Просідні явища в лесових грунтах

До просідаючих порід відносяться леси та лесоподібні суглинки, супіски та глини, деякі види покривних суглинків і супісків, а також в окремих випадках дрібні та пилуваті піски з підвищеною структурною міцністю, насипні глинисті ґрунти, відходи промислових підприємств, попільні відклади та ін.

Просідаючі породи та основні їх представники - лесові ґрунти –широко розповсюджені в Україні (займають більше 80% її території).

У північній частині Волинського плато товщина шару лесових ґрунтів змінюється від 3 до 10 м. Відносне просідання (див. нижче) цих ґрунтів ε_sl = 0,03 - 0,064 при напруженні σ = 300 кПа.

Лесові ґрунти Дністровської рівнини в своїй більшості непросідаючі (ε_sl = 0,01 - 0,018 при σ = 300 кПа). При віддаленні від р. Дністер збільшується товща лесових макропористих ґрунтів і в районі Подільського плато ці ґрунти характеризуються ε_sl = 0,03 - 0,04 при σ = 300 кПа. Близькі за властивостями лесові ґрунти зустрічаються на території лівого берега р. Прут. На Львівщині просідаючі ґрунти залягають на глибину до 7 м і мають ε_sl = 0,04-0,06 при σ = 300 кПа.

Лесові ґрунти мають безперервне розповсюдження починаючи з межі Дніпровської низовини в межиріччі р. Дніпра і Дністра, їх товщина 5 - 35 м, ε_sl = 0,01-0,15 (σ = 300 кПа). У межах Причорноморської западини лесові ґрунти також залягають у вигляді безперервного шару потужністю до 22 м при відносному просіданні більше 0,2 (σ = 300 кПа).

Лесові ґрунти часто зустрічаються і в Приазов'ї. Так, наприклад, у районі Таганрога їхня потужність досягає 17 м, а ε_sl = 0,028-0,062 при σ = 300 кПа. На території Вінницької області лесові ґрунти зустрічаються повсюди потужністю від 2,5 до 19,5 м.

Лесові ґрунти за гранулометричним складом містять більше 50% пилуватих (розміром 0,05 - 0,005 мм) частинок, легко- та середньо-розчинні солі і карбонати кальцію. Характерні ознаки цих ґрунтів: палевий (світло-жовтий) колір, велика пористість (часто помітна неозброєним оком), борошнистість на дотик. Особливістю лесів є їхня здатність просідати (опускання поверхні) при замочуванні внаслідок доущільнення. Лесові ґрунти легко розмокають і розмиваються, а при повному водонасиченні можуть переходити в пливунний стан.

У сухому стані леси відзначаються великою міцністю і можуть слугувати надійними основами, але при замочуванні можуть викликати просідання, часто нерівномірні, на схилах - зсуви.

Умови, що необхідні для прояву просідання:

1) наявність навантаження, здатного при зволоженні перевищити сили зчеплення ґрунту;

2) достатнє зволоження, при якому в значній мірі знижується міцність ґрунту.

Що ж до мінералогічного складу, то леси містять до 50% S_іО₂ (роздрібненого, з розмірами частинок 0,1 - 0,01 мм), до 25% глинистих мінералів, 25 - 30% СаСО₃. У них можуть бути домішки окислів і гідроокисів заліза і алюмінію.

Вивченням лесових ґрунтів займалися видатні російські та українські вчені Ю. М. Абелев, Л. С. Берг, І. П. Герасимов, М. Н. Гольдштейн, В. І. Крутов, В. Д. Обручов, А. П. Павлов, П. О. Тутковський, С. М. Клепіков та ін., які створили ряд оригінальних теорій про походження цих ґрунтів: еолову, водно-льодовикову, пролювіальну, делювіальну, алювіальну та ін. Найбільшу перевагу серед цих теорій набули еолова, водно-льодовикова та пролювіальна (тобто утворення недоущільненого стану лесових порід еолового, делювіального або пролювіального походження в умовах сухого клімату).

Зовнішньою ознакою просадковості ґрунтів у природі є утворення на земній поверхні „блюдець'' діаметром 50 – 100 м і глибиною 0,5 - 1,0 м. Під дією води вони можуть розширюватися до 400 – 500 м у діаметрі і поглиблюватись до 5-6 м.Такі утворення одержали назву подів.

