Опасные геологические процессы на городских территориях

Министерство образования и науки России Севастопольский государственный университет Кафедра ТБ Реферат По дисциплине: «Техноурбоэкология»

На тему: «Опасные геологические процессы на городских территориях»

Выполнила:

Ст.гр. Тб-31д Логвиненко Е.О.

Севастополь 2015

1. Опасные геологические процессы

2. Опасные геологические процессы на городских территориях

3. Процессы подтопления на территории России и Украины

4. Примеры опасных геологических процессов на городских территориях

5. Опасные инженерно-геологические процессы

6. Защита городских территорий от опасных геологических процессов Заключение Список использованной литературы

1. Опасные геологические процессы Огромное значение для хорошей эксплуатации, долговечности и надежности зданий (сооружений) имеют опасные геологические процессы. Обязательным пунктом в ходе инженерных изысканий является выявление подобных процессов и прогнозирование изменений опасных геологических условий со временем. При наличии данных процессов на участке исследования составляются определенные защитные мероприятия по снижению негативного влияния на прилегающие дома (здания, сооружения) или их полной ликвидации (по возможности).

Опасные геологические процессы представляют собой инженерно-геологические и геологические процессы, в частности гидрометеорологические явления, которые негативно влияют на общее состояние строений и сооружений, а также на жизнедеятельность населения.

Данные процессы подробно описаны и прописаны в государственных нормативных документах, таких как: ГОСТ 22.1.02−97, ГОСТ Р 22.1.06−99, СНиП 22−02−2003. Проводя инженерно-геологические изыскания, специалисты чаще всего сталкиваются с наиболее распространенными в России опасными геологическими процессами:

· подтопление (фундаментов, котлованов и др.);

· карстово-суффозионные процессы;

· эрозионные процессы;

· склоновые процессы (оползни, обвалы, лавины).

Подтопление является следствием и техногенных процессов, и естественных (природных). Данный процесс возможен в результате какого-либо нарушения водного режима, а также общего баланса местности за конкретный расчетный период. В этом случае уровень подземных вод существенно повышается и достигает критических отметок, характерных для определенного типа территории (в частности, для функционального назначения строения).

Геология участка значительно подвергается разрушительным действиям карстово-суффозионных процессов. К данной категории опасных геологических процессов относят взаимодействие таких процессов, как суффозия и карст. Суффозияэрозионный процесс выщелачивания фильтрующейся водой микрочастиц из горных пород (растворимых). При этом в горной породе образуются пустоты, которые со временем приводят к неблагоприятным последствиям: деформации грунта, усадка фундамента и др.

Эрозионные процессы представляют собой комплекс негативных процессов, которые приводят к размытию почв (грунта), берегов рек и русел. Данные опасные геологические процессы осуществляются за счет интенсивных водных потоков, которые при этом вызывают гравитационные движения. Это приводит к образованию оврагов и снижению уровня водосборных бассейнов. Эрозионные процессы в свою очередь подразделяются на:

1. плоскостную эрозию;

2. овражную эрозию;

3. линейную эрозию.

Геологические изыскания достаточно часто проводятся на участках, склонных к склоновым опасным процессам. К данной группе процессов относятся оползни, лавины, обвалы и др. Это приводят к перемещению отдельных частиц грунта или целых массивов вниз по склону из-за воздействия определенной нагрузки, водных потоков, ветровых явлений. Оползни происходят вследствие перемещения грунта под собственным весом по поверхности строительных выемок, котлованов и т. д. Также оползни происходят из-за подмыва территории, а в некоторых случаях сейсмических подземных толчков.

Опасные геологические явления могут принести проектируемому зданию (сооружению) не только негативные последствия, но и при максимальном их проявлении — полное разрушение. Очень важно своевременно спрогнозировать возможность появления на участке исследования подобных процессов и провести ряд защитных мероприятий по их предотвращению.

