наличие практически всегда пылеватых частиц, содержание которых превышает 50 % по отношению к другим фракциям. Наиболее однородными являются собственно лессы (в них содер­жится не более 15—16 % глинистых частиц и практически отсут­ствуют частицы размером более 0,25 мм).

В природных условиях лессовые породы отличаются тем, что частицы в них находятся в агрегированном состоянии. Высокая истинная дисперсность, выраженная в преимущественном преоб­ладании пылеватых частиц, сильная агрегированность глинистых и коллоидных частиц, наличие кальцита в значительных количе­ствах создают благоприятные условия для развития в лессовых

породах просадочных явлений, которые во многом являются своего рода отличительной чертой лессовых пород в инженер­но-геологическом отношении.

Лессовые породы — это полиминеральные образования. В со­став крупных фракций входит до 50 наименований минералов, из них примерно 10—15 минералов — главные породообразующие. Почти на 90 % минералы представлены так называемой легкой фракцией (плотность частиц менее 2,75 г/см³), главная роль в которой отведена кварцу и полевым шпатам, затем следуют кар­бонаты (кальцит— в среднем 15 %), слюды, гипс и другие мине­ралы. Тяжелая фракция (плотность частиц более 2,75 г/см³) ми­нералов насчитывает порядка 30 минералов. Для крупных фракций лессовых пород, несмотря на их полиминеральность, характерно удивительное сходство минеральных ассоциаций в разных изученных образцах, отобранных в различных, часто до­статочно удаленных друг от друга районах. Это сходство минера­льных ассоциаций выражается как в качественном, так и в коли­чественном наличии и соотношении минералов. Все лессовые породы имеют примерно одинаковый состав главных породооб­разующих минералов, такое же сходство отмечено и во второсте­пенных минералах, что имеет важное значение в формировании инженерно-геологических свойств пород.

В тонкодисперсных фракциях лессовых пород встречается до 25 коллоидно-дисперсных минералов. Однако это не значит, что они присутствуют в породах все вместе, обычно они группируют­ся по 7—12 представителей. Среди этих минералов наиболее рас­пространенными являются гидрослюды, кварц, монтмориллонит и каолинит. Каждая гранулометрическая фракция лессов имеет достаточно постоянную минералогическую ассоциацию.

Наряду с минеральными частицами в лессах присутствует гу­мус (до 12%). Больше всего гумуса содержится в прослоях по­гребенных почв. Нужно отметить, что повышенное содержание гумуса снижает просадочные свойства грунтов.

Одной из наиболее характерных черт лессов является их кар-бонатность. Наиболее типичный представитель карбонатов в лес­сах — кальцит.

Карбонаты содержатся в разных количествах в лессах различ­ной географической принадлежности. Для лессов Европейской части России содержание карбонатов колеблется от 0,1 до 20%, для Западной Европы— от 0 до 35 %, для Средней Азии — от 15 до 25 %.

Прочность лессовых пород во многом обусловлена количест­венным содержанием карбонатов, так как высокодисперсные карбонаты способны к созданию достаточно прочных слабораст-

воримых кристаллизационных связей между отдельными частица­ми породы. Кроме того, наличие ионов кальция способствует аг­регации глинистой и коллоидной фракций.

Установлено, что просадочность лессов очень тесно связана с содержанием водно-растворимых соединений в них: чем больше этих соединений, тем больше просадочность.

Естественная влажность лессовых пород лежит в большом диапазоне: 1—39 %, но наиболее часто этот диапазон составляет 3—25 %. Естественная влажность и просадочность связаны между собой: обычно просадочные лессы имеют низкую естественную влажность.

Лессовые породы, являющиеся полидисперсными глини­сто-пылеватыми полиминеральными образованиями, характеризу­ются наличием сложной системы связей между составляющими их частицами. Эта система связей является определяющей в фор­мировании всего комплекса инженерно-геологических свойств лессов.

Суммарная пористость, тесно увязанная с указанными струк­турными связями, обычно очень велика в лессах, ее диапазон со­ставляет 30—64 % (чаще 44—50 %). Просадочные лессы практиче­ски всегда имеют несколько более высокие против средних значения пористости. Пористость способствует просадочности при смачивании лессов.

Важным фактором в проявлении просадочных свойств являет­ся микроструктура лессов. Например, установлено, чем ближе друг к другу располагаются песчаные и пылеватые частицы, чем меньше толщина глинистых пленок между ними, тем выше про­садочность лессовых пород.

Рассматривая свойства лессовых пород, необходимо иметь в виду, что лессовые образования, яа!яющиеся, как уже отмечалось, полидисперсными, полиминеральными образованиями с различ­ными типами структур, формируются в результате различных гене­тических, диагенетических и эпигенетических процессов. Большое разнообразие факторов, действующих в условиях континентальной поверхности, неизбежно приводит к различиям лессовых пород как по составу, строению, так и по их инженерно-геологическим свойствам. Именно поэтому лессовые породы одного и того же ге­незиса в разной климатической обстановке могут иметь разные инженерно-геологические свойства. В районах с одинаковыми климатическими условиями различные генетические типы лессо­вых пород обладают неодинаковыми свойствами.

Приведем некоторые общие физические характеристики лес­совых пород: плотность частиц — 2,54—2,84 г/см³, плотность — 1,33—2,03 г/см³, плотность скелета — 1,12—1,79 г/см³. Лессовые

породы обычно обладают невысокой пластичностью: число плас­тичности у чистых лессов меняется от 4 до 10 %, у лессовидных глин соответственно 25—30 %.

Одним из наиболее характерных признаков лессовых пород является их низкая водопрочность. Она выражается в их быстром размокании и значительной размываемости, что часто фактиче­ски определяет оврагообразование в лессовых толщах.

Водопроницаемость лессовых пород изменяется в широких пределах: коэффициент фильтрации может быть и 0,001 и 8,5 м/сут. Все зависит от конкретного состава, строения и усло­вий залегания лессовых пород. В лессовых породах отмечена фи­льтрационная анизотропия, невзирая на отсутствие видимой сло­истости (не имеются в виду отмеченные выше различные типичные горизонты в лессах).

Сжимаемость лессовых пород изменяется в широких пределах (модуль общей деформации в средних значениях лежит в диапа­зоне 2—52 МПа). Лессы и лессовидные грунты, имеющие небо­льшую естественную влажность, обладают незначительной сжи­маемостью. Увеличение влажности, а тем более насыщение пород водой резко снижают их сопротивление сжатию.

Сопротивление сдвигу лессовых пород определяется, главным образом (не отрицая значения других факторов), их физическим состоянием: в сухом состоянии эта величина значительна, при увлажнении породы она естественным образом снижается.

Просадочностъ — типичное свойство лессовых пород. Она вы­ражается в способности лессов и лессовидных пород уменьшать под нагрузкой свой объем при увлажнении, вследствие чего про­исходит опускание поверхности земли, называемое просадкой. Различают собственно просадки лессовых толщ и дополнитель­ные осадки сооружений при замачивании пород.

Не рассматривая подробно сущность явления просадки, отме­тим лишь, что просадочность, как свойство, является по сущест­ву способностью лессовых пород к доуплотнению, поэтому неко­торые специалисты выделяют просадки в рыхлых пылеватых песках. Весомую роль в исследовании сути просадки лессовых пород сыграл профессор Н.Я. Денисов, который создал одну из наиболее правдоподобных схем явления просадки и всех проис­ходящих процессов, его сопровождающих.

Просадочность лессовых пород проявляется как в природной обстановке (так называемые степные блюдца — значительные в диаметре понижения на поверхности земли глубиной 0,8—1,0 м в степных районах при распространении в них лессовых, склонных к просадкам пород), так и при воздействии человека (примеров описания фактов просадок можно привести множество, но доста-

точно напомнить «Атоммаш» в Волгодонске). Назовем те бес­спорные факторы, которые характеризуют явление просадки и формируют просадочность лессовых пород:

• высокая пористость и малая влажность до момента просадки;

• после просадки величина их пористости значительно умень­
шается, а степень влажности (или водонасыщенности) увеличива­
ется;

• малая гидрофильность;

• несколько повышенное содержание легководорастворимых
солей, которые располагаются на контактах между частицами и
придают дополнительную связность.

Кратко явление просадки можно изложить следующим обра­зом: вода, попадая в недоуплотненную лессовую породу с большой пористостью, размягчает и частично растворяет соли на контакте между частицами, благодаря чему связи между частицами наруша­ются. Частицы приобретают возможность перемещения в иные (новые) положения равновесия при данном внешнем давлении, а это как раз и вызывает изменение (уменьшение) объема породы и просадку поверхности земли над толщей этой породы.

Почвы. Собственно почвы как природные образования не яв­ляются предметом изучения инженерной геологии. Это задачи почвоведения. Но в силу того что почвы довольно часто вовлека­ются в сферу строительной деятельности человека и могут служить основанием, средой или материалом для возведения соо­ружений, согласно инженерно-геологическим понятиям, они яв­ляются грунтами.

На наш взгляд, наилучшим является определение почв, дан­ное основоположником мирового почвоведения В.В. Докучаевым: «Почвой следует называть «дневные» или наружные горизонты горных пород (все равно каких), естественно измененные совме­стным влиянием воды, воздуха и различного рода организмов, живых или мертвых». Значительный вклад в изучение почв внес великий русский ученый В.Р. Вильяме.

Гений современной науки В.И. Вернадский выполнил значи­тельные работы в области геохимии почв как составной части биосферы и неживой природы одновременно. Им была по суще­ству высказана мысль о том, что почвы — это переходная грань между живой и неживой природой, настолько в них все перепле­тено различными взаимодействиями органических и неорганиче­ских соединений, соприкосновением живого и неживого.

Своеобразие состава и энергетического состояния почвы по­зволяет рассматривать ее как особое природное образование, ин­женерно-геологические особенности которого отличны от осо­бенностей подстилающих почву горных пород. В первую очередь

это своеобразие выражается в том, что неорганическое минераль­ное вещество настолько тесно связано с органическим, что уда­ление того или иного ведет к разрушению почвы как природного образования, ках самостоятельного тела. Поэтому изучение почв в любых целях должно (и возможно) только в указанном единст­ве органического и неорганического. Эту главную особенность почв необходимо учитывать, когда почвы приходится использо­вать в качестве грунтов при строительстве аэродромов, железных дорог и других инженерных сооружений.

Мощность по отношению ко всей зоне выветривания, кото­рую почва обычно покрывает, невелика — не более 1,5—2,0 м и очень редко 5—7 м.

При характеристике почв как грунтов в первую очередь сле­дует учитывать некоторые общие их особенности, которые свой­ственны всем без исключения типам почв:

• своеобразие состава, выражающееся в высокой дисперсности
как минеральной, так и органической составляющей и их глубо­
ком взаимопроникновении и взаимовлиянии;

• четко выраженные генетические горизонты в вертикальном
разрезе (профиле);

• ярко выраженная макроструктура.

Рассмотрим главные составные части почв. Минеральная со­ставляющая в песчаной и пылеватой фракциях представлена главным образом кварцем, полевыми шпатами, слюдами и ино­гда другими минералами, в глинистой фракции — практически всегда монтмориллонитом, бейделитом, нонтронитом, каолини­том, галлуазитом, встречены вторичные образования диоксида кремния и оксидов железа. Важное значение имеют простые со­ли в твердом состоянии, содержание которых колеблется от до­лей процента до десятков процентов. Часть этих солей раствори­ма в воде и может мигрировать по веществу почвы. Кроме простых солей в почвах выделены и сложные соединения в виде комплексных соединений. Они также могут быть растворимы в воде и мигрировать по веществу почв. Наряду с этим простые соли и другие неорганические соединения, имеющиеся в вещест­ве почвы, также способны к перемещению по нему. Наличие простых солей, особенно в значительных количествах, оказывает влияние на такую инженерно-геологическую особенность почв, как агрессивность почв по отношению к строительным материа­лам. Воздействие на стройматериалы и конструкции других неор­ганических соединений пока описано лишь в качественном вы­ражении.

Органическая часть почв — гумус содержится в почвах от долей процента до 20—22 % по массе. Он является сложным, относите -

льно устойчивым комплексом органических соединений, в составе которого большую роль ифают специфические высокомолекуляр­ные органические кислоты, образующиеся при разложении расти­тельных и животных осадков в условиях недостатка кислорода в ходе сложнейших биохимических реакций. Как правило, это гуми-новые и другие близкие к ним кислоты. Все эти соединения, а также часть минеральной составляющей находятся в коллоидном состоянии. Собственно гумус есть то самое проявление единства живого и неживого, органического и неорганического.

Коллоидная природа почвенного гумуса определяет его высо­кую обменную способность, большую гидрофильность и клею-щую способность, что существенно сказывается на инженер­но-геологических особенностях почв, в целом же его наличие ухудшает инженерно-геологические свойства почв и в то же время существенно увеличивает их плодородие и ценность.

Важное значение имеют состав и особенно концентрация почвенного раствора, а также состав поровых вод в нижележа­щих материнских породах, которые определяют состав обменных катионов в почвах.

Прочность почв очень сильно зависит от характера их микро­структуры. Испытания образцов почв показали, что Д;_Ж в сред­нем лежит в диапазоне 2—6 МПа. Макроструктура в значитель­ной мере определяет степень водопроницаемости почв, их капиллярные «способности».

Краткая инженерно-геологическая характеристика различных типов почв:

• тундровые почвы обладают крайне неудовлетворительными
инженерно-геологическими свойствами: не могут быть использо­
ваны в качестве естественных оснований сооружений, так как об­
ладают ничтожной несущей способностью, при промерзании в них
развивается интенсивное пучение, обладают чрезвычайно низкой
водоотдачей, проявляют четко выраженные тиксотропные свойст­
ва и при динамических воздействиях переходят в плывунное
состояние, имеют огромную «экологическую уязвимость», практи­
чески невосстановимы в пределах времени существования челове­
ческого общества;

• подзолистые и дерново-подзолистые почвы в инженерно-гео­
логическом отношении могут обладать благоприятными свойства­
ми, но в зависимости от степени их дисперсности. «Наилучшими»
в этом смысле являются почвы супесчаного и песчаного состава. В
силу малого количества гумуса в этих почвах они «экологически
уязвимы» с точки зрения сохранения их плодородия;

• болотные почвы являются крайне неудовлетворительными
фунтами, «экологически уязвимы»;

• серые лесные почвы содержат большое количество органики,
глинистых и коллоидных частиц и близки по свойствам к чернозе­
мам;

• черноземные почвы, или черноземы, весьма богаты гумусом
(до 22%), обладают высокой влагоемкостью, набухаемостью, лип­
костью; в сухом состоянии держат вертикальные стенки, а при
увлажнении оплывают, плохо отдают воду, труднопроходимы, лег­
ко размываются и размокают; в силу высокой степени плодород­
ности и ценности не могут и не должны быть использованы как
грунты; «экологически уязвимы»;

• черноземовидные почвы по инженерно-геологическим свойст­
вам очень близки к черноземам, «экологически уязвимы»;

• каштановые, или бурые, почвы содержат меньше гумуса, чем
черноземы; в составе имеют гипс и другие водорастворимые соли;
в целом при размокании схожи с черноземами, но быстро отдают
воду; так же как черноземы, имеют экологическую ценность;

• сероземные почвы характеризуются очень высоким содержа­
нием пылеватых частиц, сильно размокают, труднопроходимы для
транспорта, в бортах выемок при увлажнении оплывают, склонны
к засолению при неправильном орошении, «экологически уязви­
мы»;

• красноземы обогащены гидратами оксида железа и алюминия
и содержат небольшое количество гумуса. В инженерно-геологиче­
ском отношении в России большого значения не имеют в силу ма­
лого распространения, «экологически уязвимы»;

• засоленные почвы по инженерно-геологическим свойствам
достаточно различны. Многие из них являются агрессивными
фунтами по отношению к строительным материалам, в сухом со­
стоянии обладают значительной плотностью и прочностью, но при
увлажнении размокают, их коллоиды переходят в раствор, что ве­
дет к образованию из них глубокой, очень липкой непроходимой
грязи (размокший солонец подсыхает медленно), некоторые их
разности практически никогда не просыхают в безморозный пери­
од; использование засоленных почв как материала для насыпей
невозможно, так как они значительно снижают их прочностные и
деформационные характеристики.

Искусственные грунты. В настоящее время под искусственны­ми фунтами понимают горные породы и почвы, которые созна­тельно изменены человеком при решении различных инженер­ных задач или подверглись изменениям при производственной или другой хозяйственной деятельности людей, в том числе в ви­де отходов производства и потребления, т. е. нецеленаправленно.

В первом случае человек прогнозирует и создает те или иные свойства фунтов в соответствии с решаемыми задачами. Для 80

этого разрабатываются специальные технологии и методы, обору­дование и механизмы для получения грунтов с заданными харак­теристиками. К числу таких «обработанных» технологий относит­ся гидромеханизация земляных работ.

Во втором случае человека «не интересует» то, что происхо­дит или может произойти с грунтами или другими материалами, превращающимися в грунты, а все изменения в них он соверша­ет попутно при решении других, часто весьма далеких от инже­нерно-геологических проблем задач.

Инженерно-геологические свойства искусственных грунтов определяются составом материнской породы или характером по­ступающего в грунтовую среду материала, а также способом, дли­тельностью, интенсивностью воздействия человека на материн­скую породу или грунтовую среду с поступившим в нее материалом.

По своему петрографическому составу искусственные грунты представляют собой удивительное разнообразие, что вызвано множеством факторов их образования.

По процессам своего образования искусственные фунты мо­гут быть подразделены на следующие виды:

• любые (все) виды грунтов — источником их накопления яв­
ляется горно-техническая, инженерная, сельскохозяйственная и
другая деятельность человека;

• виды грунтов, образованные исключительно при горно-тех-
нической, инженерной и бытовой деятельности (кроме грунтов ку­
льтурного слоя); в данном случае накопление фунтов происходит
на специально отведенных сравнительно небольших по площади
участках;

• отвалы и свалки грунтов, отходов производства, строительно­
го мусора и бытовых отбросов — накопление происходит, как
правило, на выделенных локализованных участках, строение и ха­
рактер изменчивости массивов не подчиняются никаким законо­
мерностям;

• шлаки, золы, шламы энергетической, металлургической и хи­
мической промышленности — по составу и свойствам отдельные
виды фунтов не имеют аналогов среди природных образований и
могут содержать компоненты, состав и концентрация которых
опасны для окружающей среды и человека; обычно концентриру­
ются на специально отведенных участках и предусматривают тех­
нологию складирования и утилизации;

• все виды фунтов, кроме скальных, закрепленных в естест­
венном залегании тем или иным способом или материалом, разра­
ботанным в технической мелиорации; грунты в данном случае час­
то находятся в нестабильном состоянии, в связи с.чем их свойства

могут изменяться во времени за счет физико-химических и грави­тационных процессов независимо от внешних воздействий и изме­нений окружающей среды;

• виды грунтов планомерно, целенаправленно образованные методами гидромеханизации или другими способами земляных ра­бот (отсыпка, планировка участка, увлажнение, трамбование и т. д.) при создании земляных сооружений (дамб, плотин, основа­ний), искусственных территорий, планировке земной поверхности, складировании отходов горно-технической деятельности и произ­водств; грунты, улучшенные в заданных пределах свойств в естест­венном залегании трамбованием, укаткой, осушением, взрывами, электроосмосом и другими способами технической мелиорации. Образование грунтов является управляемым, контролируемым на всех стадиях процессом. Грунты в конечном итоге должны соот­ветствовать заранее разработанным пределам изменения состава, структуры, состояния и физико-механических свойств, а также прогнозу их изменения во времени.

В связи с тем что при проектировании и создании оснований промышленно-гражданских да и большинства других сооружений часто приходится иметь дело с искусственными грунтами, приве­дем некоторые характеристики их видов.

Культурный слой имеет чрезвычайно своеобразный состав, формирующийся в процессе его образования. Минералого-пет-рографический состав основной минеральной массы обусловлен чаще всего геологическими условиями местности, а состав вклю­чений определяется характером хозяйственно-культурной деятель­ности человека. В отличие от грунтов природного происхождения культурный слой всегда имеет неоднородность состава, которая незакономерна и отмечается как по вертикали, так и горизонта­ли. Культурный слой, как основание сооружений при огромных масштабах градостроительства, в результате урбанизации очень широко вовлекается в строительную практику. В связи со значи­тельной неоднородностью и изменчивостью состава, строения, состояния и свойств его изучение требует чрезвычайной тщате­льности, и проблема строительства на нем весьма далека от за­вершающего решения. Культурный слой имеет большое истори-ко-археологическое, а значит, и культурное значение. Многие проблемы, возникающие при изысканиях на свалках, отвалах строительного мусора, бытовых и производственных отходов, не изучены, однако установлено, что изменчивость и неоднород­ность их по составу, строению, состоянию и свойствам, как в от­дельных образцах, так и в массивах, не подчиняются обычным для инженерно-геологической практики закономерностям и тре­буют разработки специальных методов, способов и приборов. 82

К насыпным строительным грунтам следует отнести в первую очередь грунты насыпей, автомобильных и железных дорог, пло­тин и дамб, кавальеров, а также широко распространяющихся в последнее время искусственных территорий и оснований. К насып­ным промышленным грунтам относят выработанные, перемещенные и складированные горные породы, прошедшее переработку сырье горно-рудной и горно-обогатительной промышленности.

При строительстве автомобильных и железных дорог большие насыпи возводятся как из материала, получаемого из так называ­емых полезных («деловых») выемок, так и за счет материалов, доставляемых к месту строительства из специально закладывае­мых разрабатываемых карьеров или созданных резервов и каваль­еров. Структура грунта в насыпях, водный и воздушный режимы будут заведомо отличаться от природного воздушного и водного режимов почв и горных пород данного района (района строите­льства сооружения). Даже простое перемещение грунта создает в нем необратимые изменения, поэтому можно поддержать специа­листов, считающих искусственными почвогрунты, перемещенные при сельскохозяйственных работах и даже военных действиях. Сказанное во многом относится и к фунтам плотин и дамб, а также искусственных территорий и оснований. В этих фунтах могут произойти еще более глубокие изменения, особенно при фильтрации через них воды.

Добыча каменного угля, различных руд и других полезных ископаемых связана с выемкой больших объемов горных пород, выносом их на поверхность земли (кстати, это иногда происхо­дит и в строительном деле при проходке больших котлованов, строительстве полуподземных и подземных сооружений, тоннелей различного назначения, метрополитенов, шахт и т. п.) и последу­ющей их различной переработкой. В результате создается совер­шенно особый вид насыпных фунтов — выработанная порода. К этой же фуппе фунтов примыкают некоторые минеральные от­ходы промышленного производства и транспорта, в частности шлаки, которые, попадая на поверхность земной коры, становят­ся как бы составной ее частью. Все это в полной мере можно отнести и к отходам энергетики — золам и отходам химической промышленности — шламам, рассолам и др.

Инженерно-геологические свойства насыпных фунтов весьма разнообразны. Например, шлаки, у которых возникают жесткие связи при их остывании, широко используются в промышленно­сти строительных материалов и могут найти применение как на­дежные основания для инженерных сооружений.

Сложнее обстоит дело с золами, где структурные особенности, а главное, особенности минерального состава и степени дисперс­ности, а также морфологии частиц во многом затрудняют про­цессы консолидации толщ грунтов, и решение вопроса о воз­можности использования их в качестве оснований сооружений (кроме редких случаев) остается проблематичным и требует еще дополнительного изучения.

Любые отходы химического производства (сухие, влажные, жидкие), которые в процессе своего существования в местах хра­нения могут превратиться в грунты и использоваться в качестве оснований сооружений, должны пройти тщательную экологиче­скую экспертизу в связи с возможным своим активным воздейст­вием как на человека, так и геологическую среду и другие ком­поненты природной среды, в частности биосферу.

Намывные грунты — это, как правило, грунты в возводимых целенаправленно сооружениях методами гидромеханизации — со­здание намывных территорий, площадок, оснований, аэродро­мов, плотин и дамб, иногда гидроотвалов, золошлакоотвалов, шламохранилищ. Возведение сооружений методом гидромехани­зации заведомо предусматривает создание сооружений из грун­тов с заданным составом, строением, состоянием и свойствами. Зачастую возведение сооружений с помощью гидромеханизации существенно улучшает свойства грунтов и решает многие проб­лемы с подготовкой оснований под сооружения в части, напри­мер, таких их важнейших свойств, как прочность и сжимаемость. Большинство искусственных оснований возводится из песчаных грунтов, которые, как известно, являются вполне благоприятны­ми для строительной практики грунтами. Тем не менее, несмот­ря на значительный опыт плотиностроения из намывных грун­тов, в вопросах формирования их свойств еще очень много нерешенных задач.

Несколько слов об «ухудшенных» грунтах. Образование фун­тов с ухудшенными против природных грунтов свойствами про­исходит чаще всего вследствие производства строительных работ. К грунтам этой группы можно отнести: искусственно разрыхлен­ные, искусственно переувлажненные и искусственно «выветре-лые». Естественно, что грунты с такими свойствами для исполь­зования в строительной практике приходится улучшать хотя бы до их естественного состояния.

К «улучшенным» фунтам относят фунты, состав и свойства которых изменены различными методами в связи с определенны­ми потребностями, возникающими при производстве строитель­ных работ. 84

Метаморфические горные породы

Магматические и осадочные горные породы в процессе свое­го существования и в результате процессов внутренней динамики Земли могут попасть в такие… Изменение минералов и горных пород вызывается воздейст­вием основных факторов… Петрографы выделяют несколько видов метаморфизма: катак-ластический, термальный и динамотермальный. Указанные виды…

Технические каменные материалы

К техническим каменным материалам относятся керамиче­ские изделия: бетон, абразивы, стекла, различные огнеупоры (шамот, динас и др.), различные… каменные материалы. Все это нужно использовать для установле­ния свойств… Таблица 7

Некоторые технические каменные материалы

  Глиноземистый цемент Моноалюминат кальция, пятикальциевый трехалю-минат, примесь гелинита, перовскита и др. …   Зольные Аморфное стекло, мул­лит, магнетит, анортит …   Шамот Муллит, аморфное стекло из кремнезема Зернистая

Происхождение искусственных технических камней (материалов).

катный кирпич — как сцементированные породы осадочного про­исхождения.

Химический состав. Вбольшинстве случаев вышеперечислен­ные искусственные технические камни являются силикатными, что сближает их с магматическими и метаморфическими порода­ми. В их составе присутствуют: 8Ю2, ТЮ2, А12О3, Ре2Оз, РеО, М§О, СаО, Ка2О, К2О, ВаО, МпО, РЬО, ЗО3. За исключением корундо­вых и магнезитовых материалов, резко отличающихся по химиче­скому составу, в остальных технических камнях, так же как и в магматических породах, преобладают кремнезем или кремнезем с оксидом алюминия. В составе всех технических материалов отсут­ствует вода (за исключением бетона), отличительной чертой явля­ется совершенно необычное сочетание химических элементов, ко­торое в горных породах не наблюдается. Например, шамот состоит из 5Ю2 и А12О3, а другие оксиды присутствуют в минимальном ко­личестве. Доменные шлаки представляют собой сложный матери­ал, состоящий из СаО, АЬОз, §Ю2.

Минеральный составтехнических камней весьма своеобразен. С одной стороны, они содержат природные минералы (кварц, корунд, полевые шпаты, оливин), а с другой — группу искусст­венных минералов, которые в горных породах не встречаются (алит, белит, целит, муллит и др.). Минеральный состав и струк­туры некоторых технических материалов показаны в табл. 7.

Структура.Качество искусственных технических камней во многом зависит от их разнообразной структуры (см. табл. 7). Все они в известной мере аналогичны структурам горных пород, но имеют и свои определенные особенности. Большинство техни­ческих камней обладают кристаллической (зернистой) структурой (цемент, абразивы, некоторые огнеупоры и др.), встречается пег­матитовая структура (глиноземистый цемент), многие огнеупор­ные материалы имеют брекчиевидную структуру. Шлакам больше всего свойственна пористая и рыхлая структура, а в отдельных случаях, например в фарфоре, она бывает стекловатая.

В технических камнях, даже в кристаллических структурах, почти всегда в том или ином количестве присутствует аморфное стекло. Например, шамотный огнеупор имеет зернистую структу­ру, но кристаллы муллита погружены в аморфную алюмосиликат-ную массу. На свойства технических камней существенное влия­ние оказывают количественное взаимоотношение кристаллов и аморфной массы, а также их взаиморазмещение.

Петрургия. Вобласти искусственных каменных материалов создана новая область технологии — петрургия, или каменное ли­тье. С помощью петрургии получают различные изделия, в том числе и строительные, путем плавления и последующей кристал-94

лизации расплавленного базальта. В настоящее время чтобы по­лучить литье разного цвета, улучшенного состава, структуры и свойств, переплавление проводят при наличии самых разнообраз­ных добавок, в качестве которых используют доломит, кварцевый песок, другие природные минералы и горные породы.

В результате переплавления получают каменно-литейные из­делия заданной формы, с высоким качеством по твердости, прочности и стойкости в агрессивных средах. Необходимо отме­тить, что изделия кислотоупорны, имеют большое сопротивление истиранию, даже более высокое, чем у некоторых легированных сталей.

Каменное литье широко применяют в строительстве (трубы, облицовочные плитки) и на химических предприятиях (керамика, металлокерамика).

Радиоактивность технических материалов связана с присутст­вием в них материалов с природными или искусственно создан­ными радиоактивными химическими элементами. Природные ра­диоактивные минералы в технические материалы попадают с сырьем, из которых они изготовляются, например, это может быть радиоактивный щебень гранита или промышленные отходы. Повышенную радиоактивность могут иметь бетоны, полученные на основе золы-уноса, шлакобетон, красная керамика.

В настоящее время все природные и искусственные строите­льные материалы и сырье, подобные продукты промышленности, используемые в строительстве, обязательно исследуются на нали­чие в них радиоактивных излучений. Согласно существующим нормативам определяется степень их пригодности в строительном производстве.

Глава 4

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХРОНОЛОГИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ

Историю и общие закономерности развития и образования земной коры изучает специальная наука — историческая геология. Для восстановления истории развития земной коры используют геологические «документы» в виде толщ пород, которые характе­ром своих напластований, остатками ископаемых организмов свидетельствуют об этапах развития земной коры.

Установление возраста горных пород необходимо для оценки их свойств и определения положения среди других пород. Вся

геологическая документация, в частности геологические карты и разрезы, требует применения показателей возраста пород. Разли­чают абсолютный и относительный возраст горных пород.

Абсолютный возраст — это продолжительность существования («жизни») породы, выраженная в годах. Для его определения при­меняют методы, основанные на использовании процессов радио­активных превращений, которые имеют место в некоторых хими­ческих элементах (уран, калий, рубидий и др.), входящих в состав пород. С помощью одних элементов устанавливают возраст в мил­лионах лет, другие дают возможность вычислить более короткие отрезки времени. Так, зная, какое количество свинца образуется из 1 г урана в год, определяя их совместное содержание в данном минерале, можно найти абсолютный возраст минерала и той гор­ной породы, в которой он находится. Это позволяет определять возраст в миллионах лет. По углероду ¹⁴С, период полураспада ко­торого равен 5568 лет, можно устанавливать возраст более молодых образований. Абсолютные значения возраста горных пород приве­дены в геохронологической шкале (табл. 8).

Таблица 8

Шкала геологического времени Земли

  Мезозой­ская М2 Меловой Юрский Триасовый К т Головоногие, моллюски, прес­мыкающиеся 550-570   Палеозой­ская Р2. Пермский р Амфибии и …  

Палеогеографическая и палеоклиматическвя обстановка в истории Земли

    Плейсто­цен Это была эпоха великого оледенения с …   Неоге­новый Плиоцен Материки почти достигли их нынешнего положения. Громадные…

КРАТКИЙ ОЧЕРК СОВРЕМЕННОЙ ТЕОРИИ ТЕКТОНИКИ ПЛИТ

Простая и наглядная гипотеза А. Вегенера заключается в том, что в начале мезозоя, около 200 млн лет назад, все существующие ныне материки были… Голландский геофизик Ф. Венинг-Мейнес, английский геолог А. Холмс и… К началу 70-х годов XX в. американскими геологом Г. Хессом и геофизиком Р. Дитцем, на базе открытия явления спрединга…

ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ

Тектонические движения в земной коре проявляются посто­янно. В одних случаях они медленные, малозаметные для глаза человека (эпохи покоя), в других… Подвижность земной коры в значительной степени зависит от характера ее… Тектонические движения земной коры можно разделить на три основных типа:

В

Рис. 44. Возможные варианты геологического строения строительных площадок: а, #—площадки, благоприятные для строительства; в — малоблагоприятные; г—неблагопри­ятные; А — сооружение (здание)

Наличие дислокаций усложняет инженерно-геологические ус­ловия строительных площадок — нарушается однородность грун­тов оснований сооружений, образуются зоны дробления, снижает­ся прочность грунтов, по трещинам разрывов периодически происходят смещения, циркулируют подземные воды. При крутом падении пластов сооружение может располагаться одновременно на различных фунтах, что иногда приводит к неравномерной сжи­маемости слоев и деформации сооружений. Для зданий неблаго­приятным условием является сложный характер складок. Нежела­тельно располагать сооружения на линиях разломов.

СЕЙСМИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Сотрясения сейсмического происхождения происходят почти непрерывно. Специальные приборы регистрируют в течение года более 100 тысяч землетрясений,… Землетрясения возникают также в процессе извержения вулка­нов (в России,… Р и с. 45. Разрушения в городе в результате землетрясения

Скорость распространения продольных (ур) и поперечных (у5) волн в различных породах и в воде, км/сек

Оценка силы землетрясений.За землетрясениями ведут посто­янные наблюдения при помощи специальных приборов — сей­смографов, которые позволяют… Сейсмические шкалы (гр. хептох—землетрясение + лат. аса-1а — лестница)… • по поведению людей и предметов (от 2 до 9 баллов);

Сейсмические баллы и последствия землетрясений

Баллы

I II

IIIIV V

Последствия землетрясений

В отдельных случаях ощущается людьми, находящимися в спокой­ном состоянии Колебания земли отмечаются некоторыми людьми Землетрясение отмечается многими людьми

Последствия землетрясений

VI VII VIII

Корректировка баллов сейсмических районов на основании инженерно-геологических и гидрогеологических данных

    I II III Скальные (граниты,… Корректировка баллов строительных участков справедлива, главным образом, для равнинных или холмистых территорий. Для…

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОГО ГРУНТОВЕДЕНИЯ

Например, одним таким определением является следующее: грунты — это любые горные породы (магматические, осадочные, метаморфические) и твердые отходы… Наиболее удачным представляется высказывание академика Е.М. Сергеева о том,… Определение термина «грунт» дает возможность представить те задачи, которые призвано решать грунтоведение. Но,…

Глава 8

ОСНОВНЫЕ КАТЕГОРИИ СОСТАВА,

СТРОЕНИЯ И СОСТОЯНИЯ ГРУНТОВ

РАЗЛИЧНОГО ГЕНЕЗИСА

СОСТАВ ГРУНТОВ

Но гораздо более важной характеристикой грунтов является их минералогический, или минеральный, состав, определяющий в конечном счете как саму… К числу наиболее распространенных минералов магматиче­ских горных пород… Осадочные горные породы (песчаники, аргиллиты, алевроли­ты, глины, лессы, пески, известняки, мергели и др.) обычно…

Н

Рн

о?,⁰ оо°„о°о ° °ооо_о

[а, й, с, й е(—твердая о - вода частица

^{0 О0}°оо⁰ Атмосфера о ° _о<

Рис. 50. Схематическое изображение коллоидной частицы, по С. Карамати (а), водные оболочки вокруг

глинистых частиц, по А.Ф. Лебедеву (б)

руются комплексы молекул водяного пара, а это сказывается как на количестве адсорбированной влаги, так и на интенсивности ее взаимообмена с грунтовой атмосферой и с атмосферой вообще.

Подвижность парообразной влаги в определенных условиях влияет на свойства грунтов, особенно глинистых, лессовых, где она воздействует на их естественную влажность.

Связанная вода. Еще в начале нашего века специалистами, изучавшими поведение почв и грунтов, установлено, что минера­льные частицы в них окружены рядом концентрических слоев воды. Слои воды удерживаются частицами с различной силой в зависимости от того, насколько данный слой воды близок к ми­неральной частице: чем ближе, тем прочнее он с ней связан.

Современные исследования подтвердили изложенные предпо­ложения, и было установлено, что связь между пленками воды и минеральными частицами обусловлена молекулярными силами. Связанная вода составляет более 40 % всей воды, содержащейся в глинистых породах. Присутствие различных категорий связан­ной воды в грунтах любого состава резко изменяет их состояние и свойства.

По своим характеристикам связанная вода существенно отли­чается от свободной воды (в частности, от той, которую мы знаем в обыденной жизни). Средняя плотность ее лежит в диапазоне 1,20—1,40 г/см³. Здесь небезынтересно отметить, что существую­щими способами, например механическими, удается лишь уплот­нить воду на доли процента, и обычно во всех расчетах в диапазо­не нагрузок, возникающих в строительной практике, вода принимается как практически несжимаемая жидкость. Связанная вода перемещается в грунтах в сторону падения электрического потенциала, увеличения дисперсности грунта, большего содержа­ния глинистых минералов, в сторону падения температур грунта. Связанная вода замерзает при температуре, близкой к — 4 °С.

Связанную воду принято подразделять на прочносвязанную и рыхлосвязанную.

Прочносвязанная вода. Максимальное количество прочносвя-занной воды в грунтах примерно соответствует максимальной гигроскопичности, т. е. той влажности грунта, которая образуется при адсорбции грунтовыми частицами парообразной влаги при относительной ее упругости, равной 100 %.

Сама прочносвязанная вода имеет несколько разновидностей, каждая из которых существенно влияет на свойства пород; на­пример, так называемая вода базальных поверхностей глинистых минералов (поверхности, перпендикулярные ребрам и сколам их кристаллической решетки) образует вокруг глинистых частиц сплошные пленки воды, вследствие этого величина связи между

отдельными частицами уменьшается, что ведет к снижению прочности глинистых грунтов. При полном содержании всех ви­дов прочносвязанной воды, т. е. при влажности, близкой к мак­симальной гигроскопичности, указанная потеря прочности гли­нистыми грунтами весьма значительна.

Содержание прочносвязанной воды в дисперсных грунтах определяется их минералогическим составом, дисперсностью, степенью однородности, формой и характером поверхности ми­неральных частиц, а также составом обменных катионов в них.

В зависимости от комплекса факторов содержание прочносвя­занной воды лежит в пределах 0,2—30 % (в монтмориллонитовых глинах содержание этой воды доходит до 20%, а в каолинито-вых — всего около 1 %).

Рыхлосвязанная вода по своим свойствам существенно отлича­ется от прочносвязанной, например, имеет плотность, близкую к плотности свободной воды. Остановимся на этой разновидности воды несколько подробнее. Рыхлосвязанная вода подразделяется на пленочную и осмотическую. Пленочная влага как бы облекает собой прочносвязанную и удерживается молекулярными силами в значительно меньшей степени, хотя природа ее взаимодействия с частицами весьма близка к поведению прочносвязанной влаги, но она подвижнее и диполи молекул воды в водной оболочке со­риентированы относительно частицы грунта в значительной мере хуже. Суммарное содержание всех видов прочносвязанной и пле­ночной воды составляет влажность, которая называется максима­льной молекулярной влагоемкостыо грунтов У_ММЛ. Величина максимальной молекулярной влагоемкости показывает, какое ко­личество связанной воды содержится в грунте под воздействием поверхностных сил притяжения грунтовых частиц. Максимальная молекулярная влагоемкость у песка в среднем около 1—2 %, а в монтмориллонитовых глинах может достигать почти 135 %.

Осмотическая вода образуется в результате проникновения молекул воды из грунтовых растворов. Этот вид воды весьма сла­бо связан с поверхностью грунтовых частиц, подвижность ее весьма близка к подвижности свободной воды и по структуре и свойствам практически от нее не отличается.

Наличие в грунтах осмотической влаги обусловливает, особен­но в глинистых грунтах, их пластичность во вполне определен­ных для различных грунтов диапазонах влажности.

Свободная вода. Рассмотрим сначала капиллярную влагу.

Капиллярную воду подразделяют на три вида: 1) вода углов пор; 2) подвешенная вода; 3) собственно капиллярная вода.

Первый вид воды (вода углов пор, или стыковая вода) иногда называют капиллярно-разобщенной водой или капиллярно-не-

подвижным состоянием свободной грунтовой воды. Этими назва­ниями вполне четко характеризуется данный вид воды. Вода уг­лов пор обычно образуется в местах соприкосновения — на контактах частиц — в виде отдельных капель, занимающих су­женные части пор и ограниченных менисками воды. Содержание этого вида воды, например в песках, составляет 3—5 %, в супе­сях — 4—7 %. С ростом дисперсности количество воды до опре­деленного предела растет.

При увеличении влажности грунта капиллярные поры могут быть полностью заполнены водой, в этом случае капиллярную воду подразделяют на собственно капиллярную и подвешенную воду (в зависимости от того, соединяется она с уровнем грунто­вых вод или нет.)

Собственно капиллярная вода формируется за счет поднятия воды вверх от уровня грунтовых вод, образуя под грунтовыми во­дами в массиве грунта капиллярную кайму. Мощность капилляр­ной каймы определяется высотой капиллярного поднятия Н_к. Капиллярное поднятие зависит от ряда факторов, например, сте­пени дисперсности, неоднородности грунта, его минералогиче­ского состава, формы и характера поверхности грунтовых частиц, плотности и пористости грунта (например, в песках она равна в среднем 50 см, а в супесях и других глинистых грунтах доходит до 2—3 м).

При уменьшении капиллярной воды в связи с высыханием грунта наблюдается ее восстановление благодаря подъему по ка­пиллярным порам новых порций воды из водоносных горизон­тов, подобно тому как это происходит в капиллярной трубке, опущенной одним концом в воду.

Влажность грунта, у которого все капиллярные поры заполне­ны водой, называют капиллярной влагоемкостью, которая зависит от тех же факторов, что и высота капиллярного поднятия, а так­же такой специфической характеристики, как капиллярная по­ристость.

При промачивании грунтов сверху, например, при атмосфер­ных осадках, при возведении грунтовых плотин гидромеханиза­цией или отсыпкой, при увлажнении и укатке грунта, а также в других случаях, возникающих в строительной практике, в грунтах образуется подвешенная вода. Наиболее часто формирование ее происходит в песках, как в однородных, так и слоистых их тол­щах. Образование подвешенной воды зависит от гранулометриче­ского состава песка и его исходной влажности.

Наибольшее количество подвешенной влаги, которое может удерживаться грунтом, называют наименьшей влагоемкостью или водоудерживающей способностью грунта. Вся влага, которая посту-152

пает в грунт сверх величины наименьшей влагоемкости, стекает по порам в нижележащие слои массива или слоистой толщи грунта.

Капиллярная вода, подобно гравитационной воде, передает гидростатическое давление, по другим свойствам она имеет как сходства, так и различия, например, температура замерзания у нее, как и у связанной воды, может быть значительно ниже нуля (если капилляры 0 1,6 мм г₃ = —6,4 °С; при 0 0,06 мм Г₃ = -19 °С).

Эта вода способна передвигаться за счет разности температур (от холода к теплу), растворять и переносить соли; при испарении воды эти соли кристаллизуются и этим разрушают структуру грун­тов и строительных материалов, например в дорожных одеждах.

Переходим к рассмотрению гравитационной воды, которую по­дразделяют на: 1) просачивающуюся и 2) воду грунтового потока.

Первый вид воды преимущественно располагается в зоне аэрации (зона аэрации—это часть грунтового массива, располага­ющегося между поверхностью земли и поверхностью грунтовых вод; в этой зоне грунт находится в трехфазном состоянии: мине­ральные частицы—воздух—вода) и перемещается под действием гравитационной силы сверху вниз. Это движение продолжается до тех пор, пока вода не встретит на своем пути слой грунта, об­ладающий малой водопроницаемостью,— фактически водонепро­ницаемый, водоупорный горизонт. После этого дальнейшее дви­жение воды происходит под влиянием напора в виде потока грунтовых вод. Слой грунта, в котором движется вода фунтового потока, называют водоносным горизонтом.

В различных по степени дисперсности и неоднородности грунтах количество гравитационной воды может быть различным: так, в крупнообломочных грунтах (гравий, галечник) и в крупно­зернистых песках гравитационная вода преобладает над другими видами воды.

Максимально возможное содержание в грунте связанной, ка­пиллярной и гравитационной воды при полном заполнении его пор называют полной влагоемкостью грунта.

Гравитационная вода обладает всеми свойствами обычной во­ды. Она содержит в себе растворенные соли и газы, а также веще­ства в коллоидальном состоянии. Общая минерализация лежит в пределах от нескольких сот миллиграммов до нескольких сот граммов на литр, к примеру, соленость морской воды равна 35 г/л.

Минерализация подземных вод увеличивается с глубиной. Растворенные в воде соли находятся в подвижном равновесии с твердой составляющей грунтов и взаимодействуют с ней.

Гравитационная вода практически всегда находится в движе­нии. Проблемами динамики подземных вод и влиянием их на

строительные свойства массивов и слоистых толщ грунтов зани­мается гидрогеология. Движущаяся вода способна к растворению горных пород, выносу из них частиц, т. е. к изменению структу­ры и состава грунтов, к образованию и активизации геологиче­ских процессов.

Вода в твердом состоянии. При температурах ниже нуля грави­тационная вода замерзает и содержится в грунте в виде льда. Лед может формировать в грунте как прослои различной, иногда зна­чительной мощности, так и рассеянные в его толще отдельные кристаллы. Кристаллический лед в большинстве случаев играет роль природного цемента, скрепляющего минеральные частицы друг с другом. Присутствие льда резко изменяет свойства грунта.

Свойства мерзлых рыхлых грунтов зависят от изменений тем­пературы, особенно при колебаниях ее около О "С, так как вбли­зи этой границы резко меняется количество в грунте незамерз-шей воды. Соотношение содержания незамерзшей воды и льда в грунте влияет на изменение большей части физических и хими­ческих свойств дисперсных мерзлых грунтов.

Резкое изменение строения грунтов происходит при миграции влаги и льдовыделении в процессе промерзания дисперсных, особенно глинистых, грунтов. Эти изменения влекут за собой ес­тественное изменение физических и механических свойств грун­тов. Следует иметь в виду, что повторное замерзание и оттаива­ние дисперсных пород приводят к необратимым изменениям структуры (и в том числе степени дисперсности) и свойств этих пород, так, например, увеличивается количество свободной воды, возрастает фильтрационная способность, изменяются прочность, электрические и другие свойства.

Влажные песчаные грунты при промерзании резко изменяют свои свойства уже при близких к нулю отрицательных темпера­турах; глинистые же грунты при замерзании изменяют свои свойства более плавно, монотонно и в более значительном диа­пазоне отрицательных температур. Неразрушенные скальные по­роды при промерзании изменяют свои физические и механиче­ские свойства в наименьшей мере. Изучением свойств мерзлых грунтов занимается мерзлотоведение. Мерзлые грунты распро­странены в России широко, поэтому в строительстве их исполь­зуют очень часто. Кроме того, значительные территории страны относятся к климатическим зонам, где грунты испытывают по­стоянное (ежегодное) сезонное промерзание — оттаивание.

Кристаллизационная и химически связанная вода. Кристаллиза­ционная и химически связанная вода, часто называемая консти­туционной, участвует в формировании кристаллических решеток различных минералов. Так, вода входит в состав таких минера-

лов, как гипс (Са5О₄ • 2Н₂О) и ряда других. Кристаллизационная вода, участвуя в построении кристаллической решетки минера­лов, сохраняет свою молекулярную форму.

Химически связанная вода входит в состав таких соединений, как, например, лимонит (Ре₂О₃ • лН₂О). Эта вода не сохраняет своего молекулярного единства, однако более прочно, по сравне­нию с кристаллизационной, связана с другими молекулами крис­таллических решеток.

Для того чтобы удалить химически связанную воду из мине­рала, его нужно нагреть примерно до 200 °С, а это может приве­сти к распаду (разрушению) минерала.

В химически связанной воде, в отличие от кристаллизацион­ной, в некоторых случаях ион водорода может замещаться ионом металла (Са, М§, №, К, Ре).

Химически связанная и кристаллизационная вода или одна из них присутствуют во вторичных минералах. Среди первичных минералов значительное количество безводных. Поэтому в гли­нистых фунтах вода, входящая в кристаллические решетки мине­ралов, играет более значительную роль, чем в песчаных.

Очень близко к рассмотрению влияния различных видов воды на свойства грунтов находится оценка роли обменных катионов в фунтах.

Обменные катионы в грунтах.Общее количество ионов в фун­те, способных к обмену в данных условиях, называют емкостью поглощения или емкостью обмена грунта.

В обменных процессах в грунтах участвуют главным образом катионы, так как большинство минеральных и органических час­тиц в воде приобретает отрицательный электрический заряд.

Обменные катионы, т. е. катионы, участвующие в реакциях об­мена, находятся в химической связи с поверхностными молеку­лами минеральных частиц. Проникновение катионов в состав кристаллической решетки обусловливает возможности этой хими­ческой связи.

Способные к обмену катионы входят в состав коллоидных мицелл вокруг частиц фунта, находятся на внешней поверхности частиц, в межпакетном пространстве кристаллической решетки. В фунтах наиболее распространены такие катионы, как Са²⁺, №⁺, К⁺, Н⁺; гораздо реже встречаются А1³⁺, Ре³⁺, Ре²⁺, , А⁺. По своей активности ионы располагаются в следую­щий ряд (по убыванию активности): 1_л, Ыа, К, МН₄, М$>, Са, Ва, Н, А1, Ре.

Изучение состава обменных катионов и изменения его во времени имеет большое практическое значение, так как свойства высокодисперсных фунтов, например глинистых и лессовых, за-

висят от состава обменных катионов не в меньшей степени, чем от других факторов. Состав обменных катионов играет определя­ющую роль в содержании различных категорий воды в грунте, одновременно сказываясь на формировании его микроструктуры и микротекстуры. Это же, в свою очередь, определяет инженер­но-геологические свойства грунтов.

Количество связанной воды существенным образом зависит от состава обменных катионов в ней. Образование мощных обо­лочек связанной воды влечет за собой распад микроагрегатов в грунте. Уменьшение оболочек связанной воды вокруг грунтовой частицы ведет к обратному явлению — процессу коагуляции час­тиц, т. е. к образованию микроагрегатов, а это, в свою очередь, оказывает заметное влияние на формирование микроструктуры и микротекстуры грунта. Состав поглощенных катионов в очень большой мере сказывается на сорбционной способности частиц, т. е. способности частиц связывать воду. Так, в присутствии одно­валентного катиона №⁺ при прочих равных условиях частицы связывают существенно большее количество воды, чем в присут­ствии двухвалентных катионов — Са²⁺, М§²⁺. Таким образом, №-катион как бы усиливает влияние глинистых частиц на свой­ства пород, а двухвалентные катионы, наоборот, это влияние уменьшают. Иными словами, замена в глинистых породах двух­валентных катионов катионами N8 эквивалентна по своему влия­нию на свойства пород увеличению содержания глинистых час­тиц. Это обстоятельство имеет чрезвычайно важное значение. Содержание глинистых частиц в породе, так называемая «глини­стость» породы, определяет такие свойства, как способность грунта к набуханию и величину его усадки. Например, набухание происходит при поглощении породами воды, сопровождающемся увеличением толщины пленок связанной воды в контактах час­тиц и расстояния между ними под действием расклинивающего влияния этих пленок. Набухание сопровождается падением проч­ности глинистых пород.

Для сохранения индивидуальных частиц в суспензии и предот­вращения коагуляции (т. е. объединения в агрегаты) необходимо сохранить отрицательный заряд частиц, вызывающий их отталки­вание друг от друга. Этому способствует наличие в дисперсионной среде одновалентных катионов. Наоборот, появление в этой среде двухвалентных катионов приводит к коагуляции и переходу кол­лоидных систем из золя в гель. Описанное явление имеет сущест­венное значение для формирования плотности глинистых осадков, приобретения рыхлыми горными породами преимущественно гли­нистого состава того или иного состояния по «плотности — влаж­ности».

Начальная пористость (плотность) водных глинистых осадков зависит от количества частиц и состава воды. Чем больше глини­стых частиц (выше «глинистость») содержит осадок при одинако­вом составе воды, тем больше его начальный объем и пористость и тем меньше плотность. Это объясняется различным набуханием осадков разного состава. Таким образом, начальная пористость самая высокая у глин, постепенно она снижается у суглинков, супесей и, наконец, песков. В воде, содержащей ионы натрия, объем глинистых осадков при прочих равных условиях больше, чем при содержании ионов кальция. Уплотнение осадков различ­ного состава при увеличении природного давления в процессе их накопления протекает по-разному: наиболее интенсивно в гли­нах, причиной чего является смазывающее влияние связанной воды, окружающей глинистые частицы, и наличие значительного количества сравнительно крупных пор; значительно меньшая ин­тенсивность уплотнения в суглинках, еще меньше — в супесях и совсем незначительно в песках. Интенсивность уплотнения гли­нистых осадков и пород зависит от количества глинистых час­тиц, их минералогического состава и валентности поглощенных ионов. К примеру, при прочих равных условиях она возрастает с увеличением количества монтмориллонита в глинистой фракции и при наличии поглощенного натрия.

Исходя из этого, отметим, что интенсивность уплотнения глинистых осадков и пород является функцией предела текуче­сти; чем выше значение предела текучести, тем меньше началь­ная плотность глинистого осадка и тем интенсивнее будет проте­кать уплотнение осадков и пород при увеличении давления.

Известно, что прочность дисперсных систем, к числу которых относятся и глинистые породы, зависит от давления, влияние которого они испытывали. Следовательно, при одинаковой плот­ности наиболее прочной будет глина, менее прочным — суглинок и наименее прочной из рассмотренных пород — супесь. Надо иметь в виду, что от прочности пород зависит возможность их выдавливания из-под фундаментов, что обычно является причи­ной разрушения зданий и сооружений. Кстати, это показывает, что распространенное представление о том, что с большей плот­ностью связана и большая прочность глинистых пород, справед­ливо лишь в отношении пород одинакового состава.

Отмеченное выше влияние катионного состава на «глини­стость» породы сказывается на усадке глинистых пород при по­тере ими влаги. Величина усадки характеризуется процентным отношением уменьшения объема образца породы при его высу­шивании к первоначальному объему, а эта величина существенно возрастает с увеличением содержания в породе глинистых частиц

(особенно монтмориллонита), т. е. с увеличением предела текуче­сти. Усадка при высыхании может быть одной из причин перехо­да пород нормальной плотности в переуплотненное состояние. Особенно часто это проявляется в тяжелых суглинках и глинах у поверхности земли в районах со сравнительно сухим климатом.

Недоуплотненное состояние наиболее характерно для пород с малой величиной предела текучести, т. е. для пылеватых супесей и суглинков, с незначительным количеством глинистых частиц, особенно частиц монтмориллонита, и наличием одновалентных катионов.

При доуплотнении недоуплотненных пород под нагрузкой и при увлажнении, которое не может быть равномерным, возмож­но возникновение неравномерных дополнительных осадок соору­жений.

СТРОЕНИЕ ГРУНТОВ

Термины «структура» и «текстура» выражают очень близкие понятия. В переводе с латинского «структура» — это строение, расположение, устройство,… В настоящее время под структурой грунта понимают размер, форму, характер… Все структурные элементы (минеральные зерна и обломки), которые являются слагающими горных пород, связаны между со­бой…

СОСТОЯНИЕ ГРУНТОВ

Степень влажности чаще всего учитывают при оценке свойств дисперсных фунтов. Она определяет возникновение, «оживле­ние» и развитие таких… степень водонасыщенности их значительно влияют на морозо­стойкость пород в… Для дисперсных грунтов особое значение имеет степень их плотности, например, встречаются недоуплотненные пылеватые и…

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПРИ ОЦЕНКЕ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ

Физические свойства горных пород естественно охватывают все их генетические классы от магматических и метаморфических до обломочных и… дело с рыхлыми дисперсными породами, а также в связи с тем, что эти породы… Отметим вначале наиболее характерные физические свойства горных пород, согласно ГОСТ 25100—95. К числу наиболее…

Количественные характеристики гранулометрического состава.

или степени сортированности 5 = Применяют также показатели, характеризующие однородность грунта, такие, как а"50 а/с1ю или й?5о ^95/^5-

КЛАССИФИКАЦИЯ ГРУНТОВ

Одной из важных задач любой науки на определенном этапе ее развития является построение классификации. Большинством ученых доказано, что построение становится возможным только тогда, когда в какой-то области знания уже накоплен достаточ­ный фактический материал, позволяющий выявить общие зако­номерности развития объекта исследований данной науки. В ча­стности, построение классификации фунтов стало возможным только тогда, когда в определенной мере оформились представле­ния о зависимости инженерно-геологических свойств горных по­род от особенностей их состава и строения на основе значитель­ного объема фактического материала. Первые классификации грунтов появились во второй половине XIX в.

Классификации фунтов могут быть общими, частичными, ре­гиональными и отраслевыми.

Задача общих классификаций — по возможности охватить все наиболее распространенные типы горных пород и охарактеризо­вать их как фунты. Такие классификации должны основываться исключительно на генетическом подходе, при котором оказывается возможным связать инженерно-геологические свойства горных по­род с их генетическими особенностями и проследить изменение этих свойств от одной фуппы фунтов к другой. Эти классифика­ции служат базой для разработки всех других видов классификаций.

Частные классификации подразделяют и детально расчленяют фунты на отдельные фуппы по одному или нескольким призна­кам. К таким классификациям относятся классификации осадоч­ных, обломочных, песчано-глинистых фунтов по фанулометри-ческому составу, глинистых пород — по числу пластичности, лессовых пород — по степени просадочности и т. п. Эти класси-

фикации могут быть развитием или составной частью общих классификаций.

Региональные классификации рассматривают грунты приме­нительно к определенной территории. В их основе лежит возра­стное и генетическое подразделение пород, встречающихся на данной территории. Разделение групп грунтов проводят, базиру­ясь на формационно-фациальном учении о горных породах.

Отраслевые классификации грунтов составляются примените­льно к запросам определенного вида строительства. Естественно, такие классификации базируются на положениях более высокого общего ранга их применения для решения вопросов при инженер­но-геологической оценке территорий и площадки строительства.

Классификация грунтов отражает их свойства. В настоящее время грунты, согласно ГОСТ 25100—95, разделяют на следующие классы — природные: скальные, дисперсные, мерзлые и техноген­ные образования. Каждый класс имеет свои подразделения. Так, трунты скальных, дисперсных и мерзлых классов делятся на груп­пы, подгруппы, типы, виды и разновидности, а техногенные фунты вначале разделяются на два подкласса, а далее также на группы, подгруппы, типы, виды и разновидности. Классификация грунтов, согласно ГОСТ 25100—95, в сокращенном виде показана в табл. 15.

Скальные грунты. Их структуры с жесткими кристаллически­ми связями, например гранит, известняк. Класс включает две группы фунтов: 1) скальные, куда входят три подфуппы пород: магматические, метаморфические, осадочные сцементированные и хемогенные; 2) полускальные в виде двух подфупп — магмати­ческие излившиеся и осадочные породы типа мергеля и гипса. Деление фунтов этого класса на типы основано на особенностях минерального состава: например, силикатного типа — гнейсы, граниты; карбонатного типа — мрамор, хемогенные известняки. Дальнейшее разделение фунтов на разновидности проводится по свойствам: по прочности — фанит — очень прочный, вулканиче­ский туф — менее прочный; по растворимости в воде — квар­цит — очень водостойкий, известняк — неводостойкий.

Дисперсные грунты. В этот класс входят только осадочные горные породы. Класс разделяется на две фуппы — связных и несвязных фунтов. Для этих фунтов характерны механические и водно-коллоидные структурные связи. Связные фунты делятся на фи типа—минеральные (глинистые образования), органоми-неральные (илы, сапропели и др.) и органические (торфы). Не­связные фунты представлены песками и крупнообломочными породами (фавий, щебень и др.). В основу разновидностей фун­тов положены плотность, засоленность, фанулометрический со­став и другие показатели.

Таблица 15

Природные скальные грунты

  Метаморфиче­ские породы Силикатные Гнейсы, сланцы, кварциты 2. Плотности, 3. Выветрелости; 4. Водорастворимости; …     Карбонатные Мраморы и др. 5. Размягчаемое™ в воде;  

Техногенные грунты

Продолжение табл. 15   Класс Подкласс Группа Подгруппа … Мерзлые грунты. Все грунты имеют криогенные структурные связи, т. е. цементом фунтов является лед. В состав класса…

ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ

Характеристики физических свойств выражают физическое со­стояние фунтов (плотность, влажность и др.) и позволяют их классифицировать по типу, виду и… Показатели физических и механических свойств скальных и не­скальных фунтов… ческие свойства скальных и нескальных грунтов приведены в табл. 16 и 17.

Характеристика скальных грунтов

 

Физическая	Механическая
Плотность р, т/м3 Коэффициент размягчения крг Степень растворимости в воде Степень выветрелости квс Коэффициент трещиноватости к^, Пористость п, %	Прочность — сопротивление одноосному сжатию К,., МПа Деформативность — модуль деформации Е, МПа

Таблица 17

Характеристика дисперсных грунтов

Нескальные дисперсные фунты характеризуются значительно большим количеством физико-механических свойств, особенно физических, чем скальные грунты.… К физическим свойствам нескальных грунтов, определяемых экспериментально и… ванию грунтов и их коэффициенту пористости определяют плотность сложения песчаных грунтов. Показатель текучести /^…

Характеристики физико-механических свойств грунтов, используемых в расчетах оснований фундаментов

Способ определения Расчеты, в которых исполь­зуются характеристики  

Вспомогательные характеристики, отражающие физические свойства

Дисперсных грунтов

Продолжение табл. 19   Характеристика Способ определения в лаборатории или по… Кроме указанных характеристик на свойства грунтов во многих случаях существенное влияние оказывают минеральный и…

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОЙСТВ ГРУНТОВ

Химико-минеральный состав, структуры и текстуры грунтов, содержание органического вещества определяются в геологиче­ских лабораториях, оснащенных… По каждой физико-механической характеристике грунтов вы­полняется несколько… 1)>унтоведческая лаборатория.Образцы грунтов для лаборатор­ных исследований отбираются по слоям грунтов в шурфах, в…

ПРИРОДНЫЕ СКАЛЬНЫЕ ГРУНТЫ

Скальные грунты обладают монолитностью и состоят из кри­сталлов минералов и их обломков, либо из обломков тех или иных горных пород. Эти фунты… Верхняя часть массивов, контактирующая с атмосферой, обыч­но бывает разрушена… Скальные фунты в силу глубокого залегания в земной коре редко служат основанием зданий и сооружений. Когда это…

Свойства скальных грунтов

  Слабовыветрелые (тре­щиноватые) Грунты залегают в виде глыб, 1 г> *„. г> 0,9   Выветрелые Грунты залегают в виде кур­ков с переходом в…   Сильнотрещиноватые Грунты во всем массиве зале­гают в виде кусков, к^. < 0,8

ПРИРОДНЫЕ ДИСПЕРСНЫЕ ГРУНТЫ

Дисперсные грунты обладают механическими и водноколло-идными связями. Обломки и частицы дисперсных грунтов нахо­дятся в механическом взаимодействии,… • несвязные грунты (с «механическими связями») — обломоч­ ные осадочные… • связные грунты (с водноколлоидными связями) — осадочные породы в виде минеральных (глинистых), органоминеральных и…

Свойства несвязных грунтов

В табл. 21 показаны разновидности крупнообломочных фун­тов из окатанных обломков. Наименования этим фунтам даются по названию преобладающих обломков…

Таблица 21 Разновидности крупнообломочных грунтов из окатанных обломков

 

	Преобладающие обломки по крупности
Валунный (при преобладании неока-танных обломков — глыбовый)	Масса обломков крупнее 200 мм со­ставляет более 50 % массы воздушно-су­хого грунта
Галечниковый (при преобладании нео-катанных обломков — щебенистый)	То же для обломков крупнее 10 мм
Гравийный (при преобладании неока-танных обломков — дресвяный)	То же для обломков крупнее 2 мм

Сложение обломков. Пористость крупнообломочных фунтов обычно не превышает 40 %. Поры (пустоты) могут быть заполне­ны воздухом и водой, но встречаются также фунты, поры кото­рых заполнены песчаными, пылеватыми и глинистыми частица­ми. В этом случае пористость снижается до 25—30 %. При наличии такого заполнителя более 30 % (по массе воздушно-су­хого фунта) к наименованию фунта добавляется название запол­нителя, например глинистый фавий. Грунты без заполнителя имеют большую водопроницаемость (к_ф > 100 м/сут); за счет воз­действия движущейся воды фунты могут доуплотниться даже из рыхлого в плотное состояние. 204

Прочность и водостойкость крупнообломочных фунтов зави­сит от петрографического состава обломков, например, щебень (или гравий) представлен магматическими породами, а в другом случае, это известняк или мергель, которые имеют невысокую прочность, неводостойки. На деформационные показатели силь­но сказывается степень выветрелости обломков. В сильно вывет-релых крупнообломочных фунтах модуль деформации значитель­но ниже. Так, если коэффициент выветрелости не превышает 0,5, фунты относятся к невыветрелым; при 0,5—0,75 — к слабо-выветрелым и при 0,75—1 — к сильновыветрелым. С увеличением этого коэффициента модуль деформации значительно уменьшает­ся. В невыветрелых фунтах влажность на деформационные ха­рактеристики практически не влияет, но в сильновыветрелых фунтах она существенно понижает модули деформации. Степень выветрелости также оказывает влияние на угол внутреннего тре­ния и сцепления. Так, при росте коэффициента выветрелости от 0,45 до 0,75 угол внутреннего трения снижается с 28 до 22°, а сцепление от 0,035 до 0,027 МПа.

Крупнообломочные фунты являются хорошим основанием для зданий и сооружений, при плотном сложении под нафузкой не уплотняются, но при большом содержании глинистого мате­риала появляется тенденция к сжимаемости. При сильных земле­трясениях водонасыщенные крупнообломочные фунты могут те­рять устойчивость, что сказывается на надежности объектов.

Инженерно-геологическая характеристика крупнообломочных не­сцементированных пород. Крупнообломочные породы представля­ют собой преимущественно обломки пород размером более 2 мм. Обломки эти несцементированы и аналогичны во взаимодейст­вии, друг с другом песчаным фунтам, т. е. в них отсутствуют свя­зи, характерные для глинистых фунтов и фунтов с жесткими кристаллизационными связями. Обломки пород, в основном определяющие свойства и поведение фунтов под сооружениями, могут иметь различный петрофафический состав и различную форму, степень обработанное™, что, с одной стороны, определя­ется составом пород, а с другой (и это главное) — генезисом крупнообломочных пород.

Элювиальные крупнообломочные грунты и их инженерно-геологи­ческая оценка. Крупнообломочный элювий формируется под вли­янием факторов физического выветривания и образует скопления крупных обломков горных пород на месте их разрушения. Он обычно состоит из угловатых остроугольных глыб, форма и раз­мер которых в основном зависят от структурно-текстурных осо­бенностей выветривающихся пород. Плотные мелкозернистые и скрытокристаллические породы дают неправильные угловатые

осколки, их размер и форма зависят главным образом от про­странственного расположения тончайших трещинок, пронизыва­ющих массив выветривающихся пород. Крупнозернистые породы чаще всего рассыпаются в дресву, для них характерна минераль­ная дезинтеграция. Метаморфические сланцеватые породы (раз­личные сланцы, мелкозернистые гнейсы) распадаются на тонкие пластинки.

По петрографическому составу обломочный элювий мало от­личается от материнской породы, на которой залегает. Однако по своим свойствам он качественно иной.

В том случае, когда выветриванию подвержены породы, зале­гающие на крутых склонах, в разрушении их играет огромную роль такой мощный фактор, как сила гравитации. Под ее влия­нием обломки горных пород скатываются вниз, падают и от уда­ров, получаемых ими при скатывании и падении, еще больше размельчаются. Скопления таких масс представляют собой свое­образные гравитационные образования крупнообломочных фун­тов. Одним из видов гравитационных отложений является осыпь, представляющая собой скопления скатившихся, совершенно не­обработанных различных по размерам обломков у подножия склонов. В отличие от чисто элювиальных крупнообломочных фунтов для осыпи характерно наличие слабой сортировки про­дуктов выветривания по их крупности: более крупные камни и щебень скатываются к подножию склона — к основанию осыпи. Крутизна осыпи отвечает углу естественного откоса слагающего ее крупнообломочного материала. Этот материал, как правило, имеет рыхлое сложение в верхних частях разреза осыпи, в нем отсутствует какой-либо заполнитель, водопроницаемость осыпи чрезвычайно высока.

Образование неотсортированных щебенистых и каменистых (глыбовых) осыпей на склонах и у подножия гор может происхо­дить также путем обвалов, когда скапливается большая масса беспорядочного нафоможденного материала различного размера. Мощность таких отложений зависит от высоты гор, крутизны склонов, частоты и силы обвалов и других причин.

Инженерно-геологическая характеристика отложений временных водных потоков. Под влиянием деятельности вод, стекающих с гор, крупнообломочный материал постепенно приобретает (в процессе перемещения при перекатывании и соударениях) раз­личную степень обработанности и некоторую сортировку. Мощ­ные временные потоки, выбегающие из горных долин на равни­ну, откладывают при своем выходе на нее обширные конуса выноса, которые по существу являются одной из фаций пролю­вия. Одной из разновидностей его являются селевые отложе-

ния — результат аккумулирующей деятельности грязекаменных потоков, перегруженных твердым материалом до состояния полу­жидкой вязкой массы.