Основні причини просадковості такі:

- велика пористість (до 0,5 - 0,6);

- невелика водостійкість агрегатів, які складають лесовий грунт, що приводить до їх розм'якшення при замочуванні;

- розчинення водою карбонатів та інших солей, що цементують зерна ґрунту;

- осмотичний тиск у товщах лесових ґрунтів.

Основним проявлом просадковості є ущільнення ґрунту за рахунок переміщення і більш компактного укладання окремих частинок та їхніх агрегатів, завдяки чому знижується пористість до стану, що відповідає наявному тиску.

Лесові ґрунти володіють рядом особливостей за своїми фізико-механічними властивостями. Зокрема, вони майже завжди бувають маловологими (w = 0,06 - 0,11), мають низьку питому вагу ( = 12,8-18,0 кН/м³), високу пористість (n = 0,45 - 0,54). Коли пористість ґрунту більша 0,4, а питома вага сухого ґрунту менша 15 кН/м³, то це побічний доказ його можливого просідання. Механічні характеристики лесових ґрунтів суттєво погіршуються при замочуванні, і тому їх визначають у двох варіантах: при природній вологості і в стані повного водонасичення. Візуально належність того чи іншого ґрунту до категорії просідаючих можна оцінити таким чином. У склянку з прозорою водою опускають грудку ґрунту і спостерігають за нею. Швидко (протягом однієї хвилини) просідаючий грунт розмокає і осідає на дно у вигляді шару.

Для оцінки ступеня просадковості ґрунтів застосовуються спеціальні кількісні показники: відносне просідання (ε_sl), початковий просідаючий тиск (р_sl) та початкова просідаюча вологість (w_sl).

Відносне просідання показує частку, яку складає величина просідання від початкової потужності шару ґрунту.

Визначається ε_sl у компресійних приладах двома методами:

- методом однієї кривої;

- методом двох кривих.

При випробуваннях методом однієї кривої зразок ґрунту завантажується до деякого тиску р, потім проводиться його замочування до повного водонасичення і подальше його завантаження (рис.1, а).

 

Рисунок 1 - Залежність відносної деформації від тиску при випробуваннях:

а - методом однієї кривої; б - методом двох кривих

 

 

Відносне просідання визначають за формулою

 

(1)

де і - висота зразка відповідно при природній вологості та в стані повного водонасичення при заданому тиску р;

h_n,g - висота зразка природної вологості при тискові від власної ваги ґрунту.

Метод однієї кривої дозволяє визначити ε_sl тільки при заданому тискові р.

При випробуванні методом двох кривих проводяться досліди на двох зразках ґрунту: одного при природній вологості, другого у водонасиченому стані. Кожен зразок стискують в однаковому діапазоні тиску. За даними цього методу випробувань можна ε_sl визначити при будь-якому заданому тискові (рис.1, б). Це суттєва перевага методу двох кривих, оскільки відносне просідання значно збільшується при збільшенні тиску.

За величиною відносного просідання ґрунти поділяють на просідаючі та непросідаючі. При ε_sl > 0,01 ґрунти відносять до просідаючих.

Під початковим просідаючим тиском (р_sl) розуміють мінімальний тиск, при якому проявляються просадкові властивості ґрунту в умовах його повної водонасиченості.

За початковий просідаючий тиск приймається:

- при лабораторних випробуваннях ґрунтів у компресійних приладах - тиск, при якому ε_sl = 0,01;

- при польових випробуваннях штампом попередньо замоченого ґрунту - тиск на межі пропорційності графіка "навантаження - осідання";

- при замочуванні ґрунту в дослідних котлованах - вертикальне напруження від власної ваги ґрунту на глибині, починаючи з якої відбувається просідання ґрунту від власної ваги.

Початковий просідаючий тиск може змінюватись у широких межах (р_sl = 20-300 кПа).

Під початковою просідаючою вологістю (w_sl) розуміють вологість, при якій просідаючі ґрунти, що знаходяться під навантаженням, починають проявляти просадкові властивості. w_sl як і ε_sl, є функцією діючого тиску, але початкова просідаюча вологість при збільшенні тиску зменшується.

Просадкові явища в лесових та інших просідаючих ґрунтах протікають по-різному в залежності від конкретних гідрогеологічних умов.