2. Опасные геологические процессы на городских территориях Геоэкологические проблемы городов весьма разнообразны и определяются, с одной стороны, природной обстановкой и с другой — планировочными решениями и их реализацией в застройке и эксплуатации городских территорий. Также правомерно говорить о некоторых общих тенденциях изменения геоэкологической обстановки природной территории, по мере ее трансформации кварталами городской застройки и частными воздействиями. Воздействие города наиболее активно проявляется в поверхностных слоях земной коры примерно до глубины 60−100 м, хотя в отдельных случаях может простираться до глубины 1,5−2,0 км.

В качестве наиболее общих тенденций изменения геоэкологических условий можно рассмотреть следующие композиции.

1. Изменение водного баланса между поверхностными, грунтовыми и глубокими подземными водами. Наиболее обычным его следствием является повышение уровня грунтовых вод, вызываемое двумя однонаправленными процессами.

Заменой естественного почвенного покрова застроенными и заасфальтированными территориями, что практически исключает из водного баланса испарение с поверхности почвы и протечки водопроводных и канализационных систем, круглогодично обеспечивающие возможность восполнения ресурсов грунтовых вод. Оба эти обстоятельства, в сочетании с планировкой территории, полной или частичной ликвидации естественных дренажных систем, приводят к подъему зеркала грунтовых вод, подтапливанию оснований и фундаментов зданий и сооружений, снижению несущей способности грунтов основания и, как следствие, деформация, а в критических ситуациях — разрушение зданий и сооружений.

2. В случаях, когда на территории города производится промышленная эксплуатация глубоких горизонтов подземных вод и возникает адекватная депрессионная воронка, при условии постоянного восполнения грунтового водоносного горизонта, о чем сказано выше, усиливается инфильтрация грунтовых вод в глубокие горизонты. Этот процесс активизации вертикального движения подземных вод сопровождается развитием процессов суффозии (выноса тонкоземистого материала) или карста (растворения и выщелачивания карбонатного материала известняков с образованием карстовых полостей).

3. Изменение температурного режима подземного пространства в основании города вследствие изменения теплового баланса поверхности и непосредственного влияния зданий, сооружений и городских коммуникаций. В частности, геотермическая аномалия порядка +15С0 сформировалась в основании Москвы, а повышенная температура подземных вод в пределах этой аномалии способствует еще большей активизации глубинных карстовых процессов и усугубляет без того сложное положение с эксплуатацией зданий и сооружений на северо-западе столицы.. 4. Изменение геодинамической ситуации, вызванное дополнительной, и притом неравномерной пригрузкой поверхности за счет привнесенных масс материалов строительных конструкций, в пределах территории города. Этот фактор дополнительной пригрузки может сопровождаться также одновременной откачкой подземных вод, в случае их использовании для питьевых или технических целей. Как следствие на фоне общего опускания поверхности городов (под действием изостатических сил и изъятия подземных вод из порового пространства горных пород основания города), активизируются местные, очаговые оползневые и солифлюкционные процессы способные в условиях городской застройки привести к деформации зданий, и коммуникаций.

За последние 15 лет в Москве произошло удвоение мелких оползней, что в большой степени связано с техногенной деятельностью. Воздействие это выражается в накоплении на склонах и присклоновых участках хозяйственного мусора и насыпных грунтов, сбросе в овраги хозяйственных и атмосферных поверхностных вод, подрезке склонов долин рек и бортов оврагов, плохой заделке траншей при прокладке коммуникаций вблизи склонов. Все это приводит к увеличению числа оползней. Так, в 1985 г. после отсыпки грунта оползнем был уничтожен мост через реку Раменку, а в 1988 г. прокладка траншеи спровоцировала оползень на р. Котловка, повлекший за собой разрыв кабеля.

5. Внимания заслуживает развитие неблагоприятной инженерно-экологической ситуации городов и поселков, расположенных в мерзлотных условиях. Застройка города и связанная с этим обстоятельством перепланировка поверхности и коренное изменение водного баланса вызвала к жизни целый комплекс геокриологических процессов, последствия которых существенно осложняют условия строительства и, главное, надежность эксплуатации уже выстроенных зданий и комфортность проживания во многих из них.