Пролювиальные крупнообломочные фунты и отложения ко­нусов выноса и особенно селевые образования характеризуются очень слабой отсортированностью и отработанностью. В них на­ряду с крупным валунником (валуны часто расколоты), галечни­ком и гравием содержится песчаный, пылеватый и глинистый материал, заполняющий промежутки между крупными обломка­ми. Быстрое отложение сносимого со склонов материала при резком уменьшении скорости течения воды у их подножья обу­словливает формирование беспорядочной или грубой кососло-истой текстуры с неправильным чередованием линз и прослоев разного состава и разных свойств. Нередко косая слоистость приобретает форму правильно повторяющихся горизонтальных и косых серий. Общая пористость рассматриваемых крупнообло­мочных грунтов может быть очень низкой (15—20%). Уплотне­нию и увеличению прочности материала крупнообломочных от­ложений кроме разнородности по крупности способствует глубокое и длительное просыхание с образованием прочных це­ментационных связей между обломками. В отличие от промытых аллювиальных отложений пролювиальные и особенно селевые отложения могут содержать водорастворимые соли. Такие приме­си особенно характерны для рек с так называемым периодиче­ским течением в условиях жаркого аридного климата.

Инженерно-геологические особенности аллювиальных крупнообло­мочных отложений. Аллювиальные крупнообломочные грунты до­статочно широко распространены в долинах горных рек, кото­рые, как правило, обладают быстрым течением, способным переносить крупный обломочный материал. Например, для того чтобы рекой могли перемещаться полуторатонные глыбы, ско­рость течения ее должна равняться 4,4 м/с. В соответствии с этим аллювий горных рек представлен валунами, галькой и гра­вием, с содержанием в ряде случаев песчаного заполнителя. Гли­нистых частиц и органических остатков и образований среди них нет. Грубообломочный состав определяет чрезвычайно высокую водопроницаемость толщ отложений (до 100 м/сут), их несжима­емость под нагрузкой и высокое сопротивление сдвигу.

Крупнообломочный аллювий встречается и у равнинных рек. В их долинах особенно широко распространены гравийные, реже галечниковые образования, слагающие обычно нижние части ал­лювиальных толщ. Более крупные разности имеют спорадическое распространение. Общим признаком крупнообломочных русловых образований равнинных рек является незначительное содержание

в них пылеватых и глинистых частиц, которые непрерывно вы­мываются и выносятся речными водами. В качестве заполнителя обычно присутствует песчаный материал. Как правило, наиболее крупный гравийный и галечниковый материал залегает в верхо­вьях, а более мелкий — в низовьях рек, в этом же направлении увеличивается степень обработанности обломков. В общей схеме залегания этих образований крупные гравийные частицы обычно перекрыты сверху более мелкими. Это объясняется тем, что по мере выработки продольного вертикального профиля долины ре­ки постепенно уменьшается и уклон, что вызывает снижение скорости течения, в соответствии с чем происходит изменение крупности частиц осадка.

Крупнообломочные аллювиальные фунты равнинных рек представлены окатанными обломками прочных крепких пород, нестойкие и слабые обломки, как правило, отсутствуют. Они имеют достаточно плотное сложение, высокую водопроницае­мость и являются практически несжимаемыми фунтами при на-фузках, возникающих в строительной практике.

Морские крупнообломочные отложения и их инженерно-геологи­ческая оценка. Образование морских крупнообломочных фунтов связано в основном с разрушением берегов морей вследствие тектонических движений земной коры и разрушающей деятель­ности морских волн и отчасти течений (процесс абразии). Вол­ны, сила удара которых может достигать 10 т/м², дробят в бере­гах самые прочные кристаллические породы и, захватывая образующиеся из них обломки, перемещают, обрабатывают и от­кладывают их у подножья крутого берега на подводной и надвод­ной поверхностях берега. Здесь, особенно в зоне прибоя, облом­ки находятся в постоянном движении. Благодаря трению друг о друга, обломки горных пород берега хорошо окатываются и от­шлифовываются, приобретают округлую или, что чаще, несколь­ко уплощенную, плоско-вытянутую форму. Постоянное воздейст­вие прибоя обусловливает хорошую отсортированность морских галечников: они практически лишены какого-либо заполнителя, что определяет их высокую водопроницаемость. Морские галеч-никовые отложения часто характеризуются «бутовой текстурой» с плотным расположением галек. Практически несжимаемые, они тем не менее могут обладать пониженным сопротивлением сдви­гу. Невысокие прочностные показатели являются следствием морфологических особенностей морских галечников: высокообра-ботанных весьма округлых по форме с тщательно отшлифован­ной мягким трением в воде поверхностью галек.

Морские фубообломочные отложения, формирующиеся на значительных глубинах (до 600—800 м) и на большом удалении от 208

берега, отличаются плохой сортированностью, низкой обработан-ностью, содержат значительное количество мелкозернистого мате­риала, наличие которого существенно снижает водопроницаемость всей толщи фунта. Глубоководные морские крупнообломочные грунты обладают своеобразной псевдопорфировой текстурой, в большинстве случаев для них определяющим является то или иное свойство заполнителя. Зачастую появление крупных обломков в глубоких зонах моря связано с айсберговым разносом.

Озерные крупнообломочные грунты, имеющие незначитель­ное распространение, по своим текстурно-структурным особен­ностям и свойствам близки к морским галечникам, формирую­щимся в зоне прибоя.

Краткая инженерно-геологическая оценка крупнообломочных грунтов ледникового комплекса. Крупнообломочные флювиогляци-альные отложения распространены в районах, «переживших» оле­денение, и современного расположения материковых льдов (на ледниках). Крупные обширные по площади самостоятельные массивы они образуют довольно редко. Обычно крупнообломоч­ный материал залегает в виде прослоев, линз или рассеян в виде включений в толщах моренных образований и флювиогляциаль-ных песков.

Наиболее часто крупнообломочные грунты представлены га­лечником и гравием с песчаным заполнителем. Степень окатан-ности обломочного материала различна: преобладают средне- и слабообработанные обломки. Эти грунты характеризуются значи­тельной водопроницаемостью, слабой сжимаемостью и довольно большой прочностью.

Песчаные грунтысложены угловатыми и окатанными обломка­ми минералов размером от 2 до 0,05 мм. Основная масса песков состоит из кварца и полевых шпатов. В качестве примесей всегда присутствуют другие минералы — силикаты, глинистые и т. д. Пес­ки на поверхности земли имеют широкое распространение, как на суше (речные и озерные пески), так и в морях (морские пески). Морские пески занимают большие площади, имеют многометро­вую мощность, чаще всего хорошо отсортированы по крупности частиц, нередко бывают мономинеральными, например чисто кварцевыми. Речные пески (аллювиальные) всегда локальны по площади распространения, маломощны, полиминеральны, не от­сортированы, нередко имеют примесь глинистых частиц и гумуса. Еще более разнообразны по своему залеганию и составу пролюви-альные (предгорные) пески. Для них типично переслаивание пес­ков с различной крупностью частиц. По форме залегания это про­слои и линзы среди крупнообломочных грунтов.

Пески представляют собой массу частиц с механическими связями. По крупности частиц пески разделяют на гравелистые, крупно-, средне- и мелкозернистые, пылеватые. Пористость пес­ков в рыхлом состоянии около 47 %, а в плотном — до 37 %. Рыхлое сложение легко переходит в плотное при водонасыще-нии, вибрации и динамических воздействиях. Плотность песков оценивается по значению коэффициента пористости е: плотное сложение (е < 0,60), средней плотности и рыхлое (е > 0,75). В табл. 22 и 23 показаны нормативные характеристики песков чет­вертичного возраста.

Таблица 22

Нормативные значения С, кПа, ф, град., и Е, МПа, песков четвертичного аозраста

    0,45 0,55 0,65 0,75 Крупные … Таблица 23

Характеристика песков по плотности сложения

За счет открытой пористости пески всегда водопроницаемы. В пылеватых песках кф не превышает 1 м/сут, в крупнозерни­стых—до 40—50 м/сут, а в… Пески в строительстве имеют широкое применение. Они яв­ляются надежным… В табл. 24 показаны разновидности песков по крупности со­ставляющих их частиц. В зависимости от крупности и…

Свойства связных грунтов

• минеральные; • органоминералъные; • органические.

Значения

Липкость (г/см2) — способность глинистых грунтов прилипать к поверхности предметов (колесам и тракам дорожных машин, к лопате и т. д.). Липкостью… Набухание — способность глинистых грунтов увеличивать свой объем в результате…

ПРИРОДНЫЕ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫЕ ГРУНТЫ

Органоминералъные грунты представляют собой своеобразные осадочные образования, которые часто занимают большие, но локальные площади. Своим… пример в тундре. Органоминеральные грунты наиболее типичны для территорий, где… Все органоминеральные грунты высокопористы и водонасыще-ны. В их составе: 1) песчано-пылевато-глинистые частицы; 2)…

ПРИРОДНЫЕ МЕРЗЛЫЕ ГРУНТЫ

Временное мерзлое состояние. На территориях, где бывает зима с отрицательными температурами, грунты у поверхности земли промерзают. Это так… В процессе сезонного промерзания дисперсные связные и не­связные грунты за… В весеннее время года лед в грунтах растаивает. Дисперсные грунты теряют прочность, становятся водонасыщенными.…

ТЕХНОГЕННЫЕ ГРУНТЫ

На поверхности литосферы при проведении различных строи­тельных и горных работ, в результате производственной деятель­ности человека образуется… В настоящее время именно под техногенными грунтами пони­мают естественные… Наибольшая часть искусственных грунтов на Земле приуроче­на к промышленным и городским территориям. Особое…

Классификация техногенных грунтов по ГОСТ 25100—95

Класс

Группа

Подгруппа

Тип

Вид

Разновидности

Скаль­ные Ска­льные Полу­скаль­ные

НИ

Суглинок

Песок

(водоносный слой)

11₁

Грунтовая вода

 

Глина (первый водоупор)

Песок

(водоносный слой)

Глина (второй водоупор)

Межпластовая вода

Рис. 63. Классификация подземных вод по условиям в земной коре

ния к подземным техническим водам отражают специфику того или иного вида производства.

Промышленные воды содержат в растворе полезные элементы (бром, йод и др.) в количестве, имеющем промышленное сырье­вое значение. Обычно они залегают в зоне весьма замедленного водообмена, минерализация их высокая (от 20 до 600 г/л), состав хлоридно-натриевый, температура нередко достигает 60—80 °С.

Эксплуатация промышленных вод с целью добычи йода и бро­ма рентабельна лишь при глубине залегания вод не более 3 км, уровне воды в скважине не ниже 200 м, количестве извлекаемой воды в сутки не менее 200 м³.

Минеральными называют подземные воды, которые имеют по­вышенное содержание биологически активных микрокомпонен­тов, газов, радиоактивных элементов и т. Д. Они выходят на поверхность земли источниками или вскрываются буровыми сква­жинами.

Термальные подземные воды имеют температуру более 37 °С. Они залегают повсеместно на глубинах от нескольких десятков и сотен метров (в горно-складчатых районах) до нескольких кило­метров (на платформах).

По трещинам термальные воды часто выходят на поверхность земли, образуя горячие источники с температурой до 100 °С (Кам­чатка, Кавказ). Запасы этих вод в земной коре очень большие и их активно используют для теплофикации городов и энергетических целей, например, на Камчатке (Паужетская геотермальная стан­ция). На Земле действует несколько районов активной гейзерной деятельности: Камчатка, Исландия, Северо-Восток США, Новая Зеландия.

Глава 15

ХАРАКТЕРИСТИКА ТИПОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

В этой главе дается описание подземных вод по условиям ихзалегания в земной коре: верховодок, грунтовых, межпластовых и некоторых других вод. При этом следует сказать, что верхняя часть земной коры в зависимости от степени насыщения водой пор горных пород делится на две зоны: верхнюю — зону аэрации и нижнюю — зону насыщения. На рис. 63 показано, как распо­лагаются основные подземные воды в земле. Это фактически графическое изображение классификации подземных вод по условиям залегания.

Зона аэрации расположена между поверхностью земли и уров­нем грунтовых вод. В этой зоне, непосредственно связанной с атмосферой и почвенным покровом, наблюдается просачивание атмосферных осадков из поверхностных вод вглубь, в сторону зо­ны насыщения. Поры горных пород в зоне аэрации лишь час­тично заполнены водой, остальная часть их занята воздухом. Зо­на аэрации играет важную роль в формировании подземных вод. Мощность, т. е. толщина зоны аэрации, колеблется от нуля в за­болоченных низинах до нескольких сотен метров в горных райо­нах с сильно расчлененным рельефом.

Непосредственно над поверхностью подземных вод располага­ется зона повышенной влажности — капиллярная кайма.

Зона насыщения горных пород расположена ниже уровня грун­товых вод. В этой зоне все поры, трещины, каверны и другие пустоты заполнены гравитационной водой.

Подземные воды в зоне насыщения циркулируют в виде вер­ховодок, грунтовых, артезианских, трещинных и вод вечной мер­злоты.

Верховодки— это временные скопления подземных вод в зоне аэрации. Верховодки образуются над локальными водоупорами

(или полуводоупорами), которыми могут быть линзы глин и су­глинков в песке, прослойки более плотных пород. При инфиль­трации вода временно задерживается и образует сводообразные водоносные горизонты. Чаще всего это бывает связано с перио­дом обильного снеготаяния, периодом дождей. В остальное вре­мя вода верховодок испаряется или просачивается (стекает) в ни­жележащие грунтовые воды.

Другой особенностью верховодок является возможность их образования даже при отсутствии в зоне аэрации каких-либо во­доупорных пропластков. Например, в толщу суглинков обильно поступает вода, но вследствие низкой водопроницаемости проса­чивание происходит замедленно и в верхней части толщи образу­ется верховодка. Через некоторое время эта вода рассасывается.

В целом для верховодок характерно: временный, чаще сезон­ный характер, небольшая площадь распространения, малая мощ­ность и безнапорность. В легко водопроницаемых породах, например песках, верховодки возникают сравнительно редко. Более типичны их появления в различных суглинках и лессовых породах.

Верховодки представляют значительную опасность для строи­тельства. Залегая в пределах подземных частей зданий и сооруже­ний (подвалы, котельные и др.), они могут вызвать их подтопле­ние, если заранее не было предусмотрено дренирование или гидроизоляция. В последнее время в результате значительных уте­чек воды из водонесущих коммуникаций (водопровод, бассейны и др.) отмечено появление горизонтов верховодок на территориях промышленных объектов и новых жилых районов, расположенных в зоне распространения лессовых пород. Это представляет серьез­ную опасность, так как грунты оснований снижают свою устойчи­вость, затрудняется эксплуатация зданий и сооружений.

При инженерно-геологических изысканиях, проводимых в су­хое время года, верховодка не всегда обнаруживается. Поэтому ее появление для строителей может быть неожиданным, хотя по определенным признакам изыскатели способны прогнозировать ее появление.

Грунтовые воды.Грунтовыми называют постоянные во време­ни и значительные по площади распространения горизонты под­земных вод, залегающие на первом от поверхности «выдержан­ном» водоупоре. Они характеризуются рядом признаков:

1. Грунтовые воды имеют свободную поверхность, т. е. сверху они не перекрыты водоупорными слоями. Свободная поверх­ность грунтовых вод называется зеркалом (в разрезе уровень). Положение зеркала в какой-то мере отвечает рельефу данной местности. Глубина залегания уровня от поверхности различ-

на — от 1 до 50 м и более. Положение уровня по ряду причин непостоянно. Водоупор, на котором лежит водоносный слой, на­зывают ложем, а расстояние от водоупора до уровня подземных вод — мощностью водоносного слоя (рис. 64).

Грунтовые воды в силу наличия свободной поверхности без-напорны. Иногда они могут проявить так называемый местный напор, связанный с залеганием линзы глины в уровне зеркала (рис. 65).

2. Питание грунтовых вод происходит главным образом за
счет атмосферных осадков, а также поступления воды из поверх­
ностных водоемов и рек. Территория, на которой происходит пи­
тание, ориентировочно совпадает с площадью распространения
грунтовых вод. Грунтовая вода открыта для проникновения в нее
поверхностных вод, что приводит к изменению ее состава во вре­
мени и нередко к загрязнению различными вредными примесями.

3. Грунтовые воды находятся в непрерывном движении и, как
правило, образуют потоки, которые направлены в сторону общего
уклона водоупора. В отдельных случаях их залегание имеет форму
грунтовых бассейнов (рис. 66), т. е. вода находится в неподвижном
состоянии. Грунтовые потоки нередко выходят на поверхность, об­
разуя родники или создавая локальную по площади заболочен­
ность.

4. Количество, качество и глубина залегания грунтовых вод
зависят от геологических условий местности и климатических
факторов. Зеркало грунтовых вод в целом в какой-то мере копи­
рует рельеф земной поверхности в пределах их расположения. По
степени минерализации воды преимущественно пресные, реже
солоноватые и соленые, состав гидрокарбонатно-кальциевый, су­
льфатный и сульфатно-хлоридный.

 

 

Рис. 64. Грунтовая вода:

1 — уровень грунтовой воды (УГВ); 2 — мощ­ность грунтовой воды; 3 — ложе (водоупор); П — поверхность земли

Рис. 65. Схема возникновения местного напора:

1 — водоносный горизонт грунтовых вод;

2 — линза глины в толще песка; 3 — зеркало
грунтовой воды (уровень); 4 — водоупор;

Н — высота (величина) местного напора

Рис. 66. Формы залегания грунтовых вод: 1 — фунтовый поток; 2 — фунтовый бассейн; 3— водоупор

Грунтовые воды имеют практически повсеместное распростра­нение. В площадном распределении грунтовых вод имеется опре­деленная зональность. Выделяют следующие четыре зоны.

Грунтовые воды речных долин. Глубина залегания изменяется от 1 см до 10—15 м. Вода залегает в аллювиальных отложениях, слабо минерализована, широко используется для водоснабжения.

Грунтовые воды ледниковых отложений. На европейской терри­тории России ледниковые отложения представлены разнообраз­ными обломочными породами, среди которых много водоносных слоев. Вода обильная, слабо минерализованная, широко исполь­зуется для водоснабжения.

Грунтовые воды полупустынь и пустынь. Это районы с малым количеством атмосферных осадков (до 200 мм в год) и значите­льным испарением. Воды обычно мало, залегает она глубоко и имеет высокую минерализацию.

Грунтовые воды горных областей. В этих районах выпадает мно­го атмосферных осадков, часть которых проникает в выветрелые и трещиноватые породы. Наибольшее количество грунтовых вод хо­рошего качества скапливается в отложениях предгорных наклон­ных равнин. Эта вода широко используется для водоснабжения.

Среди зональных располагаются незональные фунтовые воды, например болотные, карстовые и др. Большими аккумуляторами атмосферных осадков, паводковых и других вод являются болота. Уровень грунтовых вод в болотах всегда совпадает с поверхностью земли, что собственно и обусловливает заболоченность местности.

В практике строительства чаще всего приходится встречаться именно с грунтовыми водами и иногда верховодкой. Они созда­ют большие трудности при производстве строительных работ (за­ливают котлованы, траншеи, создают опасность оползания и оплывин в бортах котлованов и т. д.) и мешают нормально эксп­луатировать здания и сооружения.

Карты поверхности грунтовых вод (карты гидроизогипс). Для выявления характера поверхности (зеркала) грунтовых вод со-

ставляют карты гидроизогипс (рис. 67)* Гидроизогипсами называ­ют линии, соединяющие точки с одинаковыми абсолютными или относительными отметками уровней грунтовых вод. Эти линии аналогичны горизонталям рельефа местности и подобно им отра­жают рельеф зеркала вод. Карты гидроизогипс необходимы при решении задач, связанных с проектированием водозаборов под­земных вод, борьбой с подтоплением территорий и др. Для по­строения карты гидроизогипс замеряют уровни грунтовых вод в скважинах, расположенных обычно по сетке. Замеры уровней во­ды должны быть единовременными. Абсолютные отметки уровня подземных вод А_в в скважинах определяют по формуле

К = К.з - К

где Н_пз — абсолютная отметка поверхности земли; к — глубина за­легания подземных вод от поверхности земли, м. Полученные абсолютные отметки надписывают над каждой скважиной и за-гем методом интерполяции строят гидроизогипсы. Сечение гид­роизогипс (частоту их заложения) выбирают в зависимости от масштаба карты и густоты расположения точек замера от 0,5 до 10,0 м, чаще 0,5; 1,0 и 2,0 м.

С помощью карты гидроизогипс (совмещенной с топографи­ческой картой) можно выяснить направление и узнать скорость движения грунтового потока в любой точке, а также определить глубину залегания грунтовых вод (по разности отметок горизон­талей и гидроизогипс).

Карта гидроизогипс позволяет установить характер связи фунтовых вод с поверхностными водами (реки, каналы, водохра­нилища). Эти воды могут питать грунтовые воды или, наоборот, подземная вода пополняет эти водоемы. Это необходимо знать при определении водопритоков к водозаборам.

130
А4	N
		А	/
		1	/^

130________ 128_______ 126

Рис 67. Карта изогипс

Межпластовые подземные воды.Эти воды располагаются в во­доносных горизонтах между водоупорами. Они бывают ненапор­ными и напорными (артезианскими).

Межпластовые ненапорные воды встречаются сравнительно редко. Они связаны с горизонтально залегающими водоносными слоями, заполненными водой полностью или частично (рис. 68).

Напорные (артезианские) воды связаны с залеганием водонос­ных слоев в виде синклиналей или моноклиналей (рис. 69 и 70). Площадь распространения напорных водоносных горизонтов на­зывают артезианским бассейном.

Отдельные части водоносных слоев залегают на различных вы­сотных отметках, что и создает напор подземных вод. Напорных подземных горизонтов может быть несколько. Каждый из них имеет область питания там, где водоносные слои выходят на по­верхность и имеют высокие отметки. Область питания, как прави­ло, не совпадает с площадью распространения межпластовых вод.

Напорность вод характеризуется пьезометрическим уровнем. Высотное положение уровня связано с характером залегания во­доносных слоев. Он может быть выше поверхности земли или ниже ее. В первом случае, выходя через буровые скважины, вода фонтанирует, во втором — поднимается лишь до пьезометриче­ского уровня.

Многие артезианские бассейны (например, Доно-Донецкая впадина) занимают огромные площади, содержат ряд водоносных горизонтов, являются важным источником питьевой и техничес­кой воды, обладают большой водообильностью, вода обычно хо­рошего качества.

Напорные воды встречаются не только в слоях, залегающих между двумя водоупорами, но и в массивах скальных, трещино­ватых пород (трещинные воды), а также в карстовых пустотах (карстовые воды) и в вечной мерзлоте.

ШШтт

шшшщщщшш

Рис. 68. Межпластовая ненапорная вода:

1 — фунтовая вода; 2 — первый водоупор;

3 — межпластовая вода; 4 — водоупор;

П — поверхность земли

Рис. 69. Артезианская вода при моноклинальном залегании слоев:

1 — водоупоры; 2 — водоносный слой; 3 — область питания водой; 4 — буровая скважина; 5— пьезометрический уровень; 6 — поверхность земли; Я— высота (величина) напора воды

Артезианские воды обычно залегают на большой глубине и приурочены к синклинальным (прогнутым) геологическим струк­турам. При синклинальном залегании пластов создаются наиболее благоприятные условия для образования гидростатического напо­ра. Напорные воды встречаются и при моноклинальном залегании водоносных пластов, если последние резко изменяют свою водо­проницаемость или выклиниваются. Они могут быть приурочены также и к зонам тектонических нарушений и разломов.

Геологические структуры синклинального типа, содержащие один или несколько напорных водоносных горизонтов и занима­ющие значительные площади (до нескольких сотен тысяч квад­ратных километров), называют артезианскими бассейнами. При моноклинальном залегании слоев образуется артезианский склон.

Основные элементы артезианского бассейна (склона). В артези­анских бассейнах выделяют три области: питания, напора (рас­пространения) и разгрузки.

Выделение по площади артезианского бассейна трех областей условно. В последнее время установлена возможность медленного перетекания воды из напорного водоносного пласта в ниже- и вышезалегающие водоносные горизонты через разделяющие их относительно водоупорные слои, поэтому области разгрузки на­порных вод, так же как и питания (при перетекании воды из ниже- и выше залегающих водоносных^ горизонтов), могут зани­мать различные участки по площади артезианского бассейна. 294

Река

 

Рис. 70. Артезианский бассейн (в условиях синклинального залегания слоев

пород):

1 — водоупор; 2— водонапорный слой; 3 — буровые скважины; 4— область питания водой; 5— пьезометрический уровень; 6 — поверхность земли; Н— высота (величина) напора воды

Разгрузка напорных вод возможна и искусственным путем че­рез водозаборные скважины при их длительной эксплуатации. Работа водозаборов усиливает также процессы перетекания воды из одного водоносного горизонта в другой.

При использовании артезианских вод для водоснабжения наиболее перспективным считается самый верхний напорный го­ризонт, где обычно залегают слабоминерализованные (пресные) воды. Химический состав и минерализация артезианских вод из­меняются с глубиной.

Карты пьезометрической поверхности напорных вод (карты гид-роизопьез). Линии, соединяющие точки с одинаковыми отметка­ми пьезометрического уровня, называют гидроизопьезами (или пьезогипсами). Карта гидроизопьез — совокупность таких линий, и строится она методом интерполяции отметок, т. е. аналогично карте гидроизогипс. Если напорных водоносных горизонтов не­сколько, для каждого из них на карте наносится своя система гидроизопьез.

С помощью карты гидроизопьез решают ряд практических за­дач, связанных с использованием артезианских вод для водоснаб­жения, с организацией защиты от них при вскрытии строитель­ными котлованами кровли напорного пласта и т. д. По карте гидроизопьез изучают условия формирования потоков артезиан­ских вод, определяют направление их движения, выделяют участ­ки возможного самоизлияния, устанавливают гидравлическую связь напорных вод с реками и др.

Подземные воды в трещиноватых и закарстованных породах.Трещинные воды — это подземные воды, циркулирующие в трещи-

новатых горных породах. Перемещаются они по системе взаимо­связанных трещин и образуют единую гидравлическую систему.

В зависимости от условий залегания трещинные воды могут быть грунтовыми, межпластовыми, жильными.

Трещинно-грунтовые воды развиты в верхней трещиноватой зо­не кристаллических массивов (до глубины 80—100 м) (рис. 71). Питаются они в основном за счет инфильтрации атмосферных осадков и отличаются значительными колебаниями уровня под­земных вод во времени. Площади их питания совпадают с пло­щадями распространения. Глубина залегания трещинно-грунтовых вод возрастает от долин к водоразделам (от нескольких метров до 80 м и более). Водоупором трещинно-грунтовых вод служат монолитные нетрещиноватые скальные породы. Водообильность трещинно-грунтовых вод определяется условиями их питания и степенью трещиноватости горных пород.

Трещинно-грунтовые воды обычно расположены в зоне ак­тивного водообмена, поэтому в большинстве случаев они пре­сные, гидрокарбонатно-кальциевого состава.

Межпластовые трещинные воды циркулируют в артезианских бассейнах, водоносные горизонты которых представлены трещи­новатыми горными породами.

Рис. 71. Залегание трещинно-грунтовых вод: 7 —скважины; 2— трещины в скальных породах; 3 — трещины, заполненные водой

Трещинно-жильные воды развиты локально, исключительно в зонах тектонических нарушений с крупными трещинами. Это ли­нейно вытянутые узкие водные потоки (жилы), уходящие в глу­бину на несколько сот метров, поэтому они часто имеют повы­шенную температуру. Для трещинно-жильных вод характерен напорный режим. Как правило, они отличаются значительной водообильностью, нередко разгружаются на поверхности земли и образуют мощные родники, которые используют для водоснабже-

ния. Трещинно-жильные воды получают питание за счет трещин-но-грунтовых вод, разгрузки глубокозалегающих напорных водо­носных горизонтов и других источников.

При строительстве подземных водопроводно-канализацион-ных, гидротехнических, гражданских сооружений (трубопроводы, тоннели и др.), хранилищ отходов в горно-складчатых областях необходимо принимать меры, предотвращающие внезапный про­рыв водообильных трещинно-жильных вод.

Карстовые воды. Подземные воды, которые циркулируют по трещинам и пустотам карстового происхождения, называют кар­стовыми, или трещинно-карстовыми.

Степень и характер закарстованности горных пород определяют основные черты карстовых вод (глубину развития, интенсивность движения, гидравлическое состояние, водообильность и т. д.).

Карстовые воды отличаются от трещинных вод более интен­сивным движением, особенно в верхней зоне массива закарсто-ванных пород, непостоянством химического состава, резким изме­нением водообильности на сравнительно небольших расстояниях.

Подземные воды вечной мерзлоты.Подземные воды в районах многолетней мерзлоты (Сибирь, Крайний Север, Дальний Восток и др.) контактируют или непосредственно содержатся в толще многолетнемерзлых пород. Подземные воды представлены над-мерзлотными, межмерзлотными и подмерзлотными водами.

Надмерзлотные воды подразделяют на воды сезонно-талого (деятельного) слоя и воды надмерзлотных таликов речных долин и озерных впадин. Подстилающим водоупором для них служит многолетнемерзлая толща, пустоты, трещины, поры которой по­стоянно заполнены льдом. Надмерзлотные воды образуют безна­порные горизонты типа верховодки и грунтовых вод. Питание они получают за счет инфильтрации осадков, таяния снежников и ледников, а также подпитывания в результате разгрузки под-мерзлотных вод.

В первой половине зимы надмерзлотные воды деятельного слоя промерзают, и поскольку в этот период они залегают между двумя водоупорными слоями (снизу — толща многолетнемерзлых пород, сверху — горизонт сезонного промерзания), то развивают значительное давление и становятся напорными. По величине минерализации воды пресные и летом могут использоваться для водоснабжения, однако количество (запасы) их незначительно, а санитарно-техническое состояние не всегда удовлетворительно.

Надмерзлотные воды в зоне таликов под влиянием переноса тепла реками и озерами зимой обычно не промерзают и имеют постоянный сток. Это воды пресные, очень холодные (темпера­тура 0,5—5 °С), используются для водоснабжения.

Межмерзлотные воды содержатся внутри толщи многолетней мерзлоты как в твердой (лед), так и в жидкой фазе (зона преры­вистых и сквозных таликов). Межмерзлотные воды в жидкой фа­зе обычно напорны. Распространены они не повсеместно и зале­гают в пределах таликов преимущественно в долинах рек. Постоянная циркуляция, отчасти высокая минерализация, предо­храняет их от замерзания. Гидравлически межмерзлотные воды связаны как с вышезалегающими надмерзлотными, так и с ниже-залегающими подмерзлотными водами. Запасы межмерзлотных вод непостоянны и к концу зимы значительно сокращаются.

Подмерзлотные воды циркулируют ниже многолетнемерзлот-ной толщи, поэтому встречаются только в жидкой фазе. Воды напорны, величина напора над кровлей нередко достигает не­скольких сотен метров. По условиям циркуляции подмерзлотные воды аналогичны напорным водам в районах с умеренным кли­матом. Запасы подмерзлотных вод значительны. Водообильность высокая, особенно карстовых подмерзлотных вод. Минерализа­ция вод разная (от пресных до рассолов). В районах с неболь­шой мощностью многолетнемерзлых пород (южные районы Вос­точной Сибири и Дальнего Востока) подмерзлотные воды широко эксплуатируются и имеют важнейшее значение для водо­снабжения.

Глава 16

ДВИЖЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Подземные воды в большинстве случаев находятся в движе­нии. Раздел гидрогеологии, изучающий закономерности движе­ния подземных вод, называется динамикой подземных вод. Движе­ние подземных вод подчиняется определенным законам с присущими им определенными формами передвижения. Все это учитывается при гидрогеологических расчетах, при решении во­просов водозабора или водопонижения уровней подземных вод.

Законы движения.Подземные воды могут передвигаться в гор­ных породах как путем инфильтрации, так и фильтрации. При инфильтрации передвижение воды происходит при частичном за­полнении пор воздухом или водяными парами, что обычно на­блюдается в зоне аэрации. При фильтрации движение воды про­исходит при полном заполнении пор или трещин водой. Масса этой движущейся воды создает фильтрационный поток.

Фильтрационные потоки подземных вод различаются по ха­рактеру движения и подчиняются двум законам. Если движение грунтового потока в водоносных слоях (галечнике, песке, супеси, суглинке) имеет параллельно-струйчатый или так называемый ла­минарный характер, то он подчиняется закону Дарси. Ламинар­ный характер движения воды наблюдается также в трещиноватых породах, но при скорости движения не более 400 м/сут. При на­личии крупных пустот и трещин движение воды в породах носит вихревой, или турбулентный, характер, но это наблюдается срав­нительно редко. Это второй закон, носящий более сложный ха­рактер.

Движение подземных вод может быть установившимся и неу­становившимся, напорным и безнапорным.

При установившемся движении все элементы фильтрационно­го потока (скорость, расход, направление и др.) не изменяются во времени. Во многих случаях эти изменения настолько малы, что для практических целей ими можно пренебречь.

Фильтрационный поток называется неустановившимся, если основные его элементы изменяются не только от координат про­странства, но и от времени. Подземный поток становится пере­менным, т. е. приобретает неустановившийся характер движения под действием различных естественных и искусственных факторов (неравномерная инфильтрация атмосферных осадков, откачка во­ды из скважины, сброс сточных вод на поля фильтрации и т. д.).

Ненапорные грунтовые воды имеют водоупор снизу и свобод­ную поверхность сверху. Ненапорные подземные воды в зоне полного насыщения передвигаются при наличии разности гид­равлических напоров (уровней) от мест с более высоким к мес­там с низким напором (уровнем). Это можно видеть на рис. 72. Разность напоров АН=Н_Х —Н₂ в сечениях I и II обусловливает движение воды в направлении сечения II. Скорость движения грунтового потока зависит от разности напора (чем больше АН, тем больше скорость) и длины пути фильтрации.

Отношение разности напора АН к длине пути фильтрации / на­зывают гидравлическим уклоном (или гидравлическим градиентом I) 1=АН/1.

Современная теория движения подземных вод основывается на применении закона Дарси

где 0 — расход воды или количество фильтрующейся воды в еди­ницу времени, м³/сут; к$ — коэффициент фильтрации, м/сут;

Рис. 72. Схема безнапорной фильтрации грунтовой воды:

/—поверхность земли; 2—песок (водовмещающая порода); 3 — поток грунтовой воды; 4— водоупор; /—ось первой скважины; Я—ось второй скважины; Я, — высота (величина напора в первой скважине); Н₂ — высота (величина напора во второй скважине); Д#— паде­ние напора грунтовой воды; / — расстояние между скважинами

/"—площадь поперечного сечения потока воды, м²; ЛЯ—раз­ность напоров, м; / — длина пути фильтрации, м.

Скорость фильтрации V = О/Г или V = к$1. Скорость движения воды (фильтрации) измеряется в м/сут или см/с. Эти формулы требуют уточнения в связи с тем, что в них входит величина Е, отражающая все сечение фильтрующейся воды, а вода, как из­вестно, течет лишь через часть сечения, равную площади пор и трещин породы. Поэтому величина V является кажущейся. Дейст­вительную скорость воды у_д определяют с учетом пористости по­роды

где я — пористость, выраженная в долях единицы.

Сопоставив формулы V = к§1 и у_д = й/Рп, можно установить, что Уд = у/я. Формула скорости воды у_д = <2//я в этом виде в свою очередь правомерна лишь для песков и крупнообломочных пород, где все поры открыты и вода имеет полную свободу движения. В глинистых породах часть пор закрыта и вода передвигается только через открытые поры, поэтому в формулу вводят не я, а я_акг (ак­тивную пористость), т. е. значение пористости, через которые фак­тически проходит вода. Также следует помнить, что движение во­ды в породах происходит обычно с разной скоростью, поэтому 300

при рассмотрении вопроса о движении воды в данной породе можно говорить лишь об ее средней скорости движения.

Источники.Под источниками (ключами, родниками) подразу­меваются места естественных выходов воды на дневную поверх­ность. Наиболее часто это происходит при прорезании грунтовой воды эрозионной сетью. Это дает нисходящие источники.

По своему характеру источники бывают сосредоточенные, т. е. выходящие в одном месте, в виде потока, и рассредоточенные, когда грунтовая вода просачивается на склоне оврага или речной долины через слой глинистого грунта. После расчистки этого слоя источник может стать сосредоточенным.

Интенсивность выхода воды в единицу времени оценивается дебитом источника (л/с или м³/сут). Источник, выход вод кото­рого улучшен человеком, называется каптированным. Напорные воды могут давать фонтанирующие (восходящие) источники.

Форма движения потоков грунтовых вод.На строительных или хозяйственных площадках при решении практических задач по во­доснабжению или устройству дренажей почти всегда необходимо знать направление движения потоков воды. Грунтовые воды совер­шают сложные движения в зависимости от местных геологических условий, рельефа местности и других факторов. Различают потоки плоские, радиальные (сходящиеся и расходящиеся) и криволинейные (рис. 73).

При определении направления потоков следует помнить, что установленное направление может быть справедливо лишь для сравнительно ограниченной территории (участка). Ниже приво­дятся некоторые способы определения направления движения грунтовых вод.

По карте гидроизогипс направление потока устанавливается по высотным отметкам гидроизогипс (рис. 74). Более точные данные для отдельного участка получают методом трех скважин. Берут от-

Чо — 2.

Рис. 73. Формы потоков грунтовых вод:

плоский; б—радиальный расходящийся; в —радиальный сходящийся; г — криволиней­ный; 1 — гидроизогипсы

28 -27 -26

-25

Рис. 74. Определение

направления потока воды

по карте гидроизогипс

Рис. 75. Определение направления потока

грунтовой воды по трем буровым скважинам (1, 2, 3); 4 — гидроизогипса

метки уровней воды буровых скважин, расположенных на верши­нах равностороннего треугольника, например, 128, 138 и 126 м (рис. 75). Между наибольшей и наименьшей отметками, т. е. 138 и 126 м, путем линейной интерполяции находят точку с отметкой воды 128 м. Две одинаковые отметки соединяют линией. На эту линию с наибольшей отметки опускают перпендикуляр, который и указывает направление потока воды. Можно также использовать метод красителей (или солей). Для этого необходимо иметь не­сколько скважин. В центральную скважину (опытную) вводят сильный органический краситель (для кислых вод, например, ме-тиленовый голубой, щелочных — флюоресцеин и т. д.). Появление красителя в одной из наблюдательных скважин указывает направ­ление потока воды.

Межпластовые подземные воды.Границами таких потоков слу­жат нижний и верхний водоупор. Напорные потоки характеризу­ются полным заполнением поперечного сечения водопроницае­мого пласта водой, имеется пьезометрический уровень, движение воды происходит как под действием гравитации, так и за счет упругих свойств воды и водовмещающих пород, режим фильтра­ции — упругий.

Напорно-безнапорные потоки образуются при откачке воды из скважин, если пьезометрический уровень опускается ниже кровли напорного водоносного слоя.

Фильтрационные показатели горных пород.К основным филь­трационным параметрам относят коэффициент фильтрации, а так­же коэффициенты водопроводимости, пьезопроводности и уров-непроводности. 302

Коэффициент фильтрации Аф.Как следует из основного зако­на движения подземных вод, коэффициент фильтрации — это скорость фильтрации при напорном градиенте /= 1. Коэффици­ент фильтрации грунтов в основном определяется геометрией пор, т. е. их размерами и формой. На значение коэффициента фильтрации влияют также свойства фильтрующейся воды (вяз­кость, плотность), минеральный состав грунтов, степень засолен­ности и др. Вязкость воды, в свою очередь, зависит от темпера­туры, поэтому нередко вводится поправочный температурный коэффициент (0,7—0,03) для приведения водопроницаемости к единой температуре 10 °С.

Методы определения. Приближенная оценка коэффициента фильтрации возможна по табличным данным (табл. 31).

Таблица 31

Коэффициент фильтрации некоторых горных пород

Для получения более обоснованных значений коэффициента фильтрации применяют расчетные, лабораторные и полевые мето­ды. Расчетным путем коэффициент… Для расчетов используют одну из многочисленных эмпириче­ских формул,… Лабораторные методы основаны на изучении скорости движе­ния воды через образец грунта при различных градиентах напора.…

Таблица 32 Значения радиуса влияния на каждые 10 м понижения воды

 

Порода	Радиус влияния К, м
Мелкозернистые пески Среднезернистые пески Крупнозернистые пески Очень крупнозернистые пески, галечники и сильнотрещиноватые породы	50-100 100-200 200-400 400—600 и более

В песках уклоны кривых депрессий составляют 0,02—0,006, а в суглинках 0,1—0,05.

Водозаборные сооружения. Для водоснабжения и водопониже-ния чаще всего используют колодцы и буровые скважины. Прин­цип их работы практически одинаковый. Они являются наиболее распространенным типом водозаборных сооружений. Движение подземных вод к ним в период откачки происходит в форме ра­диального потока.

Прогноз возможного притока грунтовых вод к водозаборным колодцам имеет большое практическое значение, так как позво­ляет спроектировать наиболее рациональную систему водозабора или мероприятия по понижению уровня грунтовых вод.

В зависимости от конфигурации строительные котлованы (карьеры и др.) можно разделить на квадратные и прямоуголь­ные. Первые можно рассматривать как колодцы, т. е. вертикаль­ные выработки определенного диаметра; вторые больше отвеча­ют горизонтальным выработкам типа траншеи (канавы). В связи

Рис. 80. Определение радиуса

влияния откачки Л по буровым

скважинам:

1 — скважина, из которой производится

откачка воды; 2—6 — скважины для замера

уровней грунтовой воды

а б в

Рис.81. Формы депрессионных воронок в разных породах (при одинаковых

значениях понижения 6): 1 — гравий; 2 — песок; 3 — супесь

с этим ниже будет рассмотрено два вида водосборов — колодцы и траншеи.

Колодцы и траншеи, дно которых достигает водоупоров, на­зывают совершенными; если дно располагается выше водоупо-_ра _ несовершенными (рис. 82). Уровень воды в колодце до откач­ки называют статическим, а уровень, пониженный в процессе откачки, — динамическим.

Водозаборные колодцы. Если из колодца вода не откачивается, то ее уровень находится в одном положении с поверхностью грунтового потока. При откачке воды возникает депрессионная воронка, уровень воды в колодце понижается. Производитель­ность колодца определяется величиной дебита. Под дебитом ко­лодца понимают максимальное количество воды, которое он мо­жет дать в единицу времени при постоянстве уровня воды в колодце (0, м³/сут). При откачке воды в количестве большем, чем величина дебита, т. е. больше того, что притекает к колодцу из водоносного слоя в единицу времени, уровень резко понижа­ется. На некоторое время колодец может остаться без воды.

Приток воды (дебит) к совершенному колодцу определяют по формуле

(2 = пк_ф[Н² - И²)/(пЯ - 1пг)], где г — радиус колодца, м.

Рис. 82. Водозаборные

колодцы совершенного

(7) и несовершенного

(2) видов

В несовершенный колодец вода поступает через его стенки и дно. Это усложняет расчет притока. Дебит таких колодцев мень­ше дебита совершенных колодцев. При откачке вода поступает в колодец только из части водоносного слоя, которую называют активной зоной Я_о. Глубину активной зоны принимают % высоты столба воды в колодце до откачки. Эти положения позволяют для несовершенного колодца расход рассчитывать по формуле Дюпюи, в интерпретации Паркера:

Колодец отдает воду в объеме своего дебита лишь в том слу­чае, если соседние колодцы будут расположены от него на рас­стоянии не менее двух радиусов влияния.

Поглощающий колодец (скважины, шурфы) предназначается для сброса с поверхности земли сточных вод, для пополнения запа­сов подземных вод путем закачки в него воды, а также для оцен­ки водопоглощения неводоносных пород, например на полях фи­льтрации.

Опытами установлено, что поглощать воду могут не только безводные (сухие) водопроницаемые слои, но и водоносные го­ризонты (безнапорные). При поглощении воды колодцем вокруг него возникает воронка поглощения, по форме аналогичная де-прессионной, но обращенная выпуклостью вверх (рис. 83).

Дебит поглощающих колодцев можно определить по извест­ным формулам Дюпюи, заменив в них величину понижения уровня на величину повышения уровня воды и поставив перед ними отрицательный знак. После этого формула Дюпюи примет такой вид (для безнапорных вод):

где Л — высота столба воды в колодце, отсчитываемая от подо­швы водоносного слоя, остальные обозначения прежние и пока­заны на рис. 84. В безводных породах принимают Я = 0.

Приведенные выше формулы Дюпюи могут быть использова­ны для определения потерь на фильтрацию сточных вод на по­лях орошения и других бассейнах.

Траншеи (канавы) предназначены для понижения уровня грун­товых вод (рис. 85). Они входят в систему дренажных устройств. При расчете притока воды следует учитывать, что канавы могут быть совершенного и несовершенного вида и приток воды к ним может быть с одной или двух сторон. Расход воды О, м³/сут,

Вода

УГВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

		г		Вода Я
	4?////У/// ///		^^ ч	т_
н	к	У,		—_
У////////////////////////////////////////

Рис. 83. Поглощающие колодцы для сброса воды в глубину грунтовых толщ: а —в грунтовые воды; б—ъ межпластовые воды; Л —радиус поглощения

Рис. 84. Горизонтальные дрены:

а —открытая транщея; б~ закрытая траншея; У —дренажная труба; 2 — фильтрующий материал; 3— слой глинистого грунта для предохранения фильтрующего материала от проникновения атмосферной воды

<2К

Рис. 85. Дренажные траншеи: а — открытые; б — закрытые

совершенной канавы при притоке во­ды с двух сторон определяют по фор­муле

а при притоке с одной стороны

где Ь — длина канавы, м; Н — мощ­ность грунтовой воды, м; Л — столб воды в канаве, м; К — радиус влия­ния, м.

Несовершенная канава имеет рас­ход воды 0_НК меньше совершенной канавы б_совк

С?н.к ⁼ (?с

где / — расстояние от дна канавы до нормального уровня.

Дренажные траншеи могут быть открытые и закрытые. От­крытые более мелкие (менее 2,5 м) траншеи чаще называют ка­навами. Закрытые имеют большую глубину и чаще используются на городских территориях. Вода сбрасывается по уложенным в траншеях трубам (рис. 86).

Дренажные канавы будут эффективно осушать территорию лишь в том случае, если расстояние между канавами будет меньше 2К, т. е. при условии пересечения кривых депрессионных воронок.

Взаимодействие водозаборов. Эффективность работы водозабо­ров зависит, в частности, от расстояния между ними. Только в тех

Рис. 86. Подземная водосборная галерея:

1 — галерея; 2 — поток грунтовой воды; 3— водонасыщенный сугли­нок; 4 — возможное оползневое тело; 5 — водоупор

случаях, когда расстояние между водозаборными колодцами (сква­жинами) будет больше двух депрессионных радиусов (больше 2К), каждый колодец может давать воду на уровне своего дебита. Иначе должно обстоять дело при решении вопросов понижения уровня грунтовых вод. Расстояния между точками водопонижения (тран­шей, скважин и т. д.) не может превышать 2Я. Депрессионные во­ронки должны пересекаться. Это обеспечивает понижение уровней на всей строительной площадке.

Водопониженке уровней грунтовых вод на строительных площа­дях.Гидрогеологические изыскания, проводимые перед проекти­рованием и строительством, устанавливают возможное влияние грунтовых вод на здания и сооружения. Во многих случаях необ­ходимость в этих работах появляется в связи с подъемом уровня грунтовых вод уже на застроенных территориях. В тех случаях, когда грунтовые воды осложняют строительство и будут мешать в дальнейшем, принимают решение о понижении их уровня.

Понижение уровней грунтовых вод на строительных площа­дях осуществляют различными способами. Это может быть до­стигнуто разными типами дренажей:

• самотеком воды;

• принудительной откачкой открытым или закрытым способом;

• отводом воды по горизонтали или вертикали;

• откачкой воды дренажами, которые обеспечивают сохранение
уровней постоянно в пониженном положении.

Самотек грунтовой воды всецело зависит от рельефа местности. Водоносный слой может быть сверху вниз по склону прорезан от­косной дренажной траншеей. Свободный выход воды приводит к снижению уровня фунтовой воды в пределах депрессионных по­нижений. Такой свободный выход воды осуществляется также с помощью подземных галерей, которые закладываются в глубину склона и прорезают водоносные слои. Подземные галереи чаще всего применяют на оползневых склонах с целью их осушения и предотвращения движения грунтовых масс.

Принудительную откачку воды осуществляют с помощью на­сосов. На рис. 87 показана открытая откачка воды непосредст­венно из строительного котлована насосом, который установлен за его пределами. На рис. 88 показан способ осушения строите­льного котлована иглофильтровыми установками, которые состо­ят из системы иглофильтров (тонких металлических труб длиной 7—9 м с фильтром на их нижних концах). Трубы устанавливают вокруг котлованов или вдоль траншей и присоединяют к всасы­вающему коллектору. Легкие иглофильтровые установки (ЛИУ) понижают уровень подземных вод на 4,5 м (одним ярусом) в песчаных грунтах с коэффициентом фильтрации от 1—2 до

Рис. 87. Схема открытого

водоотлива из строительного

котлована:

1 — приямок, оборудованный филь­тром; 2—насос с водоотводашнм лотком; 3 — водоупор; 4 — пони­женный уровень грунтовой воды

40—50 м/сут. При глубоком водопонижении применяют два или три яруса установок. Для осушения тонкозернистых песков и су­песей, плохо отдающих воду, с к_ф = 0,01... 1,0 м/сут используют эжекторные иглофильтры. С их помощью в водонасыщенном грунте создается вакуум, улучшается водоотдача и эффект водо-понижения усиливается. Эжекторные иглофильтры и другие уста­новки вакуумного водопонижения широко применяют для лик­видации аварий на водопроводно-канализационной сети городов.

Отвод воды из района строительного котлована может осуще­ствляться как по горизонтали, так и по вертикали. Отвод воды по горизонтали производится с помощью дренажных траншей, а по вертикали — колодцев и буровых скважин.

Горизонтальные дренажные траншеи заглубляются в водонос­ные слои и бывают открытыми и закрытыми. Последнее типич­но городским территориям (см. рис. 89). Снижение уровней воды по вертикали обеспечивается либо откачкой воды насосами вверх, как это было показано на примере иглофильтров, так и в глубину грунтовых вод, но самотеком. Этот способ может быть эффективным только при определенном геологическом строении участка, когда под первым от поверхности водоупорном слое, на котором располагается грунтовая вода, залегает слой песка или что-либо подобное, хорошо принимающее воду.

Рис. 88. Осушение строительного котлована иглофильтрами:

/ — строительный котлован; 2 — иглофи­льтры; 3 — водоупор; 4 — откачка воды; 5—понижение уровня воды

0-0

 

Рис. 89. Головной дренаж (план и разрез участка):

1 — направление потока грунтовой воды; 2—головная дрена; 3— смотровые колодцы; 4— пониженный уровень; 5— здания

Недостатком всех закрытых дренажей является сравнительно непродолжительный срок работы, вследствие загрязнения (заиле­ния) фильтрующих засыпок. В отдельных случаях целесообразно создать комбинированные типы водопонизителей, соединяя вмес­те отвод воды по горизонтали и вертикали.

Системы дренажей. Под этим понятием имеется в виду рас­положение дренажных устройств в плане по отношению к здани­ям и сооружениям. На защищаемых от подтопления территориях в зависимости от особенностей рельефа и конкретных геологиче­ских условий, характера застройки, степени освоенности подзем­ного пространства, условий движения подземных вод со стороны водораздела и берега водоема применяют следующие основные схемы защитных дренажей: однолинейную, двухлинейную, мно­голинейную, кольцевую и комбинированную. Во всех этих дрена­жах вода отводится за счет самотека.

Линейная схема в виде головного дренажа используется для перехвата потока грунтовой воды выше объекта. Поток перереза­ется полностью или частично, но так, чтобы уровень воды опус­тился на необходимую глубину. Такой дренаж обеспечивает на­дежное понижение уровня грунтовых вод, если водоупорный слой залегает не глубже 4—5 м. На рис. 90 показано линейное расположение дренажной траншеи в плане по отношению к зда­нию, и разрез, на котором виден принцип работы.

Береговой дренаж устраивается в различных схемах, но главной особенностью является то, что чаще всего он применяется при устройстве водохранилищ, либо водоемы имеют значительные подъемы уровней воды. Береговой дренаж в виде однолинейной схемы — это одиночная протяженная дрена, расположенная вдоль

одной из границ защищаемой территории. В зависимости от места расположения этой дрены по отношению к защищаемой площадке ее называют головной или береговой. Головная дрена перехватыва­ет поток грунтовой воды от водораздела и располагается вдоль верхней границы защищаемой территории. Береговая дрена устра­ивается у нижней границы защищаемой территории вдоль берега водоема и служит для перехвата грунтовых вод со стороны водо­раздела. Воды со стороны берега может перехватывать и головная дрена. Какая из дрен является предпочтительной, определяет фильтрационный расчет для каждой конкретной геологической и гидрогеологической обстановки (рис. 91). Обычно эти расче­ты предусматривают мероприятия, исключающие отрицательное влияние обходной фильтрации на эффективность работы дренаж­ной системы. Это достигается продлением концевых дрен.

Водохранилище

0-0

 

^УГВ			/ ""^^Водохранилище

Рис. 90. Береговой дренаж (план и разрез участка): / — береговая дрена; 2— пониженный уровень; 3 — здания

 

 

 

 

 

 

		о-о
	1	®		1 4-тугв
N	1'	'■•' ;■ :® ■■■."■		/^
—		—-

Рис. 91. Кольцевой дренаж (план и разрез участка):

1— дрены; 2—смотровые колодцы; 3— сбросная часть дренажа; 4— пониженный уровень;

5— здания

Береговой дренаж в виде двухлинейной схемы обеспечивается двумя линейными дренами, одна из которых располагается вдоль берега, а вторая вдоль верхней границы защищаемой территории. Это, по-существу, модификация однолинейной схемы, обусловлен­ная большой площадью защиты и значительным подпором грунто­вых вод, который не может быть локализован работой одной ли­нейной дрены (т. е. не может быть обеспечено требуемое снижение депрессионной кривой — нормы осушения). Первая из двух дрен выполняет роль береговой, а вторая — головной дрены (рис. 91).

Систематический дренаж в виде многолинейной схемы при­меняют главным образом при незначительной мощности водо­носного слоя, но при значительном инфилырационном питании по всей защищаемой территории обычного равнинного типа. Це­лью является равномерное и длительное осушение (понижение уровня) значительных территорий (часть территории города, за­водские площадки и т. д.). В зависимости от геологического строения территории этот дренаж может быть горизонтальным или вертикальным (рис. 92 и 93).

Кольцевой дренаж защищает от подтопления подвальные по­мещения отдельных зданий или небольшие участки, а также ис­пользуется для борьбы с подтоплением отдельных сооружений с глубокими фундаментами, например, подземных емкостей (резер-

 

/

©

©

©

/

///7777777//////7//777777777777/////////////////

Рис. 92. Систематический дренаж горизонтального типа:

I—планучастка; б —схема разреза по участку; 7 —дрены; 2 — дренажный коллектор; 3 — смотровой колодец; 4~ пониженный уровень; 5— кварталы города; 6— сброс воды

ОООООООООООО

 

Рис.93. Систематический дренаж вертикального типа:

а —план участка;б— схема разреза по участку; /—поглощающие буровые скважины;2 — кварталы города; 5 — пониженные уровни

вуаров). Он может обеспечить полный перехват воды по контуру защищаемого участка, снизить напоры и уровни подземных вод и тем самым предотвратить «всплывание» подземных емкостей при их опорожнении (рис. 91). Кольцевые дренажи иногда назы­вают «контурными». В зависимости от гидрогеологических усло­вий площадки и требуемого понижения уровня подземных вод дренаж выполняется лишь в виде полного кольца либо в виде полукольца П- или Г-образной формы. Сброс дренажных вод осуществляется также самотеком при небольшом заглублении или насосной станцией в случае значительной глубины дренажа.

Пластовые дренажи являются точечной системой и служат для защиты отдельных зданий и дорог от возможного подтопле­ния грунтовыми водами, уровень которых поднимается. По кон­туру сооружений укладывается дренажный слой из песка (или гравия) с дренажной трубой (рис. 94).

О-о

Рис. 94. Пластовой дренаж (план и разрез):

1 — дрены;2 — смотровые колодцы; 3 — сброс воды; 4 — дренажные трубы; 5 — крупнозерни­стый песок; 6— грунт основания; 7—фундамент здания

Против накопления влаги в грунтах зоны аэрации (под фунда­ментами зданий) можно устраивать вентиляционный дренаж в ви­де перфорированных труб или галерей, через которые постоянно движется воздух в целях испарения влаги из грунта основания.

Комбинированная схема дренажа включает наряду с линейным дренажем, обеспечивающим общее понижение уровня подземных вод на защищаемой территории, локальные дренажные системы, обеспечивающие необходимое местное понижение уровня, в виде кольцевого дренажа у значительно заглубленного здания или ес­тественных понижений в виде русла или тальвега (см. рис. 92). По условиям работы среди вертикального и горизонтального ви­дов дренажа различают совершенный и несовершенный. В первом случае прорезается водоносный слой вплоть до водоупора, во втором — дренаж располагается в водоносном слое и до водоупо­ра не доходит.

Фильтрационные расчеты дренажей на защищаемых от под­топления грунтовыми водами территориях выполняют в целях:

• определения влияния инфильтрации на характер грунтовых
вод;

• установления связи между изменением уровня воды со сторо­
ны берега и положением уровня воды со стороны берега и поло­
жением депрессионной поверхности фильтрационного потока в
глубине территории;

• выбора рациональной схемы и конструкций дренажных
устройств, обеспечивающих надежную защиту территории от под­
топления;

• определения притока в дренажную систему фильтрационных
вод, подлежащих самотечному или машинному (насосами) сбросу
в водоприемник.

Фильтрационные расчеты должны базироваться на достаточно надежных данных инженерно-геологических и инженерно-гидроге­ологических изысканий в районе защищаемой территории, чтобы на их основе правильно отобразить в расчетных схемах действите­льные природные условия. Необходимая для этих целей информа­ция должна содержать оценку геологического строения (характер залегания грунтов) защищаемой территории, водопроницаемость грунтов (значение коэффициентов фильтрации), положение де­прессионной поверхности в естественном состоянии, характер пи­тания и дренирования грунтовых вод в естественных условиях.

Оценку влияния инфильтрации и подпора территории со сто­роны берега на характер грунтовых вод выполняют как для уста­новившегося, так и неустановившегося фильтрационных потоков, что оказывается важным при организации производства строите­льных работ на защищаемой территории.

Фильтрационные расчеты базируются на решении задач филь­трации в пористой среде с использованием уравнений механики жидкости (в частности, уравнения Дарси). При этом фильтрую­щая жидкость — вода принимается несжимаемой, движение не­разрывным в ламинарном режиме.

Глава 17

РЕЖИМ И ЗАПАСЫ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Режим подземных вод — это изменение во времени их уровня, химического состава, температуры и расхода. В естественных условиях для подземных вод характерен ненарушенный (естест­венный) режим, который формируется в основном под влиянием метеорологических, гидрологических и геологических факторов.

Метеорологические факторы (осадки, испарение, температура воздуха, атмосферное давление) — основные в формировании ре­жима грунтовых вод. Они вызывают сезонные и годовые (много­летние) колебания уровня, а также изменения химизма, темпера­туры и расхода грунтовых вод.

Сезонные колебания уровня обусловлены неравномерностью выпадения осадков и изменениями температуры воздуха в тече­ние года. Наибольшие колебания уровней приходятся на перио­ды весеннего снеготаяния (весенний максимум) и осенних дож­дей (осенний максимум). Наиболее низкое положение уровня в годовом цикле отмечается в конце лета — в начале осени и в конце зимы (рис. 95). Разность между наивысшим и наинизшим горизонтом подземных вод называют максимальной амплитудой колебания уровня.

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5 1,0 1,5

1

п А

2

2,0

/

и

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Месяцы

Рис. 95. Схема годового цикла

сезонных колебаний уровня

грунтовых вод:

1 — весенний павоаок; 2 — осенний максимум; А — максимальная амплиту­да колебаний уровня

Обычно амплитуды сезонных колебаний грунтовых вод не превышают 2,5—3,0 м, а максимальные составляют 10—15 м (в долинах горных рек, сложенных галечниками и закарстованными известняками).

Подъем уровня начинается лишь через некоторое время после выпадения осадков. Этот отрезок времени тем больше, чем мень­ше водопроницаемость пород и больше глубина залегания грун­товых вод.

Уровень грунтовых вод колеблется не только по сезонам, но и в многолетнем цикле. Это связано с ритмическими изменения­ми климата и приурочено к различным циклам, среди которых наиболее четко фиксируется 11-летний цикл. Амплитуды много­летних колебаний могут превышать амплитуды сезонных колеба­ний и достигать значительных размеров (до 8 м и более). Изуче­ние многолетнего режима подземных вод необходимо для определения расчетного значения мощности водоносного гори­зонта, прогноза положения уровня на весь период длительной эксплуатации сооружений.

Гидрологический режим рек влияет на положение уровней подземных вод и их химизм в полосе шириной от 0,2—0,5 км (в песчано-глинистых отложениях) до 2—6 км в хорошо проницае­мых породах. Колебания уровня подземных вод в речной долине с некоторым отставанием отражают колебания уровня реки.

В районах морских побережий уровень грунтовых вод изме­няется под действием приливов и отливов.

Геологические факторы действуют на любом участке земной коры. С глубиной их значение увеличивается. Среди геологиче­ских факторов выделяют медленно действующие (тектонические движения, внутренняя теплота земного шара и др.) и эпизодиче­ские (землетрясения, вулканизм, оползни, грязевые вулканы).

В районах тектонических поднятий уровень подземных вод обычно снижается, так как породы лучше дренируются вследствие углубления эрозионных врезов (оврагов, долин). При опускании местности уровень грунтовых вод повышается. Изменяется и хи­мизм воды. При землетрясениях появляются новые и исчезают старые источники, существенно меняется термический режим, хи­мический и газовый состав подземных вод. Вулканические явле­ния сопровождаются выделением огромного количества тепла, это приводит к резкому изменению температуры, химизма и уровня подземных вод. Изменения в режиме подземных вод часто фиксиру­ются еще до начала землетрясения и извержения магмы, поэтому могут быть одним из критериев начала активизации их деятельности.

Режим артезианских, карстовых и надмерзлотных вод в есте­ственных условиях существенно отличается от режима грунтовых вод. В сравнении с грунтовыми водами уровень и химический

состав артезианских вод подвержены значительно меньшим изме­нениям. Влияние метеорологических и гидрологических факторов существенно лишь в областях питания и разгрузки, где артезиан­ские воды связаны с грунтовыми и поверхностными водами.

Резкой изменчивостью уровня, химизма и расхода отличаются карстовые воды, залегающие в верхней части карстового массива. Амплитуды колебания их уровней изменяются от 0,5 до 30 м и более, расходы карстовых источников в течение года меняются от десятков литров в секунду до десятков кубометров в секунду, изменяется химизм воды.

Режим надмерзлотных вод в районах многолетней мерзлоты неустойчив и связан с интенсивностью промерзания и оттаива­ния мерзлых грунтов. Максимальные расходы надмерзлотных вод наблюдаются в период наибольшего оттаивания деятельного слоя, минимальные — в конце зимы до начала снеготаяния.

Режим подземных вод и производственная деятельность человека.Инженерно-строительная деятельность человека изменяет естест­венные режимообразующие факторы и способствует возникнове­нию новых факторов, в частности, так формируется искусствен­ный (или нарушенный) режим подземных вод.

Деятельность человека может проявляться в повышении и по­нижении уровня подземных вод, в изменении их химического состава. Она затрагивает все подземные воды, включая и глубо-козалегающие.

Повышение уровня подземных вод возможно при строитель­стве водохранилищ и других искусственных водоемов, орошении и утечках воды из подземных водонесущих коммуникаций, про­мышленных бассейнов, водохранилищ. Под влиянием искусст­венных факторов уровни могут подниматься на 10—15 м.

Особенно значительно обводняющее действие крупных водо­хранилищ. Так, уже через год после строительства Цимлянского водохранилища длиной 250 км и шириной до 20—30 км влияние подпора распространилось более чем на 6 км, а уровни грунто­вых вод вблизи водохранилища поднялись на 5—7 м.

На территориях жилых районов и особенно на участках про­мышленных сооружений уровень грунтовых вод с течением вре­мени, как правило, повышается. Так, на территории завода «Ро-стсельмаш» в Ростове-на-Дону грунтовые воды за последние 45 лет поднялись на 18—20 м. Глубина залегания зеркала от поверх­ности земли в ряде случаев составляет 1—3 м. Это связано с утечкой воды из водопроводных и канализационных систем, уме­ньшением испарения воды вследствие застройки территории и т. д. В тех случаях, когда основания объектов подстилаются хоро­шо проницаемыми породами (пески, галечники), накопления грунтовых вод не происходит.

Повышение уровней грунтовых вод в настоящее время стало типичным для всех городов России, и особенно расположенных на лессовых отложениях. Процесс получил наименование «подтопле­ние» и весьма отрицательно влияет на природную среду. Следует отметить, что «подтопление» территорий городов и промышлен­ных зон распространилось на весь мир. По некоторым данным, до 70% городов нашей планеты подтоплены. Интересен факт подтоп­ления древнеегипетских пирамид Хуфу, Хефрена, Менофру и статуи Сфинкса в Гизе за счет утечек из водонесущих коммуника­ций Каира. На городских территориях и в районах промышленных объектов, расположенных на лессовых отложениях, необходимо постоянно вести наблюдения за положением уровня грунтовых вод. Это осуществляется с помощью наблюдательных буровых скважин различными способами (рис. 96). Следует заметить, что эти работы должны быть обязательными для инженеров-строите­лей, которые заняты в сфере эксплуатации объектов.

Понижение уровня подземных вод вызывается длительными откачками воды для водоснабжения, осушением заболоченных зе­мель, строительным водопонижением, дренажем и т. д. Чем интен­сивнее работы по отбору воды из недр земли, тем на большую глу­бину снижаются уровни подземных вод. В ходе режимных наблюдений установлено снижение уровней в районах крупных водозаборов до 100 м и более. Искусственные факторы интенсив­но воздействуют и на качество подземных вод. В первую очередь это отражается на питьевом водоснабжении. Весьма специфично влияние искусственных факторов в районах многолетней мерзло­ты. Практически любое сооружение, возводимое в этих районах (водохранилища, очистные сооружения и т. д.), резко изменяет температуру и влажность мерзлых грунтов и оказывает существен­ное влияние на режим верхних горизонтов мерзлотных вод.

777~

777~

777~

 

Рис. 96. Способы

измерения уровня грунтовых

вод в наблюдательных

(пьезометрических

скважинах):

а — мерным тросом с «хлопуш­кой»; б — стационарным поп­лавком; в — электроуровнемером; I — поверхность земли

Режим подземных вод врайоне водозаборов динамичен. В целом под влиянием водозаборов уровни подземных вод посте­пенно снижаются. На фоне общего снижения уровня отмечаются колебания, вызванные режимом работы водозабора, типом эксп­луатируемого водоносного горизонта.

Изменение положения уровня в районах водозаборов влечет за собой изменение физических свойств, химического и бактери­ологического состава подземных вод. Нередко эти изменения приводят к значительному ухудшению их качества.

Баланс подземных вод.Под балансом подземных вод понима­ют соотношение между приходом и расходом подземных вод на данном участке за определенное время.

Режим и баланс подземных вод взаимосвязаны, и если пер­вый отражает изменение количества и качества подземных вод во времени, то второй — результат этого изменения. Баланс может составляться для крупных территорий или для отдельных участ­ков (поля орошения, групповые водозаборы и т. д.). Участки, где проводятся измерения прихода и расхода подземных вод, называ­ют балансовыми.

С помощью баланса характеризуют водообеспеченность райо­на и возможности ежегодного пополнения запасов подземных вод, изучают причины подтопления территорий, прогнозируют изменение уровня подземных вод.

Для решения этих вопросов необходимы данные о составляю­щих баланса: приходных и расходных.

Приходная часть слагается под влиянием естественных режимо-образующих факторов и состоит из: инфильтрации атмосферных осадков А; конденсации водяных паров К; подземного притока П.

Подземный приток в свою очередь включает боковой приток П_ь фильтрационные поступления из поверхностных водных ис­точников (реки, озера) П₂ и подток воды из нижележащего водо­носного горизонта П₃.

Расходная часть баланса складывается из испарения И и под­земного стока С.

Испарение включает расход воды за счет испарения с поверх­ности фунтовых вод и транспирации воды растительностью. Подземный сток может быть представлен боковым оттоком С1 и перетоком в нижележащий водоносный горизонт С₂.

Балансовое уравнение фунтовых вод для данного участка за время Г имеет вид:

ЛИ^= А + К + П, + П₂ + П₃ - И - С, - С₂, где АIV— изменение запасов фунтовыхвод за время /.

Для решения балансовых уравнений применяют эксперимента­льные и расчетные методы. В первом случае все основные статьи баланса подземных вод определяют непосредственным измерени­ем, во втором их рассчитывают на основе режимных наблюдений, используя уравнения неустановившегося движения в конечных разностях.

Запасы подземных вод— это количество (объем) свободной воды, содержащейся в водоносных слоях. Подземные воды, при­годные для использования в народном хозяйстве, относятся к ценнейшим полезным ископаемым. В отличие от твердых полез­ных ископаемых они могут находиться в движении и периодиче­ски возобновляться. Оценка запасов имеет важное значение для водоснабжения. Ни один водозабор не может быть построен и пущен в эксплуатацию без предварительного подсчета запасов подземных вод. Тип водозаборных сооружений, варианты их раз­мещения, оптимальный режим работы и другие вопросы, связан­ные с использованием подземных вод для нужд водоснабжения, решаются на основе подсчитанных запасов подземных вод.