Основні джерела замочування і підвищення вологості просідаючих ґрунтів такі: витікання із комунікацій і технологічних пристроїв; атмосферні опади; фільтрація води із зрошувальних каналів; зміна умов аерації при забудові територій; підвищення рівня ґрунтових вод та ін.

Різні розміри, форма, положення та інтенсивність джерела замочування викликають і різний характер замочування просідаючих ґрунтів. У залежності від перелічених факторів виділяють такі види замочування:

- місцеве замочування зверху, яке приводить до просідання ґрунту на обмеженій площі в верхній частині товщі, або рідше - на усю глибину просідаючої товщі;

- інтенсивне замочування зверху протягом тривалого часу, внаслідок чого відбувається замочування ґрунту на всю просідвючу товщу і повний прояв просідань як від власної ваги ґрунту, так і від навантажень фундаментів;

- підняття різня ґрунтових вод, які викликають просідання нижніх шарів ґрунту переважно від їх власної ваги;

- повільне підвищення вологості, яке викликається порушенням природних умов випаровування ґрунтової вологи внаслідок забудови та асфальтування території.

Проникаючи в просідаючий грунт зверху, вода розповсюджується і переміщується в товщі як зверху вниз, так і в сторони від джерел замочування, утворюючи зволожену зону. На характер формування та розміри зволоженої зони, крім величини та форми джерела замочування, впливають літологічна будова товщі просідаючих ґрунтів, їхні фільтраційні властивості та ін.

При місцевому замочуванні із точкових, а також лінійних джерел (траншей, каналів) у ґрунті утворюється зволожена зона, що має в поперечному перерізі форму, близьку до зрізаного еліпса (рис.2, а). Інтенсивне замочування зверху значної площі приводить, як правило, до утворення зволоженої зони, близької до трапеції (рис.2, б). Безпосередньо під площею, що замочується, розповсюдження води відбувається вертикально вниз - зона гравітаційного руху води. За межами цієї площі вода розповсюджується униз і в сторони - зони капілярного та плівкового переміщення води. Кут , під яким вода розповсюджується в сторони, залежить від виду грунту ( = 20-40° для лесоподібних супісків та лесів; = 45-45° для лесоподібних суглинків), його водопроникності. Випадки замочування зверху найбільш небезпечні, тому що приводять до нерівномірних за площею деформацій.

 

Рисунок 2 - Форми зволоженої зони при:

а - точковому джерелі замочування; б - замочуванні значної площі

 

 

- просідання відбуваються більш-менш рівномірно за площею за винятком куполоподібного піднімання рівня ґрунтових вод;

- при швидкому підніманні рівня ґрунтових вод до підошви фундаменту просідання практично припиняється і складає максимум 1-4 см/рік; в цьому випадку небезпечне виникнення руху води (наприклад, відкачування із поблизу розташованого котловану); уповільнення просідання при швидкому підніманні рівня ґрунтових вод пояснюється утрудненням фільтрації з напруженої зони.

 

 

Зсуви.

Під зсувом розуміють більш - менш повільне зміщення земляних мас униз по схилу під впливом сили тяжіння.

Зсуви мають місце у тих випадках, коли виникаючі з тих чи інших причин у масі ґрунту поблизу укосу зсувні (дотичні) напруження стають вищими за напруження, яким може протистояти грунт.

Зсуви завжди загрожують усім видам інженерних споруд (шляхи, мости, споруди на схилах, селища біля підніжжя схилів, стінки котлованів при будівництві).

При оцінці стійкості (М. М. Маслов) усі схили підрозділяють на три основні групи: схили зносу, схили обрушення, схили накопичення.

Внаслідок дії різних зовнішніх факторів (вода, лід і т.д.) відбувається вирівнювання схилів, що веде до утворення схилів зносу. Ці схили мають певні запаси стійкості. Якщо схили піддаються зсувам або їм загрожують ці явища, то вони відносяться до групи схилів обрушення.

При накопиченні біля підніжжя схилів продуктів руйнування гірських порід утворюються схили накопичення. Як і схили обрушення, вони знаходяться в стані граничної рівноваги. Великою небезпекою є діючі осипи - рухомі накопичення крупноуламкових продуктів вивітрювання.