Зимой, когда поверхность земли начинает замерзать, подземные воды оказываются зажатыми между непроницаемыми слоями (слоем многолетней мерзлоты внизу и замерзшей поверхностью земли вверху). Вода находится под сильным напором, ища себе выхода наружу, она вспучивает почву, образуя ледяные бугры — гидролокалиты. Гидролокалиты и наледи (когда вода замерзает на поверхности) широко распространены в Восточной Сибири, Забайкалье, Дальнем Востоке, Канаде и в других районах распространения многолетней мерзлоты.

Для защиты от таких явлений дома в районах распространения многолетней мерзлоты строят с промежутком между землей и первым этажом и обеспечивают вентиляцию, чтобы не подтаивала многолетняя мерзлота под домом.

Нарушение геохимического баланса поверхности, грунтов основания и конструкций зданий и сооружений — еще один геоэкологический процесс, происходящий в экстремальных климатических условиях и оказывающий решающее влияние на длительную устойчивости надземных строительных конструкций. Его суть состоит в том, что в условиях когда испаряемость превышает количество осадков, при устойчивом подтоплении внутриквартальных территорий и отсутствии дренажа надмерзлотных вод, удаление какой то части излишней влаги с поверхности и из грунтов сезонноталого слоя происходит в результате ее испарения. Испарение, в свою очередь, приводит к последовательному и непрерывному возрастанию минерализации надмерзлотных вод. Однако известно, что чем выше минерализация воды, тем более низкие температуры потребны для ее замерзания. Следствие этого процесса — сохранение остаточных или формирование новых линз жидкой воды, имеющей отрицательную температуру, существующих круглогодично. Такие отрицательнотемпературные воды получили название криопэги от латинского криос — холод, и пэги — воды. При миграции линз криопэгов в случае, если линза переместится в основание здания может привести к деформации фундамента и самого здания.

3. Процессы подтопления на территории России и Украины В настоящее время из всех опасных процессов подтопление имеет максимальное распространение, его последствия могут быть угрожающими или катастрофическими. Положение усугубляется тем, что 65% территории страны занято вечной мерзлотой, где подтопление особенно опасно.

Из 1092 городов России подтоплено около 70%. Подтопление ведет к повышению сейсмичности застроенных территорий на 1−2 балла. К загрязнению грунтовых вод тяжелыми металлами, нефтепродуктами, хлоридами, соединениями серы, пестицидами, а в ряде случаев и радионуклидами в результате утечки сточных вод из канализационных сетей, инфильтрации атмосферных осадков в местах складирования промышленных и бытовых отходов. Техногенное подтопление особенно опасно, потому что носит скрытый характер, его развитие провоцирует возникновение оползней, карста и т. д.

Подтопление городов, активно развивающееся в любых климатических условиях, сопровождается масштабными экологическими последствиями и наносит ущерб здоровью населения. Острота проблемы наиболее высока на сильно урбанизированных территориях, где концентрация населения сочетается с наличием мощных источников вредного воздействия на окружающую среду. Так, подтопление от 80 до 100% площади урбанизированных территорий, характерное для Ярославской, Самарской, Саратовской, Краснодарской, Барнаульской и Новосибирской агломераций, приводит к существенному росту затрат на обеспечение комфортной среды проживания человека.

Старение и выход из строя инженерных сетей и коммуникаций усугубляет техногенные процессы. По данным инспекционных служб, в Москве до 20% объема питьевой воды теряется из-за разрывов или естественного износа трубопроводных сетей, что в конечном итоге ведет к усилению процессов подтопления зданий и сооружений.. Общий ущерб от подтопления 1 га городских территорий оценивается в 30−460 млн руб. (в ценах 1997 г.). В целом по стране, согласно оценке Госстроя России, ущерб от подтопления застроенных городских территорий составляет около 60 трлн. руб./год (в ценах 1997 г.).

На территории городов Украины широко распространено такое явление, как подтопление. Оно установлено в 244 городах и поселках, причем площадь подтопления может достигать 30, а с учетом потенциального подтопления даже 50% территории города, как, например, в Харькове.

До подтопленных городских территорий относят такие, на которых уровень грунтовых вод расположен выше 2,5 м от отметки поверхности земли. На территории зеленых насаждений в соответствии с санитарными нормами допускается повышение уровня грунтовых вод до 1 м от поверхности.