В настоящее время большинство исследователей подразделяют запасы подземных вод на естественные и эксплуатационные.

Естественные запасы подземных вод — это объем гравитацион­ной воды, который содержится в водоносных пластах в естествен­ных условиях (в статическом состоянии или в движении). Естест­венные запасы слагаются из статических, упругих и динамических запасов.

Статические и упругие запасы характеризуют объем гравита­ционной воды в порах и трещинах водоносных пород (в кубиче­ских метрах). Упругие запасы — это количество воды, которое может быть извлечено из напорного водоносного пласта без его осушения за счет упругих свойств воды и горных пород при по­нижении уровня.

Под динамическими запасами (или естественными ресурсами) понимают расход подземных вод (м³/сут), протекающих через во­доносный пласт. Динамические запасы в процессе круговорота воды на земле постоянно возобновляются. Роль этих запасов значительна.

Эксплуатационные запасы подземных вод. При эксплуатации водозаборов естественные условия подземных вод нарушаются. Формируется новый тип запасов — эксплуатационные запасы. Под эксплуатационными запасами следует понимать количество подземных вод, которое может быть получено в единицу времени из водоносного горизонта рациональными в технико-экономиче­ском отношении водозаборами без снижения дебита и ухудшения качества воды в течение всего расчетного срока водопотребления.

В районах действующих водозаборов уровень подземных вод снижается, образуются депрессионные воронки. В благоприятных гидрогеологических условиях это может вызвать привлечение в эксплуатируемый водоносный горизонт дополнительных источни­ков питания. В этом случае эксплуатационные запасы по своей величине могут превышать естественные за счет дополнительных или привлекаемых запасов подземных вод.

Роль дополнительных (привлекаемых) запасов в общем балан­се подземных вод водозаборов возрастает по мере увеличения де-прессионной воронки.

В формировании эксплуатационных запасов существенную роль могут играть и искусственные запасы. Они создаются путем инфильтрации воды с поверхности земли при устройстве искусст­венных сооружений (инфильтрационные бассейны, оросительные системы, поглощающие скважины и т. п.).

Методы оценки эксплуатационных запасов. Оценить эксплуата­ционные запасы — это значит:

• определить дебит и понижение уровня подземных вод в пе­
риод эксплуатации;

• рассчитать взаимодействие водозаборов;

• дать прогноз изменения качества подземных вод;

• обосновать наиболее рациональные в технико-экономиче­
ском отношении способы отбора воды.

Для оценки эксплуатационных запасов подземных вод в рай­онах водозаборов используют гидродинамический, гидравличе­ский и балансовый методы. При совместном применении указан­ных выше методов, а также при использовании моделирования точность подсчета эксплуатационных запасов значительно повы­шается.

При высокой степени обеспеченности восполнения эксплуа­тационных запасов допустима их оценка на основе опыта много­летней эксплуатации подземных вод на действующем водозаборе, находящемся в аналогичных условиях.

В основе классификации лежит степень изученности запасов и она содержит четыре категории: А, В, С и С₂.

Категория А — запасы изучены и разведаны детально, полно­стью выяснены условия залегания и питания водоносных гори­зонтов, фильтрационные свойства пород, установлена связь с другими водоносными горизонтами и поверхностными водами, а также возможность пополнения эксплуатационных запасов.

Категория В — запасы подземных вод изучены с детально­стью, обеспечивающей выяснение основных условий залегания, питания и связи с другими водоносными горизонтами и поверх­ностными водами.

Категория С_х — запасы разведаны и изучены в общих чертах. 328

Категория С₂ — запасы установлены на основании общих гео­лого-гидрогеологических данных, подтвержденных опробованием водоносного горизонта в отдельных точках.

На базе утвержденных запасов по категориям А к В произво­дится проектирование и выделение капитальных вложений на строительство водозаборов. Выявленные запасы по категориям С и С₂ предназначаются для перспективного планирования исполь­зования подземных вод.

Глава 18

ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ РОССИИ

Подземные воды на территории России изучает региональная гидрогеология.

Зональность грунтовых вод — это закономерное изменение в го­ризонтальном направлении глубин залегания, количества и качест­ва грунтовых вод в связи с зональностью климата и ландшафта. В европейской части России зоны с характерными природными условиями протягиваются в направлении с северо-запада на юго-восток, а в азиатской части — с севера на юг (со значительны­ми отклонениями в зависимости от местных условий). В этих на­правлениях уменьшается количество атмосферных осадков, повы­шается сухость воздуха, а в связи с этим постепенно увеличивается глубина залегания грунтовых вод и их минерализация.

Кроме зональных вод существуют азональные воды, не связан­ные с горизонтальной климатической зональностью. К азональным водам относят грунтовые воды речных долин, трещинные и кар­стовые воды, воды солончаков, болот и орошаемых массивов.

Исходя из соотношения количества атмосферных осадков и испарения, а также условий оттока вод территорию России мож­но разделить на две основные зоны: грунтовые воды выщелачи­вания и грунтовые воды континентального засоления.

Грунтовые воды зоны выщелачивания формируются под влияни­ем растворения и интенсивного химического выноса вещества в процессе выветривания горных пород. Общая минерализация грунтовых вод выщелачивания колеблется от нескольких десятков мг/л на севере до 1000 мг/л и более на юге. Преимущественно это пресные гидрокарбонатно-кальциевые (в тундре — гидрокарбонат-но-кремнеземные) воды. Распространены они в северных и цент­ральных областях России (тундра, тайга, лесостепь), т. е. в районах избыточного увлажнения, с преобладанием подземного стока над испарением. Воды этого типа встречаются и в горных условиях,

там, где интенсивная трещиноватость скальных пород и рельеф способствуют подземному стоку вод и развитию процессов выще­лачивания.

Грунтовые воды континентального засоления развиты на терри­тории сухих степей и полупустынь. В этих районах испарение преобладает над осадками, благоприятные условия для развития подземного стока обычно отсутствуют. Грунтовые воды преиму­щественно солоноватые и соленые, по химическому составу — сульфатные, сульфатно-хлоридные и хлоридные. Засолению вод способствует широкое развитие на этих территориях засоленных морских осадков и засоленных почв.

Артезианские подземные воды на территории России связаны с крупными геологическими структурами и занимают большие площади. Наиболее крупные артезианские бассейны установлены в Западной Сибири, Якутии и т. д. В артезианских бассейнах со­средоточены огромные естественные запасы пресных, а также минеральных, промышленных и термальных вод, имеющих важ­ное хозяйственное значение.

Выделяют артезианские бассейны в пределах платформ земной коры и горных районов. В пределах платформ расположены самые крупные артезианские бассейны, содержащие огромные естествен­ные запасы подземных вод разной степени и характера минерали­зации. Для платформенных структур характерно мощное развитие осадочных отложений, залегающих на кристаллическом фундамен­те. Артезианские бассейны горных областей менее крупные по площади, чем бассейны платформенных типов. Распространены они преимущественно в предгорьях и межгорных впадинах, а так­же вне горных районов в мелких синклинальных складчатых структурах. Водовмещающими породами в межгорных впадинах и предгорных районах являются коренные горные породы и мощная толща песчано-галечниковых накоплений. Породы эти водообиль-ны. Несмотря на сравнительно небольшие размеры межгорных ар­тезианских бассейнов (не более 80 тыс. км²), их отличает значите­льная глубина, поэтому запасы подземных вод велики, а роль в водоснабжении городов и населенных пунктов существенна.

Глава 19

ОХРАНА ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Производственная и другая деятельность человека оказывают большое влияние на окружающую среду, в том числе на подзем­ные воды. В связи с этим возникло новое направление в гидро-

геологии — техногенная гидрогеология. Важнейшими задачами в этом направлении является охрана подземных вод от истощения и загрязнения.

Под истощением запасов подземных вод следует понимать их сработку в процессе отбора вод без восполнения. Признаком ис­тощения является прогрессирующее снижение динамических уровней эксплуатируемого водоносного горизонта, часто при по­стоянном расходе.

В отличие от обычных процессов формирования депрессион-ной воронки падение уровней при истощении запасов с течением времени не только не уменьшается, но нередко и увеличивается.

Причина истощения запасов подземных вод заключается в чрезмерном отборе подземных вод крупными водозаборами в условиях недостаточной обеспеченности питанием эксплуатируе­мого водоносного горизонта.

Под влиянием длительной эксплуатации водозаборов подзем­ных вод вокруг них образуются огромные депрессионные ворон­ки, так называемые районные депрессии, с наибольшим пониже­нием в центре.

Истощению подземных вод способствует также неконтролиру-

[ емый бесхозяйственный самоизлив артезианских вод из скважин,

достигающий многих тысяч кубических метров в сутки.

.;■ Для борьбы с истощением пресных подземных вод при их эк-

| сплуатации предусматривают разнообразные меры, в том числе:

• регулирование режима водозабора подземных вод;

• более рациональное размещение водозаборов по площади;

• введение кранового режима эксплуатации самоизливающихся
скважин.

В последние годы для предотвращения истощения подземных вод все чаще применяют искусственное пополнение их запасов. Этот метод, по мнению ученых, даже при интенсивном отборе подземных вод позволит более рационально осуществлять охрану окружающей среды.

Под загрязнением подземных вод понимают такие изменения их качества, которые приводят к превышению допустимых кон­центраций отдельных компонентов и общей минерализации во­ды, а иногда и изменение органолептических свойств питьевой воды: появление неприятного вкуса, запаха, цвета и т. п., и дела­ют ее непригодной для использования.

Основными источниками загрязнения подземных вод являются бассейны бытовых и промышленных стоков, участки складирова­ния отходов, загрязненные воды поверхностных водоемов, неисп­равная канализационная сеть, избыточное применение удобрений

и ядохимикатов, несанкционированная закачка стоков в водонос­ные горизонты.

К естественным источникам загрязнения относят сильно ми­нерализованные подземные или морские воды, которые могут внедряться в продуктивный пресный водоносный горизонт при эксплуатации водозаборных сооружений.

Грунтовые воды и в особенности верховодка более всего под­вержены загрязнению, так как они не защищены сверху толщей водоупорных пород от проникновения загрязняющих веществ. Артезианские воды загрязняются в значительно меньшей мере, преимущественно при сбросе сточных вод через систему погло­щающих скважин.

При отсутствии водонепроницаемых покровных пород интен­сивно загрязняются трещинные и карстовые воды. Очищающая способность трещиноватых и закарстованных пород значительно хуже,.чем пород с высокой сорбционной емкостью (суглинки и пр.), поэтому в них загрязненные растворы распространяются на большие расстояния.

Наиболее часто при эксплуатации сооружений водоснабжения и канализации встречаются химическое и бактериальное загряз­нения подземных вод. Значительно реже наблюдается радиоак­тивное, механическое и тепловое загрязнения.

Химическое загрязнение — наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим (фенолы, нафтеновые кислоты, ядохимикаты и др.) и неоргани­ческим (соли, кислоты, щелочи), токсичным (мышьяк, соли цин­ка, ртути, свинца и др.) и нетоксичным. Вредные химические ве­щества при фильтрации в пласте сорбируются частицами пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок и т. д., од­нако, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не происходит. Наибольшего распространения (до 10 км и более) очаг химического загрязнения достигает в сильно проницаемых грунтах и при значительных уклонах подземного потока, т. е. при хорошем оттоке подземных вод.

Бактериальное загрязнение выражается в появлении в подзем­ных водах патогенных бактерий. Этот вид загрязнения носит временный характер. Его интенсивность зависит от величины на­чального загрязнения, водопроницаемости грунтов и времени вы­живания бактерий.

Весьма опасно содержание в подземных водах, даже при очень малых концентрациях, радиоактивных веществ, вызываю­щих радиоактивное загрязнение. Наиболее вредны «долгоживу-щие» радиоактивные элементы, обладающие повышенной спо­собностью к передвижению в подземных водах (стронций-90,

уран, радий-226, цезий и др.). Радиоактивные элементы могут проникать в подземные воды как в результате их взаимодействия с радиоактивными горными породами, так и при выпадении на поверхности земли радиоактивных продуктов и отходов.

Механическое загрязнение характеризуется попаданием в под­земные воды механических примесей, содержащихся в сточных водах (песок, шлак и др.), преимущественно по крупным трещи­нам и пустотам. Механические примеси могут значительно ухуд­шать органолептические показатели подземных вод.

Тепловое загрязнение связано с повышением температуры под­земных вод в результате их смешивания с более нагретыми по­верхностными или технологическими сточными водами, при их закачивании через поглощающие скважины.

Меры борьбы с загрязнением подземных вод. Для предотвраще­ния загрязнения подземных вод разрабатывают инженерные ме­роприятия, включающие очистку сточных вод, создание безот­ходных производств, экранирование чаш бассейнов, перехват профильтровавшихся стоков дренажем и др.

При выборе мест заложения водозаборов последние должны располагаться выше по потоку подземных вод относительно воз­можных участков загрязнения. Водозаборы не следует размещать близко к реке или к морю во избежание подтока загрязненных речных или соленых морских вод. Не рекомендуется размещать водозаборы вблизи промышленных предприятий и сельскохозяй­ственных территорий со значительными утечками сточных вод. В частности, категорически запрещено устраивать водозаборы вблизи скотомогильников, свиноводческих ферм, птицефабрик и кладбищ.

Важнейшими мерами предупреждения загрязнения вод в рай­оне водозаборов является устройство вокруг них зон санитарной охраны.

Зоны санитарной охраны, т. е. территории с особым режимом, исключающие возможность загрязнения и ухудшения качества подземных вод, устанавливают вокруг всех водозаборов, эксплуа­тирующих подземные воды для хозяйственно-питьевого водо­снабжения; состоят они из двух поясов, размеры их определяют­ся специальным расчетом.

Мероприятия по предупреждению загрязнения подземных вод должны быть распространены на весь эксплуатируемый водонос­ный горизонт. Проекты зон санитарной охраны согласовываются с органами санитарного надзора и утверждаются соответствую­щими организациями, согласно действующей нормативно-право­вой базе.

РАЗДЕЛ IV

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ НА ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

В этом разделе дается характеристика основным природным геологическим процессам, которые являются результатом геоло­гической работы воды, льда, организмов, ветра, гравитации, рас­смотрены также другие геологические процессы, которые приня­то называть инженерно-геологическими, так как они связаны в основном с инженерной деятельностью человека (просадочные явления под зданиями и сооружениями, сдвижение горных пород над подземными выработками и т. д.).

Инженерная геология изучает все геологические процессы (эрозию, абразию, оползни, карст, обвалы и т. д.), которые могут оказывать то или иное влияние на инженерные сооружения (на выбор конструкции и места расположения сооружения, выбор способов производства работ и т. д.) и, в свою очередь, как эти инженерные сооружения повлияют на существующую природную геологическую обстановку.

Классификация природных геологических процессов в сопо­ставлении с инженерно-геологическими приведена в табл. 33.

Таблица 33

Классификация процессов

 

Геологический уровесс	Инженерно-геологический иронесс (геоэкологический)
1. Уплотнение осадков в процессе диа­генеза под действием веса позднейших отложений. Уплотнение пород под дей­ствием нагрузок от ледника и др. 2. Уплотнение лессов в процессе эпи­генеза с образованием «степных блюдец» 3. Наледи, ледяные бугры, термокарст и т. п.	1. Уплотнение пород в основании соо­ружений 2. Просадочные явления в лессах вследствие утечек из водопроводов и фильтрации воды из каналов 3. Мерзлотные деформации пород в основании сооружений и пучины на до­рогах

Продолжение табл. 33

 

Геологический процесс	Инженерно-геологический процесс (геоэкологический)
4. Оползни, оплывины, обвалы, осыпи 5. Абразия по берегам морей и озер 6. Провалы над карстовыми пустотами	4. Деформация искусственных откосов 5. Переработка берегов водохранилищ 6. Сдвижение горных пород при под­земных работах

При изучении геологических процессов первоочередное вни­мание следует уделять причинам их возникновения, развитию во времени, скорости этого развития, количественной оценке харак­теристик и последствий, выбору мероприятий, устраняющих их негативное влияние на строительство и надежную работу зданий и сооружений.

Глава 20

ПРОЦЕСС ВЫВЕТРИВАНИЯ

Под процессом выветривания понимают разрушение и изме­нение состава горных пород и строительных материалов, проис­ходящие под воздействием различных агентов, действующих на поверхности земли, среди которых основную роль играют коле­бания температур, замерзание воды, кислот, щелочей, углекисло­ты, действие ветра, организмов и т. д.

Главной особенностью процесса выветривания является посте­пенное и постоянное разрушение верхних слоев литосферы. В результате этого горные породы и материалы дробятся, изменяют свой химико-минеральный состав, вследствие чего снижаются па­раметры их строительных свойств или они полностью разрушаются.

Интенсивность проявления выветривания зависит от многих причин — активности агентов выветривания, состава пород, гео­логического строения местности и т. д. Наиболее сильно вывет­ривание проявляется у поверхности земли, куда облегчен доступ агентам выветривания. Глубина проникновения в толщу земли агентов выветривания зависит от степени трещиноватости пород, раскрытия и глубины трещин. Наиболее глубоко они проникают при наличии тектонических трещин и разломов. Область актив­ного современного выветривания достигает глубины 5—10 м. Проникновению агентов выветривания способствует инженерная деятельность человека (проходка тоннелей, шахт и т. д.).

Интенсивность выветривания находится в зависимости от со­става пород. Разрушению способствуют разнозернистость, круп-нозернистость пород, качество природного цемента, например, песчаник с глинистым цементом разрушается значительно легче и быстрее, чем песчаник с кремнеземистым цементом.

Воздействие на земную поверхность, на толщи скальных гор­ных пород процесса выветривания приводит к образованию коры выветривания, которая состоит из видоизмененных выветривани­ем горных пород или продуктов их разрушения (рис. 97). Про­дукты выветривания горных пород, остающиеся на месте их об­разования, носят название элювия. Вниз по разрезу всегда четко прослеживается, как элювий постепенно переходит в свою «мате­ринскую» породу. По составу он представляет собой смесь об­ломков этой породы и глинистого материала. Нескальные поро­ды, залегающие на дневной поверхности, также имеют кору выветривания, но она в большинстве случаев не имеет четкой зональности. Верхняя часть коры обычно бывает представлена песчано-пылевато-глинистой массой, а нижняя — обломочным материалом. В карбонатных грунтах, например известняках, зо­нальность коры выветривания проявляется более четко.

Виды выветривания. Процесс выветривания протекает при од­новременном участии многих агентов, но роль их при этом дале-

 

Рис. 97. Выветривание грунтовых горных пород:

а — нагромождение материала выветривания; б—схема выветривания; 1—кора выветрива­ния; 2— коренная порода (порода, не затронутая выветриванием)

ко неодинакова. По интенсивности воздействия тех или иных агентов выветривания и характеру изменений горных пород при­нято выделять три вида выветривания: физическое, химическое и биологическое (органическое).

Физическое выветривание выражается преимущественно в меха­ническом дроблении пород без существенного изменения их ми­нерального состава. Породы дробятся в результате колебания тем­ператур, замерзания воды, механической силы ветра и ударов песчинок, переносимых ветром, кристаллизации солей в капилля­рах, давления, которые возникают в процессе роста корней расте­ний, и т. д.

Большую роль в этом разрушении играют температурные яв­ления. В условиях земной поверхности, особенно в пустынях, су­точные колебания температур довольно значительны. Так, летом в дневное время породы нагреваются до +80 °С, а ночью их тем­пература снижается до +20 °С. Кроме попеременного нагревания и охлаждения разрушительное действие оказывает также неравно­мерное нагревание пород, что связано с различными тепловыми свойствами, окраской и размером минералов, которые составля­ют горные породы. На контактах отдельных минералов образуют­ся микротрещины и порода постепенно распадается на отдель­ные блоки и обломки различной формы.

Особенно подвержены температурному выветриванию крупно­зернистые полиминеральные породы. Это объясняется тем, что минералы имеют различные коэффициенты линейного и объем­ного расширения и при нагревании на контактах между зернами создаются большие напряжения различной направленности, ко­торые приводят к разрушению менее прочных минералов. При колебаниях температур в этих породах происходит разрушение кристаллизационных связей между зернами.

Разрушение пород еще более усиливается, если в их микро­трещины проникает вода, которая при замерзании увеличивается в объеме на 9—11 % и развивает значительное боковое давление; трещины расширяются и углубляются. Это явление носит назва­ние морозного выветривания.

Многие породы разрушаются при переменном намокании и вы­сушивании. Примером могут служить мергели-трескуны из района Новороссийска. Эти мергели на поверхности земли быстро пре­вращаются из массивной породы в скопление мелких обломков.

Значительное разрушительное действие оказывает ветер своей механической силой и ударным действием песчинок и более крупных обломков.

Физическое выветривание воздействует и на искусственные строительные материалы. Особенно интенсивно выветриваются наружные части зданий и сооружений.

Физическое выветривание преобладает в местностях с сухим резко континентальным (пустыни) или холодным климатом (гор­ные районы, арктический пояс). Типичным примером являются пустыни и северные территории нашей страны (см. рис. 73, а).

Химическое выветривание выражается в разрушении горных пород путем растворения и изменения их состава. Наиболее ак­тивными химическими реагентами в этом процессе являются во­да, кислород, углекислота и органические кислоты.

В породах кроме растворения протекают реакции обмена, за­мещения, окисления; гидратация и дегидратация. Одновременно с разрушением первичных минералов, например полевых шпатов, в граните образуются новые, вторичные минералы. Так образуют­ся многие растворимые (хлориды, карбонаты, сульфаты) и нерас­творимые минералы типа глинистых образований (гидрослюды, монтмориллонит, каолинит и др.).

Простейшим видом химического выветривания является рас­творение в воде. Легко растворяются каменная соль, гипс. Разру­шительное действие оказывает процесс гидратации. Примером мо­жет служить переход ангидрита в гипс Са§О₄ + 2Н₂О = = Са§0₄ • 2Н₂О. Этот процесс сопровождается резким увеличением объема (до 50—60 %), что вызывает разрушительное давление гип­са на окружающие породы. В присутствии воды происходит также окисление. Например, минерал пирит, который часто присутствует в различных породах, превращается в гидрат оксида железа с од­новременным образованием серной кислоты, которая, в свою оче­редь, весьма разрушительно действует на многие минералы:

Ре§₂ + 7О + Н₂О = Ре§О₄ + Н₂5О₄ бРе§0₄ + 30 + ЗН₃О = 2Ре(5О₄)₃ + 2 Ре(ОН)₃

При химическом выветривании значительное воздействие на породы оказывает вода, содержащая в своем составе углекислоту. В результате этого полевые шпаты превращаются во вторичные образования глинистого состава:

К(А1§1₃О₈) + СО₂ + лН₂О ->

полевой шпат

-> АЦКЗЦОюКОН),, + К₂СО₃ + 45Ю₂ • лН₂О

каолинит

Интенсивность химического выветривания зависит от площа­ди воздействия воды и растворов, их температуры, а также сте­пени устойчивости минералов в отношении агентов выветрива-

ния. Наиболее устойчивыми являются минералы кварц, мусковит, корунд; менее устойчивы — кальцит, доломит и др. Интенсивно­сти химического выветривания способствует дробление пород в результате механического выветривания.

Наибольшее значение химическое выветривание имеет в усло­виях теплого и влажного климата.

Биологическое (органическое) выветривание проявляется в раз­рушении горных пород в процессе жизнедеятельности живых ор­ганизмов и растений (рис. 98). Породы дробятся и в значитель­ной мере подвергаются воздействию органических кислот.

Механическое разрушение производят растения своей корневой системой. Корни деревьев способны расщеплять даже прочные скальные породы. Известны случаи, когда растение «верблюжья колючка» прорастало сквозь 20-сантиметровые железобетонные плиты. Корни травянистой растительности легко преодолевают слой асфальта на улицах города.

Рис. 98. Разрушение асфальтового покрытия в результате роста грибов

Многие живые организмы, особенно из числа землероев, ак­тивно разрушают горные породы. В коре выветривания они со­здают многочисленные ходы, пустоты, просверливают даже твер­дые породы. На выветривание горных пород большое влияние оказывают многочисленные бактерии. В процессе своей жизнеде­ятельности они поглощают одни вещества и выделяют другие. Их воздействие особенно сильно сказывается в зоне почв и на границе с подстилающими грунтами. Отдельные виды бактерий извлекают углерод из карбонатов, разрушают силикаты, создают скопление железных руд и т. д.

Растения и животные, особенно микроорганизмы (бактерии, микробы и др.) и низшие растения (водоросли, мхи, лишайни­ки), выделяют различные кислоты и соли, которые, в свою оче­редь, весьма активно взаимодействуют с минералами горных по­род, разрушают их, формируют минеральные новообразования.

Действие биологического выветривания повсеместно. Ему при­надлежит ведущая роль в образовании почв.

Процессы выветривания влияют на инженерно-геологические свойства горных пород. Выветривание как геологический процесс приводит к разрушению и преобразованию первичных пород. С инженерно-геологической точки зрения основная направленность процесса выветривания состоит в изменении физического состоя­ния и физико-механических свойств горных пород, что приводит к снижению устойчивости пород в основании сооружений, естест­венных и искусственных откосах, подземных выработках и т. д.

Физико-механические свойства коры выветривания зависят от степени выветрелости исходной породы, ее петрографо-минера-льного состава и структуры. Глубинные магматические породы, разрушаясь на поверхности земли, быстро теряют свою проч­ность и превращаются в так называемые рухляки, обладающие меньшей несущей способностью и большей деформативностью по сравнению даже с трещиноватой скалой. Рухляки кислых и средних магматических пород состоят в основном из кварца, од­ного из самых устойчивых минералов к процессам выветривания; рухляки основных и ультраосновных пород сложены из полевых шпатов — неустойчивых минералов, в коре выветривания превра­щающихся в глинистые продукты. Механические свойства этих рухляков ниже, чем рухляков кислых и средних пород.

При дальнейшем разрушении магматических пород образуют­ся крупнообломочные элювиальные грунты, прочность и сжимае­мость которых зависит от заполнителя и механической прочнос­ти самих обломков, т. е. от степени их выветрелости.

Крупнообломочные грунты элювия кислых пород, имея в ка­честве заполнителя песок, состоящий в основном из кварца и прочных обломков, обладают большей механической прочностью, чем подобные грунты коры выветривания основных и ультраос­новных пород.

Характерной особенностью элювиальных глин является набу­хание, представляющее собой увеличение объема породы при увлажнении, и усадка — уменьшение объема при высыхании. Эти процессы значительно ухудшают условия эксплуатации зданий и сооружений.

Элювий метаморфических пород по своим физико-механиче­ским показателям близок к коре выветривания основных и ульт­раосновных магматических пород.

Кора выветривания осадочных пород отличается своим свое­образием. Наибольшему разрушению подвергаются осадочные породы, образовавшиеся в условиях, отличных от тех, в которых действуют факторы выветривания. Породы химического и орга­ногенного происхождения большей частью полностью растворя­ются в воде или быстро дробятся до частиц песчаных и глини­стых размеров. В сцементированных породах в первую очередь разрушается природный цемент, песчаник снова превращается в песок, конгломерат — в гальку и гравий с песчаным или глини­стым заполнителем (в зависимости от цемента).

Особый интерес представляет поведение глин в зоне выветри­вания. При выветривании глинистых пород происходит:

• раскрытие существующих и образование новых трещин;

• разрыхление, сопровождающееся возрастанием пористости;

• появление новых минералов.

Эти процессы резко ухудшают физико-механические свойства глинистых пород, у них снижается сопротивление сдвигу и повы­шается сжимаемость.

Степень выветрелости пород и строительных материалов оце­нивается коэффициентом выветрелости к» — отношением плотно­сти выветрелой к плотности невыветрелой породы (материала). Если ку, = 1 — порода выветрелая, при к„ = 1...0,9 — слабовыветре-лая, 0,9...0,8— выветрелая и к„ < 0,8 — сильно выветрелая (рухляки).

В связи с вышесказанным видно, что процессы выветрива­ния могут настолько изменить свойства пород и инженерно-гео­логические условия строительной площадки, что строить здания и сооружения без специальных мероприятий не представляется возможным.

Борьба с процессом выветривания.При выборе основания для зданий и сооружений кору выветривания прорезают фундамен­том до невыветрелой породы, либо используют ее как несущее основание, если элювий имеет достаточную прочность или укреплен после соответствующей обработки способами техничес­кой мелиорации. Крутизну откосов выемок назначают с учетом прочности пород коры выветривания.

Процесс выветривания необходимо учитывать также на пери­од эксплуатации зданий и сооружений. Порода и строительные материалы, не защищенные от агентов выветривания, постепенно будут разрушаться, снижая устойчивость и прочность зданий и сооружений.

Для предотвращения выветривания или улучшения свойств уже выветрелых пород применяют различные мероприятия:

• покрытие горных пород непроницаемыми для агентов вывет­
ривания материалами;

• пропитывание пород различными веществами;

• нейтрализацию агентов выветривания;

• планировку территорий и отвод вод.

Выбор мероприятий по борьбе с выветриванием зависит от степени выветрелости пород, характера выветрелости, конструк­тивных особенностей сооружения и т. д.

Создание защитных покрытий на поверхности горных пород с помощью различных материалов — гудрона, бетона, цементного раствора, глины — зависит от преобладающих факторов выветри­вания.

Например, гудрон, цемент, геосинтетики и другие искусствен­ные покрытия предохраняют породы от проникновения воды, но не защищают от влияния колебания температур. Хорошим изо­лирующим материалом является глина. Уложенная слоем, мощ­ность которого равна глубине проникновения суточных колеба­ний температур, она становится хорошим водонепроницаемым покрытием, а сама мало изменяется под воздействием выветрива­ния. Широко применяют гидроизоляцию котлованов, если они должны находиться в открытом состоянии какое-то время. В ря­де случаев дно котлованов специально не доводят до проектной отметки. Выветрившийся слой снимают непосредственно перед началом укладки фундамента.

Пропитывать породы можно жидким стеклом, гудроном, це­ментом. Жидкое стекло используют для укрепления песчаных и песчано-глинистых пород. 1удрон дает лучшие результаты в ще­бенистых отложениях. Цементом можно хорошо скреплять тре­щины в скальных породах. Пески можно пропитывать глинистой суспензией, что приводит к снижению водопроницаемости.

Нейтрализацию агентов выветривания из-за практических неу­добств и дороговизны применяют сравнительно редко. Таким ме­тодом, например, является насыщение фильтрующейся воды соля­ми, которые она может растворять в данной породе. Такая вода уже теряет способность растворять такие соли. Действие подзем­ных вод можно нейтрализовать дренажами. Поверхностные воды отводят различного рода ливнестоками, нагорными канавами.

Строительные материалы и изделия необходимо изолировать от влияния агентов выветривания различными покрытия­ми — красками, лаками, штукатуркой, «жидким стеклом, органи­ческими пленками и т. д. В строительстве следует использовать породы наиболее устойчивые к выветриванию.

Глава 21

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ВЕТРА

На земной поверхности постоянно дуют ветры. Скорость, сила и направление ветров бывают различны. Нередко они носят ура­ганный характер. Так, у Новороссийска на Мархотском перевале были зарегистрированы во время бури норд-оста скорости ветра, превышающие 50—60 м/с. Известны случаи, когда ураганные вет­ры достигали скорости свыше 60—70 м/с. Чтобы представить себе последствия таких ураганов, достаточно сказать, что уже при 16—18 м/с ветер может сорвать кирпичи с дымовых труб, черепицу с крыш, а при 19—21 м/с вырвать с корнями деревья.

Ветер совершает большую геологическую работу: разрушение земной поверхности {выдувание, или дефляция, обтачивание, или корразия), перенос продуктов разрушения и отложение {аккумуля­ция) этих продуктов в виде скоплений различной формы.

Все эти процессы носят общее название эоловых. Наиболее ярко эоловые процессы проявляются в пределах пустынь, полу­пустынь, долин рек и морских побережий. В наши дни нагляд­ное представление об этих процессах дают пыльные бури в степ­ных районах. Примером могут служить пыльные бури на Северном Кавказе, в Ростовской области и соседних территори­ях. В отдельные дни пыль закрывала небосвод, повисала в возду­хе желто-серыми тучами. В г. Ростове-на-Дону в дневные часы стоял полумрак. Пыль в ряде случаев полностью засыпала ороси­тельные каналы, на дорогах образовывались заносы из пыли со снегом высотой 3—4 м. Многие лесные полосы превращались в холмы из пыли и снега.

Выдувание (дефляция) возникает в результате воздействия меха­нической силы ветра. Наиболее ярко этот процесс проявляется в районах, сложенных рыхлыми или мягкими породами. От пород отрываются и уносятся частицы. Ветер выдувает котловины, бо­розды и траншеи в солончаках, суглинках, песках. Котловины вы­дувания могут иметь значительные размеры (рис. 99), например, длину до 140 км, ширину от 2 до 10 км, глубину 100—150 м.

Весьма интенсивно выдуваются почвенные слои в пределах пахотного слоя. Замечено, что выдувание значительно усиливает­ся после нарушения дернового покрова, вырубки кустарников и деревьев.

Механическая сила ветра существенно влияет на здания и соо­ружения, которые являются для него препятствием. Создается так называемая ветровая нагрузка, что выражается в дополнительном

Рис. 99. Котловина выдувания ветром

боковом давлении на строительные конструкции. Высотные зда­ния и особенно заводские дымовые трубы под действием ветровой нагрузки постоянно колеблются, создавая вибрацию конструкций.

Корразия.Движение ветра часто сопровождается переносом пыли, песка и даже гравия. Наибольшую разрушительную работу совершают песчаные частицы. Ударяясь о твердые породы, они перетирают, сверлят и обтачивают их поверхность. Появляются борозды, желоба, углубления. Этот процесс обтачивания получил название корразии.

За счет корразии в районах пустынь быстро приходят в негод­ность телеграфные столбы, провода, разрушаются фасады зданий. Корразия воздействием на поверхность зданий подобна работе пескоструйного аппарата, применяемого в строительном деле.

Совместные действия дефляции и корразии разрушают не только мягкие, но и твердые породы, превращая их в обломки различного размера. Одновременно эти процессы порождают многие формы рельефа. Кроме отрицательных форм, образую­щихся за счет дефляции, эти процессы формируют причудливые формы положительного рельефа. В этом отношении особенно ха­рактерны различные останцы в виде столбов, грибообразных форм, качающихся камней и т. д. (рис. 100). Останцы образуются в пустынных областях, сложенных слоями твердых пород, имею­щих различную сопротивляемость истиранию.

Эоловые отложения.Перенос частиц ветром совершается во взвешенном состоянии или путем перекатывания в зависимости от скорости ветра и размера частиц.

Во взвешенном состоянии переносятся глинистые, пылеватые и тонкопесчаные частицы. В зависимости от скорости ветер уно­сит их на сотни и даже тысячи километров. Песчаные частицы переносятся в основном перекатыванием по земле, иногда они перемещаются на небольшой высоте.

Рис. 100. Останцы скальных пород

При меньшей скорости ветра и других благоприятных услови­ях происходит отложение переносимого материала (аккумуляция). Так образуются ветровые (эоловые) отложения. Современные эоловые отложения на картах обозначают еоСЗху. В большинстве случаев это накопления песка и пыли. Для строительства боль­шое значение имеет закрепленность песков. По этому признаку песчаные накопления делят на подвижные (дюны, барханы) и за­крепленные (грядовые, бугристые) пески. Подвижные пески не за­креплены корневой системой растений и под действием ветра легко перемещаются.

Дюны образуются по берегам рек и морей в результате навева-ния песка ветром возле какого-нибудь препятствия (кустарников, неровностей рельефа, зданий и т. д.). Это холмовидные накопле­ния песка высотой до 20—40 м и более. Характерной особенно­стью дюн является движение за счет перекатывания песчинок вет­ром с одной стороны холма на другую. Скорость движения дюн определяется силой господствующих в данной местности ветров и колеблется от 0,5—1 до 20—22 м в год. Дюны обычно образуют цепь холмов.

На Куршской косе (Литва) располагается самая высокая в Ев­ропе дюна до 280 м высотой и протяженностью до 3 — 4 км от Балтийского моря до Куршского залива.

Барханы возникают в пустынях, где постоянно дуют сильные ветры преимущественно одного направления. Это песчаные хол­мы серповидной формы. Поперечный профиль барханов асим­метричен, наветренный склон пологий, его угол откоса не пре­вышает 12°; подветренная сторона более крутая — угол откоса достигает 30—40°. Крутой склон всегда приурочен к вогнутой, а пологий — к выпуклой стороне (рис. 101). Высота барханов в пу­стынях достигает 60—70 м при ширине крыльев в десятки и даже сотни метров. В пустыне Сахаре барханы имеют высоту до 200 м.

Барханы сложены весьма подвижным песком. Скорость их пе­редвижения зависит от силы ветра, длительности его действия и величины бархана. Наиболее подвижны отдельно стоящие барха­ны. Они могут перемещаться со скоростью от 5—6 до 10—70 м/год. Известны случаи, когда скорость движения небольших барханов составляла несколько метров в сутки.

Подвижные пески опасны именно своим движением. Переме­щаясь, они заносят поля, оазисы, каналы, дороги (рис. 102), зда­ния, селения и даже города, например на побережье Франции, где под песками погребены деревни и города.

Подвижные пески часто появляются вследствие уничтожения травянистого покрова при выпасе скота. Оживлению перемещения песков способствует движение транспорта и работа землеройных машин.

Строительство и эксплуатация зданий и сооружений требует постоянной борьбы с подвижными песками. Для этой цели испо­льзуют следующие методы:

• установку на пути движения песков деревянных щитов по­добно тем, которые ставят зимой против снежных заносов; этот метод не всегда эффективен в районах, где ветер часто меняет свое направление; против выдувания песка щиты можно укладывать на землю;

Ветер

Рис. 101. Бархан: а — план; б—продольный разрез

Рис. 102. Жядргная дорога

в пустынней области,

ПОСШШИ

• посадку растительности, прививающейся на песках (кустар­
ники, травы) и закрепляющей своей корневой системой верхние
слои песка;

• обработку песков различными растворами и веществами —
битумом, цементом, жидким стеклом, глинистыми суспензиями и
т. д.; эти методы дорогостоящие, к тому хе защитные корки ока­
зываются недолговечными и сравнительно легко разрушаются при
скорости ветра более 20 м/с;

• применение геосинтетических материалов (сеток, пленок,
ячеистых каркасов и т. п.);

• проектирование «безаккумуляционных» форм сооружений,
которые облегчают пропуск движущегося песка, не давая ему воз­
можности накапливаться в пределах сооружения (например, на до­
рогах).

Закрепленные пески распространены достаточно широко, осо­бенно в районах полупустынь, /рядовые пески представляют собой вытянутые формы высотой 10—20 м; бугристые пески — неподвиж­ные холмы (редко высотой более 10 м) с пологими склонами. Их движение остановлено растительным покровом.

Пылеватые накопления встречаются обычно за пределами пу­стынь. Такие накопления древнего возраста приняли участие в формировании лессовых образований, широко распространенных на земной поверхности.

Глава 22

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ

На поверхность материков постоянно выпадают атмосферные осадки в виде дождей, снега и льда в количестве до 112 тыс. км³ в год. Наибольшую геологическую работу при этом совершает те­кучая вода, которая, растекаясь по поверхности в сторону паде­ния рельефа, разрушает горные породы, переносит и откладывает

продукты разрушения. Разрушительная работа текучих вод носит название эрозии.

После дождя (или таяния снега) вода растекается по поверхно­сти земли в виде многочисленных микроструек, каждая из кото­рых не имеет фиксированного пути. Образуется сплошной поверх-ностньй поток и разрушительное действие воды осуществляется на всей поверхности земли. Так происходит плоскостной смыв {плос­костная эрозия), который ведет к выполаживанию местности.

Плоскостные потоки губительно сказываются на почвах, смы­вая их верхний плодородный слой. Одним из способов борьбы с почвенной эрозией являются лесополосы, регулирующие поверх­ностный сток.

Плоскостной поток в соответствии с рельефом местности по­степенно разбивается на отдельные струи, создаются крупные потоки (ручьи), осуществляющие струйчатую эрозию (рис. 103). Это ведет к образованию промоин, оврагов и т. д.

Образование наносов. Продукты выветривания пород {элювий) плоскостными потоками смываются с возвышенностей на скло­ны и к их подножию. В зависимости от силы потоков и крутиз­ны склонов в перемещении принимают участие частицы глини­стые, пылеватые, песчаные и даже более крупные обломки.

Со временем на склонах и в пониженных частях рельефа на­капливаются отложения наносов: на склонах и у их подо­швы — делювий, в понижениях, примыкающих к склонам, — про­лювий (рис. 104). Эти наносы почти сплошным покровом закры­вают лежащие под ними более древние (коренные) породы.

еяин

Рис. 103. Результаты струйчатой эрозии на склоне

Делювий (<3<3) покрывает все склоны и их подошвы, за исклю­чением обрывистых участков. По своему составу делювий разно­образен и в противоположность элювию отличается от подстила­ющих его коренных пород. В минералогическом отношении делювий связан с породами, расположенными выше по склону.

По литологическому составу делювий в горных и предгорных районах — это, главным образом, суглинки, супеси, пески с вклю­чениями щебня и более крупных обломков. На равнинах более широко распространены суглинки, супеси, реже глины. Особен­но большое развитие имеют делювиальные суглинки в лессовых районах.

Делювиальные отложения в большинстве случаев представля­ют собой несортированный материал. Небольшую сортирован-ность имеют делювиальные лессовидные суглинки. Мощность де­лювия возрастает к основанию склонов, достигая в горных районах иногда несколько десятков метров, а на равнинах — не­скольких метров.

Делювиальные отложения часто служат основанием для зда­ний и сооружений. Общим для них отрицательным свойством является способность к движению в виде сползания вниз по склонам. Интенсивность сползания зависит от крутизны склонов и состава наносов. Наиболее легко поддается сползанию глини­стый делювий особенно при значительном увлажнении. Несорти-рованность делювия обуславливает пестроту свойств даже в пре­делах небольших участков. Плотность делювиального наноса зависит от материала, времени его отложения и климатических условий территории. Например, делювиальные суглинки севера всегда плотнее делювиальных суглинков южных районов.

Пролювий (р<3) представляет собой рыхлые образования неод­нородного состава, особенно по вертикали. В толщах пролювия суглинки и супеси могут переслаиваться с более крупнозерни-

Р и с. 104. Схема образования наносов на склоне рельефа:

Э — элювий; Д — делювий; П — пролювий; 1 — атмосферные осадки; 2 — плоскостной смыв; 3 — коренные породы; 4 — первонача­льная поверхность

ИэН

¹³ _ г-> Г^?»»*. '

стым материалом (песок и др.). В степных и предгорных районах суглинки и супеси по своим характерным признакам похожи на лессовые отложения.

Пролювий в виде отложений конусов выноса горных рек в боль­ших количествах накапливается у подножья гор, частично содер­жит делювиальный материал. Конусы выноса пролювия нередко сливаются и образуют единую полосу наносов, окаймляющую по­дошву гор (предгорные шлейфы). Значительное количество про­лювия образуется за счет временных грязекаменных потоков (селей).

Образование оврагов. При таянии снега и дождя на склонах рельефа отдельные струйки образуют временные ручьи. Возника­ет струйчатая эрозия, что приводит к образованию вытянутых понижений рельефа — оврагов (рис. 105).

Наиболее интенсивно возникают овраги в условиях расчле­ненного рельефа и сухого климата, при котором атмосферные осадки выпадают редко, но в виде коротких и сильных ливней. Развитию оврагов способствует отсутствие растительного покрова и наличие пород, способных к размыву. Наиболее легко размыва­ются лессовые породы, поэтому в районах их распространения овраги имеют широкое развитие.

Овраг может вскрыть грунтовую воду. В этом случае возника­ет постоянный водоток, который, в свою очередь, усиливает рост оврага. Способствуют развитию оврагов устройство неукреплен­ных канав на склоне, нарушение дернового покрова и вырубка растительности (рис. 106, а).

Рис. 105. Овраг в лессовых породах 350

В овраге различают устье, ложе и вершину (рис. 106, б). Овраг растет вершиной вверх по склону. Одновременно происходит и его углубление и расширение за счет размыва склонов оврага.

 

 

 

Рис. 106. Овраг:

о —начало образования; б— продольный профиль; 1 — устье; 2 — ложе; 3~ вершина; 4— на­правление роста оврага; 5— конус выноса; 6— базис эрозии; 7— максимальная глубина оврага

 

 

Рис. 107. Поперечное сечение оврага: о —активный овраг, б— балка

Предельной отметкой, до которой возможен размыв ложа оврага, является уровень бассейна: озеро, река и т. д., в который впадает водоток оврага. Этот уровень называют базисом эрозии.

В начале своего развития овраг имеет сравнительно неболь­шую ширину при большой глубине, с обрывистыми бортами и без растительности — это активный овраг (рис. 107). При дости­жении оврагом максимальной глубины рост оврага прекращается, склоны приобретают устойчивый естественный откос, задерновы-ваются. Ширина оврагов уже превышает глубину. Такой овраг не развивается и носит название балки.

Дальнейшая жизнь оврага зависит от положения базиса эро­зии. Если базис будет понижаться, например, вследствие падения уровня реки, то овраг получит возможность к дальнейшему раз­витию, что следует учитывать при оценке оврагов.

Размывающая деятельность овражных водотоков приводит к накапливанию наноса — овражного аллювия, который накаплива­ется в районе устья оврага в виде конуса выноса.

Размеры оврагов и балок самые различные. Длина их колеб­лется от десятков метров до многих километров. Глубина от 1—2 до 30—40 м. Скорость роста оврагов зависит от активности водо­токов и характера размываемых пород и колеблется от 0,5—1 до 40 м в год.

Овраги имеют большое распространение, особенно в районах лессовых отложений. Они наносят значительный ущерб хозяйст­венной деятельности, сокращают полезные площади, разрушают дорожные сооружения.

Предотвратить появление оврагов можно проведением ряда профилактических мероприятий. Следует запрещать распахивать склоны и устраивать необлицованные канавы, ориентированные вниз по склону, вырубать на склонах растительность и нарушать дерновый покров.

Мелиоративные мероприятия на землях, подверженных ов­ражной эрозии, включают:

• планировку приовражных и прибалочных склонов с мелко­
бугристыми оползнями и другими неровностями, засыпку мелких
оврагов глубиной 1,5—2 м и их залужение;

• выполаживание оврагов с устройством гидротехнических соо­
ружений, предотвращающих новые размывы (лотков, быстротоков,
перепадов);

• устройство распылителей стока и противоэрозионных гидро­
технических сооружений (водозадерживающих и водоотводящих
валов, нагорных канав, дамб-перемычек, донных запруд и полуза­
пруд и др.) на вышележащем перед оврагом склоне (рис. 108);
352

Рис. 108. Поперечная

опорная стена для борьбы

с овражной эрозией

 

	мыввя

• подсыпку откосов на склонах оврагов с целью повышения их
устойчивости и подготовку к залесению (прилегающих участков к
залужению);

• создание противоовражных (прибалочных) лесных полос и
насаждений на отсыпанных откосах оврагов;

• выращивание береговых и донных насаждений на гидрогра­
фической сети (ложбинах, лощинах, балках), залужение пологих
берегов и донных участков балок;

• строительство на базе оврагов и балок водоемов, дорожной
сети, организацию рекреационных зон.

Противоэрозионную мелиорацию и планировку оврагов вы­полняют весной, затем выполаживают склоны оврагов у балок, сооружают водозадерживающие и водораспределяющие валы, на­горные каналы (канавы), быстротоки, перепады, руслоукрепляю-щие устройства. До сезона ливневых дождей проводят лугомелио­ративные мероприятия, а осенью — лесопосадки.

Селевые потоки. Сель (или силь) по-арабски означает горный, быстро несущийся поток. Действительно, сели представляют со­бой временные, но бурные грязекаменные потоки, возникающие в горных районах.

Это грозное явление природы часто имеет катастрофический характер (рис. 109). В 1910 г. пострадал от селя г. Верный (Ал­ма-Ата); сель обрушился на город в результате прорыва горного озера во время землетрясения. Сильное землетрясение в мае 1970 г. в Перу явилось причиной нескольких гляциальных селей, которые уничтожили поселок Репарика. Прорыв из горных озер без сейсмического воздействия также чреват селем, что, например, произошло 15 июля 1973 г. при прорыве моренного озера Туюксу в верховьях р. Малая Алмаатинка. Это был 15-метровый вал со ско­ростью 15 м/с, с максимальным расходом воды 5200 м/с, перено-

Рис. 109. Последствия прохождения селевого потока по территории города

сивший пятиметровые валуны массой до 300 т. Общий объем селе­вой массы составил 5,5 млн м³. Иногда возникают ледниковые сели, как, например, в августе 1832 г. в долине р. Кобахи у подно­жья Казбека (Кавказ), возникший сель вынес в Дарьяльское уще­лье огромную массу льда, снега и камней, образовав в р. Терек за­вал длиной 2 км и объемом 16 млн м³, при этом за счет завала на два года была закрыта Военно-Грузинская дорога.

Сели вызываются дождевыми ливнями или быстрым таянием снегов и ледников в горах. Огромная масса воды устремляется вниз по ущельям, смывая и захватывая по дороге элювий и делю­вий. В результате водный поток превращается в грязекаменный.

Большое разрушительное воздействие селевых потоков обу­словлено большими скоростями движения и наличием в них об­ломков горных пород. Средняя скорость движения селевых пото­ков колеблется от 2 до 4 и даже 6—8 м/с. На своем пути сели часто прокладывают глубокие русла, которые в обычное время бывают сухими или содержат небольшие ручьи. Твердый матери­ал селей откладывается в предгорьях. Полезные площади оказы­ваются погребенными под толщей грязи, песка и камней.

Селевые потоки подразделяют на связные и несвязные. К связ­ным относят грязекаменные потоки, в которых вода практически не отделяется от твердой части. Они обладают огромной разру­шительной силой. Несвязные сели иначе называют водокаменны-354

ми. Вода переносит обломочный материал и по мере уменьшения скорости откладывает в русле или в области конуса выноса.

Селевые потоки обычны для гор Алтая, Кавказа, Урала и т. д. При инженерно-геологических изысканиях для строительства объ­ектов необходимо выявлять районы, где возможно появление се­лей. В селевом бассейне выделяют следующие зоны:

• площадь водосбора (область питания);

• возможный путь движения (канал стока);

• область, где происходит отложение каменного материала с
образованием конуса выноса (рис. ПО).

При определении селеопасных направлений следует учитывать возможность появления селей в районах, где они раньше не воз­никали. Чаще всего это связано с вырубкой горных лесов. Начи­ная с XIX в. и особенно в XX в. количество таких районов зна­чительно возросло.

Каждое селеопасное направление изучается. Определяют ко­личественные показатели селевых потоков — скорость движения, плотность массы и ударную силу. Плотность показывает насы­щенность селя данного участка твердым материалом, а ударная сила дает представление о количестве воды и твердого материала, проходящих каждую секунду через данное сечение русла.

Борьбу с селями проводят по нескольким направлениям:

• организационно-хозяйственные мероприятия: прогнозирова­
ние селей, оповещение населения об опасности; недопущение в
пределах селеопасных русел строительства дорог, зданий, водоза­
боров;

Море

 

Рис. 110. Зоны селевого бассейна:

1 — площадь водосбора; 2 —канал стока воды; 3 — район конуса выноса обломочного мате­риала

• агротехнические и лесомелиоративные мероприятия: прави­
льное использование горных склонов; сохранение дернового слоя
на пастбищах; устранение пересыхания верхнего слоя почвы; не­
допущение поверхностей эрозии почв при осадках; регулирование
пастбищного хозяйства; лесопосадки на склонах;

• строительство специальных гидротехнических сооружений
(например, см. табл. 34) и террасирование склонов.

Таблица 34

Специальные гидротехнические сооружения для защиты территорий от селей

Селерегулирующие сооружения позволяют пропускать сель в обход защищаемого сооружения над или под ним (под оросите­льным каналом), селенаправляющие… Селеделительные сооружения позволяют задерживать крупные и пропускать мелкие… Глухие селезадерживающие сооружения задерживают сель пол­ностью и обычно это железобетонные, реже фунтовые…

З

Рис. 120. Схема строения поймы (по Е.В. Шанцеру):

А — русло; В —пойма; С —старица; Д— прирусловый вал; Я—уровень половодья; Л — уро­вень межени; М—нормальная мощность аллювия (русловой аллювий: I — крупнозернистый песок, гравий, галька; 2 — мелко- и тонкозернистые пески; старичный аллювий: 3 — торф; пойменный аллювий: 4— суглинок)

С боковой эрозией борются укреплением берегов с регулиро­ванием течения реки. В зависимости от геологического строения берега, характера и места размыва укрепление проводят устройст­вом набережных, подпорными стенками, свободной наброской бутового камня или в фашинных тюфяках, укладкой железобе­тонных плит и т. д.

Хорошо защищают берег струенаправляющие стенки, дамбы и буны (см. рис. 122), регулирующие направление течения реки.

Способы укрепления подводной и надводной частей берега различны. Подводную часть берега ниже меженного горизонта следует укреплять каменной наброской и фашинными тюфяками, загруженными камнем; надводная часть крепится бетонными ар­мированными плитами, подпорными стенками, камнем в плетне­вых клетках. В отдельных случаях интенсивная боковая эрозия заставляет переносить сооружения подальше от берега. Так, на­пример, произошло с городом Турткулем. Эрозионная деятель­ность Аму-Дарьи заставила перенести этот город на новое безо­пасное место. Так возник новый город Нукус.

Донная эрозия наиболее опасна для опор мостов, поэтому они должны иметь достаточное заглубление. Следует учитывать движение льда, так как заторы могут вызвать резкий подъем уровня реки и затопление прибрежных районов. Заторы следует разрушать, а в местах их образования заранее производить обва-ловывание берегов.

Неблагоприятно сказываются паводки на пойму рек. Сооруже­ния и берега долины необходимо защищать земляными дамбами, отсыпкой камня и другими способами, позволяющими нейтрали­зовать эрозионную силу паводковых вод. Для строительства более благоприятны неподмываемые и незаносимые участки долины.

Основное русло

 

Гидрогеологическое окно

Рис. 121. Флювиальный процесс: а — план речной долины; б—поперечный профиль

Аллювиальные отложения рек и их строительные свойства.Бо­льшую часть обломочного материала реки выносят к морю и от­кладывают в районе дельт. Волга выносит в Каспийское море до 25 млн т наносов в год.

а б

Рис. 122. Подмыв берега рекой (а), струенаправляющая стенка в русле

реки (б):

1 — здание, 2— размываемый берег; 3 — струенаправляющая стенка; 4 — течение реки

Значительная часть аллювиальных отложений скапливается в русле рек и на поймах. Общая мощность аллювиальных отложе­ний в долинах рек различна — от нескольких метров до десятков метров. Например, в долине средней Волги аллювий составляет 18—22 м, а аллювий Дона у г. Ростова-на-Дону — до 25 м; у при­тока Дона реки Темерник— 15—18 м и т.д.

Состав аллювиальных отложений отражает скорость речного потока. Скорость потоков в течение года, ряда лет, а также в за­висимости от стадий развития реки весьма различна. Это приво­дит к накоплению в одной и той же части долины аллювиальных осадков различного -состава и крупности, к литологической пест­роте аллювиальных толщ. В состав аллювия входят глыбы, валу­ны, галечник, гравий, пески, суглинки, глины, илы, органиче­ский материал. Там, где течения наиболее сильные, например горные реки, преобладает крупноблочный материал. Для равнин­ных рек свойственны пески и более мелкозернистые осадки.

По характеру осадков и месту их накопления речные отложе­ния разделяют на дельтовые, русловые, пойменные и старинные.

В дельтах накапливаются песчано-глинистые осадки. Матери­ал, который откладывается в руслах рек, называют русловым ал­лювием. В его состав входят пески и более грубые обломки — га­лечник, гравий, валуны. Пойменный аллювий откладывается в период паводка и представляет собой суглинки различного соста­ва, глины и мелкозернистые пески. Отложения поймы обычно обогащены органическим материалом. Старинный аллювий фор-

мируется на дне стариц, на которых откладываются илы со зна­чительным количеством органических веществ. В период паводка в старицы поступает тонкозернистый песок, который, смешива­ясь с илом, образует илистые пески. Характерной формой залега­ния старичных отложений является линза.

В основании толщ аллювия обычно залегают отложения, от­личающиеся от покрывающих их толщ крупнозернистостью (га­лечники, гравий, крупнозернистые пески).

В пределах речных долин могут залегать отложения неаллю­виального характера. К их числу относят делювий, конусы выно­са пролювиальных наносов и эоловые накопления.

Речные долины служат местом активной производственной деятельности человека. В связи с этим аллювиальные отложения зачастую попадают в сферу строительных работ. К оценке аллю­виальных отложений, как оснований, следует подходить диффе­ренцированно, исходя из того, что существуют три разных типа грунтов — русловые, пойменные и старичные, не говоря уже об особенностях микрофаций аллювия.

В речных долинах, на поймах и надпойменных террасах часто приходится строить крупные здания и сооружения, передающие значительные нагрузки на грунт. Примером могут служить элева­торы, речные вокзалы, различные портовые сооружения и др. В качестве оснований для них принимают древний уплотненный аллювий аккумулятивных террас и русловые отложения, так как русловой аллювий, представленный крупными обломками и пес­ком, способен вьщерживать тяжелые сооружения. Русловые отло­жения в долинах крупных рек служат хорошим основанием для мостовых переходов. В случаях, когда русловой аллювий пере­крывается пойменными и старичными отложениями, используют свайные фундаменты.

Древний пойменный аллювий в виде суглинков и глин твер­дой консистенции является хорошим основанием. Однако следу­ет иметь в виду, что на древних террасах аллювиальные суглинки часто имеют лессовидный облик и могут обладать просадочными свойствами. В этом случае строительство следует вести как на лессовых просадочных грунтах.

Современный пойменный аллювий обладает высокой влажно­стью либо вообще находится в водонасыщенном состоянии с низкой несущей способностью. Суглинки и глины легко перехо­дят в пластичное и даже текучее состояние.

Наиболее слабыми из аллювиальных отложений являются ста­ричные иловатые. При строительстве между подошвой фундамен­та и иловатым грунтом применяют песчаные подушки или свай­ные фундаменты.

Следует учитывать и такую характерную особенность аллюви­альных отложений, как многослойность их толщ с наличием линз и пропластков. Слои и прослои под нагрузкой могут обла­дать различной сжимаемостью, что значительно усложняет расчет осадки сооружений. Особенно большая опасность угрожает зда­нию, если его фундамент в разных своих частях опирается на грунты с различной сжимаемостью. С аллювиальными отложени­ями связаны такие явления, как плывунность песчаных и набуха­ние глинистых грунтов.

Глава 24

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ МОРЯ

Море — это одна из главных геологических сил, преобразую­щих облик Земли. Площадь морей и океанов в 2,4 раза больше площади суши. В морских бассейнах, как обычно именуют моря и океаны, протекают сложные процессы энергичного разруше­ния, перемещения продуктов разрушения, отложения осадков и формирования из них различных осадочных горных пород.

Эти процессы наиболее интенсивно проявляются в прибреж­ной мелководной зоне (0—200 м) — зоне шельфа, которая окай­мляет сушу полосой различной ширины и представляет собой подводное продолжение континентов (рис. 123). Площадь шель­фа составляет 7,6 % площади морей и океанов.

На глубине от 200 до 2000 м располагается материковый склон, от 2000 до 6000 м — океаническое ложе и более 6000 м — глубоко­водные впадины. На глубине свыше 200 м волнения, происходящие на поверхности воды, не сказываются на донных отложениях.

Суша

Рис. 123. Поперечный разрез океанического склона:

/—зона шельфа; //— материковый склон; /Я —ложе океана; /К—глубоководные впади­ны дна

Дневной свет сюда не проникает. Эта глубина является пределом распространения донных растительных организмов.

В прибрежной зоне морские осадки (обломочные горные поро­ды) формируются как за счет продуктов разрушения берегов, так и за счет привноса материала ветром и особенно реками. В морях обитают многочисленные организмы, имеющие твердые скелеты (раковины, панцири), состоящие из СаСО₃ или 81О₂ ■ лН₂О, по­ставляющие тем самым органические осадки, образующие органи­ческие горные породы. Морская вода богата солями, поэтому сре­ди морских отложений большое место занимают отложения химического происхождения.

Вследствие вертикальных колебаний земной коры моря пере­мещаются, как бы переливаются с одного места на другое. В од­них местах берег отступает и населенные пункты заметно удаля­ются от моря. В других море наступает, берег погружается под воду, энергично размывается. В геологии эти явления получили наименование трансгрессии (наступление) и регрессии (отступле­ние) моря. Это обстоятельство имеет существенное значение для строительства. Так, при строительстве сооружений на берегу на­ступающего моря необходимо предусматривать мероприятия по борьбе с размывом этих берегов.

Инженерно-геологические исследования на морских берегах выполняют либо в целях освоения морских прибрежных террито­рий, либо для строительства зданий и сооружений на берегах. Основное внимание уделяют определению особенностей данного моря (трансгрессии, регрессии), изучению устойчивости берегов и возможности ее нарушения под влиянием деятельности моря, различных процессов (оползни, обвалы и т. д.). В зависимости от поставленных задач инженерно-геологическим исследованиям подвергаются не только береговая часть на суше, но и прибреж­ная (подводная) часть моря.

Абразионная работа моря.Геологическая деятельность моря в виде разрушения горных пород, берегов и дна называют абра­зией. Процессы абразии находятся в прямой зависимости от осо­бенностей движения воды, интенсивности и направления дую­щих ветров и течений.

Основную разрушительную работу совершают: морской прибой и в меньшей мере различные течения (прибрежные, донные, приливы и отливы).

Морской прибой. Волны действуют на берег постоянно. Под си­лой удара морские берега разрушаются (рис. 124), образуются об­ломки пород, которые подхватываются волнами и «бомбардируют» берега. Главное значение в этом процессе имеет механическая сила волн и постоянное ударное действие волн и обломков пород. 370

Рис. 124. Разрушение

подпорной стены на бере1у Черного моря

Сила удара морской волны довольно значительна. Во время больших бурь волны способны перекатывать глыбы пород массой в 30—40 т на расстояние до 10—20 м. При ударе по отвесным берегам волны иногда поднимаются на высоту до 20 м.

С глубиной действие волн ослабляется. Волновые движения в море прекращаются на глубинах, равных примерно половине длины волны, т. е. расстоянию между двумя соседними гребнями.

Морские берега в результате подмыва разрушаются от волн с различной скоростью от сантиметров до нескольких метров в год. Так, в районе Сочи — 4 м/год, глинистые невысокие берега побережья Азовского моря — до 12 м/год. На скорость подмыва влияет ряд факторов. Наиболее медленно разрушение протекает на участках берегов, сложенных скальными породами типа гра­нита, гнейса и др. Быстрее всего разрушаются берега, сложенные рыхлыми осадочными отложениями (суглинок и др.). Существен­ное значение имеет характер напластования пород (рис. 125, а). Так, наиболее быстро разрушаются берега, сложенные породами с пологим углом падения от моря (рис. 125, б), и менее быст­ро—с пологим углом падения в сторону моря (рис. 125, в). В этом случае волны скользят по поверхности слоев, причиняя им незначительные разрушения. Правда, в последнем случае глини­стых пород такое залегание слоев нередко приводит к образова­нию оползней, как, например, на Черноморском побережье в районе Сочи—Туапсе. Достаточно устойчивы берега с горизонта­льным залеганием слоев (рис. 125, г).

Разрушительная работа волн особенно значительна у крутых, обрывистых берегов, где глубина моря сравнительно большая.

Рис. 125. Устойчивость берега моря в зависимости от напластовывания пород:

а —средняя; б— минимальная; в — максимальная; г —профиль морского берега с террасами;

/ — волны; 2— положение слоев пород; 3— возможные оползни; 4—подводная терраса;

5 — надводные террасы, 6 — пляж

Пологие берега гасят ударную силу волны, и абразия проявляется в меньшей степени. В результате абразии морские берега приоб­ретают определенные очертания в плане и разрезе. Линия берега в плане может быть сильно изрезанной или сохранять более или менее плавные очертания.

В результате абразии на берегах образуются волноприбойные террасы. В одних случаях эти террасы могут быть сложены ко­ренными породами, в других — морскими отложениями (аккуму­лятивными). В силу колебания уровня моря или, иначе говоря, вертикальных тектонических колебаний прибрежной территории морские террасы могут располагаться выше пляжа или находить­ся под водой. Террасы выше пляжа показывают поднятие берега и отступление береговой линии в сторону моря. Такие террасы называют морскими. Подводные террасы свидетельствуют о на­ступлении моря и опускании берега ниже уровня воды. Пляжем обычно называют часть берега, которая перекрывается максима­льной волной или приливом. При наличии пляжа шириной бо­лее 20 м энергия волн гасится в его пределах. Разрушение ко­ренного берега выше пляжа не происходит. При отсутствии пляжа берег будет разрушаться наиболее интенсивно.

Кроме механического разрушения морская вода оказывает хи­мическое воздействие. Она растворяет породы и строительные

материалы. Значительное разрушительное воздействие оказывают многие морские организмы и растения. Например, планктон, со­здавая слой обрастания, может разрушать бетон и камень.

Известную разрушительную работу оказывают морские тече­ния — прибрежные и донные, а также приливы и отливы, кото­рые в России наиболее значительны в морях Тихоокеанского бассейна. Для строительства наиболее важны береговые течения, определяющие накопления пляжей.

Морские приливно-отливные и постоянные течения имеют незначительные скорости — от сантиметра и до десятков санти­метров в секунду. Лишь скорость постоянного течения Гольфст­рим достигает 2,5 м/с. Очевидно, что разрушительная работа те­чений в сравнении с волнами довольно невелика. Наибольшее значение течения имеют в переносе продуктов разрушения. Во взвешенном состоянии ими транспортируются растворенные ве­щества и песчано-глинистые частицы. Более крупные частицы и обломки пород особенно при приливно-отливных течениях пере­носятся в основном волочением по дну.

Волны перемещают обломочный материал волочением по дну и пляжу, но транспортирующее действие оказывают лишь те вол­ны, которые направлены к берегу под некоторым углом. В этом случае обломки передвигаются вдоль берега. Скорость их движе­ния зависит от интенсивности волн и может быть значительной. Так, в районе Сочи на Черноморском побережье зафиксированы случаи перемещения отдельных обломков со скоростью 700 м/сут, а галечника —до 100 м/сут. Перенос обломков вдоль берегов может отразиться на размере пляжа в сторону его увеличения или уменьшения. В данном случае большую роль играют горные реки, которые являются крупными «поставщиками» обломочного материала.

Строительство сооружений в районе пляжа часто приводит к его расширению с той стороны, откуда надвигается масса облом­ков, и уменьшению с другой (в частности, так сказывается уста­новка вдоль берега бун). К уменьшению пляжей приводит также разработка и вывоз песка, галечника для строительных целей.

При проектировании зданий и сооружений на берегах морей необходимо учитывать абразию, обрушение берегов и возможное истощение пляжей.

Для укрепления берегов от абразии используют ряд способов. По принципу работы берегоукрепительные сооружения можно разделить на пассивные и активные.

К пассивным сооружениям относят волноотбойные стенки вер­тикального типа, расположенные вдоль берега и принимающие

на себя удары морских волн. Для отбрасывания волновых вспле­сков в сторону моря наружной грани этих стенок придается кри­волинейная форма. Волноотбойные стены выполняют из моно­литного железобетона, а лицевую грань во избежание истирания бетона песчано-гравийным материалом нередко облицовывают штучным камнем из скальных пород.

Но все-таки наибольшое значение для укрепления берега имеет пляж. Даже сравнительно неширокая полоса пляжа, поряд­ка 7—10 м, может предохранить берег от разрушения. Пляжи не­обходимо сохранять и увеличивать или создавать их. Этому слу­жит группа сооружений активного типа — буны и волноломы.

Буны задерживают наносы, перемещаемые волнами вдоль бе­рега. Они представляют поперечные железобетонные стены, уста­навливаемые нормально или под углом к линии берега. Волны, встречая на своем пути преграду, теряют скорость и переносимые ими наносы откладываются между бун. Буны бывают различных конструкций, например, из двух рядов железобетонных или ме­таллических свай, с каменной наброской и покрытые бетонной плитой. На Черноморском побережье Кавказа ставят буны в виде железобетонных ящиков — понтонов, которые после установки заполняют бетоном или бутобетоном (рис. 126).

Волноломы создают параллельно береговой линии на расстоя­нии 30—40 м от берега и на глубине 3—4 м (рис. 127). Расстоя­ние зависит от состава пород берега и наличия волноотбойной стенки. Верх волнолома устанавливают на глубине 0,3—0,5 м от низкого уровня моря. Пологая грань волнолома должна быть обращена в сторону моря. Они могут быть из монолитного бе­тона или железобетонных коробов, заполненных бетоном (или камнем).

Рис. 126. Буны йа берегу моря

1 2

Рис. 127. Берегозащитные сооружения: 1 — волнолом; 2— обломочный материал; 3— пляж; 4— волны

В последнее время для защиты берегов часто применяют же­лезобетонные тетраподы, представляющие собой фигуру с четы­рьмя ответвлениями в форме усеченных конусов, симметрично размещенных в пространстве. Благодаря такой форме тетраподы заклиниваются в наброске или грунтах и хорошо держатся в кру­тых откосах (рис. 128).

Достаточно перспективным, как показали экспериментальные исследования, является использование для создания пляжа кон­струкций из геосинтетических материалов, например, из поли­этилена высокого давления.

Морские отложения осадков. В морях и океанах, в силу транс­портирующего действия воды, осадки распределяются довольно закономерно. Так, у берегов накапливается грубообломочная мас­са (галечники, гравий и т. д.); в зоне шельфа — пески различной крупности; на материковом склоне преобладает глинистый ма-

Р и с. 128. Укрепление берега моря тетраподами

 

териал. По мере удаления от берега к обломочным накоплениям (глинистым осадкам) все более примешивается органический материал, формируя илы и осадки химического происхождения. Главная масса осадков откладывается в прибрежной и мелковод­ной части моря.

На низких берегах за пляжной зоной формируются береговые валы из гальки, песка, битой ракушки (детрит). Валы возникают на расстоянии наибольшего набегания волн на низкие берега. Их высота 1—5 м, ширина до 10—12 м.

Между валами и берегом располагаются пляжные отложе­ния — пески, илы, гравий, реже галечник. В зоне шельфа осаж­дается основная масса осадков, среди которых первое по распро­страненности, разнообразию и мощности занимают обломочные; второе —органогенные; третье — химические образования. Хими­ческим осадкам в прибрежной зоне более свойственны мелковод­ные участки моря и лагуны (морские заливы, отделенные от мо­ря подводным барьером).

На материковом склоне и океанском ложе более всего разви­ты органогенные осадки. Обломочные и химические осадки име­ют подчиненное значение.

Морские отложения, образовавшиеся в морской среде, широ­ко распространены на суше, где они занимают огромные про­странства на континентах в виде отложений большой мощности и различного литологического состава (рис. 129). Это связано с колебательными движениями земной коры, в результате которых морские породы оказались приподнятыми над уровнем моря. Среди них чаще встречаются мелководные отложения. Морские отложения на суше принято называть коренными породами.

Строительная оценка пород морского происхождения опреде­ляется условиями их образования. Так, глубоководные отложения в отличие от мелководных имеют более выдержанный состав, значительную мощность, однородность, однотипные свойства.

 

 

 

 

						Ф:
	! 1 1
			^1
1 1		и; 1 1
	-^1,1,1,-
		■■■! ;;

Рис. 129. Осадочная толща морского происхождения

(коренные породы),

перекрытые современными

наносами:

1 — песок; 2 — известняк; 3 — пес­чаник; 4 — глины; 5 — современные наносы, представленные суглинка­ми, т.е. делювий

Отложения шельфа довольно однообразны по напластованию, но быстро меняются по вертикали. Породы, рожденные у береговой зоны, изменчивы во всех отношениях.

Древние морские отложения являются надежным основанием под здания и сооружения. Однако не следует забывать, что в этих породах могут присутствовать примеси негативного характера, на­пример, пирита и ряда водорастворимых солей. Глубоководные глины часто находятся в переуплотненном состоянии: в крутых от­косах в них часто возникают оползни. Всегда надежными основа­ниями служат пески, галечники и другие породы обломочного происхождения. К слабым грунтам по прочности и устойчивости относятся мощные толщи современных прибрежных илов.

Глава 25

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ В ОЗЕРАХ, ВОДОХРАНИЛИЩАХ, БОЛОТАХ

Озера— замкнутые углубления на поверхности земли, запол­ненные в большинстве своем пресной водой и не имеющие не­посредственной связи с морем. Озера занимают 2 % поверхности суши. В России их особенно много в Карелии, Новгородской и Тверской областях, а также в некоторых районах Сибири. Берега многих озер, особенно крупных, довольно плотно заселены и широко используются для промышленного и гражданского стро­ительства. Отсюда ясна вся важность изучения инженерно-геоло­гических условий районов озер.

Озера имеют различное происхождение. Среди них различают:

• тектонические — во впадинах тектонического происхождения
(например, озера Байкал, Ладожское, Онежское);

• эрозионные — в котловинах размыва;

• карстовые — в заполненных водой карстовых воронках;

• плотинные, или запрудные, образовавшиеся запруживанием
рек в результате обвалов или других склоновых процессов.

Озера подобно морям совершают геологическую работу разру­шительного и созидательного характера, только в значительно меньших масштабах.

Разрушительная работа озер проявляется в абразивной деяте­льности волн, нагоняемых ветром. Постоянно дующие в опреде­ленных направлениях ветры вызывают волны, которые прибоем подмывают берега. Так создаются озерные абразионные террасы, выработанные в коренных берегах, и аккумулятивные, сложенные

озерными осадками. Озерные террасы формируются в тесной за­висимости от изменения положения уровня озера.

Каждое поднятие или опускание уровня воды в озерах вызы­вает абразионные процессы. Большое влияние на положение уровня оказывают тектонические движения земной коры, а в по­следнее время и производственная деятельность человека. Так, постройка Иркутской ГЭС обусловила поднятие уровня в озере Байкал на 1 м. Это вызвало переработку берегов в среднем на Юм, а в отдельных местах до 80 м. Размыв берега стал угрожать устойчивости Восточно-Сибирской железной дороги, проходящей по берегу озера.

Борьба с разрушительной работой озер проводится теми же методами, как и с морской абразией, но подпорные и волноот-бойные стенки, а также волноломы, буны и другие сооружения имеют значительно меньшие размеры и объемы.

Созидательная работа озер заключается в образовании отло­жений. Озерные осадки представлены большим комплексом раз­личных накоплений обломочного, химического и органогенного происхождения. Вдоль побережий, где формируются пляжи, на­веваются дюны. Озера откладывают в основном грубые обломки и различной крупности пески. Такой же материал, но уже в виде валов, накапливается при впадении в озера рек.

Донная часть озер заполняется глинистыми осадками, песка­ми, илами. На дне соленых озер самостоятельно или вместе с механическими осадками отлагаются соли (хлориды, сульфаты и др.). В озерах формируются специфические образования, свойст­венные только озерам, такие, как сапропель, торф, особые озер­ные мергели, иногда озерный мел, трепел.

Важнейшей особенностью некоторых мелководных озер явля­ется способность в определенных геологических и физико-гео­графических условиях переходить в стадию болот.

Водохранилища. В настоящее время человек широко использу­ет энергию рек для электрификации. В результате создаются ис­кусственные водохранилища по размерам, не уступающим самым крупным озерам. Общеизвестны крупнейшие водохранилища на Дону, Волге, Ангаре, Енисее. Строятся водохранилища для сель­скохозяйственных, бытовых и промышленных целей.

В искусственных водохранилищах так же, как в морях и озе­рах, наблюдается абразионная работа вод, но здесь она происхо­дит неизмеримо более интенсивно. Это объясняется тем, что речные долины, в которых создают водохранилища, образовались в континентальных условиях под действием эрозии рек и их про­филь не соответствует новым условиям, которые возникают при заполнении почти всей долины водой. Водохранилища стремятся

Я, и 60

50-

40-

Р и с. 130. Схема размыва берега водохранилища Волжской ГЭС:

1 — контур берега до устройства водохранилища; 2— контур берега, образовавшийся в про­цессе эксплуатации водохранилища; 3— водохранилище; ЗГС — зимний сезон сработки; НПГ — нормальный подпорный горизонт

выработать новый профиль берегов, и размыв береговой линии происходит особенно интенсивно (рис. 130). Разрушение и пере­работка берегов, как показывают наблюдения, начинается непо­средственно вслед за заполнением водохранилища.

Интенсивная абразионная деятельность водохранилищ неред­ко ставит под непосредственную угрозу жилые кварталы горо­дов, промышленные и транспортные сооружения, жилые здания (рис. 131).

Переработка берегов и формирование чаши водохранили­ща — сложный процесс, в котором принимает участие ряд факто­ров, различных по своей значимости. Его действие проявляется в волнах, течениях и периодических колебаниях уровня воды в во­дохранилище.

В нижней части водохранилища, примыкающей к плотине, в связи с отсутствием уклонов водной поверхности течения не воз-

Рис. 131. Размыв берега

Цымлянского

водохранилища

никают. В этом районе действует абразия так же, как в морях и озерах, за счет ветровых волн и колебаний уровня. В средней ча­сти водохранилища действуют паводковые течения. Переработка берегов происходит за счет их эрозионной деятельности. В верх­ней части водохранилища для периода паводка типичен речной режим с речной эрозией.

Большое разрушающее действие на берега водохранилища оказывает волноприбой, возникающий в результате колебаний уров­ня. Амплитуда этих колебаний может быть значительной, напри­мер, в крупных донских и волжских водохранилищах она дости­гает 2—7 м.

Существенное влияние на переработку берегов оказывает мор­фология склонов, их геолого-литологическое строение и свойства пород.

По морфологическим особенностям выделяют берега приглу-бые с крутизной склонов более 6° и отмелые — менее 6°. Наибо­лее сильно разрушаются приглубые берега, а на отмелых, наобо­рот, образуются наносы. В первом случае береговая линия отступает, во втором — образуются косы и отмели. Наиболее ин­тенсивно разрушаются выступы берегов. В бухтах чаще происхо­дит накопление осадков.

Скорость переработки берегов водохранилищ при всех прочих равных условиях возрастает с уменьшением высоты берегового откоса и определяется устойчивостью пород откоса против раз­мыва. При средней высоте откоса 2—4 м над бичевником ско­рость разрушения береговой полосы за один сезон бывает: для лессовых пород — до 8 м и более; в различных песках — 2 м; в глинистых породах — до 1 м. Скорость волновой переработки бе­регов, сложенных коренными скальными породами, часто не имеет практического значения.

Водохранилища в большинстве случаев создают подпор грун­товым водам, и подземные воды оказывают дополнительное воз­действие на склоны, способствующие активизации оползней, об­валов. Все эти процессы проходят особенно интенсивно при быстрой сработке уровня воды в водохранилище. Возможны так­же случаи заболачивания берегов или образования солончаков.

Для проектирования строительных объектов инженерно-гео­логические исследования должны обоснованно дать прогноз пе­реработки берегов водохранилищ. При прогнозе оценивают: ши­рину полосы возможного размыва берега, интенсивность процесса переработки берега, т. е. ширину береговой полосы, ко­торая будет размыта за 1 год, 10 лет, 20 лет и т. д.

В водохранилищах у берегов накапливаются осадки обломоч­ного характера. К ним примешивается материал конусов выноса

оврагов, дельтовых отложений рек, впадающих в водохранилище, делювиально-пролювиальные осадки. На дне водохранилищ от­кладывается материал, который приносит с собой вода главного русла реки (глины, суглинки, илы и т. д.).

В зону переработки берегов нередко попадают здания, соору­жения, сельскохозяйственные угодья. В этом случае их необходи­мо переносить в безопасное место или ограждать от влияния волн, разрушающих берег. Так, чтобы оградить ряд предприятий и жилых домов от разрушения в г. Саратове, пришлось крепить берег на протяжении 5 км. Для объектов нового строительства устанавливается безопасная граница возможного их приближения к берегу.

Существует ряд мер, которые позволяют активно бороться с переработкой берегов водохранилищ. За основу берут расчетные схемы, позволяющие прогнозировать характер переработки бере­гов. На основе этого разрабатывают защитные мероприятия, направленные против постоянных и временных подтоплений, по­вышения уровня грунтовых вод и переработки берегов водохра­нилищ.

Против переработки берегов водохранилищ можно применять те же сооружения, что и в борьбе с абразией морей и озер. Однако буны и волноломы хорошо выполняют свою роль лишь при не­больших колебаниях уровня, а в водохранилищах они значительны вследствие периодической сработки горизонта воды. Поэтому для защиты берега и дамб обвалования лучше применять различного рода покрытия из камня, железобетонных плит, асфальта, геосин­тетических материалов.

Переработка берегов по данным наблюдений, в частности, на Цимлянском и других водохранилищах наиболее интенсивно про­ходит в первые 2—3 года, когда берег продвигается до 20—50 м в год. Максимальное сезонное отступление берега до 350 м в тече­ние первых двух лет заполнения отмечено на Рыбинском водохра­нилище. Затем этот процесс постепенно затухает.

Для выбора типа одежды покрытия большое значение имеет прогноз времени затухания процесса переработки. Например, ас­фальтовые покрытия следует применять в местах, где переработка берегов будет развиваться в ближайшее десятилетие. Каменные покрытия надежны и долговечны. Основным их достоинством является приспособляемость к деформациям откоса, но главный недостаток — трудоемкость работ. Железобетонные покрытия от­личаются большей надежностью. Особенно перспективны конст­рукции из экологичных геосинтетических материалов.

Болота.Избыточно увлажненные участки земной поверхности с развитой на них специфической растительностью называют бо-

Рис. 132. Заболоченная местность

лотами (рис. 132). В России болота наиболее широко развиты в северных районах страны — европейской части Сибири. Хотя и в средней полосе их довольно много. В такой стране, как Белорус­сия, болот исключительно много. Болота более свойственны бе­регам рек, старицам, побережьям озер, вечной мерзлоте.

По происхождению, т. е. по условиям питания водой, болота подразделяют на низинные, верховые и переходные (рис. 133).

Низинные болота питаются грунтовой, частично речной или озерной водой, а также дождевыми и талыми водами. Для верхо­вых болот основным источником поступления воды являются ат­мосферные осадки и талые воды. Болота переходного типа имеют смешанное питание.

В соответствии с условиями питания водой низинные болота образуются заторфовыванием водоемов, а верховые болота — забо­лачиванием суши.

Заболоченные земли формируются на тех участках земной повер­хности, где наблюдается уменьшение водопроницаемости грунтов

 

Рис. 133. Типы болот:

а — низинное; б— верховое; / — минеральное дно; 2 — торф; 3— ил; 4— заболоченный грунт; 5—вода (стрелки показывают питание болот атмосферной водой)

или ухудшение условий испарения воды, поверхностного ее стока и подземного дренирования. На этих участках грунтовые воды по­стоянно сохраняют свой высокий уровень. Их зеркало почти сов­падает с поверхностью земли. Часты случаи появления болот в ме­стах выхода на поверхность подземных вод, где отсутствует возможность оттока. Это ключевые болота. Они имеют малую пло­щадь распространения, развитую болотную растительность с эле­ментами формирования торфа. Когда такие болота располагаются на верхней и средней частях склонов, их называют висячими.

Болота и заболоченные земли, характерные для долин рек, называют пойменными. Заболоченные земли типичны также веч­ной мерзлоте, где их образование связано с оттаиванием верхне­го слоя и отсутствием возможностей к оттоку воды.

Строительная оценка болот. Болота являются неблагоприят­ными местами для возведения зданий и сооружений. Для опреде­ления возможности строительства на болотах необходимо устано­вить происхождение болота и его основные характеристики (глубину, рельеф минерального дна, площадь). Зная происхожде­ние болота, можно разработать мероприятия по его осушению. Наиболее легко осушаются верховые болота. Глубина болотных отложений имеет решающее значение для выбора типа фунда­мента и всей конструкции сооружения. По глубине болота по­дразделяют на мелкие (до 2 м), средние (2—4 м) и глубокие (бо­лее 4 м). При строительстве на мелких болотах, когда фундамент будет опираться на минеральное дно, наибольшее значение имеет рельеф дна болота. Наиболее благоприятно болото с горизонталь­ным дном.

Глава 26

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЛЕДНИКОВ

Геологические данные говорят о том, что в древние времена процессы оледенения Земли были значительными. Они происхо­дили монократно, и первым, как предполагается, было Гуронское оледенение. На протяжении последних 500—600 тыс. лет на тер­ритории Европы насчитывают несколько больших оледенений. Ледники надвигались из района Скандинавии.

На Русской равнине в течение последних 240 тыс. лет прои­зошло три крупных оледенения. Между оледенениями наступало потепление — межледниковые эпохи. Наиболее значительным счи-

тают днепровское оледенение, когда ледники Скандинавии до­стигли широты Среднего Дона. Расчеты показывают, что послед­ние льды должны были оставить окрестности Санкт-Петербурга 12—16 тыс. лет назад. Существенное оледенение установлено так­же на территории Сибири и в других районах. Таким образом, оле­денение четвертичного возраста проходили на глазах человека. Они не охватывали всю поверхность Земли. Каждая ледниковая эпоха связана с определенным участком земной поверхности.

В настоящее время льды занимают 10 % поверхности суши, 98,5 % ледниковой поверхности приходится на полярные области и лишь 1,5 % — на высокие горы. Различают три типа ледников: горные, плоскогорий и материковые.

Горные ледники образуются высоко в горах и располагаются ли­бо на вершинах, либо в ущельях, впадинах, различных углублени­ях (рис. 134). Такие ледники имеются на Кавказе, Урале и т. д.

Лед образуется за счет перекристаллизации снега, формируя сначала зернистую массу — фирн, а затем собственно лед. Он об­ладает способностью к пластическому течению, образуя потоки в форме языков. Движение ледников вниз по склонам ограничива­ется высотой, где солнечного тепла оказывается достаточно для полного таяния льда. Для Кавказа, например, эта высота состав­ляет на западе 2700 м, на востоке — 3600 м. Скорость движения горных ледников различна. На Кавказе, например, она составля­ет 0,03—0,35 м/сут, на Памире — 1—4 м/сут.

Ледники плоскогорий образуются в горах с плоскими вершина­ми. Лед залегает нераздельной сплошной массой. От него по уще­льям спускаются ледники в виде языков. Такого типа ледник, в ча­стности, располагается сейчас на Скандинавском полуострове.

Материковые ледники распространены в Гренландии, Шпиц­бергене, Антарктиде и других местах, где сейчас протекает совре-

Р и с. 134. Ледник в горах

менная эпоха оледенений. Льды залегают сплошным покровом, мощностью в тысячи метров. В Антарктиде слой льда достигает 4200 м, в Гренландии — более 2400 м. Скорость движения льда в сторону океана в Гренландии составляет 4—38 м/сут. На побере­жье льды раскалываются. Огромные глыбы льда (айсберги) ветер и течения уносят в открытый океан, где они со временем тают.

Геологическая деятельность льда велика и обусловлена глав­ным образом его движением, несмотря на то, что скорость тече­ния льда примерно в 10 000 раз медленнее, чем воды в реках при тех же условиях.

Разрушительная работа ледников.При своем движении лед ис­тирает и вспахивает поверхность земли, создавая котловины, рытвины, борозды. Эта разрушительная работа совершается под действием тяжести льда. Только при толщине льда 100 м каждый квадратный метр ложа ледника испытывает давление 920 МПа. При большей мощности льда давление резко возрастает. В лед вмерзают обломки пород. При движении ледника эти обломки, в свою очередь, оказывают разрушающее действие на поверхность земли.

В результате обработки льдом поверхности пород образуются своеобразные округленные формы скал, получившие наименова­ние «бараньих лбов», а также «курчавых скал», «штрихованных валунов» и т. д.

Двигаясь по ущельям или другой какой-либо наклонной плоскости, ледники захватывают продукты разрушения путем вмораживания их в лед. Наличие трещин благоприятствует про­никновению обломков внутрь и в нижнюю часть ледников. Та­ким способом обломочный материал передвигается вместе с лед­ником.

При таянии льда весь обломочный материал отлагается. Об­разуются значительные по мощности ледниковые отложения.

Обломочный материал, который находится в движении или уже отложился, носит название «морены». Среди двигающегося моренного материала различают морены поверхностные (боковые и срединные), внутренние и донные (рис. 135). Отложившийся материал получил название береговых и конечных морен.

Береговые морены представляют собой валы обломочного ма­териала, расположенные вдоль склонов ледниковых долин. Ко­нечные морены образуются на месте окончания ледников, где происходит их полное таяние.

Ледниковые отложения иногда образуют друмлины — холмы эллипсоидальной формы в несколько десятков метров высоты, состоящие из отложений донной морены. В их состав входят, главным образом, моренные глины с валунами.

Рис. 135. Морены горного ледника: а — язык ледника в поперечном разрезе; б — то же, в плане; 7 —донная; 2— внутренняя; 3— поверхностная; 4— срединная; 5—боковая; 6— конечная

 

Моренные отложения представляют собой грубый неоднород­ный, отсортированный, неслоистый обломочный материал. Чаще всего это валунные опесчаненные красно-бурые суглинки и глины или серые разнозернистые глинистые пески с валунами. Морены залегают покровами и характеризуются мощностью в десятки мет­ров. Конечные моренные гряды имеют высоту до 30—40 м. Среди их обломков можно видеть представителей всех пород, по которым прошел ледник. Донные морены состоят из неслоистых и неодно­родных по составу валунных глин и суглинков.

При таянии ледника образуются постоянные потоки талых вод, которые размывают донную и конечную морены. Вода подхваты­вает материал размываемых морен, выносит за пределы ледника и откладывает в определенной последовательности. Вблизи границ ледника остаются крупные обломки: дальше осаждаются пески и еще дальше — глинистый материал (рис. 136). Такие водноледни-ковые отложения получили название флювиогляциальных.

При наступлении или отступлении ледника последовательно смещаются зоны накопления материала по его крупности. Так, ес­ли на глины накладываются пески и более крупные обломки, то значит ледник наступал, продвигался вперед, область оледенения расширялась. Наложение на крупные обломки и пески глинистых осадков свидетельствует о периоде отступления ледника. Характер­ные разрезы ледниковых отложений показаны на рис. 137.

Флювиогляциальные отложения отличаются сравнительной от-сортированностью и слоистостью. Они обычно представлены тол-386

щами песка, гравия, галечника, а также глинами и покровными суглинками, которые имеют широкое распространение как в пре­делах ледниковых отложений, так и далеко за границами оледене­ния. Мощность покровных суглинков достигает многих метров.

Флювиогляциальные отложения создают характерные формы рельефа: озы, камы и зандровые поля. Накопление обломочного материала (песка, гравия) в виде высоких узких валов получило название озы. Длина озов колеблется от сотни метров до десят­ков километров, высота — 5—10 м. Камы представляют собой беспорядочно разбросанные холмы, состоящие из слоистых от­сортированных песков, супесей с примесью гравия и прослоев глины. Широкие пологоволнистые равнины, расположенные за краем конечных морен, называют зандровыми полями: в их со­став входят слоистые пески, гравий и галька.

В озерах, располагающихся перед ледниками, накапливаются мелкозернистые осадки и так называемые ленточные глины, со-

 

Рис. 136. Схема образования флювиогляциальных отложений:

1 — ледник; 2— конечная морена; 3— поток талых ледниковых вод; 4— 6— флювиогляциаль-ные отложения (крупные обломки, пески, глины)

__ о

 

----		п
			о40 ~
> ^		о с	Р СУ
о, и	0		сэ О
		3,0 О		с

Рис. 137. Разрезы толщ ледниковых отложений при наступлении (а)

и отступлении (б) ледников: Я—поверхность суши; материал: /—крупнообломочный; 2— песчаный; 3— глинистый

стоящие из чередования темных глинистых прослоек и более светлых прослоек из опесчаненных глин. Формирование этих от­ложений связано с сезонными изменениями поступающего тер-ригенного материала, сносимого летом.

Ледниковые образования четвертичного периода обозначаются общим индексом §0, а флювиогляциальные отложения Г§0.

Строительные свойства ледниковых отложений.Моренные и флювиогляциальные отложения являются надежным основанием для сооружений различного типа. Валунные суглинки и глины, ис­пытавшие на себе давление мощных толщ льда, находятся в плот­ном состоянии и в ряде случаев даже переуплотнены. Пористость валунных суглинков не превышает 25—30 %. На валунных суглин­ках и глинах здания и сооружения испытывают малую осадку. Эти грунты слабоводопроницаемы и часто служат водоупором для под­земных вод. Такими высокими прочностными свойствами облада­ют практически все разновидности отложений морен. Валунники с песком и валунные пески с гравием и галькой водопроницаемы и водоносны. Это в известной мере отрицательно влияет на строите­льные объекты, но, с другой стороны, подземную воду успешно используют для питьевых и технических целей.

Флювиогляциальные отложения со строительной точки зре­ния, хотя и уступают моренным глинистым грунтам по прочнос­ти, но также являются надежными основаниями, для которых успешно используют различные песчано-гравелистые и глини­стые отложения озов и зандровых полей. Некоторое исключение составляют покровные суглинки и ленточные глины. Покровные суглинки легко размокают. Ленточные глины достаточно плотны, слабо водопроницаемы, но могут в условиях насыщения водой быть текучими, а также имеют некоторую анизотропию в свойст­вах вдоль и «вкрест» слоистости.

Отрицательным качеством всех глинистых ледниковых отложе­ний является наличие случайных вкраплений отдельных, иногда очень крупных валунов. Например, при проходке туннеля в Минс­ке на его оси был обнаружен валун диаметром более Юм. Это мо­жет привести к неравномерной осадке и деформациям зданий. При инженерно-геологических изысканиях нередки случаи, когда эти валуны ошибочно принимают за коренные скальные породы. Ошибок можно избежать проведением более детальных разведоч­ных работ с использованием методов электроразведки.

Ледниковые отложения успешно используют как строительный материал (камень, пески, глины); пески озов, камов и зандровых полей пригодны для возведения насыпей и для изготовления бето­на. Валуны — хороший строительный камень. Имеются примеры использования валунов для изготовления монолитных пьедесталов памятников (например, памятник Петру I вСанкт-Петербурге). 388

Глава 27

ДВИЖЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД НА СКЛОНАХ РЕЛЬЕФА МЕСТНОСТИ

Горные породы, слагающие склоны, очень часто находятся в неустойчивом положении. При определенных условиях и под влиянием гравитации они начинают смещаться вниз по склонам рельефа. В результате этого возникают осыпи, курумы, обвалы и оползни.

Осыпи. На крутых склонах, особенно в горных районах, где развиты скальные породы, активно действует процесс физиче­ского выветривания. Породы растрескиваются и обломки скаты­ваются вниз по склонам до места, где склон выполаживается. Этот процесс называется осыпанием. Так у подножья склонов накапливаются продукты осыпания — глыбы, щебень, более мел­кие обломки — и образуются валы — осыпи (рис. 138). Мощ­ность осыпей различна и колеблется от нескольких до десятков метров.

Рис. 138. Осыпи в горах:

1 — коренные породы; 2~ на­копленный материал осыпи

В состав осыпей входят обломки тех горных пород, которые слагают склоны. Вид породы зачастую определяет крупность об­ломков осыпи. Так, массивные кристаллические породы дают крупнообломочные (глыбовые) осыпи. Менее прочные породы образуют среднеобломочные (щебеночные) и мелкообломочные (дресвяные) осыпи. Сланцы и осадочные породы (известняки, мергели, песчаники и др.) порождают разнообломочные накопле­ния, состоящие из обломков различной формы (плитчатой, плас­тинчатой и т. д.) и размеров.

Характерной особенностью осыпей является их подвижность. По признаку подвижности их подразделяют на действующие, на­ходящиеся в стадии интенсивного движения, затухающие и непо­движные.

Действующие осыпи лишены всякой растительности. Масса обломков нарастает и находится в рыхлом, весьма неустойчивом положении и приходит в движение за счет увеличения общего веса, сильного увлажнения, подрезки нижней части осыпи доро­гами, от землетрясений и даже от более мелких сотрясений, воз­никающих при работе механизмов или движении транспорта. Су­ществует мнение, что некоторые осыпи начинают двигаться от сильного звука (например, крика).

Движение осыпей. Наибольшие скорости движения осыпей от­мечены в период снеготаяния и дождей. Наблюдения показывают, что осыпи в послойном разрезе передвигаются с различной скоро­стью. Скорость верхних слоев может достигать более 1 м/год, ниж­них слоев и в целом всего массива осыпи — несколько десятков сантиметров в год. На скорость движения влияют также количест­во поступающего материала, угол естественного откоса материала, из которого состоит осыпь, и угол поверхности осыпи.

Угол естественного откоса материала зависит от его крупности. В сухом состоянии крупно- и среднеобломочный материал имеет средний угол откоса |/ =35...37°, а мелко- и разнообломоч-ный — 30...32°. Значение угла откоса осыпи связано с крутизной склонов, количеством поступающего материала и его влажностью.

Зависимость между углами поверхности осыпи а и естествен­ным откосом |/ обломочного материала характеризует степень по­движности осыпи

V

где К— коэффициент подвижности осыпи.

По величине К осыпи разделяют на четыре типа (табл. 35).

Таблица 35

Классификация осыпей по величине К

 

Кип	Характеристика осыпей	Коэффициент подвижности, К
I	Подвижные, «живые»	1,0
II	Достаточно подвижные, признаков затуха­ния обычно нет	0,7-1,0
III	Слабоподвижные, затухающие, имеющие слабое питание	0,5-0,7
IV	Относительно неподвижные, уплотнивши­еся, поступления нового материала не на­блюдается	Менее 0,5

Осыпи первого и второго типов относят к действующим. Они представлены свежей, неуплотнившейся массой обломков. «Жи­вые» осыпи характерны для склонов круче 65°, достаточно по­движные осыпи с крутизной от 45 до 65°.

Для затухающих осыпей свойственно развитие растительности (кустарники, слабый дерновый слой). Неподвижные осыпи пол­ностью задернованы, покрыты кустарником и даже лесом.

Иногда осыпи превращаются в осовы — особую разновидность оползней. Это происходит при насыщении осыпей водой. При смачивании масса обломков уменьшает угол естественного отко­са, К увеличивается и вся масса осыпи «осовывается» по смочен­ной поверхности склона.

Осыпи значительно осложняют строительство. Обломочный материал засыпает сооружения, полезные площади. Для решения вопроса о защите сооружений от осыпей очень важно знать ско­рость их движения. Обычно ее удается определить длительными наблюдениями. С небольшими щебеночными осыпями борьба ведется довольно простыми способами, которые сводятся к убор­ке той части обломочного материала, который расположен выше сооружения по склону. Этот способ достаточно трудоемок и при­меняется при большой подвижности осыпей и особой значимо­сти сооружений.

Из инженерных сооружений применяют улавливающие и под­порные стенки, устраивают козырьки или сетки над дорогами, но эти мероприятия спасают лишь от отдельных падающих камней.

В особо опасных местах, где развиты мощные медленно со­скальзывающие осыпи, устраивают галереи и тоннели для дорог (рис. 139). При борьбе с осовами, кроме всех прочих мероприя­тий, применяют методы осушения, особенно в тех случаях, когда источник замачивания располагается в верхней части склона. На особо опасных участках организуют службу наблюдения.

Рис. 139. Галерея для зашиты дороги от осыпи

Осыпи обломочно-щебенистого состава часто находят широ­кое применение, как хороший строительный материал.

Курумы. Врезультате разрушения скальных пород у подошвы склонов скапливаются крупные обломки и глыбы. По своему мес­тоположению обломки более всего тяготеют к пологим склонам, что свойственно ложбинам и днищам долин. Так образуются ка­менные россыпи, или курумы (рис. 140), образуя с ними единую массу глыб от вершины до подошвы склона. Мощность каменных россыпей колеблется от нескольких метров до 15 м на дне долин.

Курумы распространены в тех же районах, что и осыпи, но особенно они значительны в области вечной мерзлоты (Восточ­ная Сибирь, Дальний Восток) и в местностях с суровым клима­том (Урал, Алтай, Саяны и т. д.).

Характерной особенностью курумов является передвижение. Масса обломков, огромных глыб постоянно ползет вниз по скло­ну, так как глыбы лежат на глинисто-суглинистом слое. Когда

Рис. 140. Курумы на склоне речной долины

курум движется по ложбинам, его называют каменным потоком. Скорость движения курумов от сантиметров до десятков санти­метров в год. Наибольшая скорость свойственна участкам с оби­льным смачиванием водой глинисто-суглинистой подстилки.

Курумы подразделяют на действующие и затухшие. В первом случае курумы очень подвижны. Пустоты между глыбами не за­полнены. Растительность отсутствует. В затухших курумах ника­ких следов движения нет. Россыпь задернована, покрыта растите­льностью.

Курумы при своем движении разрушают сооружения, засыпа­ют выемки и полезные площади. Легче всего остановить движе­ние отдельных глыб, но значительно труднее удержать всю толщу курума, занимающего большую площадь и имеющего выходы грунтовых вод. Наиболее часто в борьбе с курумами используют взрывные работы. Остановить курумы можно осушением их гли­нистой подстилки. Для этого в верхней части склона отводят ру­чьи, перехватывают поверхностные воды нагорными канавами, в отдельных случаях используют дренажи.

В районе подвижных курумов дороги переносят на другие склоны, иногда их проводят в тоннелях или галереях под курумами.

Обвалы. Обрушение более или менее крупных масс горных по­род с опрокидыванием и дроблением получило название обвала (рис. 141).

Рис. 141. Обвал в горах

Обвалы возникают на крутых склонах (более 45—50°) и обры­вах естественных форм и рельефа (склоны речных долин, уще­лья, побережья морей и т. д.), а также в строительных котлова-

Трещины бортового отпора

Выветрелая зона

Трещины отслаивания

^к Трещины отслаивания

Рис. 143. Формирование

обвала в горных

условиях из скальных

пород

Рис. 142.Трещины бортового отпора и трещины отслаивания в склонах (по А. Г. Лыкошину)

10 м

172°

нах, траншеях, карьерах. При крупных обвалах, как это бывает в горах, масса обломков устремляется вниз по склону, дробясь на более мелкие и увлекая за собой попутный рыхлый материал. Образуется облако пыли, масса обломков падает в долины, раз­рушая здания, дороги, запруживая реки.

Наиболее часто обвалы бывают связаны с трещиноватостью пород, подмывом или подрезкой склонов, избыточным увлажне­нием пород, перегрузками обрывов, землетрясениями. Обвалы могут возникать вследствие глубокого растрескивания пород по­сле неправильно выполненных взрывных работ, неудачного зало­жения выработок относительно напластования и направления трещиноватости (рис. 142, 143).

В большинстве случаев обвалы проявляются в периоды дож­дей, таяния снега, весенних оттепелей. Атмосферные и талые во­ды ослабляют связи в выветрелых породах, утяжеляют массы по­род, оказывают давление на стенки трещин.

По объему и характеру обрушения обвалы весьма различны. Это могут быть отдельные глыбы или масса пород в десятки ку­бических метров. Такие маленькие обвалы более свойственны строительным выемкам. В природных условиях нередко наблюда­ются катастрофические обвалы, когда обрушиваются миллионы кубических метров пород. История знает много таких примеров. Гигантский обвал произошел в 1911 г. на Памире. Обрушилось свыше 7 млрд т пород. В результате запруживания реки образо­валось Сарезское озеро. Таким же путем возникло озеро Рида на Кавказе. Известен катастрофический случай в Альпах, когда об­вал почти мгновенно засыпал деревню с 2400 жителями.

Одной из разновидностей обвалов являются вывалы — обру­шения отдельных глыб и камней из скальных пород в откосах выемок, полувыемок и отвесных склонов. Принципиально выва­лы отличаются от обвалов тем, что обломки падают свободно, не скользя по склону. Вывалы возникают чаще всего в крупнозер­нистых породах с большим количеством слюды, значительно вы-ветрелыми полевыми шпатами или в породах с ярко выраженной слоистостью.

Предвестниками обвала являются расширение существующих и появление новых трещин, расположенных параллельно обрыву, глухой шум, треск, иногда другие явления.

Борьба с обвалами, особенно крупными, весьма затруднитель­на. Все мероприятия по борьбе с ними сводятся к предупрежде­нию их возникновения и осуществлению защитных мероприятий. На участках, где возможны крупные обвалы, строительство про­водить опасно. Для предупреждения малых обвалов одним из наиболее распространенных способов, как в случаях с лавинами, является искусственное обрушение склонов при помощи взрывов небольшой мощности или путем забивки клиньев в трещины об-валоопасной породы. Это позволяет откалывать отдельные куски. Способ «клинования» более предпочтителен, так как он безопас­нее взрывного, неверно рассчитанный по силе взрыв может сам вызвать крупный обвал. Устраивают подпорные и улавливающие стенки, рвы, траншеи, отводят поверхностные воды.

На опасных участках дорог нередко организуют службу на­блюдения, работают бригады по зачистке склонов, уборке кам­ней. От вывалов нависающих глыб и массивов пород применяют опоры из железобетонных столбов или стенок.

Успешно можно предупреждать обвалы в строительных выем­ках. Для этого производят облицовку откосов, ставят подпорные и временные шпунтовые стенки, подпорные щиты. Не следует на длительное время котлованы оставлять открытыми, особенно в период дождей; необходимо отводить поверхностные воды, нель-

зя перегружать края выемок и подрезать склоны без учета устой­чивости пород.

Оползни— это скользящее смещение горных пород на скло­нах под действием гравитации и при участии поверхностных или подземных вод.

Оползни — явление частое и свойственное склонам долин, овра­гов, балок, берегам морей, искусственным выемкам (рис. 144—147). Они разрушают здания и сооружения на самих склонах и ниже их.

Большой ущерб ежегодно приносят оползневые явления на берегах Черноморского побережья Кавказа, в долинах Волги и многих других рек и горных районов.

Известно немало примеров оползневых явлений катастрофи­ческого характера. Так, 9 октября 1963 г. на севере Италии опол­зень объемом 240 млн м³ разрушил плотину Вайонт (рис. 148) высотой 265,5 м. Погибло более 3000 человек — это наиболее из­вестный «классический» пример.

Рис. 144. Деформация здания от оползня

На участке дороги Алушта — Никита в Крыму при строитель­стве троллейбусной дороги возникли 20 новых оползней и акти­визировались 5 старых, и оползневые участки составили около 10 % протяженности дороги.

В результате подрезки склона на месте слияния р. Зеравшан и р. Фана-Дарья у пос. Айни 24 февраля 1964 г. на высоте 1400 м на склоне крутизной 33°, сложенном палеозойскими песчаниками, сланцами, древней корой выветривания мощностью до 60 м, прои­зошел оползень объемом 20 млн м³ , который образовал запруду на р. Зеравшан длиной 850 м, шириной 650 м и высотой до 150 м.

Оползень, который произошел в районе Монтаро (Перу) в апреле 1974 г., переместил 2,8 млрд м³ горных пород, общий ущерб населению составил 1 млрд долларов.

■■*■•

 

Рис. 145. Оползень на склоне, покрытом лесом

 

Рис. 146. Оползневые трещины: о—верхние трещины оползня — трещины отрыва; б— боковые трещины оползня — трещины

скалывания

 

Рис. 147. Оползень на железной дороге в Ростове-на-Дону

Деформации в результате оползания подвергаются насыпи шоссейных и железных дорог, колодцы, дренажные галереи, тру­бы, водосливные лотки.

Внешний облик оползневых склонов имеет ряд признаков, по которым всегда можно установить, что склоны находятся в неус­тойчивом состоянии. Там, где происходит отрыв массы пород, образуется серия концентрических трещин, ориентированных вдоль склонов. Сползание пород приводит к бугристости скло­нов, особенно в их нижней части. За счет давления сползающих пород у подошвы склонов формируются валы выдавливания. Между валами и буграми при определенных условиях скаплива­ются поверхностные и подземные воды. Это вызывает заболочен-

Линия скольжения оползневого тела

щохранилище 1ЙОНТ ,

500 -

 

 

Рис. 148. Поперечный профиль оползневого склона борта водохранилища плотины Вайонт в Италии (по М.Васичу)

ность склонов. При активном сползании на склонах хорошо вид­ны смещенные земляные массы и террасовидные уступы. Очень часто внешним признаком оползней является так называемый «пьяный лес» и разорванные, искривленные, саблевидные стволы деревьев. За счет сползания пород стволы деревьев теряют свою вертикальность в различных направлениях, а иногда даже рас­щепляются. Аналогичным образом теряют вертикальность столбы телефонной связи и электролиний, заборы, стены. На оползне­вых склонах можно наблюдать разрушенные дома или здания со значительными трещинами. Характерной чертой этих трещин яв­ляется наибольшее раскрытие в нижней части здания по склону.

Для возникновения и развития оползней необходимы некото­рые определенные условия. Среди них наибольшее значение для склонов имеют: высота, крутизна и форма, геологическое строе­ние, свойства пород, гидрогеологические условия.

При всех равных условиях крутые склоны более подвержены оползням, чем пологие. Так, установлено, что склоны с крутиз­ной менее 15° оползней не образуют. Оползни свойственны скло­нам выпуклой и нависающей конфигурации.

Большое влияние на развитие оползневых процессов оказыва­ет геологическое строение и литологический состав пород скло­на. Наиболее часто оползни проявляются при залегании слоев с падением в сторону склона, например оползни Черноморского побережья (Туапсе—Сочи). Типичными оползневыми породами следует считать различные глинистые образования, для которых характерно свойство «ползучести». Такой процесс, например, происходит на склонах лессовых толщ. Подавляющее большин­ство оползней приурочено к выходам подземных вод.

Устойчивость склона (или степень устойчивости) определяет­ся соотношением сил, стремящихся столкнуть массу пород вниз по склону, и сил, которые сопротивляются этому процессу (рис. 149—151). Устойчивость земляных масс на склонах выража­ется уравнением

Т= Мвч>+ СР,

где Т— сдвигающая составляющая веса массива; N — нормальная составляющая веса; Р — поверхность скольжения оползня; С — сцепление; 1§ср — коэффициент внутреннего трения.

Степень устойчивости склона определяют коэффициентом

Числитель отражает сумму сил, которые сопротивляются воз­никновению сползания, в знаменателе — сталкивающие силы.

 

 

Рис. 149. Силы, действующие на склоне: а — параллелограмм сил; 6 — при К^ < 1; в — при К^ = 1; г — при

Lt; 1

Сопротивление оползню оказывают сцепление и внутреннее трение пород. К сдвигающим силам относят вес пород, располо­женных на них зданий и сооружений, гидростатические и гидро­динамическое давление подземных вод и т. д.

При А^ > 1 склон находится в устойчивом состоянии; при Ау_СТ = 1 в предельном равновесии; при К_усг < 1 — в неустойчивом положении и даже происходит оползание.

Для того чтобы склон стал неустойчивым и земляные массы начали сползать, необходимо дополнительное воздействие. Спол­зание может возникнуть под действием природных процессов или от производственной деятельности человека.

Основными причинами оползней следует считать три группы процессов:

Рис. 150. Схемы различных типов оползней (по М.Васичу): а — асеквентные; б— консеквентные; в — инсеквентные

1. Процессы, изменяющие внешнюю форму и высоту склона:
колебания базиса эрозии рек, оврагов; разрушающая работа волн
и текучих вод; подрезка склона искусственными выемками.

2. Процессы, ведущие к изменению структур и ухудшению
физико-механических свойств, слагающих склон пород за счет

Рис. 151. Характерные типы поверхностей («линий») скольжения оползневых

тел (по М.Васичу): а—круглоцилиндрические; б—прямолинейные; « — «неправильные»

процессов выветривания, увлажнения подземными, а также дож­девыми, талыми и хозяйственными водами, за счет выщелачива­ния водорастворимых солей и выноса частиц текучей водой с об­разованием в породе пустот (суффозия).

3. Процессы, создающие дополнительное давление на поро­ды, слагающие склон: гидродинамическое давление при фильтра­ции воды в сторону склона; гидростатическое давление воды в трещинах и порах породы; искусственные статические и динами­ческие нагрузки на склон; сейсмические явления.

Из перечисленного видно, сколь многообразны условия и причины возникновения оползней. При этом следует помнить, что каждый случай образования оползня может быть связан од­новременно с несколькими причинами.

В оползне выделяют следующие элементы (рис. 152):

• оползневое тело;

• поверхность скольжения, форма которой может быть цилин­
дрической, волнистой, плоской;

• бровка срыва, там, где произошел отрыв оползневого тела от
коренного массива пород;

• террасовидные уступы или оползневые террасы (не следует
смешивать с речными террасами);

• вал выпучивания, разбитый трещинами;

• подошва оползня — место выхода на поверхность плоскости
скольжения, оно может располагаться выше и ниже подошвы
склона или быть на его уровне.

Граница оползневого тела в плане может быть выражена четко в виде резкой бровки. Однако нередки случаи, особенно для плас­тичных глинистых пород, когда эта граница трудно различима.

Река

Базис эрозии

Рис. 152. Основные элементы оползневого цирка (по М.Васичу):

1 — наиболее глубокая линия скольжения; 2 — верховая линия скольжения; 3— оползневый уступ (обрыв); 4— «язык» оползня; 5 —смещенные мелкие тела (части оползня); 6— ополз­невые террасы с уклоном к оползню; 7 —тело оползня; 8— подстилающие породы; 9— поро­ды (коренные) оползневого склона; 10 — форма склона до оползня; 11 — делювий

В рельефе оползневые тела могут иметь вполне определенные и четко выраженные формы. В однородных породах типа лессо­видных суглинков наиболее распространены оползневые цирки (рис. 153). Если в склоне развито несколько оползневых цирков, то между ними располагаются межоползневые гребни. На склонах речных долин оползни нередко образуют террасовидные уступы (оползневые террасы), наклоненные в сторону, обратную паде­нию склона.

Оползневые тела могут иметь сложное строение. На одном и том же участке может быть одна или несколько поверхностей скольжения. В этом случае различают оползни одно-, двух- и многоярусные. В однородных грунтах плоскость скольжения при­обретает примерно форму цилиндрической поверхности, в слож-

Рис. 153. Оползневый цирк

но построенных склонах она может совмещаться с плоскостями напластования или, наоборот, пересекать их (рис. 154).

Скорость движения оползневого тела различна. Принципиаль­но все оползни можно разделить на соскальзывающие и постепен­но сползающие. При соскальзывании тело оползня перемещается мгновенно, в один прием. Большинство оползней смещается по­степенно, хотя и с различной скоростью — от долей миллиметра в сутки до нескольких десятков метров в час.

Движение медленных оползней определяют по наблюдениям за реперами, установленными в теле оползня и за его пределами, а также по маякам, которые укрепляют по обеим сторонам трещин.

Классификация оползней предусматривает выделение собст­венно оползней, а также их разновидностей в виде сплывов (или сплывин) и оползней-обвалов.

Собственно оползни происходят только путем скольжения зем­ляных масс по склону. Плоскость скольжения обычно располага­ется на значительных глубинах (многие метры).

Сплывы — смещение земляных масс на небольшой площади (сотни квадратных метров) вследствие водонасыщения верхних слоев. Глубина залегания плоскости скольжения до 1 м. Свойст­венны весеннему периоду года.

Оползни-обвалы представляют собой смещение земляных масс одновременно по типу скольжения и обвала, типичны для кру­тых склонов.

Борьба с оползнями представляет сложную задачу. Это связа­но с многообразием причин, порождающих этот процесс.

Противооползневые мероприятия назначают с учетом активно­сти оползня. Различают оползни действующие и недействующие.

Недействующие оползни движений не проявляют. Сползание произошло достаточно давно и поверхность оползневого тела и

а

 

Рис. 154. Развитие оползней и положение плоскостей скольжения в зависимости от геологического строения склона:

а — в однородных породах; б— при наклонном залегании слоев пород; в— при выдавливании глин из-под скальных пород; А — линия скольжения; В — форма склона после схода оползня

следы смещения сглажены геологической деятельностью атмо­сферных вод. При подработке такие склоны могут приходить в движение.

Действующие оползни требуют применения противооползне­вых мероприятий. Выбор того или иного мероприятия или комп­лекса мероприятий зависит от причины, которая порождает дан­ный оползень (рис. 155).

Противооползневые мероприятия. Борьба с оползнями во мно­гих случаях оказывается чрезвычайно сложной, дорогостоящей и зачастую неэффективной. Для успешного применения противо­оползневых мероприятий необходимо высококачественное выпол­нение инженерно-геологических изысканий для оценки фактиче­ской степени устойчивости склона. Эти изыскания выполняют согласно СНиП 11.02-96 и СП 11.105-97.

Ряд специалистов отмечает, что для успешной реализации противооползневых мероприятий необходима разработка вопро­сов специальной стратегии и тактики. К первым относят:

• установление природы возможных форм нарушения устойчи­
вости склона и разработку рациональных расчетных схем;

• количественную оценку (иногда с некоторым приближением)
степени устойчивости склона (определение коэффициента устой­
чивости — запаса);

• выявление наиболее эффективных путей повышения степени
устойчивости склона до необходимых пределов;

• проектирование откосов с наперед заданной степенью устой­
чивости.

Вторые заключаются в выборе в пределах наличных возмож­ностей наиболее эффективных для конкретного случая противо­оползневых мероприятий и сооружений, не забывая при этом о преимуществах «превентивных» профилактических методов.

Рис. 155. Деформации

подпорной стены в подошве

оползня

Противооползневые мероприятия подразделяют на два вида:

• активные, способные воздействовать на основную причину
оползня путем полного пресечения или некоторого ослабления ее
действия, в частности, снятие перенапряжения грунтовой толщи
за счет разгрузки любого вида;

• пассивные, направленные на повышение значимости факто­
ров сопротивления, влияющих положительным образом на степень
устойчивости, например, пригрузка, закрепление любыми спосо­
бами.

Мероприятия по обеспечению охранной обстановки касаются в основном ограничений деятельности человека в районе склона:

• по зеленому поясу (запрещение рубки леса, корчевания и
разработки участков под огороды, уничтожение кустарников, тра­
вяного покрова);

• по строительству (установление границы предельной застрой­
ки, типа и веса сооружений, снос существующих сооружений, за­
медление темпов строительства);

• по земляным работам (запрещение любых разработок в пас­
сивной зоне — у подножия, в загрузке склона в активной зоне — у
бровки, увеличение крутизны откоса, вскрытие неустойчивых
грунтов);

• в области водного хозяйства (запрещение спуска поверхност­
ных вод и поливов, содержание в порядке водоотводящих и осу­
шительных устройств, водопроводно-канализационных систем, за­
делка ям, трещин, установление уровней и темпов сработки вод,
омывающих откос);

• по динамическим воздействиям (запрещение применения
взрывных работ, забивки свай, работы транспортных средств), то
же относится и к вибрационным воздействиям.

Берегозащитные мероприятия и сооружения на водотоках и во­доемах у подножья склона включают отвод и выравнивание ру­сел, устройство защитных покрытий, возведение лотков, быстро­токов, перепадов, стен — набережных.

Водоотводные осушительные и дренажные мероприятия и устройства делят на:

• работы на поверхности (планировка местности, заделка тре­
щин, устройство покрытий, дамб, обвалования, нагорных и осу­
шительных каналов, лотков, каптаж источников);

• обустройство дренажей (продольные и поперечные прорези и
галереи, дренажные шахты, поглощающие скважины и колодцы);

• выполнение изоляционных мероприятий (устройство различных
инъекционных завес, глинизация, замораживание грунтов).

Землеустроительные мероприятия направлены на:

• разгрузочные работы в активной зоне (полный съем оползне­
вых масс, срезка активной части оползня, очистка скальных отко­
сов, террасирование и уполаживание склона, общая планировка
склона) и пригрузки в пассивной зоне (отсыгка и отвал грунта);

• покрытие скальных склонов металлическими и геосинтетиче­
скими сетками;

• армирование поверхности геосинтетическими материалами
(сетками, ячеистыми каркасами и т. п.);

• устройство каменных ловушек.

Механическое крепление склона (откоса) связано с устройством одиночных прошпиливающих элементов в виде свай различного типа, проходящих сквозь оползень в коренные породы или ря­дов в виде шпунтовых стенок, инъекционных и мерзлотных за­вес и др.

Подпорные сооружения предусматривается возводить в виде шпунтовых стенок (металлических, железобетонных, деревянных), подпорных стен (каменных, бетонных, железобетонных), стен из свай-оболочек большого диаметра, а также в виде упорных валов (поясов) из грунта, каменной наброски, массивов-гигантов.

Покрытия предназначены для закрепления поверхности скло­на от воздействия ливневых и речных вод. Их выполняют из песчаных, гравелистых, галечных грунтов, каменной наброски, каменного мощения, шлакоглинобетона, асфальта и асфальтобе­тона, бетона и железобетона, геосинтетических пленок из арми­рованного высокопрочного полиэтилена. Для закрепления бере­говой зоны часто используют фашинные тюфяки.

Использование растительности направлено на закрепление и осушение склона. Здесь предусматривается сплошное травосея­ние, посадка влаголюбивого кустарника, облесение склона (вяз, дуб, клен, липа, лиственница).

Искусственное уплотнение и закрепление грунтов на склоне предусматривает проведение различных инъекций (цементация, силикатизация, битумизация, глинизация), замораживание грун­тов, уплотнение электроосмосом.

Обеспечение устойчивости возводимых сооружений в зоне дей­ствий оползня преследует цель повышения безопасности и вклю­чает мероприятия:

• удаление неустойчивого массива на всю его мощность (до ко­
ренных неоползнеопасных пород);

• закладку глубоких фундаментов, опирающихся на устойчивые
породы;

• устройство фундаментов из буронабивных свай;

• использование каркасных конструкций;

• армирование крутых откосов геосинтетическими сетками и
каркасами;

• применение железобетонных поясов;

• устройство деформационных швов.

Глава 28

СУФФОЗИОННЫЕ И КАРСТОВЫЕ ПРОЦЕССЫ

Суффозионные процессы. При фильтрации подземная вода со­вершает разрушительную работу. Из пород вымываются составля­ющие их мелкие частицы. Это сопровождается оседанием поверх­ности земли, образованием провалов, воронок (рис. 156). Этот процесс выноса частиц, а не его последствия, называют суффозией.

Различают два вида суффозии — механическую и химическую. При механической фильтрующаяся вода отрывает от породы и вы­носит во взвешенном состоянии целые частицы (глинистые, пыле-ватые, песчаные); при химической вода растворяет частицы поро­ды (гипс, соли, карбонаты) и выносит продукты разрушения.

При одновременном действии этих двух видов суффозии ино­гда применяют термин — химико-механическая суффозия. Такая суффозия может быть в лессовых породах, где растворяется кар­бонатное цементирующее вещество и одновременно выносятся глинистые частицы.

Основной причиной суффозионных явлений следует считать возникновение в подземных водах значительных сил гидродина­мического давления и превышение величины некоторой критиче-

Р и с. 156. Суффозионный

провал в толще суглинков:

1 — снег

осой скорости воды. Это вызывает отрыв и вынос частиц во взве­шенном состоянии. Взвешивание частиц происходит при критическом напоре /_кр, который можно определить по формуле

/_кр = (Л - 1)(1 - п) + 0,5л,

где Л — плотность породы (песка); п — пористость породы.

Гидродинамическое давление Д г/см³, действующее по каса­тельной к депрессионной кривой дренируемого потока, определя­ют по формуле

И = Дол/,

где До = 1 — плотность воды; п — пористость; / — гидравлический уклон (градиент).

Суффозия наиболее свойственна гранулометрически неодно­родным породам. Процесс механической суффозии в разнозерни-стом песке происходит следующим образом. Песок состоит из частиц различного размера — больших и малых. Большие части­цы создают структурный каркас породы. Поры достаточно вели­ки и через них под действием фильтрующейся воды свободно проходят мелкие частицы (глинистые, пылеватые). Суффозия в таких песках возникает с момента появления критического напо­ра Аф > 5.

Суффозия может происходить в глубине массива пород или вблизи поверхности земли.

В глубине массива перенос мелких частиц осуществляется во­дой из одних пластов в другие или в пределах одного слоя. Это приводит к изменению состава пород и образованию подземных каналов. В глубине массива суффозия может возникать также на контакте двух слоев, различных по составу и пористости. При этом мелкие частицы одной породы потоком воды переносятся в поры другой породы. При суффозии на контакте между слоями иногда формируются своеобразные прослои или вымываются пус­тоты. Это можно наблюдать на контакте глинистых и песчаных слоев, когда соотношение коэффициентов фильтрации этих пород больше двух. Характерными являются пустоты лессовых пород, в частности, на контакте с подстилающими их кавернозными изве­стняками-ракушечниками. Размер пустот иногда достигает не­скольких метров. Такие небольшие пещеры развиты, например, на склонах долины р. Темерник в г. Ростове-на-Дону (рис. 157). Раз­витие пещер нередко сопровождается провалом поверхности зем­ли, повреждением зданий и подземных коммуникаций.

УГВ

Рис. 157. Суффозионная полость (/) в лессовых породах, залегающих на склоне рельефа,

сложенном

известняками-ракушечниками

(2) и глиной (3):

4 — здания

Следует отметить, что в лессовых породах суффозия развива­ется не долько на контактах, айв самых толщах, образуя так называемый глиняный, или лессовый, карст.

Развитие пустот начинается с ходов землероев и при условии возникновения в них турбулентных завихрений фильтрующей во­ды. Порода разрушается и образуются пустоты размыва.

Как механическая, так и химическая суффозия активно про­является также вблизи поверхности земли при естественном или искусственном изменении гидродинамических условий — форми­ровании воронок депрессии, колебаниях уровня подземных и по­верхностных вод, откачках, дренировании. Суффозионные про­цессы часто возникают на склонах речных долин и откосах котлованов и берегах водохранилищ при быстром спаде паводко­вых вод или сбросе лишних вод, в местах выхода на поверхность грунтовых вод, на орошаемых территориях (рис. 158).

В откосах строительных выемок суффозионный вынос частиц приводит к оседанию поверхности, образованию провалов, воро­нок, оползней. Например, в районе Волгограда многие оползни связаны с суффозионным выносом песка грунтовыми водами. На орошаемых землях дельт рек Терека и Сулака (Прикаспий) за счет инфильтрации воды и перепада ее скоростей на границе су-песчано-суглинистых отложений с озерно-аллювиальными тре­щиноватыми глинами образуются крупные провалы, разрушается оросительная сеть, магистральные каналы.

Химическая суффозия может проходить длительное время и выщелачивает не только карбонаты и другие сравнительно легко растворимые вещества, но и кремнезем. При значительном рас­творении пород химическая суффозия переходит в карстовый процесс.

При исследовании пород, в которых наблюдается или воз­можна фильтрация воды, необходимо выявлять их способность к суффозии. Следует учитывать, что при малом гидродинамическом давлении в породах может происходить только фильтрация воды,

Водохранилище

НПУ

Рис. 158. Схема формирования суффозионной каверны под насыпной плотиной (по М.Васичу) (обозначения ясны из рисунка)

при повышении давления начинается суффозия. Для выявления этих свойств определяют критические градиенты и давление во­ды, при которых начинается процесс суффозии. Эту работу про­водят в лабораторных и полевых условиях.

При проектировании объектов необходимо установить возмож­ность проявления суффозионной осадки, определить величину и характер протекания суффозной осадки (5"_с). При этом следует определять всю суммарную величину вертикальной деформации засоленного основания, которая складывается из осадки, вызван­ной уплотнением грунтов от нагрузки объектов, и суффозионной осадки.

При прогнозе величины суффозионной осадки следует учиты­вать:

• в глинистых грунтах с содержанием глинистых частиц более
40 % осадка практически не проявляется;

• наибольшая осадка наблюдается при высокой засоленности и
большой пористости грунтов;

• величина и характер протекания осадки во времени во мно­
гом зависят от химического состава фильтрующейся в грунте воды.

Величина суффозионной осадки определяется по результатам полевых испытаний засоленных грунтов статической нагрузкой (штампом) после длительного замачивания.

Строительство на суффозионных грунтах имеет свои трудно­сти и осуществляется по специальным требованиям строительных

норм и правил. При возведении объектов используются различ­ные приемы строительства:

• прорезка фундаментами зданий слоя суффозионного фунта;

• водозащита оснований от проникновения в них атмосферных
и технических вод;

• прекращение фильтрации подземной воды устройством дре­
нажей и водонепроницаемых завес;

• отсыпка на основании фунтовых подушек из песка или су­
глинков;

• предпостроечное рассоление и уплотнение фунтового осно­
вания;

• искусственное закрепление массива фунтов методами техни­
ческой мелиорации (кроме крупнообломочных фунтов, обладаю­
щих высокой фильтрационной способностью).

Выбор того или иного приема строительства зависит от геологи­ческого строения и гидрогеологической обстановки строительной площадки, типа и вида фунтов оснований, характера засоления, конструкции объекта и технических возможностей строительной организации.

Суффозионные явления отрицательно сказываются на устойчи­вости зданий и сооружений. С суффозией следует активно бороть­ся. Основой всех мероприятий является прекращение фильтрации воды. Это достигается различными путями: регулированием повер­хностного стока атмосферных вод и гидроизоляцией поверхности земли; перекрытием места выхода подземных вод тампонировани­ем или прифузкой песком; устройством дренажей для осушения пород или уменьшением скорости фильтрации воды; упрочнением ослабленных суффозией пород методами силикатизации, цемента­ции, глинизации, применением специально выбранных видов фундаментов, например свайных.

Карстовые процессы.Это процессы выщелачивания водораст­воримых горных пород (известняков, доломитов, гипсов) подзем­ными и атмосферными видами и образования в них различных пустот.

Для карстового процесса (в отличие от обычной суффозии) главным является растворение пород и вынос из них веществ в растворенном виде (рис. 159).

В России карст имеет широкое распространение в районах западного Приуралья (закрытый гипсовый и известняковый карст), на Русской равнине (закрытый известняковый карст), в Приангарье (известняковый карст) и во многих других местах Сибири, Кавказа и Дальнего Востока.

Возникновение и развитие карста обусловлено способностью пород к полному растворению, наличием проточной воды и сте-

Рис. 159. Известняки,

подверженные карстовому

процессу

пенью ее минерализации, геологическим строением участка, ре­льефом местности, трещиноватостью пород, характером растите­льности, климатом.

Из всех пород наиболее растворимыми водой являются соли (хлориды), гипсы с ангидритами и известняки. Для растворения одной части каменной соли (галита) достаточно трех частей во­ды, а для гипса нужно уже 480 частей воды. Труднее всего рас­творяются известняки. В зависимости от содержания в воде СО₂ и от температуры для растворения одной части минерала кальци­та, из которого обычно слагаются известняки, требуется от 1000 до 30 000 частей воды. Аналогичным образом растворяются доло­мит и магнезит.

Причины различной растворимости минералов зависят от энергии кристаллических решеток. Чем больше эта энергия, тем труднее растворяется минерал. Кроме того, растворимость поро­ды зависит от крупности составляющих ее частиц. Мелкие зерна при всех прочих равных условиях растворяются быстрее.

Одним из главных факторов карстообразования является дей­ствие воды — атмосферной, речной, подземной, если она не об­ладает повышенной минерализацией. Наиболее сильно растворя­ет породы слабо минерализованная вода, а также водные растворы, содержащие свободную углекислоту. В этом случае рас­творяющее действие воды увеличивается во много раз. Растворе­нию способствует повышенная температура и движение воды. За­висимость растворимости кальцита от температуры представлена следующим примером:

Температура, °С....................................................... 25 50 100

Растворимость, мг/л................................................ 14,33 15,04 17,79

Одним их самых важных условий развития карста является сте­пень водопроницаемости пород. Чем более водопроницаема поро-

да, тем интенсивнее развивается процесс растворения. Наилучшие условия в этом отношении создаются в трещиноватых породах, особенно при наличии трещин шириной не менее 1 мм, так как это обеспечивает свободную циркуляцию воды. Вода постепенно разрабатывает трещины в каналы и пещеры. Этот процесс, полу­чивший название коррозии, продолжается до водоупора или уровня подземных вод. У коррозионного процесса, как и у эрозионного, имеется нижний предел развития, называемый базисом коррозии, которым чаще всего бывает уровень ближайшей реки, озера или моря, а также поверхность водоупорных пород.

Поднятие или опускание карстового массива, вследствие дви­жений земной коры, вызывает изменение положения базиса кор­розии. Карстовый процесс при этом либо усиливается, либо ослабевает.

Ниже уровня подземных вод, если они достаточно минерали­зованы, и поток их движется медленно, карстообразование не происходит. В этой части массива наблюдается цементация тре­щин за счет выпадения из водного раствора кальцита и (или) других веществ. В связи с этим в карстующемся массиве следует различать зону карстообразоватя и зону цементации (рис. 160).

Интенсивность карстообразования определяется мощностью слоя карстующихся пород. При малой мощности исключается возможность возникновения больших пустот. К тому же мало­мощные слои растворимых в воде пород часто переслаиваются с глинами, иногда даже перекрываются глинистыми отложениями. Глинистый материал препятствует циркуляции воды, заполняет (забивает) трещины пород.

Очень большое влияние на развитие карста оказывает климат (количество и характер распределения осадков по сезонам года, температурный режим верхних слоев земной коры). Так, установ­лено, что на Урале до 50 % карбонатных солей выносится водами в весенний период. Зимой их вынос составляет всего лишь не­сколько процентов от общегодового количества. При рельефе, ко-

Рис. 160. Зоны

карстового массива

в известняке:

/ — зона развития карста;

//— зона цементации;

УГВ — уровень грунтовых

вод; 1 — атмосферные воды;

2 — суглинки

торый не обеспечивает поверхностного стока, роль атмосферных вод значительно возрастает.

Влияние растительности на развитие карста двоякое. С одной стороны, лесная подстилка и гумус обогащают воду свободной СО₂ и усиливают ее растворяющую деятельность, с другой сторо­ны, глинистый элювий, формирующийся на покрытых раститель­ностью территориях, уменьшает инфильтрацию и размывающую силу поверхностных вод. Уничтожение леса и дернового покрова всегда способствует развитию поверхностных карстовых форм.

Формы карста. В процессе выщелачивания в карстующихся породах образуются различные по своему положению и форме пустоты, или карстовые формы.

По отношению к земной поверхности различают два типа карста: открытый и скрытый. При открытом типе карстующиеся породы лежат непосредственно на поверхности земли, а при скрытом они перекрываются слоями нерастворимых водопрони­цаемых пород и лежат на некоторой глубине. Примером открыто­го карста могут быть районы молодых складчатых гор (Кавказ и др.). Скрытый карст распространен на Русской равнине.

Из многочисленных форм карста наиболее часто встречаются: на поверхности земли — карры, воронки, полья и в глубине кар­стующихся толщ — каверны и пещеры.

Карры — мелкие желоба, борозды и канавы на склонах рельефа местности из карстующихся пород в виде известняков (рис. 161). Глубина карров колеблется от нескольких сантиметров до 1—2 м.

Воронки —углубления различных форм и размеров (рис. 162). Диаметр их колеблется от 3—4 до 40—50 м, глубина от 1—2 до десятков метров.

По происхождению воронки разделяют на поверхностные и провальные. Поверхностные воронки образуются в результате вы-

Р и с. 161. Карры в известняках 414

Рис. 162. Карстовая воронка в мергелях

щелачивания и размыва пород атмосферными и талыми водами в области открытого карста. Форма этих воронок обычно блюдце-образная. Провальные воронки возникают при обрушении кровли над подземными пустотами (пещерами и т. д.), образовавшимися также в процессе карстообразования. Значителььные по размерам провальные воронки иногда именуют пропастями. Свежие прова­льные воронки имеют шахтообразную форму. В дальнейшем, в частности в гипсах и солях, края воронок приобретают плавные очертания.

На дне воронок всегда есть трещины, по которым вода посту­пает в глубину массива пород. В большинстве случаев воронки располагаются по определенным линиям, которые соответствуют основному направлению трещин массива. Такие вытянутые серии воронок иногда преобразуются в карстово-эрозионный овраг.

Полы возникают в результате постепенного объединения во­ронок или опускания больших участков земной поверхности в результате карстового выщелачивания пород на глубине толщ. По длине полья простираются на сотни метров и даже километров, глубина достигает нескольких метров.

Каверны образуются в результате растворения пород по мно­гочисленным трещинам. Карстующиеся породы становятся похо­жими на пчелиные соты.

Пещеры — подземные пустоты, формирование которых связа­но с растворением пород и сопровождается эрозией и обрушени­ем. Колебание базиса коррозии нередко приводит к появлению пещер, располагающихся в несколько этажей. В качестве приме­ра можно привести Жигулевские горы. На рис. 163 показана пе­щера в известняках.

В массиве карстующихся пород наблюдается обычно несколь­ко пещер, связанных воедино ходами и трещинами, по которым

Рис. 163. Пещера в известняках

циркулирует подземная вода. Пещерам свойственны озера и под­земные реки.

Пещеры разнообразны по форме и размерам. Наиболее круп­ной среди известных является Мамонтова пещера в Северной Америке. Если все проходы и галереи этой пещеры вытянуть в од­ну линию, то их длина составит 240 км. Высота одного из залов достигает 40 м при размере в плане 163 х 87 м. Самой высокой в мире пещерой среди известных является Анакопийская пропасть в Новом Афоне (Кавказ). Один из ее залов имеет высоту более 70 м.

Строительство в карстовых районах связано со значительны­ми трудностями, так как карстующиеся породы являются нена­дежным основанием. Пустотность снижает прочность и устойчи­вость пород, как оснований зданий и сооружений. Развитие карстовых форм может вызвать недопустимые осадки или даже полное разрушение конструкций. Карстовый процесс особенно опасен для гидротехнических сооружений. Через карстовые пус­тоты возможны утечки воды из водохранилищ, каналов. При строительстве в карстовых районах необходимо осуществлять ряд мер, направленных на прекращение развития карстовых форм, повышения устойчивости и прочности пород:

• предохранять растворимые породы от воздействия поверхно­стных и подземных вод, что достигается планировкой территории, 416

устройством системы ливнеотводов, покрытием поверхности слоем жирной глины, выполняющей роль гидроизоляции. Фильтрация подземных вод пресекается сооружением дренажных систем;

• упрочнять карстующиеся породы и одновременно предотвра­щать доступ в них воды, что может быть достигнуто нагнетанием в трещины и мелкие пустоты жидкого стекла, цементного или гли­нистого раствора, горячего битума.

В карстовых районах предусматривают строительство зданий малочувствительных к неравномерным осадкам, фундаменты свайного типа и другие специальные конструктивные решения.

Для правильного проектирования зданий и сооружений в карстовых районах необходимы детальные инженерно-геологиче­ские исследования, которые должны носить комплексный харак­тер. При этом изучают климат, растительность, гидрологию, гео­морфологию, геологию местности, подземные воды и в том числе все, что связано с самими карстовыми формами, что соб­ственно определяет СНиП 11.02—96.