Подтопление в силу большого разнообразия природных условий и состава пород, слагающих территорию городской агломерации, происходит по-разному. В одних случаях может происходить повышение уровня грунтовых вод, в других — формирование техногенной верховодки или техногенного водоносного горизонта. Наряду с изменением уровня грунтовых вод происходит изменение их состава. На подтопленных территориях возрастает влажность почв и меняется состояние их поглощающего комплекса. Устойчивая тенденция такого рода приводит к заболачиванию местности, обводнение подвалов и погребов, изменении фито-и зооценоз данной территории.

4. Примеры опасных геологических процессов на городских территориях Геологический облик любой территории постоянно меняется, порой быстро, чаще незаметно для человека. Геологические процессы, приводящие к этим изменениям, называют эндогенными, если они связаны с проявлением внутренней энергии Земли, и экзогенными. когда вызываются действием внешних факторовветра. поверхностных вод и т. д. Активная хозяйственная деятельность приводит к интенсификации экзогенных геологических процессов. иногда их называют техногенным или инженерно-геологическим. Геологические и инженерно-геологические процессы, которые оказывают отрицательное воздействие на территории, хозяйственные и промышленные объекты. жизнедеятельность людей. называют опасными геологическими процессами (ОТ). Землетрясения и извержения вулканов связаны с глубинными процессами Земли по своим последствиям являются одними из наиболее разрушительных природных явлений. С начала ХХ столетия в результате землетрясений погибло более 1.5 тыс человек. Из крупнейших землетрясений этого периода можно назвать толчок в Сан-Франциско в апреле 1906 г. Под обломками зданий и вследствие вспыхнувших пожаров там погибло более 1 тыс. человек. 6 декабре 1972 г. два толчка с двухчасовым интервалом унесли жизнь почт 10 тыс. человек в Манагуа, столице Никарагуа. 6 декабре 1988 г. в Армении произошло землетрясение, жертвами которого стали 25 тыс, жителей городов Спитак и Ленинакан.

5. Опасные инженерно-геологические процессы Под опасными инженерно-геологическими процессами понимается многообразие геологических процессов, которые происходят в приповерхностных частях литосферы под воздействием внешних природных и техногенных факторов и могут наносить существенный ущерб гражданским и промышленным сооружениям. Эндогенные факторы в развитии этих процессов также играют большую роль и создают для них энергетический потенциал. Инженерно-геологические процессы на территориях городов имеют свои особенности, возраст, время проявления и существования.

Наибольшее распространение на территории г. Перми получили такие процессы, как переработка берегов Камского и Воткинского водохранилищ, подтопление, заболачивание, оползневые и суффозионные процессы, овражная эрозия. Подтопление один из наиболее распространенных и ущербообразующих инженерно-геологических процессов. Примерно 40% территории г. Перми подтопляемы или потенциально подтопляемы. Процесс возникает там, где в результате деятельности человека изменен баланс подземных вод в направлении уменьшения расходных и увеличения приходных составляющих, где нарушен режим подземных вод и влажностный режим зоны аэрации. Влияние подтопления на условия функционирования сооружений проявляется в изменении (ухудшении) физико-механических свойств грунтов — оснований, воздействии агрессивных вод на металлические и железобетонные конструкции. Суффозионные процессы на территории города проявляются в виде проседания поверхности, образовании провалов в цокольной части зданий и обрушения. Наибольшую опасность для зданий и сооружений города представляют процессы суффозионного выноса в зонах интенсивной трещиноватости и пустот, приуроченных к старым горным выработкам в медистых песчаниках шешминского горизонта. Значительная часть провалов связана с водонесущими коммуникациями, проложенными как правило под автодорожными покрытиями. В левобережной части города притоки р. Камы образуют достаточно густую речную сеть. Развитие эрозионных процессов на территории города обусловлено, прежде всего, особенностями рельефа, историей его формирования, литологическим составом четвертичных отложений и неотектоникой. Процессам оврагообразования во многом способствует нарушение сплошности растительного покрова, концентрация поверхностного стока и деформация склонов под действием техногенных факторов. Оползни формируются на склонах речных долин и оврагов. Часто причиной их возникновения является бесконтрольная эксплуатация земельных участков, сопровождающаяся беспорядочной отсыпкой бытовых отходов, засыпка естественных выходов подземных вод, плохая организация стоков поверхностных вод. Наибольшее развитие оползневые процессы получили на склонах рек Данилихи, Егошихи и Ивы. Иногда размер оползней достигает сотен метров с амплитудой смещения в десятки метров. Заболоченные участки в пределах города наблюдаются в устьях почти всех малых рек. В приплотинной сев. части города они соединяются, образуя единую цепь вдоль уреза реки. Иногда наличие на склонах водоразделов суглинков и глин пойменной и старичной фаций аллювия, глинистых элювиальных и озерных отложений затрудняет инфильтрацию атмосферных вод настолько, что приводит к застою и усилению заболачивания. Заболочивание долин рек отмечается в низовьях Мулянки, Гайвы, Пермянки, Данилихи.