Инженерно-геологические исследования позволяют обнару­жить и нанести на карту районы карстующихся пород, выделить наиболее опасные участки, где капитальное строительство прак­тически невозможно, определить наличие карстовых форм под землей. В этом некоторую помощь могут оказать геофизические методы разведки, в частности электроразведка.

Принципиальное значение имеет определение степени актив­ности карстового процесса. В связи с этим различают: действую­щий карст, который развивается в современных условиях, и пас­сивный, или древний, карст, развитие которого происходило в прошлом. В последнем отсутствует циркуляция воды. Такие кар­стовые формы часто содержат делювиально-пролювиальный материал, задернованы, покрыты кустарниковой и даже древес­ной растительностью. При изменении базиса коррозии и других причин пассивный карст может перейти в активную стадию.

При активном карсте степень закарстованности пород про­должает возрастать. Для растущих карстовых форм характерны четкие очертания, циркуляция воды, зияние трещин, отсутствие древесной растительности.

Возможности возведения сооружения в районе активного кар­ста определяют сроком службы и особенностями его эксплуата­ции. В связи с этим важное значение имеет определение скоро­сти развития карстового процесса. Для приближенной оценки степени закарстованности территории и скорости развития карста существует ряд способов, в том числе длительное наблюдение за карстообразованием в данном районе.

Карстовые районы по степени устойчивости можно разделить на пять категорий:

1) весьма неустойчивые, образуются по 5—10 воронок в год
на 1 км²;

2) неустойчивые — 1—5 воронок в год на 1 км²;

3) средней устойчивости — 1 воронка на 1 км² за время от
одного года до 20 лет;

4) устойчивые — 1 воронка на 1 км² за 20—50 лет;

5) весьма устойчивые, на которых отсутствуют или имеются
лишь старые воронки; свежих провалов не зарегистрировано за
последние 50 лет.

Скорость развития карстового процесса можно определить с помощью показателя активности карстового процесса

где А — показатель активности карстового процесса; V— объем растворенной в течение 1000 лет породы; У₁ — объем карстую-щихся пород.

Глава 29

ПЛЫВУНЫ

Плывунами называют водонасыщенные рыхлые породы, обыч­но пески, которые при вскрытии различными горными выработ­ками разжижаются, приходят в движение и ведут себя подобно тяжелой вязкой жидкости.

Плывунные свойства, кроме песков, при определенных усло­виях могут проявлять пылеватые суглинки, супеси, т. е. породы, обладающие значительной пористостью.

Основной причиной проявления у пород плывунных свойств является гидродинамическое давление поровой воды, которое со­здается в результате перепада (градиента) давления фунтовых вод при вскрытии котлована (траншей и т. п.). В связи с обычно ма­лой водопроницаемостью плывунных пород гидравлический гра­диент вызывает фильтрационное давление на частицы породы, обусловливая их движение по направлению градиента или, иначе говоря, в сторону разгрузки, в котлован. Для определения крити­ческого значения градиента фильтрации 7^, при котором порода переходит в плывунное состояние, рекомендуют формулу

Ар = (Р - 1)(1 - я),

где р — плотность породы; п — пористость.

В плывунном состоянии породы утрачивают всякие структур­ные связи. Частицы переходят во взвешенное положение, т.е. по существу, плывуны имеют в этот момент плотность некоей вяз­кой жидкости.

Интенсивность плывунных явлений в породах зависит от ве­личины градиента, гранулометрического и минерального состава формы частиц, плотности породы и ряда других факторов.

Плывуны, находящиеся в покое, слабо отдают воду и малово­допроницаемы.

Плывуны разделяют на ложные (псевдоплывуны) и истинные.

Ложные плывуны — это породы, не имеющие структурных свя­зей, обычно в виде различных песков. Переход в плывунное со­стояние происходит под действием высокого гидродинамического давления потока подземных вод. Коэффициент фильтрации до­стигает 1—2 м/сут и более. Частицы породы находятся во взве­шенном состоянии. Трение между ними сводится к нулю. Пески этого вида плывунов очень легко оплывают. Плотность в безвод­ном состоянии колеблется от 1,5 до 1,75 т/м³. Вода светлая или слабо мутная. Взвешивающее действие воды при определенных условиях проявляется также в песках некоторых морских побере­жий, образуя так называемые зыбучие пески. Под действием гид­родинамического давления во взвешенное состояние могут пере­ходить не только пески, но некоторые другие рыхлые породы.

Характерной особенностью ложных плывунов является до­вольно легкая отдача ими воды. При высыхании они образуют рыхлую или слабо сцементированную массу.

Истинные плывуны — это породы с коагуляционными или смешанными связями в виде глинистых песков, а также супесей, суглинков. Структурные связи обусловлены присутствием глини­стых (менее 0,001 мм) частиц с высокими гидрофильными свой­ствами. Переход в плывунное состояние определяется невысоким гидродинамическим давлением и присутствием притягивающих к себе влагу (гидрофильных) глинистых частиц. Вокруг этих частиц формируются пленки связанной воды, что ослабляет структурное сцепление и уменьшает водопроницаемость пород. Значения ко­эффициента фильтрации очень низкие — от 0,005 до 0,0001 см/с.

Плотность истинных плывунов в безводном состоянии равна 1,8—2,2 т/м³. Разжижение плывунов происходит при влажности, меньшей полной влагоемкости. Глинистые частицы окрашивают воды в серовато-молочный цвет. При высыхании истинные плы­вуны вследствие склеивающего действия глинистых частиц обра-

зуют довольно сильно сцементированные массы. Характерной особенностью истинных плывунов является слабая отдача воды. Они «плывут» в основном за счет физически связанной воды.

Есть некоторые данные (В.В. Радина, 1975), что в истинных плывунах на имеющейся в них органике развиты колонии мик­роорганизмов, продукты жизнедеятельности которых способству­ют проявлению плывунных свойств.

В строительной практике важно определить способность по­роды переходить в плывунное состояние и вид плывуна. Это можно сделать по ряду внешних признаков и на основе лабора­торных анализов.

Склонность породы переходить в плывунное состояние мож­но установить по величине водоотдачи, высокой пористости (бо­лее 43 %), по гидрофильности глинистых частиц и другим факто­рам. В полевых условиях способность к плывунности пород устанавливается по образованию в скважинах при бурении водо-песчаных «пробок».

Наиболее сложно определить вид плывуна. Для этого необхо­димо изучить весь комплекс инженерно-геологических и гидроге­ологических условий. Можно также использовать некоторые внешние признаки. Так, истинный плывун в котлованах дает скопление воды в виде «цементного» молока. Песок, взятый из котлована, имеет вид маловлажного грунта, воду не отдает и по­степенно оплывает в лепешку.

Плывуны осложняют строительство. Они создают большие трудности в проходке строительных выработок, стремясь запол­нить выработанное пространство. При условии замкнутого про­странства плывуны могут быть надежными основаниями, но со­здать такой контур трудно. Возможно выпирание плывунов из-под фундаментов, что вызывает оползни, провалы поверхно­сти, деформацию зданий и сооружений. Открытый водоотлив из котлованов опасен проявлением суффозии на окружающей тер­ритории. Опасна подрезка склона, дающая выход плывунам. Примером может служить случай со 100-метровым трамплином на Воробьевых горах в Москве. После строительства трамплина строители начали подрезать грунт в нижней части склона, чтобы придать ему необходимую кривизну для безопасного приземле­ния лыжников. Были вскрыты плывуны, которые стремительно заполнили выемку и затопили экскаватор и вызвали оседание от­коса. Плывуны очень чувствительны к вибрации и динамическим ударам, даже на значительно удаленных расстояниях от места возмущения.

Борьба с плывунами сложна и не всегда принятые меры дают желаемые результаты. В таких случаях приходится отказываться 420

от устройств котлованов и применять свайный вариант фунда­ментов или подошву фундамента не доводить до слоя плывунных пород. В выборе метода борьбы важнейшее значение имеет вид плывуна.

Все способы борьбы с плывунами можно разделить на 3 группы:

• искусственное осушение плывунных пород в период строите­
льства (открытая откачка воды из котлованов, иглофильтры и др.);

• ограждение плывунов путем создания шпунтовых стен
(рис. 164);

• закрепление плывунов путем изменения их физических
свойств (силикатизация, цементация, замораживание и т. д.).

Для ложных плывунов применимы все способы борьбы. В борьбе с истинными плывунами можно использовать ограждение, замораживание и электрохимическое закрепление. При проходке подземных выработок используют повышенное давление, уравно­вешивающее давление воды плывуна.

Возможность осушения плывунов зависит от их коэффициен­та фильтрации. При к_ф > 1 м/сут откачку воды производят из скважин; при к$< 1,0...0,2 м/сут следует использовать специаль­ные установки — иглофильтры, позволяющие произвести осуше­ние до глубины 5—6 м, и при иглофильтрах особой конфигура­ции — до 12—15 м и более. При к_ф < 0,2 м/сут иглофильтры применяют в сочетании с электродренажом.

Строительный котлован от плывуна можно оградить шпунто­вой крепью, задача которой — прорезать слой плывунной породы и принять на себя ее давление. Забивка деревянного шпунта ограничивается глубиной 6—8 м, металлического — 20—25 м. При наличии галечников и прослоев плотных грунтов (мергели и др.) погрузить шпунт не удается.

Рис. 164. Шпунтовая стена в плывуне

Замораживание плывунов является временным и ненадежным мероприятием. Для этого используют или морозное время года, или специальные холодильные установки. В зимнее время про­ходку котлованов проводят поэтапно, после каждого периода промораживания грунта на глубину 20—30 см. Искусственное за­мораживание осуществляют вокруг котлована путем циркуляции в скважинах раствора СаС1₂, охлажденного до — 20—40 °С. Это создает вокруг котлована зону замороженного водопроницаемого грунта.

Силикатизация — нагнетание в плывуны жидкого стекла. Это возможно при достаточно высокой водопроницаемости плывунов (кф > 0,5 м/сут). Силикатизация требует больших затрат, но весь­ма эффективна.

Правильное и своевременное применение тех или иных мер борьбы с плывунами позволяет успешно осуществлять строитель­ные работы.

Глава 30

ПРОСАДОЧНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ЛЕССОВЫХ ПОРОДАХ

Лессовые породы занимают большие площади территории Рос­сии, залегая на различных геоморфологических элементах земной поверхности.

Подстилаются лессовые толщи разнообразными по возрасту и литологии отложениями. В одних случаях подстилающие слои представлены водопроницаемыми породами (пески, галечники и т. п.), в других — водоупорными глинами.

Толщина лессовых отложений колеблется от нескольких до десятков метров, а в отдельных случаях даже более 100 м (Вос­точное Предкавказье). Наиболее распространенная мощность лес­совых отложений 10—25 м, максимальная встречается как на во­доразделах, так и в понижениях рельефа. В лессовых толщах всегда встречаются погребенные почвенные горизонты, разделяю­щие толщи на ярусы по возрасту.

Лессовые породы представлены суглинками, реже — супесями. Среди них различают лесс (первичное образование) и лессовидные суглинки (переотложенные первичные образования). Грануломет­рический состав их нередко бывает сходным, поэтому в строите­льном деле целесообразно пользоваться единым названием «лес­совые грунты», подразделяя их по гранулометрическому составу 422

на супеси, суглинки, глины. Для лессов типична однородность. Лессовидные суглинки обычно слоисты и могут содержать об­ломки различных пород.

Лессовые грунты бывают палевой, палево-желтой или жел­то-бурой окраски. Для них характерны следующие особенности: способность сохранять вертикальные откосы в сухом состоянии, быстро размокать в воде, высокая пылеватость (содержание фрак­ции 0,05—0,005 мм более 50 % при небольшом количестве глини­стых частиц), невысокая природная влажность (до 15—17 %); по­ристая структура (более 40 %) с сетью крупных и мелких пор, высокая карбонатность, засоление легководорастворимыми солями.

Природная влажность лессовых грунтов связана, в основном, с климатическими особенностями районов. В областях недоста­точного увлажнения влажность составляет не более 10—12 % (Восточное Предкавказье и др.). В более влажных районах она достигает 12—14 % и более. Для лессовых толщ характерна ани­зотропность фильтрационных свойств. Водопроницаемость лессо­вых пород по вертикали нередко в 5—10 раз превышает значения водопроницаемости по горизонтали. При поступлении воды в лессовые толщи образуются скопления верховодок (или грунто­вых вод) куполообразного залегания. Такая форма подземных вод в настоящее время свойственна многим участкам, где постоянно происходят утечки промышленно-бытовых вод (Ростов-на-Дону, Таганрог и др.).

В лессовых толщах природная влажность распределяется до­вольно закономерно. У поверхности располагается зона сезонных колебаний влажности, ниже — зона относительно постоянной влажности и далее влажность изменяется в сторону увеличения или уменьшения, что зависит от характера подстилающих пород. При водоупорах природная влажность нарастает и переходит в грунтовую воду. При водопроницаемых породах природная влаж­ность изменяется мало или даже с глубиной понижается.

Изменение влажности лессовых грунтов по сезонам года серь­езно сказывается на основных строительных свойствах — сжимае­мости, просадочности и сопротивлении сдвигу.

Среди лессовых пород по характеру влияния на них увлажне­ния различают: набухающие, непросадочные, просадочные.

Набухающие лессовые породы встречаются редко. Обычно эти плотные и наиболее глинистые разновидности с содержанием в составе фракции менее 0,005 мм гидрофильных минералов типа монтмориллонита. Величина набухания структурных образований достигает 1—3%, реже—5—7%.

Непросадочные лессовые породы при замачивании и приложе­нии нагрузок просадочных свойств не проявляют. Такие породы

свойственны пониженным частям рельефа и наиболее северным районам распространения лессовых отложений. Непросадочными также являются нижние части лессовых толщ и участки, ранее претерпевшие значительное обводнение.

Просадочностъ — явление, характерное для многих лессовых пород. На рис. 165 показан наиболее характерный случай геоло­гического строения лессовой толщи, в верхней части которой за­легают грунты, обладающие просадочными свойствами. Просадка связана с воздействием воды на структуру пород с последующим ее разрушением и уплотнением под весом самой породы или при суммарном давлении собственного веса и веса объекта. Уплотне­ние пород приводит к опусканию поверхности земли в местах за­мачивания водой. Форма опускания зависит от особенностей ис­точника замачивания. При точечных источниках (прорыв водопроводной сети, канализации и т. д.) образуются блюдцеоб-разные понижения. Инфильтрация воды через траншеи и каналы приводит к продольным оседаниям поверхности. Площадные ис­точники замачивания, в том числе и при поднятии уровня под­земных вод, приводят к понижению поверхности на значитель­ных территориях.

Вследствие опускания поверхности земли здания и сооружения претерпевают деформации, характер и размер которых определяет­ся величинами просадок 5_пр (рис. 166, 167). Величина оседания поверхности (величина просадки) может быть различной и колеб­лется от нескольких до десятков сантиметров, что зависит от осо­бенностей замачивания толщи. Например, в г. Ростове-на-Дону просадка может составить 15—20 см, а в районе Терско-Кумской оросительной системы на Северном Кавказе — 100—150 см.

Структура лессовых пород по своей прочности неодинакова. В одних случаях она разрушается после водонасыщения и при одно-

Рис. 165. Строение лессовой УГВ толщи: 1 — здание; 2 — породы просадочные; 3 — то же, непросадочные; 4— грун­товая вода; 5—глина (водоупор); 6— участок, где проявилась проезд-' ка; 7—деформируемая часть здания

 

ют ; ''
1..... 1.	:п...
	—СЯ------------------------

Рис. 166. Деформация здания

от просадки в лессовой породе

основания

временном приложении к ней нагрузки от объекта. Такие по­роды относят к / типу по проса-дочности, другие лессовые поро­ды разрушаются уже при водона-сыщении только под собствен­ным весом. Это породы // типа по просадочности (рис. 168).

В лессовых толщах проса-дочными свойствами обладает только их верхняя часть. Мощ­ность слоя просадочных пород Ди колеблется от 1 до 30 м (иногда больше). Для пород / типа эта величина в основном составляет 8—10 м.

Просадочные породы до глу­бины 10—25 м типичны для // типа. Они встречаются в Вос­точном Предкавказье. Проса­дочные свойства с глубиной снижаются и постепенно переходят в непросадочные.

Важное значение в проявлении просадочного процесса имеет структурная прочность лессовых грунтов. При слабых и легково­дорастворимых структурных связях просадка возникает через не­сколько часов, что характерно для грунтов / типа. Структуры грунтов / типа обычно более прочные. Кроме длительного, в те­чение ряда дней, воздействия водой для их разрушения необхо­димо более высокое давление (собственный вес грунта и вес зда­ния, стоящего на нем). Из этого следует, что просадочный процесс возникает лишь при некотором для данного грунта дав­лении. Это давление назвали «начальным просадочным давлени­ем» Р<&. Для пород / типа оно составляет 0,13—0,2 МПа, для //

Рис. 167. Деформация

здания (схема) на лессовых

породах в результате

просадки:

1 — здание; 2 —лессовая порода; ■У^р — величина просадки

/ тип

// тип

Рис. 168. Соотношение

мощности просадочных и

непросадочных пород в

лессовых толщах I я II

типов:

П — просадочные породы; Н — непросадочные породы

типа —0,08—0,12 МПа. Значение начального просадочного дав­ления определяет деформируемые зоны в лессовой просадочной толще. В этих зонах происходит просадочное уплотнение пород. На рис. 169 показано, где образуются деформируемые зоны в по­родах I и II типов.

В первом случае просадочная деформация возникает под фун­даментом в зоне 1. Во втором случае, кроме зоны 1, просадка возникает еще в зоне 3, где она проявляется под действием соб­ственного веса породы. В ряде случаев зона 2 вообще отсутству­ет, и зона 1 сливается с зоной 3.

За количественную характеристику просадочности принимают величину относительной просадочности породы Ду_Л, которую определяют в лаборатории по отдельным образцам, взятым из лессовой толщи. Образцы отбирают через 1 м или из различных слоев породы с сохранением структуры и природной влажности. Величины Дух получают по результатам лабораторных компресси­онных испытаний

Д$Х =Л/ "Л; /Н₀,

где Л, — высота образца при принятом давлении; к) — высота об­разца в замоченном состоянии при том же давлении; Н_о — высота образца при давлении, равном природному. При значениях Дух > 0,01 породу относят к просадочной. По величине Дух от­дельных образцов определяют общую величину просадки «5^ дан­ной лессовой толщи.

В полевых условиях величину 5_пр определяют методом штампа, который размещают на глубине подошвы будущего фундамента и передают на него необходимое давление и замачивают породу. Та­кого типа определения дают наиболее точные результаты.

Рис. 169. Деформационные

зоны в просадочных породах

I к II типов:

Ф — фундамент; 1 — верхняя де­формируемая зона; 2— переходная зона; 3 — нижняя деформируемая зона; П — породы просадочные; Н — то же, непросадочные

П

Н

П

Н

 

/тип

//тип

Тип грунтовых условий (/ или II) устанавливают на основе лабораторных испытаний по расчетной величине ^р, но более точные результаты можно получить лишь в полевых условиях пу­тем замачивания лессовых толщ в опытных котлованах и наблю­дением за просадкой по реперам (рис. 170).

При определении величины просадочной деформации породы не следует забывать об осадке. Под весом сооружения грунт не­сколько уплотняется, происходит осадка сооружения. Величина осадки в значительной степени зависит от природной влажности грунта — чем больше влажность грунта, тем больше он сжимается и тем больше величина осадки. Просадка проявляется уже как дополнительное к осадке уплотнение. Таким образом, деформа­ция породы складывается из «осадки — просадки». Для конкрет­ных условий эта величина обычно постоянная. Соотношение между осадкой и просадкой может меняться. В более сухих грун­тах осадка будет уменьшаться, а просадка возрастать, и наоборот.

Строительство на лессовых просадочных породах. В состоянии природной влажности и ненарушенной структуры лессовые поро­ды являются достаточно устойчивым основанием. Однако если

Рис. 170. Опытный котлован

в лессовых породах // типа

по просадочности

 

 

<•
		. * -

существует потенциальная возможность проявления просадки и это приводит к деформациям зданий и сооружений, требуется осуществление различного рода мероприятий.

В настоящее время применяют комплекс методов. Это связа­но с многообразием свойств лессовых грунтов. Ни один из мето­дов не может считаться универсальным. Современные способы строительства на лессовых породах позволяют успешно противо­действовать возникновению просадочных явлений, особенно в породах / типа. Наибольший эффект борьбы с просадочностью достигается при комбинировании 2—3 различных мероприятий.

Выбор мероприятий производят на основе технико-экономи­ческого анализа, в число факторов которого входят:

• тип просадочности;

• мощность просадочных пород и величина просадки;

• конструктивные особенности зданий и сооружений.

Все методы подразделяют на три группы: 1) водозащитные; 2) конструктивные; 3) устраняющие просадочные свойства пород.

Водозащитные мероприятия предусматривают планировку строительных площадок для отвода поверхностных вод, гидроизо­ляцию поверхности земли, предохранение зданий от утечек воды из водопроводов, устройство водонепроницаемых полов, покры­тий, отмосток и т.д.

» >« м .1' П »Ч РЧ ■ -И П Л1 Л «

Конструктивные мероприя­тия рассчитаны на приспособ­ление объектов к возможным неравномерным осадкам, по­вышение жесткости стен и прочности стыков, армирова­ние зданий поясами, примене­ние свайных, а также уширен­ных фундаментов, передающих давление на грунт меньше, чем Р$1. Маломощные просадочные грунты (Дя) прорезаются глу­бокими фундаментами, в том числе свайными.

Наибольшее число методов связано с устранением проса­дочных свойств. Их подразде­ляют на две группы:

• улучшение пород с приме-

_ ,,. _ , „ нением механических методов;

Рис. 171. Трамбование просадочнои '

лессовой породы на стройплощадке • физико-ХИМИЧеские СПО-

в Ростове-на-Дону СОбы улучшения.

Механические методы преобразуют породы либо с поверхно­сти, либо в глубине толщ. Поверхностное уплотнение производят трамбовкой (рис. 171), замачиванием под своим весом или весом сооружения. В глубине толщ уплотнение производят с помощью грунтовых свай (песчаных, известняковых), взрывов в скважинах, замачиванием через скважины с последующим взрывом под во­дой и т. д. Находят применение также песчаные и грунтовые по­душки, грунто-цементные опоры.

К физико-химическим способам относят: обжиг грунтов через скважины, силикатизацию, пропитку цементными и глинистыми растворами, обработку различными солями, укрепление органи­ческими веществами (битум, смолы и др.).

Глава 31

ДЕФОРМАЦИИ ГОРНЫХ ПОРОД НАД ПОДЗЕМНЫМИ ГОРНЫМИ ВЫРАБОТКАМИ

Горные породы в земной коре находятся в естественно напря­женном состоянии, вызванном гравитационными силами. Про­ходка подземных горных выработок (туннелей, штолен, штреков и т. п.) вызывает в массиве пород перераспределение напряже­ний, причем на одних участках возникает повышенное сжатие, на других — растягивающая сила.

При концентрации напряжений возникает горное давление, воздействующее на крепь подземных выработок. Горное давление можно понимать как силу давления на крепь, вызванную движе­нием горных пород в сторону выработки. 1Ърное давление зави­сит от геологического строения массива и свойств пород, глуби­ны заложения и особенностей самой выработки. Оно колеблется от 0 до 1200 МПа.

Горное давление приводит к ряду инженерно-геологических явлений, возникающих вокруг подземных выработок и на повер­хности земли, — горные удары, выбросы пород, пучение, обруше­ние, сдвижение массива пород и т. д. Эти явления развиты не только на обширных пространствах горно-промышленных райо­нов, таких, как Донбасс, Урал, Кузбасс, где добывают полезные ископаемые подземным способом. Они могут возникать в горо­дах и рабочих поселках, где в строительных целях выполняют различные подземные выработки типа тоннелей, коллекторов, штолен и других подземных сооружений.

Сдвижение горных пород.Наиболее крупные деформации зда­ний и сооружений возникают при сдвижении массивов горных по­род. Под сдвижением обычно понимают деформацию пород, зале­гающих непосредственно над горными выработками (или выработанными пространствами). На этом участке в массиве про­исходит изгиб пластов или беспорядочное обрушение пород, а по­верхность земли искривляется и опускается вместе с сооружения­ми. Участок земной поверхности, подвергшийся сдвижению, называют мульдой сдвижения.

Развитие процессов сдвижения зависит от свойств пород, сла­гающих толщу над горной выработкой, и прежде всего от их прочности и способности к пластическим деформациям. В таких прочных, но непластичных породах, как песчаники, известняки, конгломераты, сдвижение происходит при значительной выработ­ке пространства по площади, но зато оно будет развиваться бы­стро в форме обрушения с образованием трещин и провалов на земной поверхности. В пластичных породах (глины, глинистые сланцы, аргиллиты и т. п.) сдвижение начинается при значитель­но меньших размерах выработанного пространства. На поверхно­сти земли это выражается в виде плавного прогибания, причем оно происходит постепенно, длительное время без каких-либо трещин на поверхности.

Значительную роль в формировании мульды играет чередова­ние слоев. Например, если пластичные породы подстилают жест­кие, прочные, то явление будет таким же, как если бы вся толща состояла из непластичных пород. Если пластичные породы будут подстилаться прочными породами, то деформации поверхности будут плавными. Существенную роль играет трещиноватость, ко­торая ускоряет процесс сдвижения, облегчая перемещение плас­тов и блоков пород в вертикальном направлении.

Величина осадки поверхности земли в пределах мульды раз­лична и составляет 0,1—0,9 (чаще 0,6—0,7) от мощности разраба­тываемого пласта или высоты подземной выработки. Глубина цен­тральной части мульды сдвижения колеблется от долей метра до 1—2 м. Так, в Донбассе при пологом залегании пластов каменного угля осадка составляет 50—60 % мощности пласта, т. е. при пласте в 1 м осадка поверхности земли достигает 50—60 см, а при на­клонных пластах с углом падения больше 45° — (30—50) %.

Размер площади мульды превышает размер выработанного пространства. Это связано с подвижкой пород не только над вы­работкой, но и в сторону от нее под некоторым углом, который получил название угла сдвижения (рис. 172). Его величина зави­сит от состава и состояния пород. Для коренных пород Донбас­са, например, при горизонтальном положении пластов угол со­ставляет 85°, для четвертичных наносов — 60°. 430

Рис. 172. Мульда сдвижения пород:

1 — нормальная поверхность земли;

2 — поверхность мульды; 3 — деформи­
рующийся массив пород; 4 — подзем­
ная выработка; р — угол сдвижения

Величину осадки поверхности земли (прогиба мульды), площадь мульды и наклон ее бортов определяют расчетным путем и специа­льными наблюдениями с помощью инструментов и реперов.

Оседание мульды длится месяцы и годы, что связано с глуби­ной залегания выработок. По некоторым данным, в Донбассе об­щая продолжительность процесса сдвижения при глубине залега­ния выработки до 100 м составляет 1 год, при 100—200 м — 2 года, при 200—300 м — около 3 лет и т. д. Скорость оседания по­верхности земли зависит от соотношения глубины залегания вы­работки Д. (табл. 36).

Таблица 36

Скорость оседания поверхности земли

Провалы поверхности землиобразуются в результате обруше­ния грунтов в горные выработки. Размеры провалов различны. Наиболее значительные провалы… При строительстве в районах подземных выработанных про­странств необходимо… Рис. 173. Разрушение здания на участке мульды

РАЗДЕЛ V

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ЗДАНИЙ

И СООРУЖЕНИЙ

Глава 32 ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА Роль и место инженерной геологии в строительстве зданий и сооружений показаны в табл. 37. Техническое задание на…

Роль инженерной геологии в строительстве объектов

В последнее время значительное место в строительной практике занимает вопрос реконструкции, перепрофилирования и реставрации зданий и сооружений,… Цель инженерно-геологических исследований — получить не­обходимые для… Задача исследований — изучение геологического строения, геоморфологии, гидрогеологических условий, природных…

Рис. 178. Буровая установка на автомобиле

Проходка скважин в слабых и водонасыщенных породах бы­вает затруднена вследствие обваливания и оплывания стенок. Для их крепления применяют стальные обсадные трубы, которые опускают в скважины и продолжают бурение.

По мере проходки буровой скважины оформляется ее геологи­ческая документация в виде геолого-литологической колонки, на которой видно, как залегают слои, их мощность, литологияеский тип, глубина залегания уровня грунтовых вод, места отбора образ­цов пород в виде керна, возраст пород в индексах (рис. 179). Буро­вые колонки составляют в масштабе 1:100—1:500. После заверше­ния бурения скважина засыпается.

Отбор образцов пород и проб воды.Отбор образцов производят из обнажений, буровых скважин, шурфов и других выработок. Пробы отбирают послойно, на всю глубину выработки, но не реже

Абс. отметка устья - 80,0 м

Скважина №1

 

Глубина

залегания

слоя, м

 

Разрез и

конструкция

скважины

89мм 146мм

Уровень

подземных

вод

З*⁵

Литологическое

описание

пород

 

0,0

2,0

2,0

Суглинок серый, легкий средней плотности

 

УГВ

4,0

4,0

Песок мелкозернистый,

светло-серый, влажный,

рыхлый, с глубины 4,0 м

водоносный

 

2,0

8,0

6,0

 

"Он

Глина темно-серая,

тугопластичная с

тонкими прослойками

песка

 

13,0

5,0

13,0

Гравийло - галечниковые

отложения с включением

песка, водонасыщенные,

плотные

13,0

18,0

5,0

?■•■■№■>,

 

Рис. 179. Геолого-литологаческая колонка буровой скважины

чем через каждые 0,5—1,0 м. Наиболее детально опробуется слой, который будет несущим основанием сооружений. Из всех образ­цов, полученных при инженерно-геологических исследованиях, 5—10 % отбирают для последующих лабораторных анализов.

Для инженерно-геологических работ обязателен отбор моноли­тов, т. е. образцов с сохранением их структуры. Особенно это важно при отборе образцов из слоев связных дисперсных пород (глины, суглинки), в которых кроме структуры необходимо сохранить природную влажность. В шурфах и обнажениях отби­рают монолиты в форме, близкой к кубу, с размерами от 10 х 10 х 10 см до 30 х 30 х 30 см. Из буровых скважин с помо­щью грунтоносов отбирают цилиндрические монолиты высотой 20—30 мм. Монолиты немедленно парафинируют для сохранения их естественной влажности, т. е. обматывают слоем марли, про­питанной парафиногудронной смесью, подогретой до 60—65 °С. Монолиты предохраняют от сотрясения и промерзания и хранят обычно не более 1,5 месяцев.

Помимо монолитов, отбирают образцы нарушенной структу­ры и образцы рыхлых пород. Вес каждой такой пробы составляет до 0,5 кг.

Пробы подземной воды берут из каждого водоносного гори­зонта в количестве от 0,5 до 2 л. Количество отбираемой пробы зависит от вида химического анализа (полный или сокращенный) и степени минерализации воды. Вода набирается в чистую спе­циальную емкость и тщательно закупоривается.

Геофизические методыисследования обычно сопутствуют раз­ведочным работам и в ряде случаев позволяют значительно со­кратить объем шурфования и бурения. В большинстве случаев они применяются параллельно с другими исследованиями. С их помощью с определенной степенью достоверности можно изучать физические и химические свойства пород и подземных вод, условия залегания, движение подземных вод, физико-геологиче­ские и инженерно-геологические явления и процессы.

В практике инженерно-геофизических изысканий основное место занимают сейсмометрия и электрометрия.

Сейсмические методы основаны на различии в скоростях рас­пространения упругих колебаний, возникающих как от естествен­ных причин, так и от специально проводимых взрывов. В по­следнее время в инженерно-геологических работах используют разнообразные, в том числе одноканальные, микросейсмические установки. С их помощью можно установить глубину залегания скальных пород под наносами, выявить дно речных долин, кар­стовые полости, уровень грунтовых вод, мощность талых пород в

вечной мерзлоте и т. д. В сложных сейсмических и в городских условиях этот метод недостаточно точен.

Электроразведка основана на исследовании искусственно со­здаваемого в массивах пород электрического поля. Каждые поро­ды, в том числе сухие и насыщенные водой, характеризуются своим удельным электрическим сопротивлением. Чем больше разнятся эти удельные сопротивления между собой, тем точнее результаты электроразведки для данной строительной площадки.

Наибольшее применение при инженерно-геологических иссле­дованиях нашли электропрофилирование и вертикальное электро­зондирование.

При электропрофилировании на исследуемом участке погружа­ют в грунт серию электродов по намеченным створам и на каж­дом из них измеряют сопротивление пород путем перемещения прибора с фиксированным положением электродов (рис. 180). Это дает сведения об изменении на участке удельного сопротив­ления, что может быть связано, в частности, с наличием пустот карстового происхождения.

Рис. 180. Электропрофилирование толщи пород: / — измерительный прибор; 2—5 — электроды

Вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ) позволяет определять глубину залегания коренных пород и уровень подзем­ных вод, дна речных долин, выделять слои различного литологи-ческого состава, в том числе водопроницаемые и водоупорные пласты и т. д. Сущность этого метода заключается в том, что по мере увеличения расстояния между питающими электродами Ап Б (рис. 181) линии токов перемещаются в глубину. Глубина электри­ческого зондирования зависит от расстояния между точками А и Б и составляет в среднем ^х/_ъ (или }() этого расстояния. Измеряя силу тока между питающими электродами А и Б и разность потенциа­лов между приемными электродами В к Г, можно найти значения электрического сопротивления пород. По этим данным, например, можно уже построить геологический разрез. На рис. 182 показана кривая ВЭЗ в сопоставлении с данными бурения. Рисунок показы­вает, что ВЭЗ четко определяет геологическое строение данной толщи пород.

 

Рис. 181. Вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ) толщи пород:

1 — потенциометр; 2—источник питания; А, Б, В, /"—электроды; 3 — эквипотенциальные

линии; 4 — линии тока

ВЭЗ

Рис. 182. Электроразведка толщи пород:

а — элекгропрофиль через карстовую полость, заполненную песком; б— карстовая полость с песком в известняках; в — буровая колонна; г — кривая ВЭЗ

Геологические карты и разрезы.После окончания работ по ин­женерно-геологической съемке и проходке буровых скважин и горно-проходческих выработок создаются геологические карты и разрезы, которые являются важнейшей и обязательной геологиче­ской документацией при решении вопросов строительства.

Карты составляются в основном для больших площадей, где намечается крупное строительство. Разрезы создаются во всех без исключения случаях строительства.

Геологические карты представляют собой проекцию геологиче­ских структур на горизонтальную плоскость. По этим картам можно судить о площади распространения тех или иных пород, условиях их залегания, дислокациях и т. д.

При построении геологических карт используют как базовую информацию топографические карты соответствующего масштаба.

Рис. 183. Геологические карты: /—четвертичных отложений; Я—коренных пород; П — поверхность земли

Все карты подразделяют на карты коренных пород и четвер­тичных отложений (рис. 183).

Четвертичные отложения покрывают поверхность земли почти сплошным чехлом, скрывая от глаз человека коренные породы, или, иначе говоря, породы дочетвертичного возраста. На картах четвертичных отложений принято показывать расположение в плане пород различного происхождения (речные, ледниковые и т. п.) и литологического состава, расположенных на поверхности земли (рис. 183, линия I).

Карты коренных пород показывают горные породы (характер залегания, литологический состав и т. д.), которые располагаются под четвертичными отложениями и скрыты от прямого наблюде­ния (рис. 183, линия II).

Среди геологических карт коренных пород выделяют несколь­ко видов: стратиграфические, литологические и литолого-стратиг-рафические. Кроме того, для различных целей составляют карты специального назначения, среди которых основное место занима­ют инженерно-геологические, гидрогеологические и карты строи­тельных материалов.

Стратиграфическая карта показывает границы распростране­ния пород различного возраста. Породы одного и того же возра­ста на карте обозначают условными буквенными индексами и окрашивают одним цветом. Так, породы юрского периода — си­ним, мелового — зеленым и т. п. Стратиграфическая карта обыч­но сопровождается стратиграфической колонкой, которая отража­ет порядок напластования пород по их возрасту.

Цитологическая карта отражает состав пород. Каждую породу обозначают типовым условным знаком (рис. 184). В практике геологических исследований для строительства чаще составляют литолого-стратиграфические карты, на которых показаны возраст и состав пород.

777 77/

Почвенный

слой

Суглинок

 

Торф

Глина

 

Песок

1.1.1

Известняк

 

Плывун

 

	//	II
/	/ /	1 1
/л	Ли	М-

Мергель

 

Гравий

Гранит

 

/ / / / у / /

Супесь

Л Л Л

Л Л Л Л Л

Рис. 184. Условные обозначения пород на литологических и других видах карт и разрезов Инженерно-геологические карты — это сведения о важнейших инженерно-геологических факторах в пределах изучаемой…

I

А.

Масштабы инженерно-геологических карт находятся в зависи­мости от их назначения и детальности содержания:

• общие обзорные (или схематические) карты мелкого масшта­
ба (от 1:500 000 и мельче) отражают общие закономерности фор­
мирования и распространения инженерно-геологических условий
на больших территориях;

• карты среднего масштаба (от 1:200 000 до 1:100 000) предназ­
начены для обоснования проектирования строительства населен­
ных пунктов, промышленных предприятий, отдельных гидротех­
нических сооружений и т. д.;

• детальные крупномасштабные карты (от 1:10 000 и крупнее)
используют для обоснования проектирования при размещении
конкретных объектов промышленного строительства, при застрой­
ке городских территорий и т. д.

Геологические разрезы представляют собой проекцию геологи­ческих структур на вертикальную плоскость и являются важным дополнением геологических карт. Они позволяют выявить геоло­гическое строение местности на глубине.

На геологическом разрезе показывают возраст, состав, мощ­ность, условия залегания пород, гидрогеологические условия. В тех случаях, когда разрез отражает физико-геологические явления и свойства пород, его называют инженерно-геологическим разрезом.

Разрезы строятся по геологической карте или по данным раз­ведочных выработок (шурфов, буровых скважин). Вертикальный масштаб разрезов обычно принимается в 10 и более раз крупнее горизонтального.

В качестве примера покажем порядок построения разреза по разведочным выработкам. Вначале закладывают линию разреза (рис. 186, а). Ее располагают так, чтобы можно было получить наиболее полное представление о геологическом строении терри­тории с учетом размещения будущего сооружения или его отдель­ных частей, а в городских районах — в зависимости от наличия свободной от застройки площади. Линия разреза может быть пря­мой и ломаной.

По выбранной линии разреза строят топографический профиль поверхности земли (рис. 186, б). На профиль переносят точки, от­ражающие места заложения буровых скважин. Дальнейшее по­строение разреза осуществляют перенесением на профиль всех геологических, гидрогеологических и инженерно-геологических данных (рис. 186, в). Каждый разрез оформляется соответствую­щим образом — указывается масштаб, наносятся стратиграфиче­ские индексы, даются условные обозначения пород, подземных вод, физико-геологических явлений и т. д.

А{	1			5

а б в

Рис. 186. Составление геологического разреза:

а — заложение на карте местности линии разреза А—Б; б — профиль местности по А—Б; в — геолого-литологический разрез; 1— 5— буровые скважины; Г— горизонтали

Кроме линейных разрезов при необходимости для отдельных участков строят блок-диаграммы из нескольких взаимопересека-ющихся линейных разрезов, что позволяет получить не только плоское, но и объемное изображение геологии участка.

Геологические разрезы имеют важное значение при общей ин­женерно-геологической оценке районов строительства и отдельных их участков, выборе слоев в качестве несущих оснований, изучении режима фунтовых вод и т. д. Любая инженерно-геологическая рабо­та должна заканчиваться построением геологического разреза.

Выделение инженерно-геологических элементов на территориях строительных площадок.Инженерно-геологический элемент (ИГЭ) — это часть массива пород (слой, часть слоя и т. д.), практически одно­родная по возрасту, литологическому составу, показателям состояния и физико-механическим свойствам. Последнее является определяю­щим при выделении элемента. Объем инженерно-геологического элемента зависит от того, какой показатель физико-механических свойств пород положен в основу его выделения в процессе инже­нерно-геологических исследований. Выбор определяющего показа­теля тесно связан с инженерно-геологическими особенностями строительного участка, видом строительства и характером объекта.

Вьщеление инженерно-геологических элементов позволяет це­ленаправленно размещать здания (сооружения) на территории, выделенной под строительство, и дает возможность решать во­прос выбора модели работы основания фундаментов.

Глава 33

МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПРИРОДНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ

МАТЕРИАЛОВ

В комплекс инженерно-геологических исследований под стро­ительство входят поиски и разведка естественных строительных материалов, которые во многих случаях необходимы для строите-

льства объекта. Наличие строительных материалов в районе строи­тельства часто играет решающую роль в выборе типа и конструк­ции сооружений. Скопление в земной коре определенных горных пород (или минералов), разработка которых представляет практи­ческий интерес, в частности для строительства, называется место­рождением.

В состав месторождений входят горные породы, которые яв­ляются естественным строительным материалом либо сырьем для их производства. Все эти породы составляют так называемые не­рудные полезные ископаемые.

К естественным строительным материалам относят различные горные породы (граниты, известняки, галечники и др.), которые можно использовать в строительной практике в естественном виде. Так получают строительный камень, песок, глину, щебень и т. д.

Во многих случаях горные породы являются лишь сырьем для изготовления искусственных строительных материалов. Так, мер­гели служат для получения цемента, глины и суглинки — для кирпича и т. д.

Нерудные полезные ископаемые в большинстве случаев до­бывают из открытых горных выработок. Совокупность таких вы­работок, предназначенных для этих целей, называют карьером (рис. 187).

В задачу инженерно-геологических исследований входят поис­ки и разведка месторождений нерудных полезных ископаемых. Поиски дают возможность найти месторождение (или карьер) необходимых материалов вблизи территории строительства. Вы­явленное месторождение подвергают разведке. При этом устанав­ливается качество, количество и условия залегания материалов.

Эта работа проводится на выбранной территории по предвари­тельно разработанному плану, который составляется на основании изучения материалов предыдущих исследований (геологические карты и отчеты). Поиски должны решить следующие задачи:

• на выбранной территории обнаружить необходимое полезное ископаемое;

 

Рис. 187. Разрез карьера месторождения:

1 — вскрышная порода (суглинок); 2 — полезное ископаемое (песок); 3 — подстилающая по­рода (известняк); 4 — забой; А и Я — мощности слоев пород

• отобрать пробы для предварительной оценки материала;

• приближенно определить запасы месторождения;

• оценить целесообразность дальнейших разведочных работ.
Работа состоит из подготовительного и полевого периодов. В

подготовительный период изучают литературу, геологические кар­ты, фонды отчетов геологических организаций. На основе этого материала для данной территории составляется представление о месторождениях тех или иных нерудных полезных ископаемых. После этого в полевых условиях организуется осмотр намеченных месторождений, изучаются естественные обнажения и при необ­ходимости закладывается небольшое количество разведочных вы­работок (расчистки, шурфы, буровые скважины).

В результате поисковых работ составляют карту-схему с ука­занием выявленных месторождений и карьеров полезных ископа­емых, пояснительную записку с краткой характеристикой их раз­мещения, качественной и количественной оценкой материала, изложением рекомендаций по дальнейшим работам.

Разведка месторождений.Различают разведку предварительную и детальную.

При предварительной разведке необходимо выполнить следую­щие работы:

• установить геологические условия залегания полезного иско­
паемого (глубина залегания, мощность вскрыши, т. е. пород, по­
крывающих полезное ископаемое, мощность и форма залегания
полезной толщи, характер подземных вод и т. д.);

• определить границы распространения полезного ископаемо­
го, т. е. оконтурить месторождение и выявить участки, наиболее
пригодные для эксплуатации;

• подсчитать" запасы (количество) материала месторождения;

• изучить качество материала полезного ископаемого;

• уточнить условия эксплуатации месторождения и возмож­
ность транспортировки строительного материала.

Целесообразность разработки месторождения устанавливается на основе технико-экономического анализа и во многом опреде­ляется соотношением между мощностью вскрышных пород Н и мощностью слоя полезного ископаемого И. Отношение Н/И но­сит название геологического коэффициента. Ценность месторож­дения повышается с уменьшением значения этого коэффициента. Экономически допустимо соотношение 2:1, для месторождений линзовидной формы допускают 1:1, но только в случае, если по­лезный слой залегает на глубине не более 3—5 м от поверхности.

Границы распространения месторождения устанавливают спомощью горных выработок (шурфов, буровых скважин), кото-

рые располагаются на пересечении линий правильной сетки (рис. 188, а). Расстояние между выработками чаще всего состав­ляет 50—100 м и зависит от местных условий. При разведке скальных пород ограничиваются изучением имеющихся обнаже­ний и заложением неглубоких шурфов (2—5 м) для определения мощности вскрыши и слоя элювия. При разведке осадочных по­род горные выработки закладывают на глубину проходки всей толщи мощности слоя полезного ископаемого либо на глубину той части толщи, которая намечается к эксплуатации.

Разведочные горные выработки позволяют составить геологи­ческие разрезы, по которым можно судить о форме залегания полезного ископаемого, мощностях вскрыши и полезной толщи (рис. 188, б), решить вопрос о влиянии фунтовых вод на разра­ботку месторождения.

Для изучения качества полезного ископаемого с помощью раз­ведочных выработок отбирают характерные пробы. Для производ­ства лабораторных испытаний необходимо взять следующее коли­чество проб: песок 2—3 кг; гравий 10—15 кг; камень 15—20 кг и т.д.

Для детальной разведки выбирают один или несколько участков, которые наиболее полно отвечают требованиям техни­ческого задания. Основными задачами этой разведки являются: уточнение запасов, сбор дополнительных геологических и гидро­геологических данных и тщательное опробование полезного ис­копаемого.

В процессе проведения детальной разведки выявляются тех­нические условия разработки месторождения, устанавливается

Рис. 188. Определение площади

месторождения заложением

горных выработок по сетке

и построение геологического

разреза:

о —в плане; б—в разрезе; Я—мощ­ность вскрышных пород; А — мощ­ность полезного ископаемого (песок)

способ разработки, определяется техника для ведения горных ра­бот, намечается технологическая схема разработки полезного ис­копаемого и т. д.

Классификация запасов и подсчет количества строительного ма­териала.Под запасом понимается комплекс данных, характеризу­ющих геологическое тело по объему, форме, свойствам, услови­ям залегания и ведению горно-эксплуатационных работ. В России запасы полезных ископаемых классифицируют по кате­гориям А, В и С, которую, в свою очередь, подразделяют на С и С₂. В каждое подразделение (категорию) вкладывается следую­щее содержание: А — запасы полностью изучены и оконтурены разведочными выработками; изучено качество, разработана тех­нология добычи; В — запасы разведаны и оконтурены выработ­ками; С[ — запасы определены на основании редкой сетки разведочных скважин; С₂ — запасы, предполагаемые по общегео­логическим данным, подтвержденные отдельными разведочными выработками.

Подсчет количества строительного материала в месторожде­нии производят обычно среднеарифметическим методом или способом параллельных сечений. В первом случае вначале уста­навливают среднюю мощность полезного ископаемого

Лср = (Й1 + И₂ + ... + И„)/П

где И_ь И₂ ... И„ — мощность слоя полезного ископаемого в дан­ном сечении; п — число сечений. Далее, зная площадь полезного ископаемого 6", устанавливают его объем, м³:

Способ параллельных сечений (вертикальных разрезов) при­меняют при удлиненной форме месторождения и параллельном расположении разведочных линий. Геологический разрез состав­ляют по каждой разведочной линии и с помощью планиметра определяют площадь полезного ископаемого. Объем запасов в блоке между двумя параллельными сечениями будет равен произ­ведению полусуммы площадей этих сечений на расстояние между ними.

Для точных расчетов применяют другие, более сложные мето­ды. Аналогичным путем определяют объем вскрышных пород, подлежащих удалению перед разработкой слоя полезного ископае­мого.

Глава 34

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ

ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ЗДАНИЙ

И СООРУЖЕНИЙ

Общие положения.Инженерно-геологические изыскания являются начальным этапом строительства любого объекта и находятся в полной зависимости от вида объекта (промышленное предприя­тие, жилой дом, автомобильная дорога и т. д.). Поэтому изыскания под каждый вид объекта имеют свою специфику, свои особенно­сти, но все изыскания имеют нечто общее, некоторый стандарт.

Результаты инженерно-геологических исследований в виде отчета поступают в строительную проектную организацию. От­четы должны содержать для инженера-проектировщика материа­лы по основным позициям результатов инженерно-геологических изысканий:

• оценку в целом пригодности площадки для строительства
данного объекта;

• геологический материал, позволяющий решать все вопросы
по основаниям и фундаментам;

• оценку грунтового основания на восприимчивость возмож­
ных динамических воздействий от объекта;

• наличие геологических процессов и их влияние на устойчи­
вость будущего объекта;

• полную характеристику по подземным водам;

• все сведения по грунтам, как для выбора несущего основа­
ния, так и для производства земляных работ;

• сведения по влиянию будущего объекта на природную среду.

Проектирование крупных объектов осуществляется по стади­ям: технико-экономическое обоснование (ТЭО), технический проект и рабочие чертежи. Название стадий инженерно-геологи­ческих изысканий соответствует стадиям проектных работ, за исключением стадии ТЭО, где геологические работы получили название рекогносцировочных инженерно-геологических изыска­ний. Следует отметить, что в практике строительства последова­тельность стадий проектирования не всегда соблюдается. Проек­тирование крупных объектов может быть проведено в две стадии, проектирование жилого дома — в одну стадию. В соответствии с этими стадиями проводятся инженерно-геологические изыскания со своими инженерно-геологическими отчетами.

На ранних стадиях проектирования инженерно-геологические изыскания охватывают обширные площади, применяются не 456

очень точные, но сравнительно простые и экономичные техниче­ские средства. По мере перехода к более поздним Стадиям пло­щади изысканий сужаются и применяются более сложные и точ­ные методы геологических работ.

На выделенной под строительство площадке на каждом от­дельном этапе инженерно-геологические изыскания выполняют в определенной последовательности:

• собирают общие сведения по территории из литературных
публикаций и архивных материалов изыскательских организаций;
сведения о климате, рельефе, речной сети, населении и т. д.;

• инженеры-проектировщики совместно с инженером-геоло­
гом производят осмотр строительной площадки; определяют сте­
пень ее застройки, осматривают ранее построенные здания (соору­
жения), дорожную сеть, рельеф, растительность и т.д.; в целом
определяют пригодность участка под застройку и вырабатывают
техническое задание на изыскания;

• выполняют инженерно-геологические изыскания; в полевых
условиях изучают геологическое строение площадки, гидрогеоло­
гию, геологические процессы, при необходимости на грунтах ста­
вят опытные работы; отобранные пробы фунтов и подземных вод
изучают в лабораториях;

• по окончанию полевых и лабораторных работ в камеральный
период составляют инженерно-геологический отчет, который за­
щищают в проектной организации, после чего он становится
определяющим документом и используется для проектирования
объекта.

Ниже приводится краткое содержание инженерно-геологиче­ских изысканий, которые выполняются под различные строите­льные объекты.

Инженерно-геологические изыскания для строительства промыш­ленных сооружений.Проектирование промышленных сооружений чаще всего выполняют в две стадии. Сначала разрабатывают про­ектное задание, а на его основе в последующем — технический проект и рабочие чертежи. По сложным объектам могут произво­диться дополнительные изыскания, необходимые для доработки и уточнения ранее выполненных изысканий. Иногда по отдель­ным несложным объектам исследования могут выполняться од­новременно для проектного задания и рабочих чертежей.

Каждому этапу проектирования предшествуют свои инженер­но-геологические изыскания: проектному заданию — предварите­льные, рабочим чертежам — детальные.

Промышленное предприятие представляет собой сложный комплекс различных зданий и сооружений. Поэтому параллельно с изысканиями и проектированием основного сооружения вы-

полняют аналогичные работы по линиям связи, ЛЭП, магистра­льным трубопроводам, подъездным и внутризаводским путям ав­томобильных, железных и канатных дорог, по сооружениям водоснабжения, удалению отходов, канализации и т. д.

Предварительные изыскания. В тех случаях, когда это необходи­мо, вначале выполняют инженерно-геологические работы на уров­не технико-экономического доклада (ТЭД). Инженерно-геологи­ческие изыскания в последнее время выполняют на стадии выбора инвестора. Основная цель — выбор строительной площадки. Далее работы проводят по изучению выбранной площадки. В тех случа­ях, когда площадка задана, инженерно-геологические исследова­ния начинают непосредственно на этой площадке. На этом этапе осуществляют работу с целью общей инженерно-геологической оценки выбранной площадки. В состав исследований входят: ин­женерно-геологическая съемка; проходка разведочных выработок и геофизические работы; полевые опыты, работы по фунтам и подземным водам; лабораторные исследования и камеральные ра­боты с составлением инженерно-геологического отчета.

Во многих случаях площадки характеризуются сложными, специфическими условиями. Это требует проведения дополните­льных работ, состав и содержание которых зависят от особенно­стей условий площадок. К таким условиям относят районы сей­смические, заболоченные, техногенно загрязненные, карстовые, оползневые, а также площадки с вечномерзлыми породами, лес­совыми просадочными отложениями и участки, сложенные на­сыпными и намывными грунтами.

Все материалы работ обобщают и представляют в виде инже­нерно-геологического отчета с приложениями обзорной карты района строительства масштаба 1:25 000—1:100 000 с указанием границ изучаемой площадки, инженерно-геологической карты и разрезов, колонок разведочных выработок, таблиц показателей пород и подземных вод, графиков наблюдений, фотографий при­родных условий. Отчет дает общую инженерно-геологическую оценку площадки с учетом особенностей проектируемых зданий и сооружений.

Детальные изыскания. Эти изыскания чаще всего выполняют применительно к объединенной стадии проектирования — техни­ческий проект и рабочие чертежи. Их целью является детализа­ция и уточнение инженерно-геологических данных, полученных на стадии проектного задания (предварительных исследований) для каждого здания и сооружения. Для проектирования второсте­пенных объектов бывает достаточно материалов предварительных исследований. В целях уточнения иногда дополнительно прохо­дят одну-две буровые скважины.

На этой стадии основным являются разведочные выработки и опытные работы. Разведочные выработки располагают в зависимо­сти от размещения фундаментов — по периметру или по осям зда­ния. Количество выработок зависит от ряда факторов, в том числе от этажности здания и сложности геологического строения пло­щадки. Ориентировочное расстояние между выработками дано в табл. 38.

Таблица 38

Ориентировочные расстояния между выработками, м

  простые средние сложные Одноэтажное 7-15 Многоэтажное … Глубина разведочных выработок зависит от особенностей и сложности… На участках распространения (водонасыщенных песков, илов и т. д.) скважины должны достигнуть их и на 2—3 м войти в…

Ориентировочные глубины скважин, м

  Полевые опытные инженерно-геологические работы производят только под наиболее… По окончанию изысканий этого этапа составляется инженер­но-геологический отчет, дающий исчерпывающие данные по грунтам…

Отдыха

нальное использование поверхности и недр земной коры. Система стандартов является эффективным средством государственно-пра­вового регулирования и управления всеми мероприятиями в обла­сти охраны природной среды.

Кроме государственных имеются стандарты отдельных отрас­лей народного хозяйства, которые детализируют государственные стандарты применительно к местным условиям, учитывают осо­бенности земной коры каждого региона и характер своей хозяй­ственной деятельности в данном регионе и при данной деятель­ности.

Естественно, что только нормативными актами и контролем за их исполнением проблемы не решить. К сожалению, на данный момент самый эффективный из механизмов управления — эконо­мический, в виде достижения прибыли, «выгодности» экологиче­ской деятельности в строительстве в полной мере у нас в стране, да и за рубежом пока работает недостаточно. Это является, в част­ности, результатом пока почти полного отсутствия экологического образования и воспитания.

Основы мониторинга.В последние годы деятельность человека по охране природной среды резко активизировалась. В связи с этим появился мониторинг, как новая отрасль науки. Монито­ринг — это система наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей человека природной среды. Дополнительно к этому в практику вошел другой термин — литомониторинг, который применим к земной коре или, иначе говоря, к геологической среде (рис. 199).

Основной целью литомониторинга является выявление нару­шений в природной среде и выработка прогноза ее сохранения. Это относится к атмосфере, гидросфере, биосфере и земной коре. Мониторинг работает в интересах человека и выявляет необходи­мые условия для его нормальной жизни. Система мониторинга ор-

Управляющие решения

Рис. 199. Функциональная схема

инженерно-геологического

мониторинга

ганически вписывается в глобальный (мировой), региональные (областные) и местные (районные) уровни. Мониторинг в рамках одного государства называют национальным.

В России в рамках мониторинга организована сеть станций, которые контролируют состояние атмосферы, гидросферы, био­сферы и земной коры (особенно почв). Результаты наблюдений этих станций используют органы власти для принятия мер по устранению выявленных экологических нарушений. Станции имеют право контроля за исполнением государственных норма­тивных актов по сохранению природной среды. К своей работе кроме государственных учреждений станции привлекают обще­ственные организации и население. В городах создаются обще­ственные комитеты по охране природы.

В настоящее время осуществляется программа «Литомонито-ринг России», куда входят вопросы наблюдения, оценки, контро­ля и прогноза за состоянием земной коры, которая подвергается нарушениям под влиянием техногенной (строительной) деятель­ности человека. В этой работе ведущая роль принадлежит инже­нерной геологии.

Охрана земной корыскладывается из трех основных проблем:

• охрана геологической среды;

• охрана почв;

• борьба с инженерно-геологическими процессами.
Геологическая среда включает в себя рельеф и горные породы

земной коры. Строительство объектов серьезно нарушает геоло­гическую среду. Поэтому при проектировании объектов следует составлять программу по предотвращению или восстановлению техногенно нарушенной геологической среды. При этом следует помнить, что природа, в свою очередь, постоянно изменяет гео­логическую среду. В силу естественных причин, связанных с гло­бальными геологическими процессами, протекающими как в глу­бинных зонах Земли, так и в ее поверхностной части, стоит только упомянуть такие явления, как землетрясения, вулканизм, речная эрозия и т. д.

Охрана почв. Поверхностный слой земной коры — почвы иг­рают одну из важнейших ролей в протекании жизненных про­цессов, в формировании первичного природного органического вещества и в разложении остатков живых организмов и отходов жизнедеятельности. Во многом следуя идеям В.И. Вернадского, почвы можно рассматривать как границу между «живым» и «не­живым» и как источник получения продуктов питания. Общая площадь почвенного покрова на планете сокращается, за послед­нее пятидесятилетие на Земле потеряна пахотная площадь разме­ром с полуостров Индостан, многие почвы теряют свое плодоро-

дие. Это во многом связано с отрицательным воздействием техногенной деятельности человека. Правовая охрана почв пред­ставляет совокупность законодательных мероприятий, направлен­ных на эффективное и рациональное их использование, на все­мерное сохранение и защиту от вредных воздействий. Перед строительством почвенный слой должен быть снят и размещен на другой территории, где почва может впоследствии принести человеку необходимую пользу.

Строительство и эксплуатация объектов нередко приводят к образованию инженерно-геологических процессов, которые серь­езно нарушают целостность земной коры (оползни, обвалы, про­валы земной поверхности над подземными выработками, подтоп­ление водой объектов и т. д.). Охрана земной коры в этих случаях заключается в разработке способов защиты территорий. При этом следует помнить, что выбор способа защиты диктуется местными геологическими условиями и природной обстановкой (рис. 200).

Рекультивация нарушенных земель. Всестороннее восстановле­ние поверхности земной коры, нарушенной в процессе техноген­ной деятельности человека, называется рекультивацией земель. В настоящее время разработана научная классификация нарушенных земель, дана их характеристика по пригодности для того или ино-

Инженерно-геологические изыскания

Аэрокосмические исследования

Передвижные лаборатории

Оценка изменений в геологической среде от строительного воздействия

Экологические (геоэколо­гические) изыскания

Состояние

зданий и

сооружений

Природные

геологические

процессы

Инженерно-геологические процессы

Рис. 200. Схема геоинформационной системы оценки влияния строительства

на геологическую среду

го хозяйственного использования. Это позволяет решать практиче­ские задачи рекультивации. Опыт рекультивации показал, что можно вернуть к жизни даже очень сильно нарушенные земли. Основные задачи рекультивации заключаются в следующем:

• исключение или сведение до минимума неблагоприятных
воздействий техногенной деятельности человека, в частности при
производстве строительных котлованов, карьеров, отсыпки отва­
лов и т. д.;

• восстановление экологического равновесия в местах наруше­
ния земной поверхности.

При разработке проектов рекультивации для данного участка учитывают рельеф местности, тип горных пород, характер подзем­ных вод, климат, особенности растительности. В разработке при­нимают участие инженеры-геологи, экологи, биологи, геодезисты, почвоведы и другие специалисты. В проектах предусматривают сложный комплекс горных, гидротехнических, гидрогеологиче­ских, мелиоративных, строительных и сельскохозяйственных ра­бот. Рекультивация бывает в основном двух видов: горно-техниче-ская и биологическая.

Горно-техническая рекультивация. Основная ее задача — приве­дение нарушенной поверхности земли к условиям до приложен­ного воздействия. Работа начинается с планировки территории и покрытия слоем почвы (до 15 см). На базе этого создается дер­новый слой, который хорошо укрепляет поверхность земли, осо­бенно склоны рельефа. При необходимости грунтовые воды регу­лируются дренажами. Принимаются меры по предотвращению появления инженерно-геологических процессов, создаются устой­чивые откосы, упрочняется поверхность земли от размыва и раз­вевания ветром.

Биологическая рекультивация предусматривает освоение терри­тории под жилую застройку или создание зон отдыха. После планировки поверхность покрывают почвой с последующей по­садкой деревьев, кустарников и посевом сельскохозяйственных культур. В местах отработанных карьеров возможно создание во­доемов (см. рис. 198).

Опыт работ по рекультивации показал следующее: 1) рекульти­вацию нарушенной территории по планировке земли необходимо проводить в кратчайшие сроки после завершения или в период строительства объекта; 2) откосы склонов и отвалов земли следует покрывать лесом или засевать многолетними травами. Для посад­ки леса поверхность земли необходимо выполаживать до 18—20°, под сады—до 1Г, а сельскохозяйственные культуры — до 3—5°.

Задачи строителей по охране природной среды.При производст­ве работ, как и при эксплуатации объектов, нарушения природной

среды практически неизбежны. Задача строителей сводится к тому, чтобы всегда находить средства и технические возможности для их устранения. Для этого в проекты строительства и на период эксп­луатации объектов следует закладывать природосовместимые решения, с помощью которых можно либо не допускать, либо сво­дить до минимума нарушения природной среды. Природоохран­ные мероприятия необходимо разрабатывать на основе опыта строительства, прогноза динамики развития и изменения земной поверхности в силу природных и техногенных факторов. О выпол­нении этих мероприятий в период строительства должно быть ука­зано в акте на сдачу объектов в эксплуатацию.

Строители должны относиться к охране природы, как к важ­нейшей своей служебной обязанности, быть организаторами и руководителями всех природоохранных работ. При проектирова­нии следует оценивать степень будущего нарушения природы. Возможны случаи, когда от строительства необходимо отказаться. Нежелательно занимать земли, пригодные для сельского хозяйст­ва, для застройки целесообразнее использовать земли непригод­ные или малопригодные. В период строительства необходимо особое внимание уделять сохранению почв. Вскрышные грунты, которые образуются при вскрытии котлованов, следует вовлекать в сферу строительства (отсыпка насыпей, планировка территорий и т. д.) и не делать отвалов. Не менее важным мероприятием по охране природы при строительстве и эксплуатации объектов яв­ляется борьба с запылением воздуха, загрязнением водоемов и зеленых массивов, против усиления эрозии, отравления почв.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современное развитие наук о Земле обусловлено неослабеваю­щим интересом человека к «тверди», на которой он появился и живет до нынешних дней. Несмотря на этот неизбывный интерес, полученные многочисленными поколениями ученых сведения о планете Земля значительного обобщающего знания о нашем «об­щем доме» мы далеко еще не имеем. Собственно и строение пла­неты, и ее геологическая история базируются, прежде всего, на косвенных данных, позволивших построить более или менее стройные на данный момент гипотезы, как сложилась наша пла­нета и в какие эпохи, и что происходило на континентах и морях, не говоря уже о подстилающих их астеносфере, мантии, что же это за сложнейший механизм, в деятельность которого включены многочисленные живые организмы, формирующие биосферу В довершение ко всему человек создал социум, проявившийся, в ча­стности, в техногенезе, мощь которого колоссальна.

Развитие геологических наук в настоящее время представляет­ся периодом, когда происходит очередной этап накопления зна­ний, количество которых неизбежно вызовет результат в виде но­вых открытий о сущности нашей планеты.

Комплексность подхода геологических наук к предмету изуче­ния предопределяет близость их к наукам биологического цикла, и плодотворность этой коэволюции несомненна в будущих науч­ных результатах.

Конкретность отдельных видов воздействий при техногенезе и его глобальность в целом приводят к необходимости более тща­тельного изучения отдельных «элементов» земной коры и под­стилающих зон, а также к глубокому исследованию изменений в существующих и вновь создаваемых связей между минералами, горными породами, геологическими телами и т. д.

Немаловажная роль строительства в общем техногенезе дикту­ет развитие инженерной геологии и выдвигает на ближайшее время задачи развития геоэкологии как науки о главных жизне­обеспечивающих геосферных оболочках.

Авторы считают, что наступает момент бифуркации в инже­нерной геологии, когда необходимо разделение методологии, исключительно относящейся к собственно инженерной геологии, например грунтоведение, и методологии геоэкологии, куда сле­дует отнести инженерную геодинамику и отчасти региональную инженерную геологию в тех их аспектах, что связаны с техноге-незом и воздействием на биосферу.

Это задача ближайших исследований, к которым авторы при­глашают всех заинтересованных специалистов.

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

АГЛОМЕРАТ[лат. а§^1отега — накопляю, присоединяю, собираю] — рыхлые скопления обычно неокатанного крупнообломочного материала осадочного или… АГРЕССИВНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД[лат. а&гезю - нападе­ние] — разрушающее… АДСОРБЦИЯ[лат. айзогрНо — поглощение] — привлечение, задер­живание или поглощение растворенных веществ, газов или…

ВОДОТОК— водный объект, характеризующийся движением воды по уклону в углублениях земной поверхности (река, ручей, овраг и др.). Выделяют постоянные и временные В.

ВОДОУПОР(водоупорный слой, водоупорный пласт) — слой гор­ных пород, практически не пропускающий сквозь себя воду (глины, лишенные трещин магматические и мерзлые горные породы и др.). В. ограничивает снизу или снизу и сверху водоносный горизонт.

ВОДОХРАНИЛИЩЕ— искусственный водоем значительной вмес­тимости, образованный обычно в долине реки водоподпорными соору­жениями (напр., плотиной) с целью регулирования стока, накопления, хранения и использования воды в хозяйстве.

ВОЗВРАТНЫЕ ВОДЫ— стекающие воды с орошаемых территорий поверхностным или подземным стоком (без учета атмосферных осад­ков, вод естественных водотоков, грунтовых и межгшастовых потоков).

ВОЗВЫШЕННОСТЬ— 1) участок земной поверхности, приподня­тый относительно окружающей территории. Условно считают, что мак­симальные абсолютные отметки В. 200—500 м (например, Валдайская возвышенность); 2) положительная форма рельефа. Термин применим к холмам, грядам, поднятиям неопределенной формы как на суше, так и в море.

ВОЗДЕЙСТВИЕ ТЕХНОГЕННОЕ— воздействие человека на при­роду с негативными последствиями в результате использования в хо­зяйственной деятельности различных видов техники.

ВОЗДУХ АТМОСФЕРНЫЙ— эволюционно сформированная смесь газов (прежде всего азота и кислорода), из которой построена внешняя оболочка Земли. Сухой воздух имеет следующий состав, %: азот — 78,08, кислород — 20,94, аргон — 0,935, диоксид углерода — 0,03, неон —0,0018, гелий - 0,0005, криптон — 0,0001, ксенон — 0,00009.

ВОЗДУШНАЯ ОБОЛОЧКА ЗЕМЛИ- см. Атмосфера.

ВПАДИНЫ— 1) в тектонике понижения земной поверхности (опу­щенные или прогнутые участки) в пределах суши или дна морей и океанов, большей частью тектонического происхождения; 2) в геомор­фологии понижения земной поверхности, замкнутые со всех или почти со всех сторон, округлой или близкой к изометрической формы. Мо­гут быть открытыми, сточными (например, Ладожская В.), закрытыми, бессточными (например, В. Аральского моря) или сухими, несмотря на большие размеры и глубину (например, Туранская В.).

ВРАЩАТЕЛЬНЫЙ СРЕЗ— метод полевого или лабораторного ис­следования грунтов, заключающийся в повороте крыльчатки (обычно

четырех лопастей), предварительно задавленной в испытуемый грунт, с одновременным замером углов поворота и соответствующих им крутя­щих моментов, в том числе в момент среза. По результатам испытаний вычисляют прочностные и деформационные характеристики грунта. В. с. часто используют в комплексе с другими методами исследований (пенетрация, зондирование и др.).

ВРЕЗ — величина, определяющая глубину внедрения речного русла в горные породы в результате эрозионной деятельности реки.

ВСКРЫША— горные породы, покрывающие и имеющие тело по­лезного ископаемого в массиве и подлежащие удалению (временному или постоянному) при открытой разработке месторождения. Вскрыш­ные горные породы иногда являются сырьем для изготовления строи­тельных материалов и изделий.

ВУЛКАН[лат. шкапиз — огонь, пламя; бог огня и покровитель кузнечного дела в древнеримской мифологии — Вулкан] — геологиче­ское образование, возникающее над каналами и трещинами в земной коре, по которым из глубинных магматических источников на земную поверхность извергались или извергаются магма, лава, горячие газы, пары воды, пт&л, обломки горных пород. В. обычно представляет со­бой отдельную возвышенность, сложенную продуктами извержения (конус), в пределах которой имеются жерло — выводной канал, по ко­торому продукты извержения поднимаются к поверхности, и кра­тер — углубление на поверхности конуса. Различают действующие, уснувшие и потухшие В.