6. Защита городских территорий от опасных геологических процессов Для городов и вновь застраиваемых территорий прогнозы развития опасных геологических процессов разрабатываются на основе геологической модели среды, которая включает комплект карт и разрезов разной специфики: геологических, геоморфологических, гидрогеологических, инженерно-геологических. Прогноз реализуется в схеме или маме мероприятий по защите территорий от опасных геологических процессов. 6 последние годы для сбора, анализа и представления информации, относящейся к геологической среде, используют компьютерные технологии. объединенные в географическую информационную систему (ГИС). Использование этой системы позволяет на базе имеющихся данных быстро получать новый информационный продукт, в том числе прогнозные карты. При рассмотрении альтернативных вариантов защиты, кроме экологических аспектов, учитывают технические и экономические возможности реализации намеченных мероприятий. При выборе места строительства будущего сооружения в сейсмическом районе необходимо учитывать инженерно-геологические факторы, влияющие на возможное усиление собственных колебаний здания породами основания. Для повышения прочности и устойчивости сооружений и оснований применяют конструктивные меры (жесткие каркасы, анкеры и т. п.) и укрепительные мероприятия (улучшение свойств пород оснований). Строительство в районах сейсмичностью более 9 баллов не допускается. При защите от распространенных на территории нашей страны оползневых процессов, а также обвалов обрывистых склонов используют мероприятия по активной и пассивной защите. Активная защита включает как инженерные так и управленческие решения К инженерным мероприятиям относят: 1, изменение рельефа склона в целях повышения его устойчивости; 2. регулирование стока поверхностных вод с помощью системы поверхностного водоотвода. предотвращение инфильтрации воды в почву и подстилающие породы. противоэрозионныемеры: З. искусственное понижение уровня подземных вод: агролесомелиорация: а. закрепление рыхлых и трещиноватых пород. слагающих склоны: строительство удерживающих откос сооружений.

К управленческим мероприятиям относят установление охранных зон, ограничение или запрещение движения транспорта и другие подобные решения, мероприятия по пассивной защите дополняют групп/ активных тер или используются при их нецелесообразности. К пассивным мероприятиям можно отнести приспособление сооружений к обтеканию их оползнем. устройство улавливающих сооружений. 6 целях защиты от эрозии почвенного покрова городской территории выполняются мероприятия по организованному отводу и регулированию выпуска поверхностного стока. что обеспечивается развитием ливневой канализации. На свободных участках производится посев трав и посадка древесно-кустарниковой растительности.