ВЫВАЛ— обрыв и падение отдельных глыб и блоков с крытых и отвесных склонов, сложенных скальными или полускальными горными породами.

ВЫВЕТРИВАНИЕ— совокупность процессов разрушения горных пород, изменения из химического и минерального состава (в условиях земной поверхности или на относительно небольших глубинах) в результате внешних воздействий (разность температур, разность давле­ний, солнечная радиация, атмосферные осадки, подземные воды, жиз­недеятельность живых организмов и др.). Различают физическое (меха­ническое), химическое и биохимическое В. См. Элювий.

ВЫЕМКА — отрицательная форма рельефа, образованная в резуль­тате деятельности человека.

ВЫКЛИНИВАНИЕ— постепенное относительно быстрое уменьше­ние мощности слоя (пласта) по простиранию до полного его исчезнове­ния.

ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ—1) процесс избирательного растворения и выноса подземными водами отдельных компонентов горных пород, в первую очередь хлоридов, сульфатов, карбонатов. См. Карст; 2) извле­чение какого-либо элемента из материала без нарушения кристалличе­ской решетки; 3) удаление растворимых рудных минералов из како­го-либо месторождения.

ВЭЗ — вертикально электрическое зондирование. См. Электрораз­ведка.

ГАЗЫ ПРИРОДНЫЕ— газовый компонент литосферы. Г. п. содер­жатся в растворенном виде в подземных водах и магме, присутствуют в форме газово-жидких включений в минералах, а также заполняют поры в горных породах. Имеют различное происхождение: радиоактив­ное, атмосферное, химическое. Основные компоненты Г. п. — углекис­лый газ, водород, кислород, метан, сероводород, реже аргон, гелий, азот, радон, этан, пропан, бутан.

ГАММА-ПЛОТНОМЕР— прибор для определения плотности гор­ных пород в условиях их естественного залегания путем замера интен­сивности рассеянного (вторичного) гамма-излучения, возникающего при искусственном радиоактивном облучении исследуемых пород.

ГАШЮРЫ— условные штриховые обозначения, применяемые для отображения на картах рельефа, литологического состава горных пород и других данных.

ГЕЙЗЕР [исл., &еу$1г, от $еу$а — хлынуть] — источник, периодически выбрасывающий фонтаны горячей воды и пара до высоты 20—40 м и более.

...ГЕН, ...ГЕНЕЗ, ...ГЕННЫЙ,[от гр. ...кепеа — рождающийся, рожденный] — составная часть сложных слов, обозначающая: происхо­дящий от чего-либо, образующий что-либо, связанный с происхожде­нием. Например, ороген, литогенез, эндогенные горные породы.

ГЕНЕЗИС[гр. &епет — происхождение] — происхождение, возник­новение, условия образования и последующего развития, в том числе минералов, горных пород, геологических процессов и явлений.

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ— определяющий происхождение, обусловлен­ный происхождением. Например, Г. классификация горных пород.

ГЕО...[гр. %ео — земля] — составная часть сложных слов, обозначаю­щих: относящийся к Земле, земному шару, земной коре, наукам о Земле.

ГЕОАНТИКЛИНАЛЬ[гео... + антиклиналь] — крупное поднятие (длина до сотен, ширина до нескольких десятков километров) земной коры в пределах геосинклинальной системы.

ГЕОКРИОЛОГИЯ[гео... + гр. кгуов — холод, мороз + ..логия] — мер­злотоведение — наука о мерзлых фунтах и горных породах, их проис­хождении, закономерностях развития, распространения, составе, свойст­вах, условиях существования мерзлых толщ в земной коре, процессах и явлениях, происходящих в промерзающих, мерзлых и оттаивающих по­родах (грунтах).

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СРЕДА— верхняя часть литосферы, в которой осуществляется значительная часть инженерно-хозяйственной деятель­ности человека. Г. с. является многокомпонентной динамичной систе­мой и выступает как минеральная основа биосферы, часть окружаю­щей человека среды. Многокомпонентность Г. с. выражается в том, что она включает в себя горные породы, рассматриваемые как фунты, подземные воды, газы, биоту (микроорганизмы и органические веще­ства). Все компоненты взаимодействуют между собой и вместе с внеш­ними воздействиями определяют динамику системы. Инженерно-хо-

зяйственная деятельность человека в определенной степени зависит от состава и состояния Г. с, приводит к изменению хода природных гео­логических процессов и возникновению новых инженерно-геологиче­ских процессов, изменяющих в свою очередь инженерно-геологические условия определенных территорий.

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ТЕЛО— четко ограниченные в пространстве горные породы, имеющие одинаковое происхождение и возраст. При описании любого Г. т. указывают его размеры, форму, ориентировку в пространстве.

ГЕОЛОГИЯ— комплекс наук о составе, строении, истории разви­тия, движении земной коры и размещении в ней полезных ископаемых. Современная геология включает стратиграфию, тектонику, минерало­гию, петрологию (петрографию), литологию, инженерную геологию, гидрогеологию, сейсмологию, учение о полезных ископаемых и ряд дру­гих наук.

ГЕОМОРФОЛОГИЯ[%ео... + гр. тогрЪе — форма + ...логия] — наука о рельефе суши, дне океанов и морей; изучает внешний облик, проис­хождение, возраст, историю развития, современную динамику, законо­мерности группировки и распространения составляющих форм рельефа.

ГЕОСИНКЛИНАЛЬ[%ео... + синклиналь] — длинный (десятки и сот­ни километров), относительно узкий и глубокий прогиб земной коры, возникающий на дне морского бассейна, обычно ограниченный разло­мами и заполненный мощными толщами осадочных и магматических горных пород.

ГЕОСФЕРЫ[&ео... + гр. зрИшга — шар] — концентрические, сплош­ные или прерывистые оболочки Земли, различные по составу, физиче­скому состоянию и свойствам; в направлении от центра Земли к пери­ферии; выделяются ядро, мантия, литосфера (земная кора), гидросфера, биосфера, атмосфера, магнитосфера.

ГЕОТЕКТОНИКА— см. Тектоника.

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ СТУПЕНЬ[%ео... + гр. (Иегте — теплота, жар] — интервал глубины в земной коре (ниже зоны постоянных темпе­ратур), на котором температура горных пород повышается на 1 °С; ко­леблется в зависимости от местоположения и глубины от 5 до 150 м (в пределах, доступных непосредственному измерению).

ГЕОТЕРМИЯ, ГЕОТЕРМИКА(%ео... + гр. {Иегте — теплота, жар]— раздел геофизики, изучающий тепловое состояние, тепловые процессы и тепловую историю Земли.

ГЕОФИЗИКА&ео... + гр. рИуыке — природа] — наука, изучающая внутреннее строение Земли, физические свойства геосфер, процессы и явления, происходящие в них.

ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РАЗВЕДКИ- получение геологиче­ской информации (в инженерной геологии, например, изучение соста­ва, строения и свойств геологической среды, процессов и явлений, происходящих в ней) на основе изучения естественных или искусст­венно создаваемых на отдельных участках Земли физических полей с

помощью геофизических приборов (сейсморазведка, электроразведка, гравиразведка и др.).

ГЕОХИМИЯ— наука о химическом составе Земли, закономерно­стях распределения химических элементов в различных геосферах, за­конах поведения, сочетания и миграции элементов в ходе природных геологических и инженерно-геологических процессов.

ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКАЯ ШКАЛА(гео... + гр. сИгопо$ - вре­мя + гр. 1о&о5 —учение, лат. $саа — лестница] — международная шкала, показывающая последовательность, соподчиненность и длительность основных этапов геологической истории Земли. В Г. ш. геологическое время существования литосферы разделяется на эры, периоды, эпохи и века (геохронологические подразделения), а толщи горных пород, об­разовавшиеся в течение этих геологических промежутков времени, по­лучили соответственно названия группа, система, отдел, ярус (стратиг­рафические подразделения). Геологические периоды (системы), кроме вендского и рифейского, подразделяются на эпохи (отделы): четвер­тичный — на четыре, неогеновый, меловой, пермский, девонский и си­лурийский — на две, остальные — на три. Эпохам даются названия: ранняя, средняя и поздняя — при делении порядка на три эпохи, ран­няя и поздняя — при выделении двух эпох. Отделы соответственно именуются: нижний, средний, верхний или нижний и верхний. Самая молодая эпоха (отдел) четвертичного периода (системы) называется со­временной. Эпохи (отделы) обозначаются арабскими цифрами. Напри­мер, К₂ означает, что геологическая порода образовалась в позднемело-вую эпоху мелового периода и относится к верхнемеловому отделу меловой системы. Эпохи (отделы) подразделяются на века (ярусы), ко­торые в разных регионах могут иметь различные названия. См. Геохро­нология.

ГЕОХРОНОЛОГИЯ(геологическое летоисчисление) — учение о хронологической последовательности формирования и возрасте горных пород, слагающих земную кору. Различают абсолютный и относитель­ный возраст горных пород. Абсолютный возраст определяется по со­держанию в породах продуктов радиоактивного распада различных эле­ментов и выражается в абсолютных (физических) единицах измерения времени (млн или тыс. лет). Относительный возраст устанавливается стратиграфическим, палеонтологическим и другими методами и дает представление о том, какие отложения в земной коре являются более молодыми, а какие более древними (без оценки длительности времени, протекающего с момента их образования). См. Геохронологическая шка­ла.

ГИГРОСКОПИЧЕСКАЯ ВЛАЖНОСТЬ— влажность грунта в воз­душно-сухом состоянии, т. е. в состоянии равновесия с влажностью и температурой окружающего воздуха. См. Классификация воды как жид­кой компоненты грунта.

ГИГРОСКОПИЧНОСТЬ[гр. Нукгоз — влажный + гр. хсогрео — на­блюдаю] — способность вещества, в том числе горных пород и фун­тов, поглощать влагу из окружающей среды (обычно пары воды из воздуха).

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ГРАДИЕНТ[гр. куйгаиНкоа - водяной, лат. %гасИеШе5— шагающий, идущий] — мера (скорость) изменения разности напоров подземных вод на единицу длины потока (или его участка). Г. г. численно равен частному от деления разности напоров в двух точ­ках, расположенных по направлению течения, на расстояние между этими точками (длина пути фильтрации).

ГИДРАТАЦИЯ — присоединение воды к различным веществам; взаимодействие воды с химическими соединениями. Например, при Г. ангидрита образуется гипс.

ГИДРО...[гр. куйог — вода] — часть сложных слов, означающая от­ношение к воде, водным пространствам.

ГИДРОГЕОДИНАМИКА[гр. куйог — вода + %ео — Земля + Шпа-тиз — сила] — раздел гидрогеологии, изучающий вопросы движения подземных вод.

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ— совокупность признаков, характеризующих условия залегания, распространение, движение, ко­личество, качество, режим подземных вод, литологический состав и водные свойства водоносных горных пород.

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЙ РАЙОН— часть геологической структу­ры, характеризующаяся общностью условий формирования подземных вод определенного типа, отличающаяся в этом отношении от смежных участков и имеющая самостоятельный баланс подземных вод.

ГИДРОГЕОЛОГИЯ[гидро... + гео... + гр. %м — учение] — наука о подземной гидросфере: водоносных системах земной коры и происходя­щих в них процессах. Г. изучает историю подземной гидросферы, ее ре­сурсы и состав, закономерности пространственного распределения со­ставляющих ее компонентов, происходящие в ней процессы и взаимодействие с окружающими геосферами, а также хозяйственное значение компонентов подземной гидросферы и влияние на них деяте­льности человека.

ГИДРОГРАФИЧЕСКАЯ СЕТЬ[гидро... + гр. уарИо — пишу, гидро­графия — раздел гидрологии, занимающийся съемкой, описанием и на­несением на карту водных объектов] —совокупность водоемов и водо­токов (рек, озер, хранилищ, болот, каналов) какой-либо территории суши. При рассмотрении только системы водотоков применяют тер­мин «речная сеть».

ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ{гидро... + гр. йтатив - си­ла] — давление, оказываемое движущейся жидкостью (потоком подзем­ных вод) на частицы горных пород.

ГИДРОИЗОГИПСЫ[гидро... + гр. шк — равный + Иураоа — высо­та] — линии на гидрогеологической карте, соединяющие точки с оди­наковыми абсолютными или относительными отметками уровней грун­товых вод. См. Карты гидрогеологические.

ГИДРОИЗОПЬЕЗЫ[гидро... + гр. иа$ — равный + ргею — давлю] — линии на гидрогеологической карте, соединяющие точки с одинаковой величиной напоров подземных вод. См. Карты гидрогеологические. Син. — пьезоизогипсы.

ГИДРОИЗОТЕРМЫ [гидро... + гр. /ям — равный + (Иегте — жар, тепло] — линии на карте или разрезе, соединяющие точки с одинаковой температурой воды в данной толще водоносных горных пород.

ГИДРОЛАККОЛИТЫ [гидро... + гр. 1аккоз — яма + ...лит] — бугры пучения с ледяным ядром, образующиеся в зоне развития многолетней мерзлоты (криолитозоне) при подтоке воды. Достигают 25—40 м высо­ты, 200 м ширины и имеют форму купола с крутыми склонами, полото­го кургана или валообразного поднятия.

ГИДРОЛОГИЯ [гидро... + гр. 1о%о$ — учение] — наука, изучающая поверхностную гидросферу, ее свойства и протекающие в ней процес­сы и явления по взаимосвязи с атмосферой, литосферой, биосферой.

ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ [гидро... + гр. ШШех - стоя­щий] — относительно стабильный уровень, на котором устанавливают­ся подземные воды в скважине или колодце. Син. — статический уро­вень.

ГИДРОСФЕРА [гидро... + гр. зрИшге — шар] — водная оболочка Зем­ли. Г. состоит из поверхностной (наземной), подземной и атмосферной частей; она захватывает и пронизывает литосферу, биосферу и значите­льную часть атмосферы. Между отдельными частями Г. происходит по­стоянный обмен веществом и энергией (круговорот воды в природе).

ГИЕРОГЛИФЫ (иероглифы) (гр. Ыего^1урИо1 — священные зна­ки] — различного рода и происхождения барельефные знаки на повер­хностях пластов горных пород. Знаки, обусловленные жизнедеятель­ностью организмов, получили название биоглифов.

ГИПЕРГЕНЕЗ [гр. курег—нал, сверх + ...генез] — совокупность процессов физического и химического преобразования горных пород и минералов в верхних частях земной коры и на ее поверхности под воздействием атмосферы, гидросферы, биосферы (разложение, раство­рение, гидратация, гидролиз, окисление, карбонатизация и др.).

ГИПОЦЕНТР [гр. Нуро — под, внизу + лат. сеШплт — центр; нахо­дится под эпицентром] — геометрический центр области в теле Земли, называемый очагом землетрясения, где внезапно высвобождается зна­чительное количество энергии, вызывающее короткопериодные колеба­ния земной коры — землетрясения.

ГИПСОМЕТРИЧЕСКАЯ ПОВЕРХНОСТЬ — поверхность безнапор­ных грунтовых вод в фунтах. Каждая точка Г. п. показывает уровень безнапорных (фунтовых) вод при вскрытии их горной выработкой, скважиной.

ГИПСОМЕТРИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ — след от пересечения гипсо­метрической поверхности вертикальной плоскостью.

ГЛЕТЧЕР [нем. ОШзсИег от лат. $1ааез — лед] — см. Ледники.

ГЛИНИСТЫЕ ЧАСТИЦЫ — частицы размером менее 0,005 мм.

ГЛЯЦИОЛОГИЯ [лат. фааез — лед + 1о$о$ — учение] — наука о про­исхождении, составе, свойствах, развитии и распространении ледни­ков, снежных покровов, подземных льдов, геологической и геоморфо­логической деятельности всех форм льда.

ГОДОГРАФ [ф. койо$ — путь + %гарИо — пишу] — кривая или лома­ная линия на фафике «путь — время» для определения, в частности,

скоростей прохождения сейсмических волн через горные породы при выполнении сейсморазведочных работ.

ГОЛОЦЕН[гр. Ио1о$ — весь + катов — новый, последний] — не за­кончившийся еще отрезок четвертичного периода. Начало Г. совпадает с окончанием последнего материкового оледенения Северной Европы (около 10 тыс. лет назад). Син. — послеледниковая эпоха.

ГОРИЗОНТ[гр. Ьопхрп от Нопхр — ограничиваю] —местное стра­тиграфическое подразделение, включающее одновозрастные породы разного литологического состава, иногда с определенным комплексом фауны (например, Чокракский Г. неогена). Иногда термином Г. обо­значается несколько слоев небольшой мощности с характерными лито-логическими или палеонтологическими признаками (например, Г с конкрециями).

ГОРИЗОНТ ВОДОНОСНЫЙ— относительно выдержанный и еди­ный в гидравлическом отношении пласт (толща, слой, группа слоев и т. д.) водопроницаемых горных пород, поры, трещины и пустоты ко­торого заполнены водой. Г. в. по литологическому составу и водопро­ницаемости горных пород может быть одно- или многослойным, отно­сится к одной или разным единицам геохронологической шкалы. По характеру залегания и гидродинамическим признакам различают Г. в. грунтовых и межпластовых вод, безнапорные и напорные.

ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ— искусственно созданные в приповерхно­стной части литосферы полости, используемые для изучения геологи­ческого строения территории, отбора образцов горных пород для по­следующего изучения, проведения опытных работ, организации наблюдений за режимом подземных вод и экзогенных геологических процессов. Типы Г в.: закопушка, расчистка, канава, шурф, дудука, штольня.

ГОРНЫЕ ПОРОДЫ— естественные соединения (ассоциации) и скопления минералов, возникшие в земной коре или на ее поверхно­сти в результате затвердевания природных силикатных расплавов (маг­ма, лава), накопления осадков или преобразования ранее существовав­ших Г. п. Каждая Г. п. обладает более или менее постоянным минеральным составом, структурой и текстурой. См. Классификация горных пород.

ГОРНЫЕ СТРАНЫ— обширные участки земной поверхности, под­нятые на несколько тысяч метров над уровнем моря и характеризую­щиеся резкими колебаниями высот.

ГОРСТ[нем. Ног$1 — возвышенность, холм] — приподнятый участок земной коры, ограниченный тектоническими разрывами, по которым произошло значительное опускание смежных участков (сбросы) или подъем центральной части (взбросы). См. Грабен.

ГРАБЕН[нем. ОгаЬеп — ров, канава] — участок земной коры, огра­ниченный тектоническими разрывами и опущенный по ним относите­льно смежных участков. См. Горст.

ГРАВИРАЗВЕДКА [от лат. дгамНав — тяжесть] — геофизический ме­тод разведки, основанный на изучении аномалий поля силы тяжести

Земли, обусловленных геологическим строением и разной плотностью литосферы и внутренних зон.

ГРАБИТ— см. Свободная, Гравитационная вода.

ГРАВИТАЦИОННАЯ ВОДА[лат. §гауИ — тяжелый] — одна из кате­горий свободной воды в грунтах. Г. в. подразделяется на просачиваю­щуюся воду и воду грунтового потока. Просачивающаяся вода нахо­дится преимущественно в зоне аэрации и передвигается под влиянием силы тяжести сверху вниз. Это движение продолжается до тех пор, по­ка она не встретит на своем пути слой грунта, обладающий малой во­допроницаемостью — фактически водонепроницаемый, водоупорный горизонт. После этого движение воды происходит под влиянием напо­ра в воде грунтового потока. Син. — гравит.

ГРАНИЦА ПЛАСТИЧНОСТИ— влажность грунта, при которой он находится на границе твердого и пластичного состояния. Син. — гра­ница раскатывания. См. Число пластичности.

ГРАНИЦА РАСКАТЫВАНИЯ— см. Граница пластичности.

ГРАНИЦА ТЕКУЧЕСТИ— влажность грунта, при которой он нахо­дится на границе пластичного и текучего состояний.

ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ— содержание в осадочных горных породах или нескальных грунтах фракций частиц различной крупности, выраженное в процентах от массы сухого грунта, взятого для анализа. Границы фракций (групп частиц, близких по размеру) устанавливаются нормативными документами. Син. — зерновой состав, механический состав.

ГРАНУЛОМЕТРИЯ[лат. &-апи1ит — зернышко + гр. те1гео — изме­ряю] — совокупность методов (приемов) определения гранулометриче­ского (зернового) состава осадочных горных пород, грунтов и искусст­венных рыхлых материалов.

ГРИФОН— в гидрогеологии выход подземной воды из водоносной горной породы сосредоточенной струей, являющейся частью источника и поднимающейся выше поверхности земли или дна водоема.

ГРУНТ[нем. Опта' — основа, почва] — любая горная порода, почва или антропогенное геологическое образование, рассматриваемые как многокомпонентные (минеральные частицы, флюиды, газы, биота) ди­намические системы, изучаемые связи с инженерной деятельностью че­ловека.

ГРУНТОВЕДЕНИЕ— научное направление инженерной геологии, занимающееся изучением состава, строения, свойств фунтов, законо­мерностей их формирования и пространственно-временного изменения в процессе инженерной деятельности человека.

ГРУНТОВЫЕ ВОДЫ— свободные (гравитационные) воды первого от поверхности Земли постоянно существующего водоносного горизон­та, заключенные в порах или трещинах горных пород и залегающего на первом от поверхности выдержанном водоупоре. См. Классификация подземных вод.

ГРУНТОНОС— устройство, приспособление (снаряд) для отбора из забоя или стенок скважины (горной выработки) образцов нескальных фунтов ненарушенного сложения (монолитов).

ГРУППА[нем. Огирре] — наиболее крупная таксономическая еди­ница стратиграфической шкалы, объединяющая все горные породы, образовавшиеся в течение одной геологической эры. См. Геохронологи­ческая шкала. Син. — эратема.

ГРЯДА— общее название положительных вытянутых форм рельефа различной высоты, размеров и происхождения.

ГРЯЗЕВОЙ ВУЛКАН— геологическое образование, представляю­щее собой большой холм плоско конической формы, имеющий на вер­шине воронкообразный кратер, из которого периодически или непре­рывно извергаются грязевые массы (глинистые породы в жидком состоянии) и газы, часто с водой и нефтью.

ГРЯЗЕКАМЕННЫЙ ПОТОК- см. Сель.

ГУМИДНАЯ ОБЛАСТЬ[лат. ИитШш — влажный] — область с влаж­ным климатом, где количество атмосферных осадков превышает испа­рение и инфильтрацию: избыток атмосферных осадков удаляется по­верхностным стоком рек и ручьев.

ГУМУС[лат. Нитих — земля, почва] — органическая, обычно темно-окрашенная часть почвы, образующаяся в результате биохимического превращения растительных и животных остатков. Содержание Г. — по­казатель плодородия почвы. Син. — перегной.

Д

ДАИКА[англ. Шке, йуке — преграда, стена из камня] — пластинооб-разное вертикальное или крутопадающее геологическое тело, ограни­ченное примерно параллельными стенками и имеющее протяженность по простиранию и падению, большую мощность. Различают эндоген­ные Д., образованные в результате заполнения трещин магматическим расплавом, и экзогенные Д., образованные при заполнении трещин в горных породах осадочным материалом. Вследствие более быстрой раз-рушаемости вмещающих Д. осадочных горных пород выступающие над поверхностью Земли Д. часто имеют вид разрушенных каменных стен, с чем и связано их название.

ДАРСИ ЗАКОН[по фамилии фр. ученого А. Дарси, установившего этот закон в 1856 г. на основании многочисленных опытов по изуче­нию фильтрации воды в песчаных грунтах] — зависимость 0 = ЫР1, где О — количество воды, прошедшее между двумя сечениями потока под­земных вод; / — гидравлический градиент; /—площадь поперечного се­чения потока подземных вод; / — время фильтрации. Син. — основной закон движения подземных вод; линейный закон фильтрации.

ДЕБИТ[фр. йеЪИ — сбыт, расход] — объем воды, поступающий из естественного источника или водозабора в единицу времени при от­качке или самоизливе. Син. — производительность, расход.

ДЕВОН[по названию графства Девоншир в Великобритании, где впервые были изучены отложения этой системы] — сокращенное на­звание девонской системы и девонского периода. См. Геохронологиче-ская шкала.

ДЕГИДРАТАЦИЯ [лат. йекуйгаШю — обезвоживание] — процесс рас­щепления и удаления воды из минералов и горных пород.

ДЕГЛЯЦИАЦИЯ[лат. йе%1ат — отделение льда] — процесс распада, таяния и отмирания ледников.

ДЕЛЬТА [гр. йеИа — название четвертой буквы греческого алфавита, имеющей вид треугольника, по сходству с которой было в древности дано название дельте р. Нил] — низменность в низовьях крупных рек, впадающих в мелководные участки моря или озера, образованная реч­ными отложениями и прорезанная разветвленной сетью рукавов и протоков.

ДЕЛЬТОВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ— речные отложения в морях и озе­рах, устьев рек, формирующие дельту реки.

ДЕЛЮВИЙ[лат. йеио — смываю] — сокращенное название делюви­альных отложений, образующихся в результате накопления на склонах и у подножий возвышенностей продуктов выветривания горных пород, смытых с вышележащих участков дождевыми или талыми водами.

ДЕЛЯПСИВНЫЙ ОПОЛЗЕНЬ[по АЛ. Павлову] — оползень, воз­никающий в нижней части склона (например, при подмыве) и посте­пенно распространяющийся вверх вследствие последовательного соска­льзывания новых масс горных пород.

ДЕЛЯПСИЙ[лат. (1е1ар(еге — соскальзывать] — сокращенное назва­ние деляпсивных отложений, образующихся в результате гравитацион­ного смещения по склонам массивов горных пород (оползни, обвалы).

ДЕНУДАЦИЯ [лат. йепийаНо — обнажение] — совокупность процес­сов разрушения (выветривания) горных пород и переноса с возвышен­ностей продуктов выветривания (ветром, водой, льдом, силой гравита­ции) в пониженные участки рельефа. Д. приводит к постепенному выравниванию рельефа и обнажению на возвышенных участках более древних горных пород.

ДЕПРЕССИОННАЯ ВОРОНКА— объем, ограниченный поверхно­стью вращения депрессионной кривой и естественной поверхностью безнапорных или пьезометрической поверхностью напорных вод. При откачке воды из безнапорного водоносного горизонта Д. в. — объем осушенного грунта.

ДЕПРЕССИОННАЯ КРИВАЯ— положение уровня безнапорных или пьезометрического уровня напорных вод при откачке или самоизли-ве воды из водозабора. См. Уровень грунтовых вод, Пьезометрический уровень.

ДЕПРЕССИЯ [лат. йерге$$ю — вдавливание, понижение, углубле­ние] — в геоморфологии — любое понижение земной поверхности; в узком смысле — впадина или котловина, лежащая ниже уровня Миро­вого океана; в тектонике — область прогибания земной коры, частично или полностью заполненная более молодыми осадочными горными по­родами.

ДЕТРИТ [лат. йеггНиз — истертый] — 1) органогенный мелкий обло­мочный материал осадочных горных пород, состоящий из обломков раковин, скелетных частей животных, обрывков тканей растений. Д. может являться породообразующим материалом, например детритусо-

вые известняки; 2) мелкие частицы органического или частично мине­рализованного вещества, взвешенные в толще воды или осевшие на дно водоема. Образуется из отмерших растений, животных, бывших продуктов их жизнедеятельности.

ДЕТРУЗИВНЫЙ ОПОЛЗЕНЬ[по А. П. Павлову] — оползень, раз­витие которого распространяется по склону (откосу) сверху вниз.

ДЕФЛЯЦИЯ[лат. йе^апо — выдувание, сдувание] — процессы выду­вания частиц из массива горных пород, их развевания, переноса и обкачивания.

ДЕФОРМАЦИЯ[лат. йе$огта1ю — искажение] — изменение формы, объема, размеров геологического тела на участке земной коры и отно­сительного положения его отдельных элементов в результате действия тектонических сил. Син. — дислокация.

ДЕШИФРИРОВАНИЕ (ДЕШИФРОВАНИЕ)аэро- и космических снимков [фр. йесЫ$гег — расшифровывать, прочесть написанное услов­ными знаками] — метод получения инженерно-геологической информа­ции путем выявления и распознавания на аэро- и космических фотоснимках необходимых данных (рельеф, гидросеть, проявления гео­логических процессов и т. д.).

ДЕЯТЕЛЬНЫЙ СЛОЙ— верхний слой горных пород, подвергаю­щийся периодическому сезонному протаиванию, промерзанию.

ДИАГЕНЕЗ[гр. (На...— пере...+...генез — происхождение, образова­ние] — совокупность процессов физико-химического преобразования рыхлых осадков в осадочные горные породы (уплотнение, перекрис­таллизация, цементация и др.) в верхней зоне земной коры. См. Лито­генез.

ДИАГРАММА-ТРЕУГОЛЬНИК(диаграмма Фере) — графическое изображение внутри площади равностороннего треугольника состава трехкомпонентной смеси. На каждой стороне треугольника откладыва­ется содержание одного из компонентов. Так как результат одного ана­лиза — точка, то на диаграмме можно отобразить множество анализов, выявить закономерность изменения компонентов. При изображении гранулометрического состава глинистых грунтов на сторонах треуголь­ника откладывается (в процентах) содержание песчаных, пылеватых и глинистых частиц. При отображении химического состава подземных вод строятся диаграммы анионного (НСОз', 8О4², СГ¹) и катионного (Са⁺², Мё², Ш⁺¹) составов.

ДИАТОМЕИ[гр. сИа1оте — расчленение надвое] — диатомовые во­доросли: микроскопические желтоватые водоросли, наружная оболочка которых состоит из двух кремневых половинок (отсюда название). Ис­копаемые Д. образуют отложения диатомитов.

ДИЗЪЮНКТИВ[лат. йщипспо — разобщение] — дизъюнктивная дислокация. Син. — дислокация разрывная, разрыв.

ДИНАМИКА ПОДЗЕМНЫХ ВОД[гр. йтатх - сила] - раздел гидрогеологии, рассматривающий количественные закономерности дви­жения подземных вод при воздействии природных и техногенных фак­торов, а также их режим и ресурсы. Син. — гидрогеодинамика.

ДИНАМИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЯ — раздел геологии, изучающий гео­логические процессы и явления, протекающие или возникающие в земной коре и на ее поверхности, причины и закономерности их раз­вития, результаты воздействия на окружающую среду.

ДИНАМИЧЕСКИЙ ЗАПАС ПОДЗЕМНЫХ ВОД - количество гра­витационной воды, проходящее через площадь сечения потока в еди­ницу времени и обеспеченное постоянным питанием. Средний стати­ческий запас подземных вод.

ДИНАМИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ — уровень подземных вод в скважи­не или колодце, устанавливающийся во время откачки или при наливе воды. После прекращения откачки (налива) Д. у. постоянно изменяет­ся до положения статического или пьезометрического.

ДИНАМОМЕТАМОРФИЗМ [гр. йтатт — сила + метаморфизм] — преобразование, видоизменение структуры и текстуры, реже минераль­ного состава под действием высоких давлений, возникающих при текто­нических движениях земной коры. Продукты Д.: милониты, катаклази-ты, различные сланцы. См. Метаморфизм.

ДИСЛОКАЦИЯ [гр. йШосаНо — смещение] — нарушение форм пер­вичного залегания горных пород, вызванное тектоническими движени­ями земной коры, другими эндогенными или экзогенными процес­сами. Д. подразделяют на разрывные (сдвиг, надвиг, сброс, взброс, горст, грабен) и складчатые (антисинклиналь, синклиналь, монокли­наль, флексура).

ДОКЕМБРИЙ [до + кембрий] — отрезок времени в геологической истории Земли, предшествующий кембрийскому периоду палеозойской эры; 2) совокупность горных пород архейской и протерозойской эры.

ДОЛИНЫ — вогнутые, линейно вытянутые, большей частью изви­листые формы рельефа, образованные деятельностью рек или ледников и имеющие уклон в направлении их течения. Д., заложение которых предопределено геологическими структурами, называют тектонически­ми. Различают Д. горные (глубокие при небольшой ширине, с нерав­номерным уклоном продольного профиля) и равнинные (широкие при относительно небольшой высоте и крутизне склонов).

ДОЛОМИТИЗАЦИЯ — процессы вторичного обогащения горных пород доломитом путем замещения им первоначальных составляющих, а также заполнения пустот, трещин, каверн. Д. наиболее развита в из­вестняках, где происходит частичное или полное замещение минерала кальцита доломитом.

ДОПУСТИМАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ — такая концентрация вредных веществ в воздухе, почвах и воде, которая не нарушает равновесие в организмах и правильное их функционирование. Для разных веществ эта величина различна. Она может выражаться в весовых объемах и молярных единицах.

ДРЕНА [англ. йгат — осушать] — подземное искусственное соору­жение (перфорированная труба, гравийная засыпка, скважина и т. д.) для сбора и отвода подземных вод.

ДРЕНАЖ — система подземных каналов (дрен), служащая для по­нижения уровня фунтовых вод и осушения территорий, отвода полив­ных вод, при расселении земель.

ДРЕСВА — рыхлая осадочная горная порода, состоящая в основном из неокатанных обломков размером 2—10 мм.

ДРУМЛИНЫ[англ. йгитИп—холм] — холмы продолговато-овально­го очертания ледникового происхождения, вытянутые длинной осью в направлении движения ледника и сложенные частично или полностью моренными отложениями. Высота Д. от 5 до 45 м, длина до несколь­ких километров, ширина 150—400 м. См. Морены.

ДУДКА — вертикальная горная выработка круглого сечения, прохо­димая с поверхности в устойчивых горных породах, диаметром 0,8—1,5 м, позволяющим делать описание горных пород внутри Д. и производить отбор образцов ненарушенной структуры для проведения испытаний. Проходка Д. глубиной до 50 м осуществляется буровым аг­регатом.

ДЮНЫ[нем., ед. ч. Липе] — песчаные холмы или гряды, возника­ющие под воздействием ветра (на плоских берегах морей, рек, озер) и постоянно им передвигаемые. Д. имеют в плане форму параболы, «ро­га» которой направлены против ветра. Склоны Д. асимметричны: обра­щенный к ветру — пологий (8—20°), противоположный — крутой (30—40°); высота Д. обычно 10—20 м, иногда до 100 м.

ДЮПЮИ ФОРМУЛА[названа по имени французского ученого Дюпюи] — формула для расчета производительности колодца, скважи­ны в ненапорных водоносных горизонтах.

Ж

ЖЕЛВАКИ— округлые карбонатные стяжения, образованные жи­вотными или водорослями.

ЖЕЛОНКА — инструмент, применяемый при бурении скважин, для подъема на поверхность водонасыщенного песка, жидкости и буровой грязи.

ЖЕРЛО ВУЛКАНА— канал, соединяющий очаг вулкана с поверх­ностью Земли.

ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ— совокупность свойств воды, обусловленных содержанием в ней ионов кальция и магния. Различают общую, вре­менную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную) Ж. в. Общая Ж. в. равна сумме катионов кальция и магния; временная Ж. в. (кар­бонатная) эквивалентна содержанию в воде гидрокарбонат-иона; по­стоянная Ж. в. составляет разность общей и карбонатной Ж. в.

ЖИЛА— протяженное в двух направлениях геологическое тело, об­разовавшееся в результате заполнения трещины магмой, минеральными веществами или осадочными горными породами.

ЗАБОЙ—1) поверхность горной выработки (скважины), перемеща­ющаяся в процессе проходки (бурения), в пределах которой происхо­дит в данный момент разработка фунта; 2) нижняя поверхность верти­кальной горной выработки (скважины).

ЗАБОЛАЧИВАНИЕ— 1)зарастание водоема болотной растительно­стью, из которой постепенно образуется торфяной покров; 2) процесс образования переувлажненных участков земной поверхности, зарастаю­щих болотной растительностью. Причины 3.: подъем уровня фунтовых вод из оросительных систем, затрудненный поверхностный сток и др. См. Болото.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ—прямое или косвенное изменение физических, биологических и химических свойств составных частей окружающей среды, создающее ухудшение здоровья, существования и размножения различных биологических видов в результате поступления в окружаю­щую среду различных твердых, жидких и газообразных веществ или различных видов энергии в количествах, превышающих пределы, допу­стимые для нормальной жизнедеятельности биоценозов. Различают физические и биологические зафязнители, во многом являющиеся результатом хозяйственной деятельности человека.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЕ-1) зафязнение, возникаю­щее в результате повышения численности и усиления жизненной дея­тельности организмов; 2) проникновение в данное сообщество (экоси­стему) видов растений и животных, чуждых для него; 3) случайное, в результате деятельности человека, проникновение в различные техни­ческие устройства организмов, чуждых для данных устройств и нанося­щих им вред; 4) распространение нежелательных, с точки зрения чело­века, биогенных веществ на территории, на которой они ранее не встречались. 3. б. — глобальное, прямое или косвенное изменение фи­зических, химических и биологических свойств биосферы, нарушаю­щих равновесие и ухудшающих условия существования человека. Вы­деляют следующие виды 3. б.: глобальное, которое ведет к экологическому кризису и может перерасти в экологическую катастро­фу; естественное, вызванное поступлением в природную среду некото­рых веществ (твердых, жидких, газообразных или живых) или смесей веществ, а также различных видов энергии в количестве, превышаю­щем экологически допустимые пределы, в результате естественных (обычно катастрофических) процессов; микробиологическое (микро­бное), в том числе а) увеличение численности микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности; б) придание патогенных (болезнет­ворных) свойств ранее безвредным микробным популяциям или свойств, угнетающих другие организмы в сообществах; в) появление необычно высоких количеств микроорганизмов, обусловленное их мас­совым размножением в связи с деятельностью человека.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДЫ— поступление в воду различных видов ве­ществ и энергии, которые превышают экологически допустимые пределы; к факторам зафязнения относят: 1) физические — твердые

предметы, пыль, механические частицы, радиоактивность и др.; 2) хи­мические — отработанные горные породы, биоциды, отходы химиче­ской промышленности, канализационные воды, нефтепродукты; 3) со­циально-бытовые — туризм, бытовая деятельность и др.; 4) биологиче­ские — запредельное увеличение количества некоторых биологических видов, нарушающих равновесие в данном водном объеме. Все это препятствует миграции рыб, снижает количество кислорода в воде, по­вышает количество отравляющих веществ, ухудшает рекреационные условия и качество воды и приводит к тому, что она становится негод­ной для хозяйственных и питьевых нужд, нарушает экологическое рав­новесие.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОЗДУХА (атмосферы) — попадание в воздух ве­ществ и энергии сверх допустимых экологических пределов, факторами загрязнения воздуха являются: 1) физические — радиоактивные, тепло­вые, шумовые, электромагнитные; 2) химические — пыль (промышлен­ная, вулканическая, от песчаных и пылевых бурь), отравляющие газо­образные вещества (индустриальные отходы, выбросы транспортных средств, использование боевых отравляющих веществ, испытаний ядер­ного оружия); 3) социально-бытовые — от бытовых и других социаль­ных действий человека; 4) биологические — споры микроорганизмов и растений, пыльца, насекомые, вирусы. 3. в. приводит к образованию смога, усилению эрозии, ухудшению рекреационных условий, отрица­тельному воздействию на биосистемы, загрязнению почв и вод, разру­шению озонного слоя атмосферы, увеличению заболеваний среди рас­тений, нарушению экологического равновесия.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ МОРСКОЙ ВОДЫ — прямое или косвенное воз­действие человека веществами и энергией на морскую среду, которое может привести к пагубным последствиям: повреждению живых ресур­сов и животных в море, опасности для здоровья человека, созданию препятствий деятельности в море и др.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЫ — нарушение и ухудшение структуры, ка­чественного состава и плодородия почв вследствие попадания в нее фи­зических и химических веществ (твердые отходы, промышленная пыль, радиоактивные и химические вещества; биоциды и др.). 3. п. ведет к за­грязнению воды и воздуха, отрицательно влияет на растения, животных, микроорганизмы и экологическое равновесие. Основное средство пред­отвращения 3. п. — это экологизация производства через внедрение бе­зотходных и малоотходных технологий и возведение очистительных станций и сооружений, а также устранение чрезмерного использования пестицидов, инсектицидов и гербицидов. 3. п. механическое происходит вблизи населенных мест и промышленных предприятий за счет насыще­ния почв твердыми отходами производства и быта.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ТЕХНОГЕННОЕ — вид загрязнения окружающей среды, возникающий в результате использования человеком в своей хозяйственной деятельности различных видов техники.

ЗАИЛЕНИЕ — процесс отложения ила в водоемах и водотоках.

ЗАКАРСТОВАННЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ- горные породы, в ко­торых развиты карстовые пустоты. См. Карст (воронка, пещера, по­лость).

ЗАКОНЫ ОБ ОХРАНЕ ЗЕМЕЛЬНЫХ И ВОДНЫХ РЕСУРСОВ-

комплекс законодательных актов и нормативных документов, включая Конституцию РФ, направленных на обеспечение рационального исполь­зования земельных и водных ресурсов и охрану их от истощения и уничтожения.

ЗАКОПУШКА— ямообразная горная выработка (мелкий шурф), предназначенная для вскрытия исследуемых горных пород, залегающих на глубине до 0,6 м от поверхности.

ЗАМОК СКЛАДКИ— место общего перегиба слоев горных пород, в складке разделяющее ее боковые части, называемые крыльями. См. Складка.

ЗАНДРЫ, ЗАНДРОВЫЕ ПОЛЯ[исл. запйг, ед. ч. вапй—песок] — пологоволнистые равнины, сложенные песчано-гравийными отложени­ями ледникового происхождения. См. Ледниковые отложения.

ЗАПАДИНЫ— мелкие замкнутые плоскодонные впадины, чаще округлой формы, широко распространенные в лесостепных, степных и полупустынных областях. Размеры 3. в поперечнике от 10—15 м при глубине 3—5 м. Происхождение 3. обусловлено главным образом раз­витием процессов суффозии и карста. Син. — блюдца степные, пади.

ЗАПАСЫ ПОДЗЕМНЫХ ВОД— количество подземных вод, содер­жащихся в водоносном горизонте. 3. п. в. подразделяют на статиче­ские и динамические, эксплуатационные и забалансовые, естественные и искусственные. Статические 3. п. в. (син. — естественные запа­сы) — объем гравитационных вод, заключенных в порах или трещинах рассматриваемого объема горных пород. Динамические 3. п. в. (син. — естественные ресурсы) — количество воды, протекающее через поперечное сечение рассматриваемого водоносного горизонта. Эксплу­атационные 3. п. в. (син. — эксплуатационные ресурсы) — количество подземных вод, которое может быть получено из водоносного горизон­та в единицу времени технически возможными и экономически целе­сообразными методами без ухудшения качества воды в течение всего периода эксплуатации. Забалансовые 3. п. в. — это такие, использова­ние которых в настоящее время экономически или технически нецеле­сообразно, но может стать целесообразным в будущем. Искусственные 3. п. в. — объемы подземных вод, сформировавшиеся в водоносном го­ризонте в результате искусственного пополнения (маганизирования), инфильтрации вод из каналов, водохранилищ, оросительных систем. Ср.: искусственные ресурсы — количество воды, поступающее в водо­носный горизонт в единицу времени в результате целенаправленных инженерных мероприятий (маганизирование) или при утечке из кана­лов, водохранилищ, оросительных систем. Разведанные 3. п. в. утверж­даются государственными комиссиями по запасам полезных ископае­мых. Эксплуатационные запасы подземных вод в зависимости от степени разведанности месторождений и изученности качества воды

подразделяют на четыре категории: А (наиболее изученные), В, С,, С, (наименее изученные).

ЗАПАСЫ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ— количество минерально­го сырья данного вида в недрах Земли или на ее поверхности, опреде­ляемое по данным геологической разведки в весовом или объемном исчислении. 3. п. и. подразделяют на балансовые (разработка место­рождений экономически целесообразна) и забалансовые (разработка месторождений в данное время экономически или технически нецеле­сообразна). По степени разведанности и изученности 3. п. и. класси­фицируют аналогично запасам подземных вод.

ЗАПЫЛЕНИЕ— вид загрязнения воздуха частицами пыли про­мышленного, вулканического происхождения, а также в результате пы­левых и песчаных бурь.

ЗАХОРОНЕНИЕ— способ устранения из сферы человеческой дея­тельности различных веществ, материалов и энергии путем создания подземных или подводных хранилищ (складов), как правило, ограни­ченного размера со специальными устройствами, предотвращающими их попадание или проникновение в окружающую среду.

ЗАХОРОНЕНИЕ ОТХОДОВ— один из видов захоронения, специа­льно разработанный для предотвращения загрязнения окружающей среды вредными отходами.

ЗЕМЕЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ— комплекс природных образований (земля, почва), потенциально пригодных для использования человеком в хозяйственной деятельности как в настоящем, так и в недалеком бу­дущем.

ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ— колебания земной коры или ее участка, вы­званные прохождением сейсмических волн, возникающих в результате кратковременного выделения из какого-либо источника большого ко­личества упругой энергии. В зависимости от причины возбуждения ко­лебании 3. подразделяют на тектонические (разрыв сплошности участ­ка литосферы или мантии), вулканические (извержение вулкана), провальные (крупные обвалы, обрушение горных пород в карстовые полости) и искусственные (взрывы). Наиболее сильными, разрушитель­ными и часто происходящими являются тектонические 3. Плоскость, максимально приближенная к поверхности, вдоль которой произошло смещение горных пород, называется плоскостью разрыва, а область (объем), из которой выделилась сейсмическая энергия — областью оча­га или очагом (внутри очага лежит плоскость разрыва). Геометриче­ский центр очаговой области называется гипоцентром или фокусом, ближайшая к гипоцентру точка на поверхности Земли — эпицентром, расстояние между эпицентром и фокусом — глубиной очага или фокус­ным расстоянием. Иногда гипоцентром (фокусом) называют место на­чала вспарывания поверхности разрыва. Энергия, выделившаяся в оча­ге, может выражаться абсолютной величиной {Е, Дж), величиной энергетического класса (К= %Е) или условной величиной, называемой

магнитудой М = —— ч-——. Магнитуда самых больших 3. 1,5 1,8

М = 8,5...8,6, что соответствует выделению энергии 10^п—10¹⁸ Дж или 17 — 18-му энергетическим классам.

Интенсивность проявления 3. на поверхности Земли (сотрисае-мость на поверхности) определяется по шкалам сейсмической интен­сивности и оценивается в условных единицах — баллах. Балльность I является функцией магнитуды М, глубины очага И и расстояния от рассматриваемой точки до эпицентра Ь.

I =,5М-кЪ,5%^ I? + к¹ +Ъ.

ЗЕМНАЯ КОРА— внешняя твердая оболочка Земли, ограниченная снизу Мохоровичича поверхностью. Различают континентальную (ма­териковую) кору (мощность 35—40 км под равнинами, до 70 км в складчатых областях) и океаническую (мощность 5—10 км).

ЗЕРКАЛО ГРУНТОВЫХ ВОД— поверхность грунтовых вод, отде­ляющая гравитационные воды водоносного горизонта от капиллярных вод зоны аэрации. Графически 3. г. в. отображается на карте гидроизо-гипс. Син. — поверхность фунтовых вод.

ЗЕРКАЛО СКОЛЬЖЕНИЯ— гладкая поверхность в массиве гор­ных пород, возникшая при относительном перемещении смежных час­тей (участков) геологического тела. 3. с. может образоваться при тек­тонических движениях вдоль разрывных нарушений или при оползневых подвижках.

ЗЕРНОВОЙ СОСТАВ— см. Гранулометрический состав.

ЗОНА АЭРАЦИИ[гр. гопе — пояс + аег — воздух] — верхняя зона земной коры между поверхностью Земли и поверхностью фунтовых вод. В 3. а. пустоты заняты воздухом (отсюда название), парами воды, гифоскопической и капиллярной водой. Гравитационная вода может присутствовать здесь лишь временно (верховодка).

ЗОНА НАСЫЩЕНИЯ— часть земной коры, где поры или трещи­ны горной породы полностью заполнены водой.

ЗОНАЛЬНОСТЬ ГРУНТОВЫХ ВОД— закономерное увеличение общей минерализации и глубины залегания фунтовых вод от полюсов к экватору. Химический состав также закономерно меняется в этом направлении: гидрокарбонатные, сульфатные, хлоридные воды.

ЗОНД[фр. воМе — приспособление, прибор, устройство, система, внедряемые в нескальные горные породы или пофужаемые в скважи­ны и горные выработки с целью определения параметров геологиче­ской среды или геофизических полей. При статическом и динамиче­ском зондировании 3. состоит из конусного наконечника с углом раскрытия 60° и штанг, через которые передается усилие на наконеч­ник, пофужаемый в горную породу.

ЗОНДИРОВАНИЕ[фр. вопйег — исследователь, выведывать] — по­левой метод исследования песчано-глинистых нескальных горных по­род путем вдавливания (статическое 3.), забивки (динамическое 3.) или вибрационно-забивного пофужения (виброзондирование) конусно­го наконечника (зонда) на глубину, превышающую его высоту. По ре­зультатам статического 3. строятся фафики зависимости удельного со­противления фунта конусу зонда и сопротивления трения фунта по

боковой поверхности штанг от глубины погружения зонда. При дина­мическом 3. строят график зависимости условного динамического со­противления грунта от глубины нагружения конуса. Графики использу­ются для выделения инженерно-геологических элементов, определения однородности фунтов по площади и глубине, приближенной количест­венной оценки характеристик свойств фунтов и др. 3. применяется обычно в сочетании с другими методами, но может использоваться и самостоятельно (например, контроль за уплотнением фунтов).

ЗОНДИРОВОЧНАЯ СКВАЖИНА— см. Скважины инженерно-геоло­гические.

ЗУМПФ (нем. Битр/— болото] — углубление (приямок, емкость) в дне котлована, карьера, горной выработки, используемое для сбора (накопления) подземных вод с целью их последующего удаления (от­качки).

ЗЫБУН(трясина) — плавающий на поверхности зарастающих во­доемов зыбкий растительный ковер толщиной 1—2 м, образованный мхами и другими растениями, свойственными болотам. По мере утол­щения 3. нижние слои его отмирают и попадают на дно водоема, пре­вращаясь в торф.

И

ИГЛОФИЛЬТР[игла + лат. /Шгит — войлок] — устройство в виде трубы диаметром 40—70 мм с заостренным концом, имеющее в ниж­ней части фильтр, пофужаемое в горную породу (часто с гидроподмы-вом) и используемое для откачки воды с целью понижения уровня фунтовых вод. По принципу работы И. является вертикальным водо­забором.

ИЗО... [ф. 1$О5 — равный, одинаковый, подобный] — часть сложных слов, обозначающая равенство, подобие по форме или назначению.

ИЗОБАТЫ[изо... + ф. Ьа1Иух — глубокий] —линии равных глубин водного бассейна, слоев горных пород.

ИЗОЛИНИИ[изо... + линии] — линии на карте или разрезе, соеди­няющие точки с одинаковыми количественными показателями ка­кой-либо величины.

ИЗОПАХИТЫ [изо... + гр. раскуз — толстый] —линии на карте, со­единяющие точки с одинаковыми мощностями одновозрастных отло­жений.

ИЗОСЕЙСТЫ [изо... + ф. зеШоз — поколебленный, приведенный в колебание] — линии на карте, соединяющие точки, в которых земле­трясение проявилось с одинаковой силой (интенсивностью сотрясения, балльностью).

ИЗОТЕРМЫ[изо... + ф. (Негте — теплота, жар]—линии на картах или разрезах с одинаковыми температурами горных пород, подземных вод, воздуха за какой-либо период времени.

ИЗЫСКАНИЯ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ- производст­венный технологический процесс получения, накопления, обработки

инженерно-геологической информации о геологической среде и про­гнозе ее изменения во времени. В соответствии со строительными нормами и правилами (СНиП 11.02—96) И. и.-г. должны обеспечивать комплексное изучение инженерно-геологических условий района (пло­щадки, участка, трассы) проектируемого строительства, включая рель­еф, геоморфологические, сейсмические условия, геологическое строе­ние, состав, состояние и свойства грунтов, геологические процессы и явления, изменения условий освоенных (застроенных) территорий с целью получения необходимых и достаточных для обоснования проек­тирования объектов с учетом рационального использования и охраны геологической среды, а также данных для составления прогноза изме­нений инженерно-геологических условий при строительстве и эксплуа­тации предприятий, зданий и сооружений. В состав И. и.-г. входят сбор, обработка, анализ и использование материалов изысканий про­шлых лет; дешифрование космо- и аэрофотоматериалов; маршрутные наблюдения; проходка горных выработок; геофизические исследования; полевые и лабораторные исследования фунтов; гидрогеологические исследования; стационарные наблюдения; обследование грунтов осно­ваний существующих зданий и сооружений; камеральная обработка материалов.

ИНДЕКСЫ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ[лат. Ыех - указатель, спи­сок]—система буквенных и цифровых условных обозначений для ука­зания относительного возраста, стратиграфической последовательности накопления и условий образования горных пород. См. Геохронологиче­ская шкала.

ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДИНАМИКА[гео... + гр. а"упатИсох - относя­щийся к силе, сильный] — научное направление инженерной геологии, изучающее морфологию, механизм, причины (геологические и др.) и пространственно-временные закономерности развития в геологической среде природных геологических и инженерно-геологических (антропо­генных, техногенных) процессов и явлений. Основное внимание уделя­ется изучению процессов, протекающих в приповерхностной части гео­логической среды (экзогенные геологические процессы).

ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ— наука о свойствах и динамике гео­логической среды, ее рациональном использовании и охране в связи с инженерно-хозяйственной, прежде всего инженерно-строительной дея­тельностью человека. И. г. включает в себя три главных самостоятель­ных, тесно связанных между собой научных направления, изучающих три главных элемента геологической среды: грунтоведение — изучает горные породы (грунты) и почвы; инженерную геодинамику — изучает природные и антропогенные геологические процессы и явления; реги­ональную И. г. — изучает строение и свойства геологической среды определенной теории.

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ- комплекс сведе­ний о свойствах некоторого объема геологической среды, учитываемых при проектировании, строительстве и эксплуатации зданий и сооруже­ний и прогнозе изменений геологической среды (геологическое строе-

ние, геоморфология, гидрогеологические условия, состав, состояние и свойства фунтов, геологические и инженерно-геологические процессы и явления, сейсмичность).

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ- выявле­ние в сложной и многосторонней геологической среде на основе сово­купности теоретических положений и методических приемов системы территориальных элементов, обладающих какими-либо общими инже­нерно-геологическими признаками, ограничение их от территорий, не обладающих этими признаками, систематика, картографирование и описание.

ИНСЕКВЕНТНЫЙ ОПОЛЗЕНЬ[лат. т — приставка, означающая здесь отрицание + лат. зедиепШ — следующий согласно чему-либо; на­зван за то, что поверхность скольжения оползня не совпадает с повер­хностью напластования горных пород] — оползень, поверхность сколь­жения которого режет под углом поверхность напластования горных пород.

ИНФИЛЬТРАЦИОННАЯ ГИПОТЕЗА— гипотеза, объясняющая происхождение (образование) и пополнение подземных вод за счет ин­фильтрации (просачивания) атмосферных осадков, талых вод и вод по­верхностных водоемов и водотоков через зону аэрации. Впервые вы­сказана М. Витрувием Поллио в I в. до н. э.

ИНФИЛЬТРАЦИЯ[лат. т — в +/Шгайо — процеживание] — нисхо­дящее движение свободной (гравитационной) воды в ненасыщенных ею горных пород по порам и мелким трещинам. Г.Н. Каменский раз­личает свободное просачивание (вода движется при частичном запол­нении пор в виде разрозненных и изолированных одна от другой стру­ек) и нормальную инфильтрацию (вода движется на значительной площади при полном заполнении всего перового пространства). См. Инфлюация.

ИНФЛЮАЦИЯ(лат. т/1иеге—вливаться, проникать] — втекание по­верхностных вод и атмосферных осадков в толщи горных пород путем перемещения сверху вниз по крупным трещинам, пустотам, карстовым полостям.

ИНЪЕКЦИЯ[лат. щесИо — выбрасывание] — нагнетание в поры и трещины различных растворов (цементного, силикатного и др.) с це­лью повышения прочности или уменьшения водопроницаемости мас­сива горных пород.

ИСТОК— место начала реки, где появляется постоянное течение воды в русле. И. часто являются родники, озера, болота, ледники.

ИСТОЧНИКИ— естественные выходы подземных вод на земную поверхность (на суше или под водой). Хорошо различимы выходы фунтовых (нисходящие И.) и артезианских вод (восходящие И.). По изменению дебита во времени различают И. с постоянным, слабоиз­менчивым, изменчивым дебитом; по времени существования — посто­янные, периодические, сезонные, временные; по температуре — кипя­щие, горячие, теплые, холодные. Син. — родники, ключи.

КАВЕРНА[лат. сауегпа — полость, пещера] — пустота, полое про­странство, образовавшееся в горной породе (крупнее пор, но мельче пещер).

КАДАСТР ВОДНЫЙ[фр. сайа&ге — лист, список, реестр] — систе­матизированный свод сведений о водных ресурсах страны или области.

КАЙНОЗОЙ[гр. катоз—новый + гое— жизнь] — сокращенное на­звание кайнозойской группы и эры, самой молодой в геологической истории Земли. См. Геохронологическая шкала.

КАМЕРАЛЬНЫЕ РАБОТЫ[лат. сатеге — комната] — всесторонняя производственная и научная обработка и систематизация материалов, собранных и полученных в процессе выполнения полевых и лабора­торных работ при инженерно-геологических изысканиях, составление отчета, карт, разрезов и других графических материалов. Син. — каме­ральная обработка материалов.

КАМНИ ПОДЕЛОЧНЫЕ— название минералов и горных пород, обладающих декоративными или другими ценными свойствами и ис-пользуемьп для изготовления украшений и предметов искусства.

КАМЫ[нем. Катт — гребень] — холмы и гряды высотой от 2—5 до 20—30 м в областях распространения материкового оледенения, сложенные сортированными песками и линзами и прослоями супесча-но-глинистого материала, иногда с включением валунов и скопления­ми крупнообломочного материала. Характерна слоистость, примерно повторяющая контур поперечного профиля. Сверху К. часто перекры­ты моренами.

КАНАВА— горизонтальная горная выработка трапециевидного се­чения глубиной до 3 м. Применяется для вскрытия и изучения круто­падающих слоев горных пород при мощности перекрывающих отложе­ний до 2,5 м.

КАНАЛ[лат. сапаШ — труба, желоб] — искусственное русло (водо­вод) с безнапорным движением воды, обычно устраиваемое в грунте.

КАНЬОН[исп. сапоп — труба, ущелье] — глубокая узкая речная до­лина с отвесными или очень крутыми, нередко ступенчатыми склона­ми и относительно узким дном, почти полностью занятым руслом ре­ки.

КАПИЛЛЯРНАЯ ВОДА[лат. сарШагиз — волос; название дано за то, что вода движется вверх по очень тонким волосяным порам или трещинам] — вода, поднявшаяся по тонким порам или трещинам выше уровня (зеркала) фунтовых вод (капиллярно-поднятая, капиллярно-не­прерывная) или часть инфильтрутощейся воды, удерживаемая в горных породах силами поверхностного натяжения (капиллярно-подвешенная). Эта вода располагается в виде капиллярной каймы над уровнем перво­го от поверхности водоносного горизонта. Мощность капиллярной каймы (носит название высоты капиллярного поднятия) зависит от ли-тологического состава водовмещающих пород и колеблется от 2—4 см в крупных песках до 1—2 м в суглинках.

КАПИЛЛЯРНАЯ КАЙМА— см. Капиллярная вода.

КАПТАЖ [фр. сар1а§е — захватывание; лат. сар1а%е — хватать, ста­раться поймать] — инженерно-технические работы по вскрытию, захва­ту и выводу на поверхность земли подземных вод, а также устройств для выполнения этих работ.

КАПТАЖ ИСТОЧНИКА — расчистка, благоустройство и оформле­ние естественного выхода подземных вод.

КАР (нем. Каг — цирк; шотл. согте — кресло] — чашеобразное (крес-лообразное) углубление в привершинной части салонов гор (выше сне­говой линии), образовавшееся под воздействием небольших ледников, снежников, процессов физического выветривания. Стенки К. крутые, дно пологое, вогнутое. К. часто заполнены льдом, фирном, водой (вы­сокогорные озера).

КАРБОН [лат. сагЬоп — уголь] — сокращенное название каменно­угольной системы и периода. В отложениях К. встречаются месторож­дения каменного угля. См. Стратиграфическая шкала.

КАРОТАЖ [фр. сагоПа%е от сагоПе — буровой керн, букв. — мор­ковь] — исследование горных пород в буровых скважинах, других гор­ных выработках (или при выполнении статического зондирования) геофизическими методами (электрическим, магнитным, радиоактив­ным, акустическим, термическим и др.) с целью расчленения разреза на слои, определения глубины залегания, мощности и строения каждо­го слоя, количественной оценки состава, состояния и свойств горных пород, решения других геологических задач.

КАРРЫ [нем. Каггеп] — система борозд — желобков глубиной от нескольких сантиметров до 1—2 м и более, разделенных острыми греб­нями и выступами, возникшая на поверхности растворимых пород (из­вестняков, гипсов и др.) в результате их выщелачивания стекающими струями дождевых или талых вод. Характерны для областей развития карста.

КАРСТ [нем. Кап(, по названию одноименного известнякового пла­то в Югославии] — процесс растворения и выщелачивания растворимых горных пород (карбонаты, сульфаты, галоиды) поверхностными или подземными водами и явления, вследствие этого возникающие (карсто­вые пустоты, пещеры, воронки, карры и др.). В зависимости от состава карстующихся пород выделяют карбонатный, сульфатный и соляной К. Степень растворимости горных пород зависит от агрессивности природ­ных вод, в том числе от содержания свободной углекислоты.

КАРСТОВАЯ ВОРОНКА — впадина на поверхности земли чашеоб­разной, конической, цилиндрической и другой формы, диаметром от 1 до 200 м, глубиной от 0,5 до 50 м, образовавшаяся в результате обру­шения вышележавших пород в карстовую полость или выщелачивания растворимых пород, залегающих у поверхности земли. См. Карст.

КАРСТОВАЯ ПЕЩЕРА — подземная полость в массиве карстую­щихся горных пород, сообщающаяся с поверхностью земли одним или несколькими отверстиями (каналами). Длиннейшие К. п. мира превы­шают 100 км. См. Карст.

КАРСТОВАЯ ПОЛОСТЬ— пустота, полость в массиве карстующих-ся горных пород, не имеющая непосредственной связи с поверхностью земли. См. Карст.

КАРСТОВЫЕ ВОДЫ— подземные воды, циркулирующие в разно­образных карстовых полостях, пещерах и других формах подземного карста. К. в. имеют своеобразный режим, часто непосредственно не связаны с поверхностными водами.

КАРТЫ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ[гр. сНаПех — лист или список папиру­са для письма] — графическая модель верхней части литосферы, ото­бражающая на плоскости в уменьшенном масштабе ее пространствен­ную структуру, состав, возраст. По содержанию подразделяются на стратиграфические (указан возраст пород индексами или цветом) и ли-толого-стратиграфические (дополнительно штриховкой показан состав пород); по масштабу подразделяются на обзорные, мелко-, средне-, крупномасштабные. Разновидности К. г.: четвертичных отложений, ин­женерно-геологические и др.

КАРТЫ ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ— карты, отображающие на плоскости в уменьшенном масштабе рельеф, его происхождение, раз­витие и возраст. См. Геоморфология.

КАРТЫ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ— карты, отображающие на плоскости условия и глубину залегания, распространение, форму повер­хности, химический состав или другие параметры подземных вод. По содержанию информации К. г. подразделяются на карты гидроизогипс, гидроизопьез, гидроизобат, специальные (общей минерализации, химиз­ма, колебаний уровней и др.).

КАРТЫ ГИДРОИЗОБАТ— карты изолиний глубин залегания уров­ней грунтовых вод. На К. г. выделяются участки с различной глубиной залегания уровней грунтовых вод.

КАРТЫ ГИДРОИЗОГИПС— карты, отображающие положение без­напорной поверхности (зеркала) грунтовых вод. По К. г. можно оп­ределить направление течения подземного потока, гидравлический градиент (уклон) на различных участках и решать другие задачи. См. Гидроизогипсы.

КАРТЫ ГИДРОИЗОПЬЕЗ— карты, отображающие положение условной напорной (пьезометрической) поверхности артезианских вод. По К. г. можно определить направление течения напорных вод, напор­ный градиент на различных участках, решать другие задачи. См. Гидро-изопьезы.

КАРТЫ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ- графические модели верхней части литосферы, на которых отображены наборы компонен­тов инженерно-геологических условий или данные результатов их ин­женерно-геологической оценки. Подразделяются на карты инженер­но-геологических условий (отображены свойства геологической среды, которые используются для инженерно-геологической оценки террито­рии, но сама оценка на них в явном виде не представлена) и карты инженерно-геологического районирования (территория разделена на части в соответствии с некоторой мерой однородности инженерно-гео­логических условий или на части, каждой из которых приписана оцен-

ка, ранжирующая их по степени благоприятности освоения). См. Ин­женерно-геологические условия, Теологическая среда.

КАРТЫ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ- см. Кар­ты инженерно-геологические.

КАТАГЕНЕЗ(гр. ка(а — движение вниз; усиление или завершение процесса + ...генез] — стадия физико-химического преобразования оса­дочных горных пород, характеризующаяся их интенсивным уплотнени­ем и цементацией в результате возрастающего давления вышележащих толщ. К. следует за диагенезом и предшествует метаморфизму.

КВАРТЕР[лат. аиаНа — четверть] — редко употребляемое сокращен­ное название четвертичного периода и системы. См. Геохронологическая шкала.

КЕМБРИЙ[лат. СатЬпа — старое название Уэльса, Великобрита­ния] — сокращенное название кембрийской системы и периода. См. Геохронологическая шкала.

КЕРН[нем. Кегп — ядро, сердцевина] — цилиндрический столбик (колонка) горных пород, остающийся внутри бурового снаряда (колон­ковой трубы) при колонковом бурении и периодически поднимаемый вместе со снарядом на поверхность для описания и последующего ла­бораторного исследования.

КИСЛОТНЫЙ ДОЖДЬ— дождь и снег с повышенной кислотно­стью, выпадающие на земную поверхность. Осадки всегда были наибо­лее чистыми из природных вод. Деятельность человека оказывает зна­чительное влияние на чистоту осадков. Диоксид серы и сероводород, содержащиеся в промышленных газах, окисляющиеся и гидролизую-щиеся в атмосфере, могут превращаться в серную кислоту. Оксиды азота аналогичным путем переходят в азотную кислоту. Если эти две кислоты содержатся в атмосферных осадках, их рН опускается ниже 5,6. Наименьшая величина рН (2,4) в дождевых осадках была отмечена в Шотландии 10 апреля 1974 г. К. д. очень опасен для живых организ­мов. Эта опасность выражается в изменении состава и деятельности микробиоценозов, уничтожении рыб, нарушении питательных цепочек в экосистеме, изменении поведения организмов. К. д. результат не только местного, но и трансграничного загрязнения и отрицательные последствия его трудно оценимы.

КЛАСС[лат. Ыат — разряд] — систематическая единица, входящая в подразделения органического мира.

КЛАСС ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ[лат. с/а.ш — разряд] — энергетическая характеристика очага землетрясения. К. з. численно равен десятичному логарифму энергии, выделившейся в очаге и выраженной в джоулях. См. Землетрясения. Син. — энергетический класс землетрясения.

КЛАССИФИКАЦИИ ГРУНТОВ[лат. с1аш—разряд, группа +/а-с'ю — раскладываю (по группам)] — подразделение грунтов на классы, группы и другие таксономические единицы, в каждой из которых бу­дут горные породы, близкие по своим, инженерно-геологическим свойствам. Различают общие, частные, региональные и отраслевые К. г., построенные, исходя из основного положения грунтоведения: свой­ства фунтов определяются их происхождением и процессами последу-

юшего преобразования. Общая К. г. — основа для составления осталь­ных классификаций, приведена в ГОСТ 25 100—95 и включает в себя следующие таксономические подразделения: класс (скальные, нескаль­ные) — по характеру структурных связей; группа (магматические, оса­дочные, метаморфические, искусственные) — по происхождению (гене­тическое подразделение первого порядка); подгруппа — по условиям образования (генетическое, подразделение второго порядка); тип — по составу и степени неоднородности; вид — по структуре, текстуре, со­ставу цемента; разновидность — по состоянию, свойствам, химическо­му составу.

КЛАССИФИКАЦИИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД[лат. с&мй - разряд + лат. /асю — раскладываю] — выделение подземных вод по различным при­знакам, условиям залегания, напору, химическому составу, общей мине­рализации, жесткости воды, температуре, кислотности и др. По характе­ру (условиям) залегания выделяются верховодка, грунтовые, межпластовые безнапорные и артезианские воды. По температуре разли­чают: переохлажденные (0 °С), холодные (0—20 °С), теплые (20—37 °С), весьма горячие (50—100 °С) и перегретые (100 °С) воды. По величине во­дородного показателя рН подземные воды подразделяются на очень кис­лые (рН < 5), кислые (рН = 5...7), нейтральные (рН = 7), щелочные (рН = 7..:9), высокощелочные (рН= 9).

КЛАССИФИКАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ- по­казатели состава и свойств, используемые для определения наименова­ния грунта по ГОСТ 25 100—95 или по другим классификациям.

КЛАССИФИКАЦИЯ ВОДЫ КАК ЖИДКОЙ КОМПОНЕНТЫ ГРУНТА— в форме пара; физически связанная (прочно и рыхлосвязан-ная); капиллярная, свободная (гравитационная), в твердом состоянии (лед), химически связанная.

КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ГЕНЕТИЧЕСКАЯ- клас­сификация по происхождению: магматические; осадочные, метаморфи­ческие горные породы.

КЛИВАЖ[фр. к1Ш — расслаивание, расщепление] — вторичная сланцеватость (расщепление горных пород на тонкие пластинки), на­правленная под углом к плоскости первичного напластования. Образу­ется в процессе образования линейных складок при тектонических движениях земной коры.

КЛИМАТ[гр. кИтаЮз] — совокупность атмосферных (метеорологи­ческих) условий, таких, как температура, влажность, осадки, ветер, присущих данной территории.

КЛИМАТОЛОГИЯ[климат + ...логия] — наука, изучающая вопросы образования климата, описания и классификации климата земного ша­ра в прошлом и настоящем, а также воздействия человека на климат.

КЛЮЧ—см. Источник.

КОЛИ-ИНДЕКС— количество кишечных палочек в 1 л (для твер­дых тел в 1 кг) исследуемого материала (подземные воды, грунты); по­казатель фекального (бактериологического) загрязнения. 524

КОЛИ-ТИТР — показатель бактериологического загрязнения вод, в том числе подземных; численно равен объему исследуемой воды в миллилитрах, приходящемуся на одну кишечную палочку.

КОЛЛЕКТОР [лат. коИесЮг — собиратель] — в гидрогеологии — слой (пласт) горных пород, содержащий или имеющий возможность содер­жать в порах и трещинах свободную (гравитационную) воду.

КОЛЛЮВИЙ, КОЛЛЮВИАЛЬНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ [лат. со11и-ую — скопление] — продукты выветривания (обломочный и глинистый материал), смещенные вниз по склону под действием силы тяжести. Накапливается К. на склонах и у подножия гор (возвышенностей).

КОЛОДЕЦ — вертикальная горная выработка, используемая в каче­стве водозабора подземных вод.

КОЛОДЕЦ ПОГЛОЩАЮЩИЙ — вертикальная горная выработка, служащая для приема поверхностных, грунтовых или промышленных вод с целью сброса их в водоносный горизонт или коллектор.

КОЛЬМАТАЖ [фр. со1та(а§е — наполнение] — естественный или искусственный вмыв мельчайших глинистых, илистых, пылеватых час­тиц в поры горных пород, грунтов, стенки каналов, борта водохрани­лищ. В результате К. уменьшается водопроницаемость грунтов. Син. — кольматация.

КОМПАС ГОРНЫЙ [лат. сотраззо — измеряю] — прибор для ори­ентирования на местности и определения элементов залегания геоло­гических тел, азимутов простирания и падения, угла падения.

КОМПРЕССИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ - см. Компрессия.

КОМПРЕССИЯ [лат. сотрггто — сжатие] — сжатие грунтов без возможности бокового расширения. Производится в лабораторных условиях в одометрах с целью определения коэффициента сжимаемо­сти и модуля общей деформации. По результатам испытания строят компрессионную кривую — зависимость коэффициента пористости грунта от вертикального давления.

КОНДЕНСАЦИЯ [лат. сопйептИо — сгущение, уплотнение] — пере­ход вещества, в том числе воды из парообразного состояния в жидкое или твердое.

КОНДЕНСАЦИОННАЯ ГИПОТЕЗА — гипотеза, объясняющая обра­зование части подземных вод за счет конденсации паров воды, находя­щихся в порах или трещинах горных пород, превращение их в свобод­ную (гравитационную) воду и инфильтрацию в водоносные горизонты.

КОНДИЦИЯ КАРТЫ [лат. сопсИНо — норма, стандарт] — совокуп­ность требований нормативных документов (стандартов) к полноте и качеству информации. Устанавливается для карт конкретного назначе­ния и масштаба.

КОНРАДА ПОВЕРХНОСТЬ (Конрада граница) [по имени австрий­ского геофизика В. Конрада, открывшего ее при изучении землетрясе­ния в Альпах в 1925 г.] — поверхность, разделяющая гранитный и база­льтовый слои материковой земной коры. Определена К. п. по существенному скачкообразному изменению скоростей сейсмических волн при переходе от одного слоя к другому.

КОНСЕКВЕНТНЫЙ ОПОЛЗЕНЬ[лат. сопхедиепНх — последовате­льный, согласно следующий] — оползень, скольжение которого проис­ходит по заранее обусловленной поверхности (граница между слоями, трещинами).

КОНСИСТЕНЦИЯ[лат. сотШепш — состояние, подвижность] — состояние, густота глинистого грунта; зависит от влажности и структу­ры (естественная, нарушенная, искусственно созданная). Количество К. грунта нарушенной структуры выражается показателем консистен­ции (текучести).

КОНСОЛИДАЦИЯ[лат. соп — с, вместе + зоИйаге — уплотнять, сра­щивать] — уплотнение грунта под действием сжимающих усилий (в том числе от собственного веса) до полного окончания процессов дефор­мации под данной нагрузкой.

КОНТАКТОВЫЙ МЕТАМОРФИЗМ[лат. сопЫсШз — соприкоснове­ние] см. Метаморфизм, Метаморфические горные породы.

КОНТИНЕНТ[лат. сопппет (сопИпепПх) — материк] — см. Материк.

КОНУС ВЫНОСА— форма рельефа, имеющая вид слабовыпуклого полуконуса, образованного скоплением обломочного материала в устье­вой части временных водных потоков и небольших рек при выходе их из узких долин и ущелий на предгорные (межгорные) равнины или более широкие долины. Возникает вследствие отложения крупных об­ломков и мелких частиц, связанного с уменьшением скорости течения.

КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ— комплекс горных пород, возникших в верхней части литосферы в результате преобразования в континенталь­ных условиях магматических, метаморфических и осадочных горных пород под влиянием различных факторов выветривания.

КОРЕННЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ- общее условное название плотных или сцементированных горных пород, лежащих под верхним слоем рыхлых или менее плотных пород. Например, плотные невывет-релые глины неогена могут быть горными породами по отношению к четвертичным супесям или по отношению к слою элювия этих же глин.

КОРРАЗИЯ[лат. соггаы'о — обтачивание] — процесс обтачивания, шлифования, полирования, высверливания горных пород обломочным материалом, перемещаемым водой, ветром, льдом, силами гравитации, а также обтачивание самих обломков.

КОРРОЗИЯ[лат. С0ГГ05Ю — разъедание] — в геологии изменение или разрушение горных пород в результате частичного растворения их водой.

КОСА— песчаное, гравийное или галечное нанесение в русле реки (речная К.) или в море у берега (морская К.), возвышающееся над водой, вытянутое по течению и одним концом соединяющееся с бе­регом.

КОСМОСНИМКИ— результаты съемки земной поверхности (тер­риторий и акватории) с космических летательных аппаратов, движу­щихся вне пределов атмосферы Земли, с использованием специальной аппаратуры. Для анализа К. применяются соответствующие методы.

КОЭФФИЦИЕНТ ВОДООТДАЧИ— отношение объема свободно вытекающей (или извлекаемой) из грунта воды (при полном первонача­льном заполнении пор водой) к объему всего грунта.

КОЭФФИЦИЕНТ ВОДОПРОВОДНОСТИ ВОДОНОСНОГО СЛОЯ (ПЛАСТА)— произведение коэффициента фильтрации грунта данного слоя на мощность этого слоя.

КОЭФФИЦИЕНТ КОНСИСТЕНЦИИ- см. Показатель консистен­ции. Консистенция.

КОЭФФИЦИЕНТ НЕОДНОРОДНОСТИ- см. Степень неоднород­ности.

КОЭФФИЦИЕНТ ПОРИСТОСТИ— отношение объема пор к объ­ему твердой части скелета грунта.

КОЭФФИЦИЕНТ ПЬЕЗОПРОВОДНОСТИ— произведение мощ­ности водоносного пласта напорных (артезианских) вод на среднее значение коэффициента фильтрации этого пласта.

КОЭФФИЦИЕНТ РАЗМЯГЧАЕМОСТИ— отношение временных сопротивлений одноосному сжатию скального грунта в водонасыщен-ном и в воздушно-сухом состоянии.

КОЭФФИЦИЕНТ ФИЛЬТРАЦИИ— скорость фильтрации при на­порном (гидравлическом) градиенте, равном единице.

КРАТЕР[гр. кгагег — большая чаша] — чашеобразное или воронко­образное углубление на вершине или склоне вулкана диаметром от не­скольких метров до нескольких километров; на дне К. располагается одно или несколько жерл, через которые происходило или происходит поступление на поверхность земли продуктов извержения.

КРИОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ[гр. кгуоз — холод, мороз, лед + ..ге-нез] — физические, физико-химические и биохимические процессы, происходящие в промерзающих, мерзлых и протаивающих грунтах и горных породах.

КРИОЛИТОЗОНА[гр. кгуоз—холод + лито... +гр. п>пё — по­яс] — зона развития в литосфере многолетнемерзльгх горных пород.

КРИСТАЛЛ[гр. кгузшпоз — лед, горный хрусталь; минерал, кото­рый всегда имеет кристаллическое строение] — твердое тело, атом и молекулы которого образуют закономерно упорядоченную структуру.

КРОВЕЛЬНЫЙ СЛАНЕЦ— плотная, неразмокающая в воде разно­видность глинистого сланца, применялся в качестве кровельного мате­риала.

КРОВЛЯ— в геологии поверхность, ограничивающая сверху слой или пласт. См. Подошва слоя.

КРУГОВОРОТ ВОДЫ В ПРИРОДЕ— непрерывное движение, цир­куляция, взаимопроникновение и взаимозамещение атмосферных, по­верхностных и подземных вод, происходящее под влиянием солнечной радиации и силы тяжести.

КРЫЛО СКЛАДКИ— боковая часть складки, где слои имеют од­носторонний наклон и примерно одинаковые углы падения. В складке выделяются два крыла; место перехода одного в другое (место переги­ба) называется замком. См. Складка.

КУЛЬТУРНЫЙ СЛОЙ— в археологии верхний слой литосферы, содержащий остатки древней деятельности человека: сооружения, стро­ительный и хозяйственный мусор, золу и пр. Мощность К. с. может достигать десятков метров.

КУПОЛ[лат. сиро1а — купол, свод] — 1) форма залегания магмати­ческих излившихся горных пород, возникающая на земной поверхно­сти при выдавливании из жерла вулкана очень вязкой лавы; 2) округ­лое тектоническое поднятие слоев земной коры, характеризующееся наклоном во все стороны от центра К.

КУПОЛ СОЛЯНОЙ— округлое поднятие слоев земной коры с яд­ром из каменной или других солей.

КУРЛОВА ФОРМУЛА[по фамилии М.Г. Курлова, предложившего форму записи] — форма записи химического состава подземных вод в виде псевдодроби, в числителе которой записываются главные анионы (НСОз¹, 5С>4², СГ %-экв) в убывающем порядке их содержания, а в знаменателе — главные катионы (Са⁺ М§⁺², №^+|, %-экв) в таком же порядке. Слева от дроби проставляют общую минерализацию воды (А/, г/л), справа — температуру воды (Т, °С), а для скважины — дебит (Д л/сут).

КУРУМЫ— значительные по площади скопления круглых глыб и полуокатанных валунов, образующиеся в горах в результате интенсив­ного выветривания горных пород и гравитационного перемещения об­ломков. Залегают в виде плаща на пологих склонах и плоских верши­нах («каменные моря») или в виде медленно движущихся вниз по склону полос («каменные реки»). К. лишены растительности. Син. — каменные потоки.

КЯРИЗ[перс] — подземное сооружение для сбора грунтовых вод и вывода их на поверхность в целях орошения.

Л

ЛАВА[итал. 1аа — затопляю от лат. 1аЬвз — обвал, падение] — рас­каленная жидкая или очень вязкая, преимущественно силикатная мас­са, изливающаяся на поверхность земли при извержении вулканов.

ЛАВИНА[нем. Ьашпе, от лат. 1аЫп — оползень, снежный оползень или обвал] — массы снега на горных склонах, пришедшие в движение: падающие, соскальзывающие, низвергающиеся. Скорость движения 20—30 м/с. Падение и сход Л. сопровождается образованием воздуш­ной предлавинной волны, производящей значительные разрушения.

ЛАГУНА[итал. 1а%ипа от лат. 1а%ш — озеро] — неглубокий естест­венный водоем, соединяющийся с морем узким проливом или отда­ленный от него полосой береговых валов, пересыпей, гряд.

ЛАГУННЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ— осадочные горные породы, образую­щиеся или ранее образовавшиеся в лагунах.

ЛАККОЛИТ[гр. 1аккоз — яма, углубление, полость + ...лит] — свое­образное геологическое тело, сложенное магматическими горными по­родами, кровля которого имеет форму свода, а подошва близка к го-

ризонтальной плоскости. Образуется на сравнительно небольшой глубине при внедрении магмы между слоями осадочных горных пород в том случае, если верхние породы сводообразно приподнимаются.

ЛАНДШАФТ[нем. ЬапйзсИсф] — природно-территориальный комп­лекс, в естественных границах которого природные компоненты (грун­ты, рельеф, климат, почвы, воды, растительность, животные) образуют взаимосвязанное и взаимообусловленное единство.

ЛАПИЛЛИ[лат. 1арШш — камешек] — округлые или угловатые об­ломки магмы или лавы размером 10—30 мм, выброшенные при вулка­нических извержениях вместе с вулканическими бомбами и пеплом и застывшие в полете.

ЛЕГЕНДА КАРТЫ[лат. 1е§епйа — то, что должно быть прочита­но] — сво^ условных знаков и пояснений к карте, раскрывающих ее содержание.

ЛЕДНИКИ— естественные скопления льда на земной поверхности, обычно движущиеся. Образуются там, где твердых атмосферных осад­ков отлагается больше, чем стаивает и испаряется. В пределах движу­щихся Л. выделяют области питания и абляции. Общая площадь со­временных Л. около 16,1 млн км², общий объем Л. около 30 млн м³. Син. — глетчеры.

ЛЕДНИКОВО-МОРСКИЕ ОТЛОЖЕНИЯ— так называемый море­нный материал, занесенный в море айсбергами. Эти осадки представ­лены смесью морских (часто глубоководных) образований с большим количеством несортированного, вплоть до крупных обломков, грубого материала, поступившего с суши.

ЛЕДНИКОВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ— большая группа отложений, об­разование которых генетически связано с деятельностью древних или современных ледников. Включают различные типы морен: флювиогля-циальные, озерно-ледниковые и ледниково-морские отложения. См. Камы, Озы, Экзарация. Син. — гляциальные отложения.

ЛЕДНИКОВЬЕ, ЛЕДНИКОВАЯ ЭПОХА— отрезок времени в гео­логической истории Земли, характеризующийся сильным похолоданием климата и развитием обширных материковых льдов не только в поляр­ных, но и в умеренных широтах. Син. — гляциал.

ЛИМАНЫ [гр. Нтап — гавань, бухта] — вытянутые заливы с изви­листыми в план невысокими берегами, образующиеся при затоплении морем долин равнинных рек и балок в результате относительного по­гружения прибрежных частиц суши. Л. могут быть открытыми, имею­щими связь с морем (губы), и закрытыми, отдаленными от моря косой или пересыпью.

ЛИМНИГРАФ[гр. Нтпе — озеро + $гарИо — пишу] — прибор для регистрации (автоматической записи) уровня воды в озере, море, реке, буровых скважинах, других горных выработках.

ЛИМНОЛОГИЯ[гр. Итпе — озеро + ...логия] — озероведение.

ЛИНЗА[лат. 1ет — чечевица] — округлое или овальное геологиче­ское тело с уменьшением мощности к краям по всем направлениям.

ЛИПКОСТЬ— способность грунтов с определенной влажностью прилипать к поверхности различных предметов и прочно удерживаться в виде достаточно толстого слоя.

ЛИСТОВАТАЯ ТЕКСТУРА— вид текстуры горных пород, составные части которой представляют собой агрегаты минералов, имеющих весь­ма совершенную спайность.

ЛИТИФИКАЦИЯ[гр. ШНоз — камень + лат. /асеге — делать] — изме­нения, происходящие в осадках после их отложения, приводящие к образованию осадочных горных пород и последующему их окаменению (цементации). Л. сопровождается уплотнением и дегидратацией осадка под давлением вышележащих толщ, кристаллизацией коллоидных и химически осажденных веществ, частичным изменением минерального состава в результате привноса новых веществ и другими процессами. Син. — окаменение.

ЛИТО...[гр. ШНо$ — камень] — часть сложных слов, означающая отношение к камню, к горной породе.

ЛИТОГЕНЕЗ[лито... + ...генез] — совокупность природных процес­сов образования осадков, осадочных горных пород и последующих их изменений. См. Седиментация, Диагенез, Катагенез.

ЛИТОЛОГИЯ[лито... + ...логия] — наука о современных осадках и осадочных горных породах, их составе, строении, происхождении, за­кономерностях пространственного размещения.

ЛИТОМОНИТОРИНГ— частная форма мониторинга, основным объектом наблюдения и контроля которого является литосфера, проис­ходящие в ней геологические процессы и возникающие при этом явле­ния, в том числе и в результате деятельности человека.

ЛИТОРАЛЬ[гр. ШогаШ — береговой, прибрежный] — зона морского дна, затопляемая во время прилива и осушаемая во время отлива. Син. — литоральная зона.

ЛИТОСФЕРА[лито... + гр. $рка1ге — шар] — внешняя оболочка «твердой» Земли, включающая земную кору и часть верхней мантии Земли (субстрат).

ЛИТОСФЕРНЫЕ ПЛИТЫ— крупные (до нескольких тысяч кило­метров в поперечнике) блоки земной коры, ограниченные со всех сторон сейсмически и тектонически активными зонами разломов; включают океаническую или континентальную и сопряженную с ней океаническую кору.

ЛОГ— овраг в равнинной местности с пологими, заросшими рас­тительностью (задернованными) склонами и плоским днищем; имеет небольшой водосборный бассейн.

..ЛОГИЯ[гр. 1о^о$ — слово, понятие, учение] — вторая составная часть сложных слов, соответствующая по значению словам «наука», «учение», «знание».

ЛОЖБИНА— неглубокий овраг с пологими склонами.

ЛОЖЕ ЛЕДНИКА— поверхность, по которой движется ледник. См. Ледники.

ЛОПОЛИТ[гр. 1орш — чаша, миска + ...лит] — геологическое тело, сложенное глубинными или полуглубинными магматическими горными породами, имеющее форму чаши (центральная часть опущена по отно­шению к краям).

ЛУЧЕВОЙ ВОДОЗАБОР— водозабор подземных вод, состоящий из шахтного колодца с радиально выходящими из него горизонтальны­ми фильтрами.

ЛЬДИСТОСТЬ — отношение объема льда, содержащегося в грунте (горной породе), к объему всего грунта (горной породы).

ЛЯВА ВОЛНЫ[по имени англ. ученого А. Лява (А. Ьоуе)] — один из видов поверхностных сейсмических волн.

М

МАГМА[гр. та§та — тесто, месиво, густая мазь] — расплавленная масса, преимущественно силикатного состава, богатая газами, образую­щаяся в глубинных зонах Земли. При внедрении М. в земную кору или при ее излиянии на поверхность образуются магматические горные по­роды.

МАГМАТИЗМ— совокупность процессов выплавления магмы, ее дальнейшего развития, перемещения в литосфере и излияния на по­верхность земли, взаимодействия с твердыми горными породами и за­стывания. М. — одно из важнейших проявлений глубинной активности земли.

МАГНИТУДА[гр. таунНийе — величина] — условная величина, ха­рактеризующая общую энергию упругих колебаний при землетрясениях и взрывах; относительная энергетическая характеристика очага земле­трясения, пропорциональна выделившейся энергии. См. Землетрясения, Рихтера шкала.

МАКРОПОРЫ[гр. такго$ — большой, длинный + рогоз — отвер­стие] — крупные поры в грунтах, видимые невооруженным глазом.

МАКРОСЕЙСМИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ[гр. такгоа - большой, длинный + рогоз — отверстие + зеитох — землетрясение] — колебания при землетрясениях верхней части литосферы, предметов, зданий, соо­ружений, непосредственно ощущаемые органами чувств человека. См. Микросейсмы.

МАКРОСЕЙСМИЧЕСКИЕ ОБСЛЕДОВАНИЯ— обследование по­следствий землетрясения (повреждения или разрушения зданий и соо­ружений, сейсмические деформации поверхности и др.) и выявление поведения людей и предметов во время землетрясения с целью уста­новления интенсивности колебаний (балльности) в различных точках (населенных пунктах) обследованной площади по шкале сейсмической интенсивности: по результатам М. о. строится карта изосейст. См. Зем­летрясения.

МАКСИМАЛЬНАЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ ВЛАГОЕМКОСТЬ- влаж ность грунта, соответствующая максимальной толщине пленок физиче­ски связанной воды. См. Классификация воды.

МАНТИЯ ЗЕМЛИ[гр. тапНоп — покрывало, плащ] — одна из обо­лочек Земли (геосфер), расположенная между земной корой и ядром. Верхняя граница М. з. проходит на глубине от 5—10 до 70 км по Мо-хоровичича поверхности, нижняя — на глубине 2900 км — по границе с ядром. М. з. составляет 83 % объема Земли (без атмосферы) и 67 % ее массы.

МАТЕРИК— крупный массив земной коры, большая часть которо­го выступает над уровнем Мирового океана, а периферия находится ниже его уровня. Для М. характерен континентальный тип строения земной коры: присутствие гранитного (гранитно-метаморфического) слоя; общая мощность 35—70 км. Син. — континент.

МАТЕРИКОВАЯ ОТМЕЛЬ- см. Шельф.

МАТЕРИНСКАЯ ГОРНАЯ ПОРОДА— исходная горная порода, в которой образуются другие горные породы.

МАССИВ[фр. тазы/— мощный, сплошной, от лат. та$т — ком, кусок] — сравнительно слабо расчлененное и достаточно однородное по рассматриваемому признаку геологическое тело.

МЕАНДРЫ[по имени очень извилистой р. Меандр, ныне Боль­шой Мендерес в Турции, Малая Азия] — изгибы (излучины) русла рав­нинных рек.

МЕДЛЕННЫЙ СДВИГ— способ испытания грунтов на прочность, при котором скорость проведения испытания-такова, что плотность и влажность грунта, как правило, глинистого, успевает прийти в равно­весие с действующей нагрузкой. Син. — дренированный сдвиг.

МЕЖЕНЬ— ежегодно повторяющееся сезонное стояние низких (меженных) уровней воды в реке. В умеренных и высоких широтах различают летнюю и зимнюю М.

МЕЖЛЕДНИКОВЬЕ— промежуток времени, разделяющий любые две ледниковые эпохи четвертичного периода; характеризовался потеп­лением климата, освобождением умеренных широт от ледниковых по­кровов и появлением здесь теплолюбивых организмов. Син. — интергля-циал.

МЕЖМЕРЗЛОТНЫЕ ВОДЫ— жидкие растворы в слоях, ограни­ченных сверху и снизу толщами (слоями) многолетнемерзлых горных пород (с отсутствием жидкой фазы). См. Надмерзлотные, Подмерзлотные воды.

МЕЖПЛАСТОВЫЕ ВОДЫ— водоносный горизонт, находящийся между двумя водоупорами. См. Классификация подземных вод.

МЕЗОЗОЙ[гр. тезоз — средний + т.ое — жизнь] — сокращенное на­звание мезозойской эры и группы. См. Геохронологическая шкала.

МЕЛ— 1) сокращенное название меловой системы и периода. См. Геохронологическая шкала; 2) горная органогенная порода.

МЕСТОРОЖДЕНИЯ— природные скопления минеральных ве­ществ (полезных ископаемых), в том числе подземных вод, пригодных по количеству, качеству и условиям залегания для промышленной раз­работки.

МЕТАГЕНЕЗ[гр. тега— после, за, через + ...генез] — совокупность процессов преобразования осадочных горных пород. При их погруже­нии в более глубокие горизонты литосферы в условиях повышающихся давления и температуры. М. наступает после диагенеза и предшествует метаморфизму.

МЕТАМОРФИЗМ [гр. тегатогркот — превращение, изменение] — процессы существенного (коренного) изменения структуры, текстуры и часто минерального (химического) состава горных пород под воздейст­вием температуры, давления и активности глубинных растворов (флюи­дов). Различают контактовый, региональный и динамометаморфизм.

МЕТАСОМАТИЗМ[гр. те(а — между, после, через + гр. $ота — те­ло] — процессы постепенного замещения одних минералов горных по­род другими под воздействием растворов высокой химической актив­ности с существенным изменением химического состава, но с сохранением объема и твердого состояния горных пород.

МЕХАНИЧЕСКИЙ СОСТАВ— см. Гранулометрический состав.

МИГРАЦИЯ[лат. тщгайо — переселение] — в геологии перемеще­ние вещества в пределах земной коры и на поверхности земли при различных геохимических процессах.

МИКРОСЕЙСМЫ[гр. тИсгов — малый + гр. вейтоз — землетрясе­ние] — непрерывные, очень слабые синусоидальные колебания земной поверхности переменной амплитуды, вызванные атмосферными про­цессами, приливами и отливами морей, другими малоизученными при­чинами.

МИНДАЛИНЫ— названы по форме нахождения в природе, не­большие минеральные агрегаты, заполняющие пустоты в магматиче­ских излившихся горных породах, представлены большей частью хло­ритом, опалом, халцедоном, кальцитом, кварцем.

МИНЕРАЛИЗАЦИЯ ВОДЫ— насыщение воды неорганическими (минеральными) веществами, находящимися в виде ионов и коллоидов. Суммарное содержание в воде минеральных веществ — общая М. в. — выражается в г/л или мг/л.

МИНЕРАЛИЗАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА- превраще­ние органического вещества в неорганические соединения как в про­цессе, осадконакопления, так и при диагенезе; часто протекает при ак­тивном участии бактерий.

МИНЕРАЛОГИЯ— наука о минералах, их составе, свойствах, осо­бенностях и закономерностях физического строения, условиях образо­вания, нахождения и изменения в природе, применении в хозяйстве.

МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ— количественное содержание в горных породах различных минералов (иногда и обломков пород).

МИНЕРАЛЬНЫЕ ЧАСТИЦЫ— иногда употребляемое наименова­ние твердой (минеральной) составляющей грунта.

МИНЕРАЛЫ[лат. ттега — руда] — природные химические соеди­нения или самородные элементы, образовавшиеся в результате естест­венных физико-химических процессов в земной коре, на поверхности Земли или прилегающих к ней оболочках; составная часть любых гор­ных пород. По химическому составу М. подразделяют на классы само-

родных элементов: силикатов, оксидов и гидроксидов, карбонатов, су­льфатов, фосфатов, галоидов, сульфидов.

МИОЦЕН [гр. тет — менее + катов — новый] — сокращенное на­звание нижнего отдела (эпохи) неогеновой системы (периода). См. Гео-хронологическая шкала.

МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ - см. Вечная мерзлота.

МОБИЛИЗМ [лат. тоЪШв — подвижный] — геологическая гипотеза, предполагающая большие (до тысяч километров) горизонтальные пере­мещения крупных литосферных плит, в том числе материков. Впервые обоснована А. Вегенером. Гипотеза, отрицающая М., получила назва­ние фиксизм.

МОДУЛЬ ПОДЗЕМНОГО СТОКА [лат. тоЫт — мера] — объем подземного стока в единицу времени с единицы площади подземного водосбора выражается (л/с)км², (м³/с)км².

МОНИТОРИНГ [лат. топНог — напоминающий, надзираю­щий] — общепланетарная система наблюдения и контроль за состояни­ем, качеством и изменением основных компонентов природной и техно­генной сред.

МОНОКЛИНАЛЬ [гр. топоз — один, единственный + Ыто — на­клоняю] — форма залегания слоев горных пород с наклоном в одну сторону.

МОНОЛИТ [гр. топоз — один + ...лит] — образец горной породы, отобранный из скважины или другой горной выработки без нарушения естественной структуры с целью последующего описания и определе­ния физико-механических свойств. Для сохранения естественной влаж­ности, структуры, текстуры М. заключают в марлевую, парафиновую оболочку, металлический или картонный стакан.

МОРЕ — часть Мирового океана, обособленная сушей или возвы­шениями подводного рельефа и отличающаяся от открытой части оке­ана гидрологическим и метеорологическим режимами.

МОРЕНЫ [фр. тогатеа] — скопления несортированного обломоч­ного материала (от крупных валунов до суглинков), перемещаемого ледниками или отложенного ими при таянии.

МОРОЗОСТОЙКОСТЬ — способность горных пород в увлажнен­ном состоянии выдерживать без признаков разрушения или значитель­ного снижения прочности многократное переменное замораживание и оттаивание.

МОРСКИЕ ОТЛОЖЕНИЯ — осадочные и вулканогенно-осадочные горные породы, образовавшиеся на дне морей и океанов (глины, изве­стняки-ракушечники, доломиты, песчаники и др.). Отложения, образу­ющиеся в современных морях и океанах, еще не превратившиеся в горные породы, носят название морских осадков.

МОХОРОВИЧИЧА ПОВЕРХНОСТЬ [по фамилии югославского сей­смолога А. Мохоровичича, открывшего эту поверхность в 1909 г.] — по­верхность раздела между земной корой и мантией Земли. Скорость про­дольных сейсмических волн при переходе от земной коры к мантии через М. п. скачкообразно возрастает с 6,7—7,6 до 7,9—8,2 км/с, а плот-

ность горных пород — с 2,9—3,0 до 3,1—3,5 т/м³. Син. — граница Мохо-ровичича, поверхность Мохо.

МОЧАЖИНА— влажное, заболоченное, топкое место на низмен­ном лугу между кочками на болоте. Образуется в местах выхода на по­верхность грунтовых вод или верховодки при отсутствии стока.

МОЩНОСТЬ СЛОЯ (ПЛАСТА)— кратчайшее расстояние между ограничивающими слой сверху и снизу поверхностями: кровлей и подо­швой.

МУЛЬДА[нем. МиШе — корыто] — общее название пологих изомет­рических или плавных тектонических прогибов (или их нижних час­тей), имеющих форму чаши. Например, М. синклинали.

Н

НАВОДНЕНИЕ— значительное затопление водой местности в результате подъема уровня воды в реке, озере или море, вызываемого обильным притоком воды в период снеготаяния или ливней, ветровых нагонов воды, при возникновении различных препятствий в реках.

НАБУХАНИЕ— увеличение объема грунта (горной породы) вслед­ствие поглощения из окружающей среды жидкости или паров воды. Н. происходит в результате расклинивающего действия образующихся на поверхности частиц или утолщающихся пленок связанной воды, а так­же за счет увеличения объема некоторых минералов при их гидратации (монтмориллонит, ангидрит). Свойством Н. обладают главным образом глинистые грунты. Величина Н. зависит от структуры грунта, действу­ющего давления, дисперсности частиц, степени влажности, вида и ко­личества солей и характеризуется следующими показателями: величи­ной свободного Н. (относительное увеличение высоты образца при полном водонасыщении без возможности бокового расширения и от­сутствии вертикального давления), величиной Н. при различных давле­ниях на образец, давлением Н. (давление, при котором образец фунта, находящийся в кольце, не набухает), влажностью Н. (влажность набух­шего образца) и плотностью набухшего грунта. См. Усадка.

НАГОРЬЕ— обширный по площади участок земной поверхности, являющийся сочетанием плоскогорий, горных хребтов и массивов, иногда чередующихся с широкими плоскими котловинами и в целом расположенный на высоко поднятом нерасчлененном цоколе.

НАДВИГ— форма разрывного нарушения, при которой одни мас­сы горной породы надвинуты на другие по наклонной (иногда близкой к горизонтальной) поверхности разлома (сместителя).

НАДМЕРЗЛОТНЫЕ ВОДЫ— подземные воды, распространенные над поверхностью многолетнемерзлых горных пород; последние в боль­шинстве случаев являются нижним водоупором для этого типа вод. По условиям залегания и режиму Н. в. подразделяются на сезоннопромерза-ющие, сезоннополупромерзающие. См. Межмерзлотные воды.

НАНОСЫ— 1) общее название рыхлых четвертичных отложений (песок, гравий, глина и др.), покрывающих коренные горные породы

вне зависимости от их происхождения; 2) твердый материал, переноси­мый (или влекомый по дну) водными потоками, а затем отложенный.

НАПОР— давление воды, выраженное высотой водяного столба над рассматриваемой плоскостью сравнения. Для грунтовых вод часто за плоскость сравнения принимается нулевая абсолютная или относи­тельная отметка, а для напорных вод — подошва верхнего водоупора.

НАПОРНЫЕ ВОДЫ— межпластовые воды, уровень которых при вскрытии скважиной (горной выработкой) верхнего водоупора устанав­ливается выше его подошвы. Если уровень воды установится выше по­верхности земли, скважина будет фонтанировать. Син. — артезианские воды. См. Пьезометрический уровень. Классификация подземных вод.

НАПОРНЫЙ ГРАДИЕНТ— см. Гидравлический градиент.

НЕДОСТАТОК НАСЫЩЕНИЯ— разность между полной влагоем-костью и естественной влажностью горной породы (грунта).

НЕОГЕН[гр. пеох — новый + ...ген] — сокращенное название неоге­новой системы и периода; подразделяется на миоцен и плиоцен. См. Геохронологическая шкала.

НЕОТЕКТОНИКА[гр. пеов — новый + тектоника] — раздел текто­ники, изучающий тектонические процессы, проявившиеся в кайнозой­скую эру (главным образом с конца неогена) и обусловившие основ­ные черты современного рельефа. Син. — новейшая тектоника.

НЕСКАЛЬНЫЕ ГРУНТЫ— класс грунтов без жестких структурных связей (крупнообломочные, песчаные, глинистые, пылеватые, илистые, заторфованные, искусственные).

НЕСТЕРОВА МЕТОД[назван по имени его автора Н.С. Нестеро­ва] — один из методов определения коэффициента фильтрации грунтов в полевых условиях с поверхности Земли или в шурфе при малой влажности исследуемых фунтов путем налива воды.

НЕФТЬ[перс, нефт] — маслянистая жидкость, одно из важнейших полезных ископаемых, состоящее преимущественно из углеводородов метанового, нафтанового и ароматического рядов с примесью серни­стых, азотистых и кислородных соединений. Встречается в толщах оса­дочных горных пород, образуя промышленные месторождения.

НИЗМЕННОСТЬ— равнинные участки земной поверхности с аб­солютной высотой не более 200 м.

НООСФЕРА[гр. поов — разум + $рНа1ге — шар] — сфера взаимодей­ствия природы и общества, в пределах которой разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим фактором развития, крупнейшей силой, воздействующей на литосферу, атмосферу, биосферу, сопоставимой с природными, в том числе геологическими, процессами.

О

ОБВАЛ— отчленение от основного массива на крутом склоне или откосе блоков, глыб или обломков горных пород, их быстрое переме­щение под действием сил гравитации, сопровождающееся падением, опрокидыванием, скатыванием, раскалыванием.

ОБЛАСТЬ ДРЕНИРОВАНИЯ— территория, в пределах которой подземные воды данного водоносного горизонта выходят на поверх­ность земли или впадают в поверхностные водоемы или водотоки. Син. — область разгрузки подземных вод.

ОБЛАСТЬ ПИТАНИЯ— территория, в пределах которой происхо­дит пополнение запасов подземных вод данного водоносного горизон­та, в частности, за счет инфильтрации атмосферных осадков и вод по­верхностных водоемов и водотоков.

ОБЛАСТЬ РАЗГРУЗКИ— см. Область дренирования.

ОБНАЖЕНИЕ— выход на земную поверхность горных пород, за­легающих ниже поверхностных слоев. О. могут быть естественными (например, эрозионные речные врезы) и искусственные (в карьерах, туннелях, котлованах).

ОБРАЗЕЦ— кусок горной породы (минерала) или окаменевших остатков организмов, взятый для лабораторного изучения изображения или горной выработки.

ОБРЫВ— крутой склон, близкий к вертикальному.

ОБСАДКА СКВАЖИНЫ— закрепление стенок скважины буровыми трубами. О. с. проводится также для разобщения пройденных скважи­ной водоносных горизонтов.

ОВРАГ— глубокий крутосклонный размыв, часто сильно разветв­ленный, образованный деятельностью временного водотока.

ОДОМЕТР— лабораторный прибор для определения сжимаемости грунта без возможности его бокового расширения. Составная часть компрессионных приборов. См. Компрессионные испытания.

ОЗЕРА— природные водоемы в замкнутых углублениях суши (кот­ловинах). По происхождению котловин О. делятся на тектонические ледниковые, речные (старицы), приморские (лагуны, лиманы), прова­льные (карстовые, термокарстовые), вулканические (в кратерах потух­ших вулканов), завально-запрудные; по водному балансу — на сточные и бессточные; по общей минерализации воды — на пресные и мине­ральные.

ОЗЕРНО-ЛЕДНИКОВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ— осадки, принесенные талыми водами ледников и отложенные в приледниковых озерах, а также горные породы, из них образовавшиеся. Представлены главным образом ленточными глинами и (в береговой зоне) тонкослоистыми песками, супесями и суглинками, цикличная слоистость которых свя­зана с сезонностью таяния ледников. Син. — лимногляциальные отло­жения.

ОЗЕРНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ— отложения на дне современных или существовавших в прошлые геологические эпохи озер и горные поро­ды, из них образовавшиеся. Представлены главным образом глинисты­ми осадками, сапропелем, диатомитом в пресноводных озерах; гли­нистыми осадками, карбонатами, илом, сульфатами, хлоридами — в соленых.

ОЗОН— нестабильная модификация кислорода, состоящая из трех его атомов. О.— голубоватый газ с характерным запахом, сильный

окислитель, ядовит. О. имеет способность к абсорбции инфракрасных и ультрафиолетовых лучей, проникающих в атмосферу.

ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ— часть атмосферы, находящаяся на высоте 20—50 км от поверхности Земли, которая содержит озон, образовав­шийся в результате воздействия на кислород воздуха ультрафиолетово­го излучения, солнечной радиации, электрических разрядов. О. с. иг­рает важную роль в создании существующей температуры в атмосфере, так как препятствует проникновению различного рода излучений как к Земле, так и от нее.

ОЗОНОВЫЙ ЭКРАН— слой земной атмосферы, насыщенный озо­ном и исполняющий роль экрана, отражающего жесткое космическое излучение, а также тепловое излучение Земли. Глобальное загрязнение атмосферы серьезно нарушает структуру и функционирование О. э. Син. — Озоновый слой.

ОЗЫ[швед, азаг — гряды, хребты] — валообразные извилистые гря­ды высотой до нескольких десятков метров, шириной от 100 м до 2 км, длиной (с небольшими перерывами) до нескольких десятков и да­же сотен километров. Образовались в результате отложения песка, га­льки, гравия, валунов потоками талых вод, протекающими по промы­тым в теле ледника долинам и туннелям.

ОКАМЕНЕЛОСТИ— ископаемые остатки растений и животных прошлых геологических эпох или следы их жизнедеятельности, сохра­нившиеся в осадочных горных породах. По О. определяют относитель­ный возраст тех горных пород, в которых они обнаружены.

ОКАМЕНЕНИЕ— процесс замещения органических веществ в по­гребенных остатках животных и растений минеральными веществами, в результате чего эти остатки превращаются с течением времени в ока­менелости.

ОКЕАН [гр. океапов — большая река, охватывающая Землю] — во­дная оболочка земного шара, разделяющая сушу на континенты и ост­рова; Мировой О. — глобальная совокупность всех морей и океанов. Площадь Мирового О. — 361 059 км², общий объем—1370 млн км³.

ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА— совокупность природной и техногенной сред, прямо или косвенно обеспечивающая возможность существова­ния человека и человеческого общества.

ОЛЕДЕНЕНИЕ — 1) совокупность длительно существующих при­родных льдов (главным образом ледников); 2) процесс значительного расширения площади ледников, связанный с изменением климата.

ОПЛЫВИНА— гравитационное смещение вниз по склону или от­косу поверхностного маломощного слоя горных пород (до глубины 1—2 м) вследствие их перехода в текучее состояние при насыщении дождевыми, талыми или подземными водами; разновидность неболь­шого по объему оползня.

ОПОЛЗЕНЬ— масса горной породы, сползшая или сползающая вниз по склону или откосу под действием гравитации на более низкий гипсометрический уровень без потери контакта со склоном. Возникно­вению О. могут способствовать обводнение горных пород на склоне, подрезка склона, дополнительная динамическая нагрузка (землетрясе-

ния, взрывы), гидродинамическое давление и т. д. Существует много классификаций оползней по различным признакам. Так, по механизму протекания процесса выделяют О. скольжения, выдавливания, оплыва­ния, проседания, течения, разжижения. См. Асеквентный, Деляпсивный, Детрузивный, Инсеквентный, Консеквентный О.

ОПРОБОВАНИЕ— система технологических операций, обеспечи­вающая получение информации о составе и свойствах исследуемых ин­женерно-геологических элементов или о качестве полезного ископае­мого. О. включает отбор проб, их консервацию, лабораторные исследования, полевые испытания (без отбора проб), обработку полу­ченных данных.

ОПЫТНЫЕ ОТКАЧКИ— кратковременная откачка воды из горных выработок (водозаборов) с целью определения коэффициента фильтра­ции горных пород, слагающих водоносный пласт, радиуса влияния, установления зависимости дебита воды от понижения уровня.

ОРДОВИК[лат. ОЫоукез — название кельтского племени, обитав­шего в Уэльсе во времена Римской империи] — сокращенное название ордовикской системы и периода. См. Геохронологическая шкала.

ОРОГЕН[гр. огоз — гора + ...ген] — горно-складчатое сооружение, возникшее на месте геосинклинали в поздние стадии ее эволюции. Например, Кавказский О.

ОРОГЕНЕЗ[гр. огоз — гора + ...генез] — 1) горообразование; 2) со­вокупность интенсивных восходящих вертикальных тектонических дви­жений, складчатости, разрывов.

ОСАДКИ АТМОСФЕРНЫЕ— вода в текучем или твердом состоя­нии, падающая на земную поверхность из воздуха в виде дождя, снега, тумана и града. К О. а. относятся также роса, изморозь, гололед. Осадки содержат наиболее чистую воду, близкую к дистиллированной.

ОСАДКОНАКОПЛЕНИЕ— образование любых видов отложений на поверхности земли при переходе осаждаемого вещества из подвиж­ного, взвешенного или растворенного состояния (в водной или воз­душной среде) в неподвижное — осадок (начальная стадия образования горной породы). Син. — седиментация.

ОСАДОЧНЫЙ ЧЕХОЛ— слои осадочных, реже вулканогенных горных пород, залегающие почти горизонтально на складчатом фунда­менте из древних и молодых платформ. Син. — платформенный чехол.

ОСОВ— быстрое поверхностное смещение на кругом склоне щебе-нисто-глыбового или песчаного материала при отсутствии четко выра­женной поверхности скольжения. Основные причины, вызывающие О., — насыщение обломочного материала водой, динамические воздей­ствия (в том числе землетрясение), дополнительная пригрузка (в том числе за счет осыпей с вышележащих частей склона), подмыв или по­дрезка склона.

ОСЫПЬ— 1) перемещение вниз по склону под действием силы тяжести мелких обломков, отчлененных от массива горных пород в результате выветривания; 2) скопление массы мелких обломков у под­ножия или на пологих участках склона. В горных областях О. могут образовывать конусы и сплошные шлейфы мощностью 10 м и более.

Различают действующие (постоянно или периодически перемещае­мые), полузакрепленные и закрепленные О.

ОТВАЛ— насыпь, образованная горной породой вскрыши или не­кондиционным полезным ископаемым (при разработке карьеров полез­ных ископаемых), отходами производства, строительным мусором.

ОТДЕЛ — единица общей стратиграфической шкалы, наиболее крупное подразделение геологической системы; объединяет отложения, образовавшиеся в течение геологической эпохи, подразделяется на яру­сы. См. Геохронологическая шкала.

ОТДЕЛЬНОСТЬ — характерная форма блоков глыб или обломков, образующихся при выветривании или раскалывании горных пород.

ОТХОДЫ— материалы, вещества (жидкие, твердые или газообраз­ные) или энергия от промышленности, сельского и коммунального хо­зяйств, которые поступают в окружающую среду. Они не могут быть использованы напрямую. О. являются главными загрязнителями окру­жающей среды. При комплексном использовании О. могут быть до­полнительным источником сырья, материалов и энергии в производст­ве той или другой хозяйственной деятельности человека.

ОХРАНА ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ— комплекс законов и меро­приятий, устраняющих или локализующих развитие в геологической среде неблагоприятных для человека и природы процессов и явлений, а также рациональное использование ее человеком.

ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ— комплекс законов и меро­приятий, обеспечивающих существование и развитие окружающей сре­ды без неблагоприятных для биосферы, человека и человеческого об­щества процессов и явлений.

ОХРАНА ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ— комплекс законов и мероприя­тий, обеспечивающих существование и развитие природной среды без неблагоприятных для нее процессов и явлений, а также рационального ее использования.

ОЧАГ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ— область в литосфере, окружающая ги­поцентр.

П

ПАВОДОК— сравнительно кратковременное и непериодическое поднятие уровня воды в реке, возникающее в результате быстрого тая­ния снега или ледников при оттепели, выпадении обильных дождей. Следующие один за другим П. могут образовать половодье, а значите­льное половодье может вызвать наводнение.

ПАДЕНИЕ — направление и угол максимального наклона плоско­сти геологического тела (слоя, пласта, поверхности разрыва и др.) к горизонту; один из элементов залегания геологических тел. См. Про­стирание.

ПАДЬ— долина ручья или небольшой реки; распадки — ее разветв­ления.

ПАЛЕОГЕН[гр. раШоз — древний + ...ген] — сокращенное название палеогеновой системы и периода, самых древних в кайнозойской груп­пе и эре. См. Геохронологическая шкала.

ПАЛЕОЗОЙ[гр. раЫов — древний + т.ое —жизнь] — сокращенное название палеозойской группы и эры. В отложениях П. встречаются ископаемые остатки самой древней фауны и флоры.

ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД[гр. раЫоа — древний + оп (оп№$) сущее + ...логия; теИгойов — исследование] — метод определения относительного возраста осадочных горных пород по сохранившимся в них ископаемым остаткам растений (флоры) и животных (фауны).

ПАЧКА— совокупность слоев, характеризующаяся общностью со­става, возраста или какого-либо другого признака.

ПЕНЕПЛЕН [лат. раепе — почти + рЫп — равнина] — выровненный или слабо всхолмленный участок суши, образовавшийся в результате очень длительного разрушения горной страны экзогенными геологиче­скими процессами в условиях относительного тектонического покоя.

ПЕНЕТРАЦИЯ[лат. репеШга — проникать] — метод получения ин­формации о свойствах грунта по результатам статического вдавливания в грунт конического наконечника на глубину, не превышающую высо­ты конуса. См. Зондирование.

ПЕРЕЛЕТКИ — сезонно-мерзлые горные породы, не успевшие от­таять летом.

ПЕРИКЛИНАЛЬ[гр. реп — вокруг, кругом, около + ... кНпо — гну, наклоняю] — залегание осадочных горных пород, при котором слои на­клонены в разные стороны (в определенных пределах) от центральной точки или линии. Такое залегание характерно для мест погружения (окончания) антиклиналей и для куполовидных структур. Син. — перик-линальное окончание складки.

ПЕРЕСЫПЬ— полоса суши, сложенная наносами, соединяющаяся с берегом и отдаляющая лагуну или лиман от моря.

ПЕРИОД[гр. репойоз — обход, круговращение] — единица второго порядка единой геохронологической шкалы, часть эры; отрезок геоло­гического времени, в течение которого образовались горные породы, составляющие геологическую систему. См. Геохронологическая шкала.

ПЕРМЬ[по названию г. Пермь, РФ] — сокращенное название пер­мской системы и периода. См. Геохронологическая шкала.

ПЕТРОГРАФИЯ[гр. ре1га — скала, камень + §гарНо — пишу] — см. Петрология.

ПЕТРОЛОГИЯ[гр. ре1га — скала + ...логия] — наука о горных поро­дах, их минеральном и химическом составе, структуре, текстуре, усло­виях залегания. Некоторые исследователи считают, что описательной частью науки о горных породах занимается петрография.

ПЕЩЕРЫ— подземные полости больших размеров, сообщающие­ся с поверхностью земли одним или несколькими отверстиями. Обра­зуются в результате выщелачивания и размыва подземными водами из­вестняков, доломитов, гипсов и других легко- и среднерастворимых горных пород. Изучением П. занимается наука спелеология.

ПИКНОМЕТР [гр. рукпоз — плотный + те1гео — измеряю] — стек­лянный сосуд с узким длинным горлом, используемый для определе­ния плотности частиц горных пород и грунтов.

ПЛАСТ — геологическое тело, сложенное осадочными или мета­морфическими горными породами, имеющее плоскую форму (мощ­ность во много раз меньше площади его распространения), две близ­кие к параллельным поверхности напластования (подошву и кровлю), примерно однородный состав.

ПЛАСТИЧНОСТЬ[гр. рШвйков — годный для лепки, податли­вый] — свойство горных пород и фунтов изменять свои размеры и форму без разрыва сплошности материала, т. е. пластично деформиро­ваться под действием внешних нагрузок и сохранять новую форму по­сле снятия нагрузки.

ПЛАТО [фр. р1шеаи — плато, от лат. р1ш — плоский] — возвышенная равнина, ограниченная четко выраженными уступами.

ПЛАТФОРМА [фр. р1ше +/огте — плоская форма] — одна из основ­ных структур земной коры, характеризующаяся малой интенсивностью новейших тектонических движений и имеющая двухъярусное строение: нижний ярус (фундамент), сложенный комплексом сильно метаморфи-зованных осадочных и пронизывающих их магматических горных по­род, смятых в складки; верхний ярус (платформенный чехол), сложен­ный горизонтально залегающими осадочными, реже вулканогенными горными породами. В пределах П. выделяются щиты, где складчатый фундамент выступает на поверхность, и плиты, в которых фундамент погружен на глубину.

ПЛАТФОРМЕННЫЙ ЧЕХОЛ-см. Осадочный чехол.

ПЛЕЙСТОСЕЙСТОВАЯ ОБЛАСТЬ[гр. рЫвЮв — наибольший + та­гов — сотрясенный] — область максимальных сотрясений, вызванных землетрясением; в центральной части этой области находится эпицентр землетрясения.

ПЛЕЙСТОЦЕН[гр. реЫо$ — наибольший + катов — новый] харак­теризуется появлением относительно большого количества новых форм жизни — нижний отдел, соответствующий наиболее длительной эпохе четвертичного периода. Включает нижне-, средне- и верхнечетвертич­ные отложения. Характеризуется общим похолоданием климата Земли и периодическим возникновением в средних широтах обширных матери­ковых оледенений.

ПЛЁС — участок русла реки, более глубокий по сравнению с выше-и нижерасположенными.

ПЛИТА — см. Платформа.

ПЛОЙЧАТОСТЬ [фр. р1оуег — сгибать, складывать] — очень мелкая складчатость, возникающая в плотных слоях осадочных и метаморфи­ческих горных пород при высоких давлениях.

ПЛОСКОГОРЬЕ— обширная гоюсковершинная возвышенность, сложенная горизонтально залегающими или слабодислоцированными горными породами. Внутри П. могут быть значительные неровности (впадины, поднятия), ограниченные четко выраженными уступами. От-

личается от плато значительными абсолютными высотами (до 1000 м и более) и поэтому имеет более глубокие врезы.

ПЛОТНОСТЬ ГРУНТА— отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к занимаемому этим грунтом объему.

ПЛОТНОСТЬ СУХОГО ГРУНТА— отношение массы сухого грунта к объему, занимаемому этим грунтом (включая поры).

ПЛОТНОСТЬ ЧАСТИЦ ГРУНТА— отношение массы сухого грунта к объему его твердой части.

ПЛЫВУНЫ— водонасыщенные пески, супеси и другие рыхлые отложения, способные переходить в текучее состояние при движении воды или механических воздействиях.

ПЛЯЖ[фр. р1а%е — отлогий морской берег] — отлогий намывной берег моря, озера, реки, океана.

ПОБЕРЕЖЬЕ— полоса земной поверхности по обе стороны бере­говой линии моря, океана или озера со следами современных или древних форм рельефа водного происхождения.

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОДЫ— воды, находящиеся на земной по­верхности в водоемах и водотоках.

ПОВЕРХНОСТЬ СКОЛЬЖЕНИЯ— поверхность, по которой проис­ходит или происходило смещение массы горных пород во время ополз­ня.

ПОГЛОЩАЮЩИЙ КОЛОДЕЦ (СКВАЖИНА)- горная выработка, служащая для сброса поверхностных или вышележащих подземных вод в нижележащие водоносные горизонты или водопроницаемые слои.

ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ— капельно-жидкие воды, находящиеся в порах и пустотах горных пород, способные к перемещению в них и вытеканию или извлечению из них. Подразделяются по условиям зале­гания на верховодку, грунтовые и межпластовые.

ПОДМЕРЗЛОТНЫЕ ВОДЫ— водные растворы, залегающие ниже подошвы многолетнемерзлых горных пород. Подразделяются на кон­тактирующие, для которых многолетнемерзлая толща является верхним водоулором, и неконтактирующие, которые с многолетнемерзлой тол­щей непосредственно не соприкасаются.

ПОДОШВА СЛОЯ— нижняя поверхность слоя.

ПОДПОР— подъем уровня воды, возникающий вследствие пре­граждения или стеснения русла водотока или изменения условий стока подземных вод.

ПОДТОПЛЕНИЕ— подъем уровня грунтовых вод, вызванный по­вышением уровня воды в реках при сооружении водохранилищ, поте­рями воды из оросительных систем и инженерных коммуникаций, изменением естественных режимообразующих факторов, застройкой территории.

ПОЙМА, ПОЙМЕННАЯ ТЕРРАСА— часть дна речной долины, затопляемая только в половодье и поднятая над меженным уровнем.

ПОКАЗАТЕЛЬ КОНСИСТЕНЦИИ[лат. союШеге — состоять] - по­казатель состояния (подвижность) грунта нарушенной структуры при определенной влажности. Равен отношению разности естественной

влажности и влажности на границе пластичности к числу пластично­сти. Син. — показатель текучести.

ПОКРОВ ЛАВОВЫЙ— форма залегания излившихся магматиче­ских горных пород, имеющая значительную площадь (при длине и ширине одного порядка) и относительно малую мощность.

ПОЛЕЗНОЕ ИСКОПАЕМОЕ— минеральное образование в лито­сфере, которое может быть использовано человеком в хозяйственной деятельности. К П. и. относятся горные породы (как строительные ма­териалы), различные руды, из которых извлекают элементы (в том числе металлы и промышленные минералы) и минералы (например, алмаз, асбест и др.). Выделяют твердые, жидкие и газообразные П. и.

ПОЛНАЯ ВЛАГОЕМКОСТЬ— влажность грунта, соответствующая полному заполнению пор водой.

ПОЛНОКРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ ГОРНАЯ ПОРОДА- магматическая горная порода без стекла, не обладающая порфировой структурой.

ПОЛОВОДЬЕ— ежегодно повторяющееся в один и тот же сезон относительно длительное увеличение водности реки, вызывающее подъем ее уровня: обычно сопровождается выходом воды из меженно­го уровня и затоплением поймы.

ПОЛОСЧАТАЯ ТЕКСТУРА— вид текстуры горной породы с распо­ложением ее составных частей полосами, различающимися по составу и цвету.

ПОЛУСКАЛЬНЫЕ ГРУНТЫ— грунты с жесткими кристаллизаци­онными или цементационными связями, имеющие предел прочности при одноосном сжатии в водонасыщенном состоянии менее 5 МПа.

ПОНОРЫ[серб., ед. ч. — понор] — трещины или отверстия в кар­стовой воронке, полости или на поверхности земли, через которые во­да может поступать в карстующийся массив. См. Карст.

ПОРИСТОСТЬ— отношение объема пор к объему всего грунта, включая поры.

ПОРОГ— короткий участок реки с относительно большой скоро­стью течения, обусловленной положительной неровностью русла. Обра­зуется в местах выхода на поверхность трудноразмываемых горных по­род или при тектонических нарушениях.

ПОРЫ— небольшие, вплоть до микроскопических размеров, пус­тоты в горной породе.

ПОСЛЕЛЕДНИКОВАЯ ЭПОХА—часть четвертичного периода кайнозойской эры, отсчитываемая со времени последнего оледенения.

ПОТОК ГРУНТОВЫЙ— грунтовые воды, движущиеся под влияни­ем силы тяжести в направлении уклона их зеркала.

ПОТОК ЛАВОВЫЙ— форма залегания магматических излившихся горных пород, характеризующаяся значительной длиной при относите­льно небольшой ширине.

ПОТОК ПОДЗЕМНЫХ ВОД— подземные воды, движущиеся под действием силы тяжести или разности напоров в направлении уклона поверхности безнапорных вод или уклона условной напорной поверх­ности артезианских вод. 544

ПОЧВА — природное образование, состоящее из генетически свя­занных горизонтов, формирующихся в результате преобразования по­верхностных слоев литосферы под воздействием воды, воздуха, живых организмов, растительности и обладающее плодородием (способностью обеспечивать растения и микроорганизмы водой, пищей, минеральны­ми солями для воспроизводства биомассы).

ПРЕДГОРЬЯ — окраины горных стран и хребтов с холмистым или низкогорным рельефом.

ПРЕДЕЛ ПЛАСТИЧНОСТИ — см. Граница пластичности.

ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ — величина, характеризующая значение внешней нагрузки, при которой происходит разрушение образца скаль­ной породы.

ПРЕДЕЛ ТЕКУЧЕСТИ — см. Граница текучести.

ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ (ПДК)- мини­мальная концентрация, при которой проявляются ядовитые свойства отравляющего вещества. ПДК для воды — это концентрация данного вещества в воде, при которой она становится непригодной для одного или нескольких видов использования.

ПРЕСНЫЕ ВОДЫ — природные воды с минерализацией менее 1 г/л.

ПРЕССИОМЕТРИЯ [лат. ргеыиге — давить, жать + теГгео — изме­ряю] — полевой метод оценки деформационных и прочностных свойств песчаных, глинистых и скальных грунтов, вскрытых в стенках буровых скважин, путем приложения к ним давления (через камеру с эластичными стенками, заполненную жидкостью) и измерения дефор­маций.

ПРЕССИОМЕТР — прибор для определения прочности и сжимае­мости грунтов (горных пород) в стенках буровой скважины путем на­гнетания жидкости или газа в камеру с эластичными стенками, пере­дающую давление на грунт. См. Прессиометрия.

ПРИРОДНАЯ СИСТЕМА — совокупность природной среды и оби­тающих в ней живых организмов.

ПРИРОДНАЯ СРЕДА — глобальная система, представляющая со­бой совокупность атмосферы, гидросферы, литосферы и биосферы со всеми происшедшими и происходящими в них изменениями, в том числе и в результате жизнедеятельности человека.

ПРИРОДНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ СРЕДА — совокупность атмосферы, гидросферы, литосферы и биосферы, используемая для хозяйственной деятельности человека.

ПРИРОДНОЕ (бытовое) ДАВЛЕНИЕ — величина давления в грун­те, зависящая от плотности грунта и глубины его залегания.

ПРИТОК—1) водоток, впадающий в более крупный водоток или озеро; 2) поступающий в какой-либо водоем объем воды по поверхно­сти земли или по порам и пустотам в ее недрах.

ПРОБА (грунта, горной породы, воды) — определенное количество минерального вещества и т. п., отобранное для лабораторных исследо­ваний.

ПРОБНАЯ ОТКАЧКА— кратковременная откачка воды из скважин или колодцев, производимая с целью предварительной оценки гидроге­ологических параметров водоносного горизонта и качества воды.

ПРОБООТБОРНИК— прибор для отбора проб грунта, воды или монолитов грунта.

ПРОВАЛ— отрицательная форма земной поверхности, образовав­шаяся в результате нарушения кровли подземной полости.

ПРОГИБ— опущенный или прогнутый участок земной коры, вы­полненный осадочными, осадочно-вулканогенными или вулканогенны­ми горными породами.

ПРОГНОЗ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ[гр. рго&ю-т — предвидение, предсказание] — предсказание хода изменения ин­женерно-геологических условий, возникновения, продолжения или прекращения в будущем природных или инженерно-геологических процессов с учетом природных и техногенных факторов.

ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗЕМЕЛЬ— скорость создания живого веще­ства на тех или иных естественных или обрабатываемых человеком участках земли.

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ КОЛОДЦА (СКВАЖИНЫ)- см. Де­бит.

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ПОТОКА— количество воды, протека­ющее через поперечное сечение потока подземных вод в единицу вре­мени. Син.— Расход потока.

ПРОЛЮВИЙ, ПРОЛЮВИАЛЬНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ[лат. рго-1ио — выношу течением] — продукты разрушения горных пород, выно­симые временными водными потоками (сели и др.) к подножию возвы­шенности или на пологие участки склонов и межгорных равнин. П. сла­гает конусы выноса и образует при их слиянии пролювиальные шлейфы.

ПРОСАДКА— дополнительная вертикальная деформация грунта (часто значительная по величине и быстро протекающая во времени), находящегося в напряженном состоянии под действием внешних на­грузок или собственного веса, происходящая при замачивании лессов и лессовидных грунтов, оттаивании мерзлых грунтов, сотрясениях пес­чаных грунтов, вызванных динамическими воздействиями и вибрацией.

ПРОСАДОЧНОСТЬ— свойство некоторых видов грунтов умень­шать свой объем без изменения давления и давать просадку при опре­деленных условиях. Если комплекс необходимых условий отсутствует, то свойство П. не проявляется.

ПРОСТИРАНИЕ— направление горизонтальной линии на поверх­ности геологического тела (слоя, жилы и т. п.). См. Падение.

ПРОТЕРОЗОЙ[гр. рго1его$ — первый из двух, более ран­ний + 1ое — жизнь] — верхнее подразделение докемрия, позже архея, сокращенное название протерозойской группы и эры. См. Геохроноло­гическая шкала.

ПРОФИЛЬ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ[фр. рго/11 — вид сбоку] — см. Раз­рез геологический.

ПРОЦЕСС[лат. ргосеззю — продвижение] — последовательная сме­на явлений в развитии каких-либо геологических образований.

ПРОЦЕССЫ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ— движение, изменение геологи­ческой среды во времени, фиксируемое как изменение элементов среды, их структуры и свойств. П. г. обусловливают геологическое развитие Земли; подразделяются на эндогенные и экзогенные. Син. — природные геологические процессы.

ПРОЦЕССЫ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ- движение, из­менение геологической среды во времени, обусловленное в значитель­ной степени прямым или косвенным взаимодействием человека и результатом его деятельности с геологической средой.

ПРУД— искусственный водоем, созданный для орошения, разведе­ния рыбы и водоплавающей птицы, хранения воды, проведения спор­тивных и оздоровительных мероприятий и других целей. Площадь П. обычно не превышает 1 км².

ПУЧЕНИЕ— деформация поверхности, связанная с увеличением объема глинистых грунтов при увлажнении или промерзании. П. мо­жет возникать также при выдавливании (выпирании) под действием нагрузки любых видов нескальных грунтов.

ПЫЛЕВАТОСТЬ— иногда употребляемая характеристика содержа­ния в рыхлых горных породах пылеватых частиц.

ПЬЕЗОИЗОГИПСЫ[гр. ргет.0 — давлю + ков — равный + Ну-роз — высота] — см. Гидроизопьезы.

ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКАЯ ПОВЕРХНОСТЬ— условная поверхность напорных вод. Каждая точка П. п. показывает уровень поднятия на­порных вод при вскрытии верхнего водоупора горной выработкой.

ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ— след от пересечения пьезо­метрической поверхности вертикальной плоскостью.

РАВНИНЫ— участки поверхности суши, дна морей и океанов, ха­рактеризующиеся незначительными колебаниями высот и малыми уклонами. Различают денудационные Р., образовавшиеся в результате разрушения возвышенных форм рельефа, и аккумулятивные Р., воз­никшие в результате накопления мощных толщ осадочных горных пород. По структурному принципу выделяют Р. платформенных и гор­ных (орогенных) областей (главным образом межгорных и предгорных прогибов).

РАДИУС ВЛИЯНИЯ[лат. гайш — луч] — расстояние от водозабора до границы зоны, в пределах которой произошло понижение напора подземных вод при откачке.

РАЗВЕВАНИЕ— снос, перенос и перекатывание ветром продуктов выветривания горных пород и мелких обломков. См. Дефляция.

РАЗВЕДКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ- комплекс работ при инженерно-геологических изысканиях на участках под проектируе­мые здания (сооружения), направленный на получение необходимой и

достаточной инженерно-геологической информации для разработки ра­бочей документации, включая обоснование и расчеты подземной части природно-технической системы, инженерной защиты территории, про­екта производства земляных работ, охраны геологической среды. При Р. и.-г. обязательно производится выделение инженерно-геологических элементов, установление для них нормативных и расчетных характери­стик показателей свойств, уточнение динамики геологических процес­сов. Итоговые документы: отчет (заключение), разрезы инженерно-гео­логические по основным направлениям, таблицы нормативных и расчетных характеристик грунтов. См. Рекогносцировка инженерно-гео­логическая. Съемка инженерно-геологическая.

РАЗЛОМ— крупная разрывная дислокация земной коры, имеющая значительную длину и глубину; обычно наблюдается между разнород­ными тектоническими структурами.

РАЗМЫВ— процесс разрушения горных пород и удаления продук­тов разрушения водными потоками или волнами.

РАЗМЯГЧАЕМОСТЬ— уменьшение прочности скальных фунтов при водонасыщении. Численно характеризуется коэффициентом раз-мягчаемости.

РАЗРЕЗ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ— графическая модель вертикального сечения литосферы, отображающая условия залегания и соотношение горных пород различного состава и возраста, формы геологических тел, характер складчатых и разрывных нарушений.

РАЗРЕЗ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ- графическая модель вертикального сечения верхней части литосферы, отображающая ее пространственные структуры и свойства — компоненты инженерно-гео­логических условий. Включает элементы разреза геологического, но в отличие от него на Р. и.-г. в более крупном масштабе отображается возможная сфера взаимодействия человека или результатов его деяте­льности с геологической средой, выделяются водоносные горизонты, проявления экзогенных геологических процессов, могут выделяться инженерно-геологические элементы с указанием состава и физико-ме­ханических свойств, слагающих их грунтов.

РАЗРЫВ— см. Дислокация разрывная.

РАКОВИНА— наружный, реже внутренний скелет многих беспоз­воночных (фораминиферы, брахиоподы, моллюски, раковинные амебы, плеченогие); состоит из одной или двух, реже нескольких частей, на­зываемых створками. Из скоплений Р. образованы многие осадочные горные породы.

РАПА— насыщенный соляной раствор в водоемах, порах и пусто­тах донных отложений соляных озер.

РАССОЛЫ, РАССОЛЬНЫЕ ВОДЫ— природные воды, в том числе подземные, имеющие общую минерализацию более 35 г/л.

РАСХОД ПОТОКА— см. Производительность потока.

РАСЧИСТКА— горная выработка, обычно проходимая на склонах для раскрытия выходов коренных горных пород путем удаления пере­крывающего их маломощного слоя рыхлых отложений (коллювий, де­лювий, элювий).

РЕГИОН [лат. ге§ю... — область] — область, район, другое крупное подразделение, выделяемое при инженерно-геологическом районирова­нии, характеризующееся общностью определенных признаков или свойств геологической среды.

РЕГИОНАЛЬНАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ [лат. ге&о - об­ласть] — научное направление инженерной геологии, изучающее строе­ние и свойства геологической среды различных структурных зон земной коры, закономерности формирования и простирания изменчивости их инженерно-геологических условий, изменение этих условий в связи с осуществляемой или планируемой деятельностью человека.

РЕГРЕССИЯ МОРЯ [лат. ге%ге$йо — обратное движение, от­ход] — медленное отступание моря от берегов, вызванное поднятием су­ши, опусканием морского дна или уменьшением воды в бассейне. См. Трансгрессия.

РЕЕСТР [лат. ге§ез(гит — список, перечень] — опись горных вырабо­ток, монолитов, проб и т. д., в которую заносятся адрес выработки, глу­бина отбора проб и другие необходимые для конкретных случаев сведе­ния.

РЕЖИМ ПОДЗЕМНЫХ ВОД [лат. ге&теп — управление] — изме­нение во времени уровня, напора, направления и скорости течения, химического и газового состава, температуры и других параметров под­земных вод рассматриваемого водоносного горизонта.

РЕЖУЩЕЕ КОЛЬЦО — тонкостенный цилиндр с заостренным с одной стороны краем, используемый для задавливания в грунт (или монолит) с целью отбора пробы ненарушенной структуры. Использует­ся при определении плотности грунта или отбора образцов для прове­дения других видов лабораторных исследований (компрессия, сдвиг).

РЕКИ — водотоки значительных размеров, текущие в естественных, четко выраженных руслах и питающиеся за счет поверхностного и подземного стоков с их бассейнов.

РЕКОГНОСЦИРОВКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ [лат. ге-со&позсо — осматриваю; обследую] — комплекс работ при изысканиях инженерно-геологических на стадии составления предпроектной доку­ментации, выполняемый с целью: контроля, уточнения и дополнения собранных материалов изысканий прошлых лет, установления и срав­нительной оценки инженерно-геологических условий изучаемой терри­тории; составления программы последующих изысканий; установления границ распространения и условий развития опасных геологических процессов; выявления изменений инженерно-геологических условий. При Р. и.-г. проводятся в основном аэровизуальные и маршрутные на­блюдения, дешифрирование аэрокосмоматериалов и лишь при необхо­димости другие виды работ.

РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЛАНДШАФТА (ЗЕМЕЛЬ) [лат. ге-приставка, указывающая на повторное, возобновляемое действие + сиЫмо — обра­батываю, возделываю] — частичное или полное восстановление ланд­шафта или продуктивности земель, нарушенных в результате хозяйст­венной деятельности человека.

РЕЛИКТ[лат. геИсШт — остаток] — структура, процесс, явление, организм, сохранившиеся в горных породах от древних эпох.

РЕЛЬЕФ[фр. геИе/— выпуклость] — совокупность всех форм зем­ной поверхности для каждого конкретного участка и для Земли в це­лом, включая дно океанов и морей. См. Формы рельефа.

РЕСУРСЫ ПОДЗЕМНЫХ ВОД [фр.геахоигвеа — вспомогательные средства] — см. Запасы подземных вод.

РИФЕЙ[лат. пркаег — Рифейские горы, древнее название Ураль­ских гор] — крупное стратиграфическое подразделение протерозойской эры. См. Геохронологическая шкала.

РИФТ, РИФТОВАЯ ЗОНА[англ. п/Г — трещина, разлом] — линейно вытянутая на сотни километров щелевидная или ровообразная структу­ра растяжения земной коры шириной от нескольких десятков до сотен километров, ограниченная разломами; представляет собой систему гра­бенов и горстов с амплитудой вертикального смещения до нескольких километров.

РИХТЕРА ШКАЛА— предложенная в 1935 г. американским сей­смологом Ч.Ф. Рихтером, теоретически обоснованная совместно с Б. Гутенбергом в 1941 —1945 гг. шкала магнитуд (М.); уточнена в 1962 г. (Московко-Пражская шкала) и рекомендована Международной ассоци­ацией сейсмологии и физики недр Земли в качестве стандартной. По этой шкале магнитуда любого землетрясения определяется как десяти­чный логарифм максимальной амплитуды сейсмической волны (выра­женной в микрометрах), записанной стандартным сейсмографом на расстоянии 100 км от эпицентра. При других расстояниях от эпицент­ра до сейсмостанции вводится поправка к замеренной амплитуде с це­лью приведения ее к той, которая соответствует стандартному расстоя­нию. Нуль Р. ш. (М = 0) дает очаг, при котором амплитуда сейсмической волны на расстоянии 100 км от эпицентра будет равна 1 мкм или 0,001 мм. При увеличении амплитуды в 10 раз магнитуда воз­растает на единицу. При амплитуде, меньшей 1 мкм, магнитуда имеет отрицательные значения; известные максимальные значения магнитуд М = 8,5-^9. Магнитуда — расчетная величина, относительная характери­стика сейсмического очага, не зависящая от места расположения запи­сывающей станции; используется для оценки общей энергии, выделив­шейся в очаге (установлена функциональная зависимость между магнитудой и энергией). См. Землетрясения, Сейсмические волны.

РОДНИКИ— см. Источники.

РУДА— природное минеральное образование, содержащее ка­кой-либо металл, несколько металлов или неметаллические полезные ископаемые в количествах (концентрациях), при которых экономиче­ски целесообразно их извлечение.

РУДООБРАЗОВАНИЕ— формирование природного минерального вещества — руды, из которой возможно и экономически выгодно изв­лекать различные элементы и их соединения.

РУКОВОДЯЩИЕ ИСКОПАЕМЫЕ— обобщенное наименование руководящей фауны и флоры.

РУКОВОДЯЩАЯ ФАУНА — остатки вымерших животных организ­мов (окаменелость), наиболее типичные для осадочных толщ опреде­ленного геологического возраста. Для Р. ф. характерна быстрая смена ископаемых видов во времени от слоя к слою и специфические осо­бенности в строении скелета, позволяющие легко различать эти орга­низмы.

РУКОВОДЯЩАЯ ФЛОРА — остатки вымерших растительных орга­низмов (окаменелости), характерные для осадочных толщ определенно­го геологического возраста.

РУСЛО РЕКИ — выработанное речным потоком ложе (наиболее пониженная часть речной долины), по которому осуществляется сток в межпаводковый период.

РЭЛЕЯ ВОЛНЫ [название колебания дано в честь англ. физика Дж. У. Рэлея, предсказавшего в 1885 г. их существование] — один из видов поверхностных волн, возникающих при землетрясениях. См. Сейсмические волны.

САМОРОДНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ — химические элементы, встречаю­щиеся в природе в виде относительно устойчивых минералов (алмаз, графит, сера, медь и др.).

САПРОПЕЛЬ [гр. тргоз — гнилой + ре1оз — ил] — пресноводный ил, образовавшийся при разложении органических (преимущественно растительных) остатков на дне застойных водоемов (озер) и содержа­щий более 10 % органических веществ; коэффициент пористости С, как правило, более 3, показатель текучести более 1, содержание частиц размером свыше 0,25 мм не превышает 5 %.

СБРОС — одна из форм разрывных тектонических смещений бло­ков горных пород по разлому (трещине, смесителю), при которой по­верхность разрыва наклонена в сторону опущенного блока.

СВИТА — основная единица местных стратиграфических подразде­лений, выделяемая преимущественно по литологическим признакам.

СВОБОДНАЯ ВОДА — см. Классификация подземных вод.

СВОЙСТВА — для горных пород (грунтов) выражение таких осо­бенностей одной породы, которые отличают ее от других или создают с ними какую-либо общность и проявляются во взаимоотношениях пород между собой или с сооружениями.

СВЯЗАННАЯ ВОДА — см. Классификация подземных вод.

СВЯЗНЫЕ ГРУНТЫ — глинистые и лессовые грунты, характеризу­ющиеся значительным содержанием глинистых частиц и обладающие способностью при определенных значениях влажности переходить в пластичное состояние.

СДВИГ — одна из форм разрывных тектонических деформаций, при которой происходит смещение блоков в горизонтальном направле­нии. Элементы С: крылья, сместитель, угол падения сместителя и ам-

плитуды смещения. По углу падения выделяются горизонтальные, по­логие, крутые, вертикальные С.

СДВИЖЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД— деформации перемещения гор­ных пород над выработанными подземными пространствами, часто до­стигающими поверхности Земли.

СЕДИМЕНТАЦИЯ[лат. зесИтетит — оседание] — оседание твердых частиц, взвешенных в воде или воздухе, происходящее под действием силы тяжести. Син. — осадконакопление.

СЕДИМЕНТОГЕНЕЗ [лат. зейгтепХит — оседание + ...генез] — про­цесс осадкообразования на дне водоемов, водотоков или на суше; нача­льная стадия литогенеза от момента оседания частиц до начала преобра­зования их в горных породах (диагенез). Син. — осадкообразование.

СЕДИМЕНТАЦИОННАЯ ГИПОТЕЗА- гипотеза, объясняющая происхождение отдельных горизонтов подземных вод как остаточных растворов, находившихся в порах горных пород при осадконакоплении в водных бассейнах.

СЕЙСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ— 1) научное учреждение, ведущее регистрацию колебаний земной поверхности, вызванных землетрясени­ями, и их первичную обработку; 2) установка, прибор для регистрации искусственно возбуждаемых сейсмических волн с целью изучения стро­ения литосферы и получения другой геологической и инженерно-гео­логической информации. См. Сейсморазведка.

СЕЙСМИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ[гр. аеитоз — колебание, землетрясе­ние] — упругие колебания, распространяющиеся в земле от очагов зем­летрясений, взрывов, ударов и других источников возбуждения. С. в. подразделяют на продольные или Р-волны [лат. рптае — первые; при­ходят к поверхности земли первыми, так как имеют скорость в 1,7 раз большую, чем поперечные волны], поперечные или 5-волны [лат. $е-сопйао— вторые] и поверхностные или //-волны [лат. 1оп% — длинный]. Длины /,-волн больше, скорости меньше, чем у Р- и 5- волн. Продо­льные С. в. — волны сжатия и растяжения среды в направлении сей­смических лучей (во все стороны от очага землетрясения или другого источника возбуждения); поперечные С. в. — волны сдвига в направле­нии, перпендикулярном сейсмическим лучам; поверхностные С. в. — волны, распространяющиеся вдоль поверхности земли, /,-волны подразделяют на волны Лява (поперечные колебания в горизонтальной плоскости, не имеющие вертикальной составляющей) и волны Рэлея (сложные колебания, имеющие вертикальную составляющую), назван­ные так в честь открывших их ученых.

СЕЙСМИЧЕСКИЕ ШКАЛЫ[гр. аеШоа — землетрясение + лат. ха-1а — лестница] — шкалы, используемые для оценки интенсивности ко­лебаний (сотрясений) на поверхности Земли при землетрясениях в баллах (см. Сейсмический балл). Первую (из близких к современным) 10-балльную С. ш. составили в 1883 г. совместно М. Росси (Италия) и Ф. Форель (Швейцария). В настоящее время большинство стран мира используют 12-балльные шкалы: С. ш. «ММ» в США (усовершенство­ванная шкала Меркалли—Конкани—Зиберга); Международная С. ш. М5К-64 (по фамилии авторов С. Медведева, В. Шпонхойера, В. Кар-

ника, созданная в 1964 г.); С. ш. Института физики Земли АНСССР и др. В Японии используется 7-балльная шкала, составленная Ф. Омо-ри (1900) и в последующем многократно переработанная. Балльность по С. ш. М5К-64 (уточненной и дополненной Межведомственным со­ветом по сейсмологии и сейсмостойкому строительству в 1973 г.) уста­навливается: а) по поведению людей и предметов (от 2 до 9 баллов); б) по степени повреждения или разрушения зданий и сооружений (от 0 до 10 баллов); в) по сейсмическим деформациям и возникновению других природных процессов и явлений (от 7 до 12 баллов). См. Сей­смический балл.

СЕЙСМИЧЕСКИЙ БАЛЛ— условная единица измерения (ступень) сейсмической шкалы; цифровая оценка интенсивности сотрясения на поверхности земли при землетрясениях.

СЕЙСМИЧЕСКОЕ МИКРОРАЙОНИРОВАНИЕ- уточнение мак­симально возможной интенсивности сотрясения отдельных участков при землетрясении на основе карты сейсмического районирования с учетом местных инженерно-геологических условий (состав и свойства грунтов, их мощность, обводненность; глубина залегания уровня грун­товых вод; крутизна склонов и др.). Балльность участка может на 1—2 балла отличаться от балльности района.

СЕЙСМИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ- разделение территории на районы, различные по степени потенциальной сейсмической опас­ности. В СНиПе приводится карта С. р. территории, где выделены районы с максимально возможной интенсивностью сотрясения от 5 до 9 баллов (для «средних» грунтовых условий). Учет конкретных инже­нерно-геологических условий участка проводится при сейсмическом микрорайонировании.

СЕЙСМИЧНОСТЬ— проявление землетрясений на поверхности земли в целом или в отдельных областях. Характеризуется территориа­льным распределением эпицентров, интенсивностью сотрясений, по­вторяемостью землетрясений разной силы и др.

СЕЙСМОГРАММА[гр. зейтоз — колебание, землетрясение + %гат-та — черта, буква, написание] — результат автоматической записи с помощью сейсмографа упругих колебаний Земли, вызванных землетря­сением, взрывом, ударом. Расшифровка С. позволяет установить время возникновения землетрясения, местоположение очага землетрясения, амплитуду и период колебаний, магнитуду.

СЕЙСМОГРАФ[гр. яеитоз — колебание + ^гарНз — пишу] — прибор для записи упругих колебаний Земли.

СЕЙСМОЛОГИЯ[гр. зеитох — колебание, землетрясение + ...ло-гия] — наука (раздел геофизики), изучающая землетрясения и связанные с ними явления.

СЕЙСМОРАЗВЕДКА (СЕЙСМИЧЕСКАЯ РАЗВЕДКА)- геофизиче­ский метод получения инженерно-геологической информации, осно­ванный на наблюдении процессов распространения в земной коре ис­кусственно возбуждаемых взрывом или ударом сейсмических волн. Используется для изучения тектонического, геологического, гидрогео­логического строения верхней части литосферы и оценки некоторых

свойств геологической среды (плотность, пористость, трещиноватость, водонасыщенность, упругость и др.).

СЕЛЬ[араб. 5аИ — бурный поток] — внезапно формирующийся, кратковременный грязевый, грязекаменный или водокаменный поток, иногда разрушительный, возникающий в руслах горных рек в резуль­тате ливневых дождей, бурного таяния снега и ледников, обрушения в русло большого количества рыхлого обломочного материала. Син. — силь.

СЕРИЯ(лат. зепез — ряд] — крупная единица местных (региональ­ных) стратиграфических подразделений, включающая мощные и слож­но построенные толщи осадочных, вулканических или метаморфиче­ских образований (или их совокупность). Подразделяется на свиты и имеет собственное географическое название.

СЖИМАЕМОСТЬ— способность горных пород и грунтов дефор­мироваться (давать осадку) под действием внешних нагрузок. Численно характеризуется модулем общей деформации и коэффициентом С.

СИАЛЬ[лат. Мех — кремень + АШттшт — алюминий] — верхняя часть литосферы, сложенная горная порода, состоящая главным обра­зом из кремния и алюминия. Устаревший термин.

СИЛЛ[швед. ху11 — лежень, подкладина] — пластообразное геологи­ческое тело, сложенное магматическими глубинными горными порода­ми, залегающее согласно с вмещающими слоистыми и осадочными по­родами Длина С. достигает иногда десятков километров.

СИЛУР[силуры — название кельтского племени, обитавшего в Уэльсе во времена Римской империи] — сокращенное название силу­рийской системы и периода. См. Геохронологическая шкала.

СИМА— оболочка Земли, залегающая ниже сиали, сложенная горными породами, состоящими преимущественно из кремния (51) и магния (Мб). Устаревший термин.

СИНГОНИЯ[гр. зуп — вместе + фп'ш — угол] — подразделение кри­сталлов по признаку симметрии их элементарной ячейки, характеризу­ется соотношением между ее ребрами и углами. Существует семь С: кубическая, гексатональная, тетрагональная, тригональная, ромбиче­ская, моноклинная, триклинная.

СИНЕКЛИЗА[гр. зуп — вместе + епкНт — наклонение]—обширный (до нескольких сотен километров в поперечнике) и пологий прогиб слоев земной коры в пределах платформ.

СИНКЛИНАЛЬ[гр. зуп — вместе 4- кНпо — гну, наклоняю] — крылья складки подняты над ядром, вогнутый изгиб последовательно наплас­тованных слоев, при котором внутренняя часть С. (ядро) сложена бо­лее молодыми горными породами См. Брахисинклиналъ, Складка.

СИНКЛИНОРИЙ— крупная (десятки и сотни километров протя­женностью) и сложно построенная структура земной коры, имеющая в целом синклинальное строение.

СИСТЕМА[гр. т(ета — целое, составленное из частей] — единица второго порядка общей стратиграфической шкалы; часть группы, отве­чающая определенному естественному этапу в развитии земной коры и органического мира. См. Геохронологическая шкала.

СИСТЕМАТИЧЕСКИЕ ЕДИНИЦЫ— подразделения органического мира. В порядке соподчинения выделяют: царство, подцарство, тип, подтип, класс, подкласс, надотряд, отряд, подотряд, надсемейство, се­мейство, род, подрод, вид, подвид. Син. — таксономические единицы.

СКАЛА— употребляемый в производственной геологической и строительной деятельности термин. Син. — скальные породы.

СКАЛЬНЫЕ ГРУНТЫ— класс грунтов с жесткими (кристаллиза­ционными или цементационными) структурными связями.

СКВАЖИНА БУРОВАЯ—цилиндрическая горная выработка, прой­денная в процессе бурения и имеющая глубину, существенно большую диаметра. Начало С. б. называется устьем, самая глубокая точка — за­боем, внутренняя поверхность — стенками. С. б. проходят с поверхно­сти земли или из подземных горных выработок под любым углом (вер­тикальные, наклонные, горизонтальные).

СКВАЖИНЫ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ- см Скважины инженер­но-геологические.

СКВАЖИНЫ ЗОНДИРОВОЧНЫЕ— см. Скважины инженерно-гео­логические.

СКВАЖИНЫ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ- скважины буро­вые, проходимые с целью получения сведений о геологическом и гидро­геологическом строении исследуемого участка (района) на сравнительно небольшую глубину (несколько большую глубины предполагаемого взаимодействия сооружения или технологического процесса с окружаю­щей средой), отбора образцов (монолитов) грунта и проб воды для про­ведения лабораторных исследований, проведения опытных полевых ра­бот. По назначению С. и.-г. подразделяют на зондировочные, разведочные, гидрогеологические, специального назначения. Зондиро­вочные (диаметр 33—127 мм) служат для предварительного изучения геологического разреза, установления границ резко отличных по свойст­вам слоев (преобладают на начальных этапах изысканий); разведочные (диаметры 108—219 мм) — для детального изучения разреза с отбором необходимого количества кернов (монолитов), технические (диаметр 127—325 мм) как разновидность разведочных — для отбора монолитов или проведения трудоемких опытных работ (прессиометрия, испытание штампом, испытание на срез и др.); гидрогеологические (диаметр 108—425 мм) — для изучения гидрогеологического разреза и проведения опытных откачек (могут быть одновременно и разведочными).

СКВАЖИНЫ РАЗВЕДОЧНЫЕ— см. Скважины инженерно-геологи­ческие.

СКВАЖНОСТЬ— совокупность пор, трещин, каналов и других пу­стот в горной породе. Численно характеризуется отношением объема пустот к объему горной породы.

СКЛАДКА, СКЛАДЧАТАЯ ДЕФОРМАЦИЯ[лат. ёфгтаНо - иска­жение, изменение формы и размеров] — глубинная или приповерхно­стная форма нарушенного залегания горных пород, характеризующаяся их изгибом или наклоном без разрыва сплошности (антиклиналь, син­клиналь, моноклиналь, флексура). В каждой складчатой форме выделя-

ются отдельные части (элементы): крылья — боковые части С; замок —место перегиба или смыкания крыльев (перехода одного крыла в другое); ядро — внутренняя часть С, заключенная между крыльями и замком; вершина — точка максимума перегиба на поперечное сечение С; угол С. —двугранный угол между крыльями; осевая плоскость (по­верхность) — плоскость (поверхность), делящая С. вдоль на две части так, что угол С. делит ее пополам; шарнир — след от пересечения по­верхности любого слоя С. осевой плоскостью (поверхностью) или ли­ния, проходящая через точки максимума перегиба поверхности одного слоя (шарниров в С. столько, сколько слоев; они могут вздыматься, погружаться, изгибаться); ось — линия пересечения осевой поверхности с горизонтальной плоскостью.

СКЛАДЧАТАЯ ОБЛАСТЬ— участок земной коры, в пределах кото­рой слои горных пород смяты в складки.

СКЛАДЧАТОСТЬ— совокупность складок горных пород.

СКЛОН— наклонный участок земной поверхности.

СКОРОСТЬ ФИЛЬТРАЦИИ— количество воды, проходящее через единицу площади поперечного сечения водоносного пласта в единицу времени; численно равна произведению гидравлического градиента на коэффициент фильтрации.

СЛАНЦЕВАТОСТЬ— внутренняя текстура некоторых метаморфиче­ских горных пород, выражающаяся наличием в горных породах плос­костей делимости (листоватости), обусловленных переориентацией или перекристаллизацией зерен минералов при метаморфизме (длинные оси располагаются перпендикулярно действию силы); разновидность кливажа.

СЛОИСТОСТЬ— сложение горных пород в виде налегающих одни на другой слоев, различающихся составом, строением, цветом или дру­гими признаками. С. свойственна большинству осадочных и вулкано-генно-осадочных пород. Различают С. осадочных толщ и С. внутри слоя горной породы — слойчатость. Обусловлена С. изменением во времени физико-химических, динамических и других условий осадко-накопления.

СЛОЙ— геологическое тело плоской формы, сложенное одновозра-стными, относительно однородными осадочными горными породами с близким составом, строением, цветом или другими признаками. От гор­ных пород, слагающих другие слои, С. ограничен двумя примерно па­раллельными поверхностями: нижней — подошвой и верхней — кровлей.

СЛОЙЧАТОСТЬ— внутренняя текстура слоя осадочных горных по­род, выражающаяся в чередовании обычно тонких прослойков (от до­лей миллиметра до I—2 см), различающихся по структуре, составу, примесям. С. может быть горизонтальной, наклонной, волнистой, про­межуточных типов. См. Слоистость.

СМЕСТИТЕЛЬ— поверхность, по которой происходило относите­льное смещение блоков горных пород (крыльев) при разрывной дисло­кации.

СОЛИФЛЮКЦИЯ[лат. воЫт — почва, земля + /1ик(ит — истече­ние] — медленное передвижение почв и грунтов на пологих склонах рельефа (начиная с 2—3°, наиболее активно при 8—15°) под влиянием попеременного протаивания — промерзания и силы тяжести. Скорость передвижения материала от нескольких сантиметров до нескольких метров в год. При больших уклонах С. процессы могут перейти в оползни. С С. связано образование специфических форм рельефа: ва­лов, гряд, террас и др.

СОЛОНЧАКИ— засоленные почвы степных, полупустынных и пус­тынных зон.

СОПКА— общее название холмов и гор с округлой вершиной в Забайкалье, Казахстане и на Дальнем Востоке, вулканов на Камчатке и Курильских островах, грязевых вулканов в Крыму и на Кавказе.

СОСТАВ— характеристика горных пород (грунтов), определяющая количественное содержание в них качественно различных элементов. Например, гранулометрический состав, минералогический состав.

СПЕЛЕОЛОГИЯ[гр. зреШюп — пещера + ...логия] — наука, занима­ющаяся изучением пещер: происхождением, формой, развитием, мик­роклиматом, водами, органическим миром, остатками материальной культуры, современным использованием.

СТАБИЛОМЕТР[лат. зШЫНз — устойчивый + те(гоп — мера] — лабо­раторный прибор для комплексного исследования механических свойств грунтов в условиях трехосного сжатия.

СТАЛАГМИТ[гр. $1а1а%та — капля] — натечное минеральное обра­зование (чаще известковое), нарастающее снизу вверх со дна карсто­вых пещер и полостей в виде сосулек, столбов и других форм при ис­парении капающей сверху минерализованной воды. См. Сталактит.

СТАЛАКТИТ[гр. зШакЮз — натекший по капле] — натечное мине­ральное образование (чаще известковое), нарастающее на потолках карстовых пещер и полостей сверху вниз при испарении капель воды и свешивающиеся в виде сосулек, бахромы и других форм. См. Ста­лагмит.

СТАРИЦА(староречье) — полностью или частично отделившийся от реки участок его прежнего русла.

СТАТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ[гр. з(а1ез — стоящий] — естественный, не нарушенный откачкой или нагнетанием уровень безнапорных под­земных вод.

СТЕКЛО ВУЛКАНИЧЕСКОЕ— застывший в виде аморфной массы расплав магмы или лавы (кристаллы отсутствуют или находятся в не­больших количествах). Разновидности С. в.: обсидиан, пемза и др.

СТЕПЕНЬ ВЛАЖНОСТИ— отношение объема воды, находящейся в порах грунта, к объему пор. Син.—степень заполнения пор водой.

СТЕПЕНЬ ВЫВЕТРЕЛОСТИ—отношение плотностей выветрелого и невыветрелого образцов одного и того же скального грунта.

СТЕПЕНЬ НЕОДНОРОДНОСТИ- величина С„ = а^а₁₀, характе­ризующая неоднородность песчаных и крупнообломочных грунтов, определяемая по их зерновому составу; где а"_№ и </₁₀ — диаметры частиц,

меньше которых содержится в грунте (по массе) соответственно 60 или 10% частиц.

СТОК— стекание в море, озера с понижением рельефа дождевых, талых и подземных вод, происходящее как по земной поверхности (поверхностный С), так и в толще горных пород (подземный С). С. — составная часть круговорота воды в природе.

СТОК ТВЕРДЫЙ— количество взвешенных, влекомых по дну и растворенных веществ (в тоннах), переносимых рекой через любое по­перечное сечение за какой-либо промежуток времени (декада, месяц, год и др.). С. т. характеризует интенсивность эрозионных процессов в данном речном бассейне.

СТРАТИГРАФИЧЕСКАЯ КОЛОНКА[лат. ШгаШт — слой 4- %гарко — пишу] — графическое изображение возрастной последовательности на­пластования горных пород какой-либо территории в нормальном стра­тиграфическом разрезе и характера контактов между смежными стратиг­рафическими подразделениями. На С. к. относительный возраст горной породы отмечается индексами, названием или цветом (см. Геохронологи-ческая шкала), состав пород — штриховкой и описанием, мощ­ность — масштабом колонки или цифрой, перерыв в осадконакопле-нии — волнистой чертой, иногда абсолютный возраст —цифрами (в млн лет). Обычно С. к. является составной частью геологических карт. См. Стратиграфия.

СТРАТИГРАФИЧЕСКАЯ ШКАЛА[лат. ШгаШт — слой 4- %гар-Но — пишу] — шкала, показывающая последовательность и соподчинен-ность стратиграфических подразделений горных пород, слагающих зем­ную кору; отражает этапы исторического развития земной коры или ее отдельных участков. См. Геохронологическая шкала, Стратиграфия.

СТРАТИГРАФИЧЕСКИЙ КОДЕКС[лат. з1га1ит - слон + рарко — пишу; сойех — книга] — свод основных положений стратиграфической классификации, терминологии, номенклатуры.

СТРАТИГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД— метод определения относите­льного возраста горных пород путем изучения взаимоотношения слоев друг с другом, установление последовательности их образования, срав­нения полученных результатов со стратиграфической шкалой.

СТРАТИГРАФИЯ— геологическая дисциплина, изучающая после­довательность формирования геологических тел и их первичные про­странственные взаимоотношения.

СТРАТОИЗОГИПСЫ[лат. в(гаШт — слой + 1$оа — равный 4- Иураоа — высота] — линии на картах подземного рельефа или структурных кар­тах, соединяющие точки с одинаковыми абсолютными отметками по­верхности геологического тела.

СТРАТОНЫ— стратиграфические единицы и подразделения.

СТРОЕНИЕ— характеристика горных пород и грунтов, определяю­щая особенности их структуры и текстуры.

СТРОИТЕЛЬНАЯ КЛИМАТОЛОГИЯ— прикладная отрасль клима­тологии, изучающая взаимодействие зданий и сооружений, располо­женных на данной территории, с ее климатическими особенностями и

разрабатывающая в связи с этим специальные методы расчета конст­рукции зданий и сооружений.

СТРУКТУРА [лат. жгисШга — строение, расположение, порядок] — особенности строения грунта (горной породы), обусловленные разме­рами и формой частиц, характером их поверхности, количественным соотношением слагающих грунты (породы) элементов (минеральных зерен и агрегатов частиц) и характером их взаимодействия друг с дру­гом. С. отражает условия образования и последующего преобразования горной породы (грунта). С. грунтов (пород) магматического происхож­дения подразделяются по степени кристалличности на полнокристал­лическую (все вещество кристаллизовано в агрегаты минералов), стек­ловатую (все вещество представлено стеклом вулканическим) и неполнокристаллическую (часть вещества кристаллизована); по абсо­лютным размерам зерен — на гигантозернистую (более 1 см), крупно­зернистую (1—0,3 см), среднезернистую (0,3—0,1 см), мелкозернистую (0,1—0,01 см), афанитовую или скрытокристаллическую (менее 0,01 см); по относительному размеру минеральных зерен — на равномерно-зернистую и неравномернозернистую. Среди последней наиболее часто встречаются разновидности С: порфировидная (основная масса горной породы представлена полнокристаллическим равномернозернистым аг­регатом минералов, выполняющим промежутки между более крупными порфировыми выделениями); порфировая (основная масса горной по­роды представлена вулканическим стеклом с микролитами или без них, заполняющим промежутки между вкрапленниками); афировая (горные породы сложены вулканическим стеклом с микролитами и не содержат вкрапленников). Грунты (горные породы) метаморфического происхождения обладают кристаллической С, причем особенно харак­терны листоватая, чешуйчатая, игольчатая и таблитчатая формы зерен; реже они зернисто-кристаллические. В слабометаморфизованных гор­ных породах встречаются скрытокристаллические и переходные С, в том числе унаследованные от горных пород, подвергшихся метамор­физму (реликтовые С). С. грунтов (пород) осадочного происхождения подразделяется по степени цементации на рыхлую, сцементированную и связную; по величине обломков (в поперечнике) — на крупнообло­мочную (псефитовую) — более 2 мм, песчаную (псаммитовую) — от 2 до 0,05 мм, пылеватую (алевритовую) — от 0,05 до 0,005 мм, глини­стую (пелиговую) менее 0,005 м; по окатанности обломков — на угло­ватую, полуокатанную, скатанную; по соотношению размеров зерен — на разно- и равнозернистую; по форме зерен — на листоватую, оолито­вую, игольчатую, волокнистую, брекчевидную. См. Текстура.

СТРУКТУРА ПОЛНОКРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ — структура магматиче­ских горных пород, не содержащая вулканического стекла.

СТРУКТУРА ПОРФИРОВАЯ — структура эффузивных магматиче­ских горных пород в виде очень мелкозернистой основной массы с вулканическим стеклом или без него, в которой располагаются отдель­ные крупные включения кристаллов, обычно правильной формы.

СУФФОЗИЯ[лат. 5Ц0О5Ю — подкапывание, подрывание] — вынос подземными водами мелких минеральных частиц из обломочных гор­ных пород (грунтов). Часто С. предшествует или сопутствует процесс выщелачивания и выноса в растворенном виде легко- и среднераство-римых солей. См. Карст.

СУХОДОЛ— сухая долина. См. Балка.

СУХОЙ ОСТАТОК— сумма минеральных веществ, получаемых в результате выпаривания профильтрованной природной воды. С. о., вы­раженный в г/л или мг/л, характеризует общую минерализацию воды, но всегда меньше ее, так как при выпаривании около 51 % гидрокар­бонат-иона распадается и теряется.

СЪЕМКА ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ— совокупность всех видов работ по созданию карт геологических непосредственно с натуры; один из основных методов изучения геологического строения земной коры. Со­стоит из двух этапов: полевых исследований и камеральной обработки собранного материала.

СЪЕМКА ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ— комплекс полевых исследо­ваний и камеральных работ, производимых с целью составления карт гидрогеологических и оценки общих гидрогеологических условий терри­тории.

СЪЕМКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ- комплексный метод получения инженерно-геологической информации, необходимой и до­статочной для составления схем размещения отраслей народного хозяй­ства, генпланов районов, вариантного проектирования, разработки про­ектов (рабочих проектов) предприятий, линейных сооружений, обоснования схем комплексной инженерной защиты городов, охраны геологической среды, составления проектов организации строительства. В результате С. и.-г. создаются карты инженерно-геологические. См. Изыскания инженерно-геологические.

ТАКСОНЫ, ТАКСОНОМИЧЕСКИЕ ЕДИНИЦЫ[гр. 1ахх5 - распо­ложение по порядку + потов — закон] — соподчиненная группа объек­тов в какой-либо классификации. Например, класс, группа, подгруппа, тип, вид, разновидность в классификации грунтов (ГОСТ 25100—95). Син. — систематические единицы.

ТАКЫРЫ[тюрк. — гладкий, ровный, голый] — плоские поверхно­сти, почти лишенные растительности, площадью от нескольких квадрат­ных метров до десятков квадратных километров, расположенные в райо­нах распространения глинистых пород пустынных и полупустынных зон. Часто являются дном периодически пересыхающих озер. В сухое время года покрыты коркой, разбитой многочисленными трещинами.

ТАЛИК— оттаявший объем горных пород среди многолетнемерз-лой толщи, имеющий положительную температуру и влагу в жидкой фазе хотя бы в течение части года. 560

ТАЛЬВЕГ[нем. Та1 — долина + 1Уе§ — дорога] — линия, соединяю­щая самые низкие точки дна речной долины, оврага, балки и других эрозионных форм рельефа.

ТАМПОН[фр. Штроп — пробка, затычка] — устройство для изоля­ции требуемого интервала горных пород в скважине с целью определе­ния их водопроницаемости методом нагнетания воды или для других целей.

ТАМПОНАЖ— заполнение трещин, пустот в горных породах сус­пензиями, растворами или смесями вяжущего вещества с жидкостью (водой) с целью уменьшения водо- и газопроницаемости. Т. сква­жин — комплекс работ по изоляции отдельных слоев или интервалов в процессе бурения или по его окончании для предотвращения выхода воды, нефти, газов, а также заполнение скважин бетоном, глинистым или другим материалом после их ликвидации.

ТВЕРДОСТЬ— степень сопротивления минералов внешним меха­ническим воздействиям (вдавливанию, царапанию, резанию), устанав­ливаемая по Мооса шкале; важный диагностический признак.

ТЕКСТУРА[лат. (ехШга — ткань, строение, сплетение, сложе­ние] — особенности строения грунта (горных пород), обусловленные пространственным расположением слагающих его элементов.

Для грунтов магматического происхождения характерны Т.: массив­ная (плотное беспорядочное расположение кристаллов минералов в массе пород или отсутствие кристаллов — вулканическое стекло); пят­нистая (неравномерное распределение темных и светлых минералов в объеме пород); полосчатая (темные и светлые минералы располагаются в виде чередующихся полос); пузырчатая (наличие пустот от пузырьков выделившегося газа), миндалекаменная (пустоты, напоминающие по форме зерна миндаля, заполнены вторичными минералами); флюида-льная (кристаллы и стекловатая масса вытянуты по направлению тече­ния вещества, как бы окаменели в потоке).

Грунты (горные породы) метаморфического происхождения имеют Т.: сланцеватую (с параллельным расположением чешуйчатых или таб­литчатых минералов); гнейсовую (с параллельным расположением таб­литчатых минералов при малом содержании чешуйчатых частиц); по­лосчатую (с чередованием полос разной толщины различного минерального состава); волокнистую (с волокнистыми или игольчаты­ми минералами, вытянутыми примерно в одном направлении); очко­вую (с рассеянными в породе крупными овальными зернами, обычно выделяющимися по цвету); плойчатую (при наличии в породах мелких складок); беспорядочную (с хаотическим, неориентированным располо­жением зерен).

Т. горных пород (грунтов) осадочного происхождения: беспорядоч­ная (частицы расположены хаотически), слоистая (наблюдается чередо­вание мелких слоев или слоек, сложенных частицами различного состава, размера или цвета); листоватая (порода разделяется на тончай­шие пропластки в связи с частой сменой зерен различного размера по слоистости); полосчатая (поверхности слоистости почти параллельно или волнообразно изгибаются и выклиниваются). См. Структура.

ТЕКТОНИКА [гр. 1ек(отко5 — относящийся к строительству] — раз­дел геологии, изучающий структуру, движения, деформации, развитие земной коры или ее отдельных участков. Син. — геотектоника.

ТЕКУЧЕЕ СОСТОЯНИЕ — характеристика грунта, обладающего та­кой влажностью, при которой он начинает растекаться на какой-либо поверхности при незначительных нагрузках.

ТЕКУЧЕСТЬ — свойство влажных грунтов пластично деформирова­ться под действием внешней нагрузки.

ТЕКУЧЕСТЬ ГРУНТОВ — свойство грунтов, состоящих преимуще­ственно из глинистых минералов, при насыщении водой растекаться по ровной поверхности.

ТЕРМАЛЬНЫЕ ВОДЫ [гр. 1кегте — жар, тепло] — подземные во­ды, температура которых превышает 20 °С (по другим определени­ям — более 37 °С). Син. — термы.

ТЕРМОКАРСТ [гр. — 1кегте жар, тепло + карст] — образование по­лостей и пустот в горных породах или неравномерное проседание и провалы поверхности земли в результате вытаивания подземного (по­гребенного) льда. Син. — термический карст.

ТЕРРАСЫ [фр. (еггавве от лат. (егга — земля] — горизонтальные или слабо наклоненные участки поверхности Земли, ограниченные уступа­ми (или уступом) на склонах речных долин (пойма, надпойменные Т.), берегах морей и озер.

ТЕСНИНА — глубокая узкая долина реки с отвесными, иногда на­висающими склонами, порожистым руслом, занимающим все дно до­лины.

ТЕХНОГЕННАЯ СРЕДА — глобальная система, представляющая со­бой совокупность зданий, сооружений, их комплексов, городов и го­родских агломераций со всем комплексом технологического использо­вания в жизнедеятельности человека.

ТИКСОТРОПИЯ [гр. Мхи — прикосновение + (горе — поворот, из­менение] — способность дисперсных грунтов и суспензий восстанавли­вать исходную структуру, нарушенную механическим воздействием. Свойством Т. обладают отдельные виды плывунов, глинистых грунтов; это свойство имеет промывочная жидкость, применяемая при бурении.

ТИП [гр. 1уро$ — образец, форма, отпечаток] — единица расчлене­ния изучаемой реальности, таксономическая единица в классификаци­ях грунтов, подземных вод и др.

ТОЛЩА — группа слоев или других образований горных пород, ха­рактеризующаяся общностью одного или нескольких признаков (воз­раст, состав, водоносность, происхождение и др.).

ТРАНСГРЕССИЯ [лат. (гапв^гето — переход, передвижение] — на­ступление моря на сушу, вызванное опусканием последней, подъемом дна или увеличением объема воды в бассейне. См. Регрессия.

ТРАНСПИРАЦИЯ (лат. 1гат — сквозь, через + врггаге — дышать, вдыхать] — испарение растением воды (главным образом через листья), поглощаемой из почвы.

ТРАНШЕЯ— горная выработка или строительная выемка, протя­женная в плане и сравнительно небольшая по глубине, как правило, не более 2—3 м.

ТРЕЩИНЫ— разрывы в горных породах, перемещения по кото­рым либо отсутствуют, либо имеют незначительную величину; разнооб­разны по происхождению.

ТРИАС[гр. (пав — троичность; подразделяется на три отдела (эпо­хи)] — сокращенное название триасовой системы (периода). См. Гео­хронологическая шкала.

УГВ— сокращенное название, см. Уровень грунтовых вод.

УГОЛ ПАДЕНИЯ— см. Падение.

УГОЛ ПРОСТИРАНИЯ— см. Простирание.

УДЕЛЬНЫЙ ВЕС ГРУНТА— отношение веса грунта, включая вес воды в его порах, к занимаемому этим грунтом объему, включая поры; численно равен произведению плотности на ускорение свободного па­дения; выражается в кН/м³, МН/м³. В учебно-нормативной литературе до 1980—1982 гг. термин У. в. г. обозначал плотность частиц грунта.

УДЕЛЬНЫЙ ВЕС ЧАСТИЦ ГРУНТА— отношение веса сухого грунта к объему его твердой части. Численно равен произведению плотности частиц грунта на ускорение свободного падения, выражается в кН/м³, МН/м³.

УДЕЛЬНЫЙ ДЕБИТ— объем воды, получаемый из вертикального водозабора при понижении уровня воды на 1 м. См. Дебит.

УКЛОН ПОТОКА— см. Гидравлический градиент.

УПРУГОСТЬ— свойство горных пород восстанавливать свою фор­му и объем после прекращения действия внешних механических сил; количественно характеризуется модулем упругости.

УРОВЕНЬ ГРУНТОВЫХ (МЕЖПЛАСТОВЫХ) ВОД- след от пе­ресечения поверхности грунтовых (межпластовых) вод вертикальной плоскостью.

УСАДКА— свойство глинистых грунтов уменьшать свой объем при высыхании; процесс, обратный набуханию.

УСТУП— более или менее крутой элемент рельефа, разделяющий поверхности, расположен на разной высоте (например, У. террасы) и может рассматриваться как разновидность склона. Происхождение У. различное: тектоническое, абразионное, эрозионное, техногенное и др. Син. — эскарп.

УСТЬЕ— место впадения водотока в водоем (море, озеро), другой водоток или место начала растекания этих вод по земной поверхности.

УСТЬЕ СКВАЖИНЫ- см. Скважины.

УЩЕЛЬЕ— узкая (чаще горная) крутосклонная долина реки, глу­бина которой обычно превышает ширину; в отличие от каньона и тес­нины, дно У. не полностью занято руслом.

Ф

ФАЗЫ СКЛАДЧАТОСТИ[гр. рНази — появление] — сравнительно кратковременные явления ускорения длительных и непрерывных тек­тонических движений, в особенности складкообразования (возникнове­ние горных систем).

ФАНЕРОЗОЙ [гр.ркапегоз — явный + х.ое — жизнь] — совокупность палеозойской, мезозойской и кайнозойской групп (эр). Отложения Ф. охарактеризованы достоверными органическими остатками.

ФАУНА[лат. Раипа — в римской мифологии богиня полей, лесов и стад] — 1) в геологии комплекс остатков ископаемых животных, заклю­ченных в образе горных пород или собранных в обнажении, горной выработке; 2) совокупность видов животных, обитающих на опреде­ленной территории, сложившаяся эволюционным путем.

ФАЦИЯ[лат. /ааез — облик] — 1) горная порода или осадок, воз­никающие в определенной физико-географической, тектонической и т. д. обстановке (например, морская Ф., континентальная Ф.); 2) физи­ко-географические условия осадконакопления со всеми особенностями среды.

ФИКСИЗМ[лат. /Ьсих — твердый, неизменный, закреплен­ный] — геологическая гипотеза, исходящая из представлений об отсут­ствии значительных горизонтальных перемещений континентов и о ре­шающей роли вертикально направленных тектонических движений в развитии земной коры. Ф. противопоставляется мобилизму.

ФИЛЬТРАЦИЯ[лат. /11(гит — войлок] — движение подземных вод, газов, других жидкостей сквозь пористые или трещиноватые горные породы.

ФИЛЬТРЫ СКВАЖИН— устройства для закрепления стенок водо­приемной части скважин (водозаборов), задерживающие частицы водо­носной горной породы и пропускающие в водозабор воду.

ФИРН[нем. Рггп от ///я/ — прошлогодний, старый] — плотный зер­нистый снег, образующийся выше снеговой границы в результате пре­образования снежного покрова под давлением вышележащих слоев, поверхностного таяния и вторичного замерзания просочившейся в глу­бину воды. См. Лавина.

ФЛЕКСУРА[лат. /1ехига — изгиб, искривление] — ступенеобразный (коленообразный) изгиб слоев горных пород. См. Складка.

ФЛИШ[швед. /1ухсН от нем. $1теп — течь] — мощная толща оса­дочных горных пород морского происхождения, преимущественно об-ломочно-карбонатных, характеризующаяся ритмичным чередованием нескольких литологических разновидностей слоев (пески, известняки, глины и др.), гранулометрический состав которых уменьшается вверх по разрезу; ритмичность обусловлена мутьевыми потоками на дне кот­ловин, где образуется Ф.

ФЛОРА[лат. Нога — в древнеримской мифологии богиня цветов и весны] — исторически сложившаяся совокупность видов растений, на­селяющих или населявших какую-либо территорию в различные геоло­гические эпохи.

ФЛЮВИОГЛЯЦИАЛЬНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ[лат. Рюша- ре­ки + $ас'шИ$ — ледяной] — отложение потоков талых ледниковых вод ниже края ледника. Представлены слабосортированным песчано-галеч-никовым материалом с включением валунов, супесями, реже суглинка­ми. Син. — водно-ледниковые отложения.

ФЛЮИД[лат. /1иШиз — текучий] — циркулирующие в земных глу­бинах насыщенные газами растворы или жидкие и газообразные легко­подвижные компоненты магмы.

ФЛЮИДНАЯ ТЕМПЕРАТУРА[лат. /1иЫив — текучий] — температу­ра, которой обладают перегретые газы и жидкие легкоподвижные ком­поненты магмы или циркулирующие в недрах земли растворы.

ФОРАМИНИФЕРЫ[лат. /огатеп (/огатшв) — отверстие + /его — не­су] — одноклеточные животные, преимущественно микроскопические (хотя наиболее крупные — до 10 см), заключенные в палочкообразные или спирально-завитые раковины из известкового, реже кремнистого вещества или из песчинок и минеральных обломков, сцементированных органическим цементом. Ф. образуют основную массу современных ор­ганических илов, встречаются в горных породах, начиная с кембрийско­го периода. Играют большую роль в стратиграфии и как руководящая фауна.

ФОРМАЦИИ[лат. /огтаИо — образование, вид] — естественные и закономерные сочетания сообществ геологических тел, связанные об­щностью условий образования.

ФОРМЫ РЕЛЬЕФА[лат. /огта — форма, вид, образ; геНе/— выпук­лость] —природные тела, слагающие рельеф, отличающиеся целостно­стью строения. Подразделяются: по сложности — на простые (дюна, холм) и сложные (хребет, равнина); по внешним признакам — на поло­жительные (гора, холм) и отрицательные (овраг, низменность); по про­исхождению — на тектонические, эрозионные, аккумулятивные, ополз­невые, эоловые, смешанные и др.; по размерам — от микро- до макроформ.

ФОРШОКИ[нем. /ог — пред +$скоск — потрясение] — относительно слабые землетрясения, предшествующие основному (наиболее силь­ному) толчку, причиной которых является разрыв сплошности земной коры в одной очаговой зоне.

ФРАКЦИИ[фр. /тсИоп — доля, часть от лат. /гаспо — разламыва­ние] — группы частиц осадочных горных пород и донных осадков, вы­деленные по какому-либо признаку: по размерам частиц (грануломет­рические Ф.), по плотности частиц (тяжелая и легкая Ф.), по магнитным свойствам (магнитная и немагнитная Ф.) и т. д.

ХОЗЯЙСТВЕННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА- термин, ино­гда употребляемый как синоним производства, экономики.

ХРУПКОСТЬ— свойство горных пород разрушаться после незна­чительных пластических деформаций.

Ц

ЦОКОЛЬ— нижняя часть цокольной террасы, сложенная коренны­ми горными породами.

ЦОКОЛЬНАЯ ТЕРРАСА— терраса смешанного эрозионно-аккуму-лятивного типа, верхняя часть которой сложена аллювием, а ниж­няя — коренными горными породами.

ЦУНАМИ[японск.] — морские волны, образующиеся под действием землетрясений или вулканических извержений на морском дне или вблизи берегов; имеют длину — десятки и сотни километров, скорость — сотни км/ч, высоту у берегов — иногда до нескольких десятков метров.

ЧЕТВЕРТИЧНАЯ СИСТЕМА— верхняя система кайнозойской группы. См. Геохронологическая шкала.

ЧЕТВЕРТИЧНЫЙ ПЕРИОД— последний период в геологической истории Земли, продолжающийся и поныне; подразделяется на плей­стоцен и голоцен. В течение Ч. п. рельеф, климат, животный и расти­тельный мир приняли современный облик. Син. — антропогенозный период; квартер (термин употребляется редко).

ЧЕХОЛ ОСАДОЧНЫЙ— верхняя часть земной коры, состоящая главным образом из осадочных горных пород.

ЧИСЛО ПЛАСТИЧНОСТИ— разность между влажностями грунта на границах текучести и пластичности (раскатывания). Характеризует количественное содержание глинистых частиц в грунте. По Ч. п. гли­нистые грунты подразделяются на супеси, суглинки и глины.

Ш

ШАРНИР СКЛАДКИ- см. Складка.

ШАХТА[нем. 5сНасН(] — в геологии — вертикальная или наклонная горная выработка большого поперечного сечения (2x3 м, 3x4 м).

ШАХТНЫЙ КОЛОДЕЦ— вертикальный или наклонный водозабор (круглый или прямоугольный) большого поперечного сечения и отно­сительно небольшой глубины (в отличие от скважины и колодца).

ШЕЛЬФ[англ. вНе1/— полка, мель] — выровненная часть подвод­ной окраины материка, прилегающая к берегам суши и характеризую­щаяся общим с ней геологическим строением.

ШКАЛА ТВЕРДОСТИ- син. Шкала Мооса.

ШКАЛЫ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ[лат. вса1а - ле­стница; гр. тхтох — землетрясение; лат. Шепвю — напряжение, усиле­ние] — см. Сейсмические шкалы.

ШЛЕЙФ[нем. 5сНШ/е] — полоса рыхлых отложений, окаймляющих подножие какой-либо возвышенности. Состоит из обломочного мате­риала, снесенного со склонов временными потоками, реками, плоско­стным смывом, силами гравитации.

ШЛИФ[нем. 5>сНИ# от всННе/еп — точить, шлифовать] — искусст­венно изготовленная тончайшая пластинка минерала или горной поро­ды, предназначенная для изучения под микроскопом.

ШПУР[нем. Зриг — след, отпечаток] — цилиндрическая полость диаметром до 75 мм, длиной до 5 м, пробуренная в горной породе для размещения заряда взрывчатого вещества и других целей.

ШТАМП[нем. 81атр/е от лат. зШтра — печать] — квадратная или круглая плита, служащая для передачи давления на грунт при полевых испытаниях грунта методом пробных (опытных) нагрузок.

ШТОК[нем. $1оск — палка, ствол] — форма залегания магматиче­ских полуглубинных или жильных горных пород в виде относительно небольших тел неправильной формы (приближающейся к цилиндриче­ской), обычно крутопадающих.

ШТОЛЬНЯ[нем. 5>ю11еп — туннель] — горизонтальная или наклон­ная подземная горная выработка, имеющая непосредственный выход на земную поверхность. Наиболее эффективна на участках с расчле­ненным рельефом.

ШТУФ[нем. 5(и/е — членить] — кусок породы или минерала не­правильной формы, предназначенный для исследования или препари­рованный для коллекции.

ШУМ— изменение нормального равновесного состояния атмо­сферного воздуха, возникающее в результате распространения в нем звуковых колебаний, которое создает неприятные, вредные для здоро­вья условия животным, растениям и человеку.

ШУРФ[нем. 8сНиг( — вертикальная, реже слегка наклонная горная выработка прямоугольного сечения в плане, проводимая с поверхности земли. Неглубокий Ш. круглого сечения — дудка.

Щ

ЩИТ— см. Платформа.

ЭКЗАРАЦИЯ[лат. ехагаИо — выпахивание] — разрушение при дви­жении ледника вмерзшими в лед обломками горных пород ледниково­го ложа с последующим выносом продуктов разрушения. Син. — лед­никовое выпахивание.

ЭКЗОГЕННЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ[гр. ехо — вне, снаружи + ...генный] — процессы геологические и инженерно-геологиче­ские, происходящие на поверхности Земли и в самых верхних частях литосферы и обусловленные внешними по отношению к Земле источ­никами энергии (солнечная радиация и др.), силой тяжести, жизнедея­тельностью растений и животных, взаимодействием литосферы, гидро­сферы, деятельностью подземных и поверхностных вод, хозяйственной деятельностью человека.

ЭКЗОГЕОДИНАМИКА[гр. ехо — вне, снаружи + гео... + йупатк — сила] — научное направление инженерной геологии, изучающее движе-

ние и изменение геологической среды в физическом времени, обуслов­ленное ее взаимодействием с внешними средами (экзогенные геологи­ческие процессы и некоторые проявления эндогенных на поверхности Земли и вблизи нее прямо или косвенно влияющие на хозяйственную деятельность человека), пространственные закономерности проявления геологических процессов.

ЭКОЛОГИЯ[гр. оИсо$— дом, место обитания, среда] — наука о взаи­моотношениях между живыми организмами и окружающей их средой.

ЭКОСИСТЕМА— диалектическая совокупность живых организмов и среды с относительно одинаковыми условиями, в которых эти орга­низмы обитают. Это стабильная термодинамическая система, открытая в пространстве и времени.

ЭКСПЕРТИЗА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ[лат. ехреПив-опытный] — 1) исследование (обследование) специалистом-экспертом какого-либо объекта, технологического процесса, проекта и т. д. с целью установления их фактического или возможного влияния на геологиче­скую среду, а также влияния геологической среды на прочность, устой­чивость или эксплуатационные качества как проектируемых, так и уже ранее существовавших результатов деятельности человека с представле­нием мотивированного заключения и, в случае необходимости, реко­мендаций; 2) изучение программ, проектов и отчетных документов по инженерно-геологическим изысканиям или других инженерно-геологи­ческих материалов с целью установления достаточности и качества ин­женерно-геологической информации, оптимальности ее получения. По результатам Э. и.-г. составляется мотивированное заключение.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ— частная форма проявления электро­магнитного поля; создается электрическими зарядами или переменным магнитным полем.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ— особая форма материи. Посред­ством Э. п. осуществляется взаимодействие между заряженными части­цами.

ЭЛЕКТРОЗОНДИРОВАНИЕ[гр. еШгоп — смола, янтарь; обладаю­щий свойством электризации + фр. $епйег — исследовать] — см. Элект­роразведка.

ЭЛЕКТРОПРОФИЛИРОВАНИЕ- см. Электроразведка.

ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКА— группа геофизических методов получения инженерно-геологической информации, основанных на определении электрических свойств горных пород (геологической среды) в естест­венных или искусственно создаваемых электрических (электромагнит­ных) полях. С учетом того, что электрические свойства (удельное элек­трическое сопротивление, диэлектрическая проницаемость) меняются с изменением состава, плотности, структуры, водонасыщенности геоло­гической среды, методы Э. позволяют определить границы геологиче­ских тел (в том числе погребенные речные долины, оползневые тела, карстовые полости и др.), зоны трещиноватости, положения уровня грунтовых вод, поверхности скольжения оползней и решать другие ин­женерно-геологические задачи.

Существует несколько методов Э., отличающихся техникой прове­дения полевых работ, родом используемого искусственного электриче­ского поля (постоянное и переменное, в том числе низко-, средне- и высокочастотные токи), применяемым оборудованием. Основными раз­новидностями Э. являются вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ), электропрофилирование (ЭП), электрокаротаж скважин (ЭК), круговое вертикальное зондирование (КЗ). Метод ВЭЗ предполагает определение удельного электрического сопротивления на различной глубине под точкой зондирования, что дает возможность изучить изме­нение параметров геологической среды по вертикали. В случай ЭП удельное электрическое сопротивление измеряется на определенной глубине (глубинах) вдоль заданного направления.

ЭЛЕМЕНТ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ[лат. ектепШт -первоначальное вещество, стихия] — некоторый объем грунта одного и того же номенклатурного вида при соблюдении одного из двух усло­вий: характеристики грунта изменяются в пределах Э. и.-г. закономер­но; существующая закономерность в изменении характеристик такова, что ею можно пренебречь.

ЭЛЕМЕНТЫ РЕЛЬЕФА— точки, линии и поверхности, ограничи­вающие формы рельефа (вершина, перевальная точка, водораздельная линия, уступ террасы и т. д.).

ЭЛЮВИЙ, ЭЛЮВИАЛЬНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ[лат. еЫо- вымы­ваю] — продукты выветривания горных пород, оставшиеся на месте их образования.

ЭМАНАЦИОННЫЙ МЕТОД[лат. етапаНо — истечение; старое на­звание элемента радона — эманация] — метод получения инженер­но-геологической информации, основанный на замере искусственно вы­зываемого эманирования — выделение радиоактивных изотопов радона из горных пород, содержащих изотопы радия.

ЭНДОГЕННЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ[гр. еп-йоп — внутри + ...генный] — процессы геологические, обусловленные главным образом внутренними силами (внутренней энергией) Земли (тектонические, вулканические и др.).

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КЛАСС ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ- см Землетрясения.

ЭОЛОВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ[в древнегреческой мифологии Эол (АЫов) — повелитель ветров] — песчаные, глинистые, лёссовые отложе­ния, образовавшиеся в результате накопления,.уплотнения и цемента­ции перенесенных ветром частиц.

ЭОЛОВЫЕ ФОРМЫ РЕЛЬЕФА— формы рельефа, возникающие в результате деятельности ветра: корразии, дефляции, аккумуляции. К аккумулятивным формам относятся дюны, барханы, гряды, к коррази-онно-дефляционным — котловины и ниши выдувания, эоловые столбы и столы, ячеистые и сотовые поверхности и др.

ЭОН(гр. топ — век, эпоха, длительный промежуток времени] — геохронологическое подразделение, объединяющее несколько эр. На­пример, фанерозой.

ЭОНОТЕМА— наиболее крупное подразделение стратиграфической шкалы, отвечающее длительному этапу развития Земли — зону.

ЭОЦЕН[гр. еоз — заря + кшпох — новый; название связано с пер­вым массовым появлением в Э. новых форм животного мира — млеко­питающих] — сокращенное название среднего отдела (эпохи) палеоге­на. См. Геохронологическая шкала.

ЭПЕЙРОГЕНЕЗ, ЭПЕЙРОГЕНИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ[гр. ере1-га?— суша + ...генез] — медленные вековые неравномерные поднятия и опускания больших площадей земной коры, не вызывающие процессов горообразования. Син. — колебательные движения земной коры.

ЭПИГЕНЕЗ(гр. ер/ —на, сверх, после + ...генез] — природные из­менения (вторичные) осадочных горных пород после их образования.

ЭПИЦЕНТР[гр. ерг — на, сверх + лат. сеп(гит от гр. кепГгоп — ост­рие, средоточие; находится над гипоцентром] — место наиболее силь­ных колебаний (сотрясений) на поверхности земли при землетрясении.

ЭПОХА[гр. ероске — буквально остановка] — единица геохронологи­ческой шкалы, соответствующая времени образования отложений отде­ла; часть геологического периода.

ЭРА[лат. аеге — буквально исходное число] — наибольшая единица геохронологической шкалы, отвечает крупному этапу в геологической истории Земли и в развитии на ней; промежуток времени, в течение которого образовались горные породы, составляющие группу (эратему).

ЭРАТЕМА — син. термина группа: введен относительно недавно. См. Геохронологическая шкала.

ЭРОЗИЯ[лат. егозю — разъедание, размывание] — процесс разруше­ния горных пород (грунтов, почв) водными потоками. Проявляется в виде: а) механического размывания, перехода во взвесь и уноса твер­дых частиц потоком; б) истирания и обтачивания ложа потока перено­симыми водой частицами (корразия); в) химического растворения гор­ных пород водой (коррозия); г) возбуждения электрических зарядов противоположного знака в системе «вода — твердые частицы», что спо­собствует суспензированию самых мелких фракций. Различают Э. плоскостную (поверхностную) — смывающую деятельность дождевых и талых вод (смыв со склонов), и линейную — размывающую деятель­ность постоянных или временных сосредоточенных водных потоков (образование оврагов, речных долин, балок). Линейная Э. подразделя­ется на глубинную или донную, в том числе регрессивную (пятящую­ся), которая, распространяясь от низовьев водотока вверх по течению, формирует продольный профиль равновесия, и боковую, приводящую к расширению дна долины. Иногда термин Э. применяется как сино­ним денудации вообще (ветровая Э., морская Э. и т.д.).

ЭСКАРП[фр. езсагре — откос; англ. всагр — обрыв, уступ] — син. — уступ.

ЭСТУАРИЙ [лат. аетапит — затопляемое устье реки] — однорукав-ное воронкообразное устье реки, расширяющееся в сторону моря.

ЭФФЕКТИВНЫЕ ДИАМЕТРЫ— </₁₀, с1_№, см. Степень неоднородно­сти.

Ю

ЮВЕНИЛЬНАЯ ГИПОТЕЗА[лат. руетШ — юный] — гипотеза, объясняющая происхождение подземных вод как результат ее выделе­ния при остывании и дегазации магмы.

ЮРА[.Гига — горы во Франции и Швейцарии] — сокращенное на­звание юрской системы и периода. См. Геохронологическая шкала.

Я

ЯВЛЕНИЕ— 1) та или иная форма обнаружения каких-либо свойств любых, в том числе геологических образований; 2) результат или промежуточная фаза каких-либо процессов.

ЯВЛЕНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ— формы проявления, результаты процессов геологических, которые можно увидеть, ощутить, замерить.

ЯДРО ЗЕМЛИ— центральная геосфера.

ЯДРО СКЛАДКИ-см. Складка.

ЯЗЫК ЛЕДНИКОВЫЙ— подвижная часть горного ледника, рас­положенная ниже снеговой границы (линия) в области абляции, зани­мающая часть ледниковой долины.

ЯРУС— подразделение общей стратиграфической шкалы, объеди­няющее отложения, образовавшиеся в течение одного геологического века. Представляют часть отдела. См. Геохронологическая шкала.

ЛИТЕРАТУРА

1. АлексеевНА. Стихийные явления в природе.— М: Мысль, 1988.

2. Ананьев В.П., Коробкин В.И.Инженерная геология,— М.: Высшая школа,
1973.

3. Ананьев В.П., Передельский Л.В.Инженерная геология и гидрогеоло­
гия.— М.: Высшая школа, 1980.

4. Ананьев В.П., Потапов АД.Основы геологии, минералогии и петрогра­
фии.— М.: Высшая школа, 1999.

5. Ананьев В.П., Потапов АД.Инженерная геология. 2-е изд.— М.: Высшая
школа, 2000.

6. БелыйЛ.Д. Инженерная геология.— М.: Высшая школа, 1985.

7. Васич Милинко(УазШ МШпко) Инженерска геология. — Нови Сад.: Уни­
верситет. Факультет строительства, 2000.

8. Вернадский В.И.Химическое строение биосферы Земли и ее окруже­
ния.— М.: Наука, 1965.

9. Вернадский В.И.Биосфера.— М: Мысль, 1967.

 

10. Всеволожский В.А. Основы гидрогеологии.— М.: Изд-во МГУ, 1991.

11. Вильяме В.Р.Почвоведение с основами земледелия,— М.: Сельхозгиз,
1936.

12. Горькова И.М.Теоретические основы оценки осадочных пород в инже­
нерно-геологических целях.— М.: Наука, 1966.

13. Денисов Н.Я. Инженерная геология и гидрогеология.— М.: Госстройиздат,
1957.

14. Денисов Н.Я Инженерная геология.— М.: Высшая школа, 1960.

15. Дудлер И.В. Классификация грунтов.— М.: Изд-во МГСУ, 1995.

16. Коробкин В.И., Передельский Л.В.Инженерная геология и охрана окру­
жающей среды.—Ростов-на-Дону: Изд-во РГУ, 1993.

17. Коломенский Н.В., Якушева А.Ф.Основы геологии.— М.: Высшая школа,
1991.

18. Маслов Н.Н. Инженерная геология.— М.: Госстройиздат, 1957.

19. Попов И.В.Естественная инженерно-геологическая классификация пород
как основа выбора характеристик их физико-технических свойств.— Ж-л «Проб­
лемы советской геологии», 12, 1937.

20. Потапов АД.Экология,— М.: Высшая школа, 2001.

21. Потапов А.Д., Паушкии ГА.Основы генетического грунтоведения,— М.:
Изд-во МГСУ, 1995.

22. Потапов А.Д., Паушкин Г.А.Специальные вопросы инженерной геоло­
гии.— М.: Изд-во МГСУ, 1995.

23. Некоторые вопросы экологии атмосферы и защиты ее от разруше­
ния/Потапов А.Д., Пермяков Б.А., Орлова Н.Ю.и др.—М.: МИСИ, 1991.

24.Потапов А.Д., Ревелис ИЛ.Инженерно-геологические понятия и терми­
ны.-М.: Изд-во МГСУ, 1992.

25. ПотаповИ.И. Геология и экология сегодня.— Ростов-на-Дону: Изд-во
«МП Книга», 1999.

26. Правдивей. Ю.П.Инженерно-мелиоративные сооружения.— М.: Изд-во
АСВ, 1998.

27. Рухин Л.Б.Основы литологии.—Л.: Недра, 1969.

28. Сергеев Е.М. Общее грунтоведение.— М.: Изд-во МГУ, 1952.

29. Сергеев Е.М., Приклоиский В.А., Панюков Ц.И., БелыйЛ.Д. Общая ин­
женерно-геологическая классификация горных пород и почв.—Труды совещания
по инженерно-геологическим свойствам и методам их изучения. Т. 2,— М.: МГУ,
1957.

30. СергеевЕ.М. Грунтоведение,— М: Изд-во МГУ, 1959.

31. СергеевЕ.М. Грунтоведение,— М.: Изд-во МГСУ, 1971.

32. СергеевЕ.М. Инженерная геология.— М.: Изд-во МГУ, 1979.

33. СорохпшО.Г., УшаковС.А. Литосфера Земли ч 1 2 3 — М • ВИНИТИ,
1978, 1983.

34. Хаин В.Е., Ломизе М.Г.Тектоника с основами геодинамики.— М.: Изд-во
МГСУ, 1995.

35. Чернышев С.Н.Трещины горных пород.— М.: Наука, 1983.

36. Чернышев С.Н., Ревелис И.Л., Чумаченко А.Н.Задачи и упражнения по
инженерной геологии (изд. 1-е, 2-е, 3-е).—М.: Высшая школа, 1984.

37. Шмидт О.Ю.Метеоритная теория происхождения Земли и пла­
нет.-Докл. АН СССР, 1944, т. 45, 6.

38. Экология, охрана природы и экологическая безопасность. / Под общ.
ред. В.И. Данилова—Данильяна.— М.: Изд-во МНЭПу, 1997.

39. СНиП 11-8—78, ч. II, гл. 8. Здания и сооружения на подрабатываемых
территориях.— М., 1979.

40. СНкП 2.02.01—83. Основания танки к сооружений.— М., 1995.

41. СНиП 11-7—81, ч. II, гл. 7. Строительство в сейсмических районах.—М.,
1982.

42. СНиП Н-02—96. Инженерные изыскания для строительства. Основные
положения.— М., 1996.

43. СНиП 2.01.15—90. Инженерная защита территорий от опасных геологи­
ческих процессов. Основные положения проектирования.—М., 1991.

44. СНиП 2,06.15—85. Инженерная защита территорий от затопления и под­
топления.— М., 1986. *

45. ГОСТ 21.302—96. СПДС. Условные графические обозначения в докумен­
тации по инженерно-геологическим изысканиям.— М., 1996.

46. ГОСТ 20522—96. Грунты. Методы статической обработки результатов ис­
пытаний.— М., 1995.

47. ГОСТ 25100—95. Грунты. Классификация.— м., 1995.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие......................................................................................................................... 3

Введение............................................................................................................................... 5

Р а з д е л I. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕОЛОГИИ.................................................. 9

Глава 1. Происхождение, форма и строение Земли................................................... 9

Глава 2. Тепловой режим земной коры.................................................................... 24

Глава 3. Минеральный и петрографический состав земной коры.......................... 25

Глава 4. Геологическая хронология земной коры.................................................. 95

Глава 5. Движения земной коры............................................................................ 102

Глава 6. Рельеф поверхности земной коры........................................................... 125

РазделИ. ГРУНТОВЕДЕНИЕ................................................................................ 135

Глава 7. Общие сведения и классификация грунтов........................................... 135

Глава 8. Основные категории состава, строения и состояния грунтов

различного генезиса................................................................................. 140

Глава 9. Методы определения основных показателей свойств грунтов. ... 189

Глава 10. Характеристика классов грунтов........................................................... 201

Глава 11. Техническая мелиорация грунтов......................................................... 268

Раздел III. ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ............................................................................ 278

Глава 12. Общие сведения о подземных водах..................................................... 278

Глава 13. Водные свойства горных пород............................................................. 281

Глава 14. Свойства и состав подземных вод......................................................... 282

Глава 15. Характеристика типов подземных вод.................................................. 288

Глава 16. Движение подземных вод....................................................................... 298

Глава 17. Режим и запасы подземных вод............................................................. 322

Глава 18. Подземные воды России......................................................................... 329

Глава 19. Охрана подземных вод........................................................................... 330

Р а з д е л IV. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ НА ЗЕМНОЙ

ПОВЕРХНОСТИ.......................................................................................... 334

Глава 20. Процесс выветривания............................................................................ 335

Глава 21. Геологическая деятельность ветра........................................................ 343

Глава 22. Геологическая деятельность атмосферных осадков............................ 347

Глава 23. Геологическая деятельность рек............................................................ 359

Глава 24. Геологическая деятельность моря......................................................... 369

Глава 25. Геологическая деятельность в озерах, водохранилищах,

болотах.................................................................................................... 377

Глава 26. Геологическая деятельность ледников.................................................. 383

Глава 27. Движение горных пород на склонах рельефа местности...................... 389

Глава 28. Суффозионные и карстовые процессы.................................................. 407

Глава 29. Плывуны.................................................................................................. 418

Глава 30. Просадочные явления в лессовых породах.......................................... 422

Глава 31. Деформации горных пород над подземными горными

выработками........................................................................................... 429

РазделУ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ..................... 433

Глава 32. Инженерно-геологические исследования для строительства .... 433

Глава 33. Месторождения природных строительных материалов...................... 451

Глава 34. Инженерно-геологические изыскания для строительства

зданий и сооружений.............................................................................. 456

Р а з д е л VI. ОХРАНА ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ......................................................... 470

Глава 35. Охрана природной среды как общечеловеческая задача..................... 470

Глава 36. Управление охраной природной среды, мониторинг

и рекультивация земель........................................................................ 481

Заключение....................................................................................................................... 487

Геологические термины и определения.......................................................................... 488

Литература........................................................................................................................ 568

Учебное издание

Ананьев Всеволод Петрович Потапов Александр Дмитриевич

ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ

Редактор Е.Н. Роз/скова

Художник В. В. Жук

Художественный редактор А.Ю. Войткевич

Технический редактор И.И. Тростянская

Компьютерная верстка Я. И. Журавлевой

Корректор Г.Н. Петрова

Лицензия ИД № 06236 от 09.11.01

Изд. № РЕНТ-190. Подл, в печать 14.09.04.

Формат 60х88'/₁₆. Бум офсетн. Гарнитура «Ньютон». Печать офсетная. Объем 35.28 усл. печ. л., 36,78 усл. кр.-отт. Тираж 3000 экз. Заказ № 4393

ФГУП «Издательство «Высшая школа». 127994, Москва, ГСП-4, Неглинная ул., д. 29/14.

Тел. (095) 200-04-56
Ь/Ь Е-таИ: Г

Отдел реализации: тел.: (095) 200-07-69, 200-59-39, факс: (095) 200-03-01 Е-гпаИ: $а1е5@у-$Нко1а.ги

Отпечатано на ФГУП ордена «Знак Почета»

Смоленская областная типография им. В.И. Смирнова.

214000, г. Смоленск, пр-т им. Ю. Гагарина, 2.