Как уже отмечалось, суффозионные процессы создают в несвязных осадочных породах ослабленные зоны. которые способствуют нарушению устойчивости склонов. развитию карстовых процессов. увеличению водопритоков в горные выработки. Предупреждение фильтрационных деформаций в несвязных осадочных породах основывается на снижении градиентов напора. удлинении пути фильтрации. уменьшении филырационного диаметра пор и предусматривает проведение следующих инженерных мероприятий: устройство пригрузки водонепроницаемыми породами в местах выхода на поверхность восходящего фильтрационного потока: дренажей для понижения уровня грунтовых вод: обратных фильтров между слоями крупнои мелкозернистого материала: фильтрационных завес для удлинения пути фильтрации. Противокарстовые мероприятия разрабатывают для территорий. в строении которых участвуют растворимые горные породы и имеются карстовые проявления на поверхности или в глубине массива этих пород. Основные противокарстовые мероприятия зависят от особенностей карстующихся пород. их залегания. специфики защищаемых сооружений и могут включать следующие инженерные решения: заполнение карстовых полостей: создание искусственного водоупора и протвофильтрационных завес: водопонижение и регулирование режима подземных вод: организацию отвода поверхностного стока: устройство оснований зданий и сооружений ниже зоны опасных карстовых проявлений. Городское строительство в степной и лесостепной зоне. где широко развиты лессовидные толщи, должно проводится с использование мер, предупреждающих просадочные явления: предохранение лессовидных пород от замачивания путем отвода дождевых и талых вод. гидроизоляции для предупреждения инфильтрации: устранение просадочных свойств пессовидных пород на застраиваемом массиве путем мелиорации пород: предварительное замачивание с доуплоп+енииемлессовых пород: прорезка глубокими фундаментами лессовых пород при строительстве зданий.

Заключение

Геологический облик любой территории постоянно меняется, порой быстро. чаще незаметно для человека. Геологические процессы. приводящие к этим изменениям, называют эндогенными, если они связаны с проявлением внутренней энергии Земли, и экзогенными. когда вызываются действием внешних факторов — ветра. поверхностных вод и т. д. Активная хозяйственная деятельность приводит к интенсификации экзогенных геологических процессов. иногда их называют техногенным или инженерно-геологическим. Геологические и инженерно-геологические процессы, которые оказывают отрицательное воздействие на территории. хозяйственные и промышленные объекты. жизнедеятельность людей. называют опасными геологическими процессами (ОТ). Землетрясения и извержения вулканов связаны с глубинными процессами Земли по своим последствиям являются одними из наиболее разрушительных природных явлений. С начала ХХ столетия в результате землетрясений погибло более 1.5 тыс человек. Из крупнейших землетрясений этого периода можно назвать толчок в Сан-Франциско в апреле 1906 г. Под обломками зданий и вследствие вспыхнувших пожаров там погибло более 1 тыс. человек. 6 декабре 1972 г. два толчка с двухчасовым интервалом унесли жизнь почт 10 тыс. человек в Манагуа, столице Никарагуа. 6 декабре 1988 г. в Армении произошло землетрясение, жертвами которого стали 25 тыс, жителей городов Спитак и Ленинакан.

геологический подтопление город

1. Копылов И. С. Принципы и критерии интегральной оценки геоэкологического состояния природных и урбанизированных территорий // Современные проблемы науки и образования. — 2011. — № 6.

2. Красилова Н. С. Геологические природные процессы, их воздействие на литосферу и экологические последствия // Теория и методология экологической геологии / Под ред. В. Т. Трофимова. М.: МГУ, 1997. С. 141−200.

3. Трофимов В. Т., Красилова Н. С. Геодинамические критерии оценки состояния эколого-геологических условий // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2000, N 3. С.257−263.

4. Копылов И. С., Коноплев А. В. Методология оценки и районирования территорий по опасностям и рискам возникновения чрезвычайных ситуаций как основного результата действия геодинамических и техногенных процессов // Современные проблемы науки и образования. — 2014. — № 1.

5. Петренко А. С., Анализ и оценка риска ущерба от последствий опасных геологических процессов на территории крупного города: На примере г. Москвы: диссертация … кандидата геолого-минералогических наук: 25.00.01, 25.00.08. Москва, 2001. 171 с.: ил. РГБ ОД, 61 02−4/82−4

6. Копылов И. С., Коноплев А. В., Красильников П. А., Кустов И. В. Геоэкологические проблемы и геологическая безопасность урбанизированных территорий // Экологические проблемы антропогенной трансформации городской среды. — Пермь: Гос. нац. исслед. ун-т, 2014. — С. 143−147.