Причини порушення стійкості схилів можна поділити на дві великі групи:

- збільшення активних зсувних сил;

- зменшення сил опору схилів.

Інколи обидва ці фактори діють водночас.

Збільшення активних зсувних сил може бути викликане зведенням на схилах інженерних споруд, відсипкою кавальєрів, збільшенням маси самої товщі (наприклад, при обводненні), зростанням крутизни укосу.

Зниження сил опору може бути викликане зменшенням міцності ґрунту або зменшенням об'єму утримуючих мас.

Фактори, здатні викликати ці зміни, досить чисельні та різноманітні. Серед них суттєве значення мають процеси вивітрювання, які сприяють утворенню тріщин і зниженню опору ґрунтів зсуву. Поверхневі води морів, річок та озер підмивають підошву схилу і утворюють западину, над якою схил нависає (зменшення об'єму утримуючих мас). Важливу роль у зниженні стійкості схилів відіграють підземні води, які можуть розчиняти і виносити частинки ґрунту під підошвою схилу і таким чином викликати зсуви суфозійного походження. Стійкість схилів може знизитись також внаслідок гідростатичного тиску води (яка збільшує діючі зсувні сили), додаткового зволоження маловологих порід атмосферними та господарськими водами, господарської діяльності людини (поливи, господарчий водоскид, будівництво на схилах, підсічка схилу при будівництві шляхів, розорювання території), впливу сейсмічних явищ та ін.

Для розробки протизсувних заходів важливо знати основні форми порушення стійкості укосів та схилів. Форма зсуву є наслідком сукупності ряду факторів природних обставин: неотектоніки, клімату, геологічних особливостей структури товщі схилу, інженерно-геологічних властивостей ґрунтів, гідрогеологічних особливостей водостоку, режиму ґрунтових вод і т.д. Виявлення причин зсуву дозволяє найбільш ефективно боротися з ним.

У залежності від причин зсувів М. М. Маслов виділяє такі форми порушення стійкості схилів:

- обвали та вивали (рис.3, а) виникають у жорстких породах при крутих уступах і розвинутій тріщинуватості;

- обрушення із зрізом і обертанням виникають на схилах, які складені глинистими ґрунтами з достатньо однорідною будовою. Лінії зрізу укосу мають криволінійний обрис (рис.3, б);

- скол при просіданні (рис.3, в), обумовлений видавлюванням із товщі укосу або з його основи слабких розм'якшених порід просідаючих або розморожених ґрунтів, витіканням із схилу гідродинамічно нестійких пісків - пливунів, хімічною суфозією;

- зсув сковзання (рис. 3, г) має яскраво виражену поверхню сковзання із значним кутом падіння у бік схилу. Сковзання відбувається по малопотужних глинистих прошарках, контакту двох шарів, лініях тектонічних розломів. Вирішальну роль тут завжди відіграє вивітрювання та змочування водою поверхні сковзання;

- покривні зсуви сповзання (рис.3, д), при яких роль поверхні сковзання виконує поверхня корінних порід;

- обпливання (рис.3, е) виникають при переміщенні по схилу сильно зволожених земляних мас, які за характером близькі до селю. Часто відбуваються у місцях виходів ґрунтових вод-джерел.

Заходи щодо боротьби зі зсувами можуть бути направлені як на збереження, так і на поліпшення природних властивостей і напруженого стану ґрунтів.

Рисунок 3 - Основні форми порушення стійкості і деформації схилів:

а - обвали, вивали; б - обрушення із зрізом та обертанням; в - скол при просіданні; г - сковзання; д - покривні зсуви (сповзання); е - обпливання;

1 - шлях; 2 - канал; 3 - річка; 4 - зсувний делювій

 

Збереженню механічних властивостей ґрунтів сприяє регулювання поверхневого стоку (улаштування зливової каналізації, нагірних канав, протифільтраційне одягання укосів), запобігання витоку із водопровідних та каналізаційних мереж.

Для збереження напруженого стану укосів недопустиме підрізання їх при влаштуванні шляхів; велике значення мають берего- та дноукріплювальні роботи в межах ділянки, що прилягає до схилу дна ріки або моря. Недопустимо зводити важкі споруди в межах верхньої частини схилів та поблизу їхньої верхньої бровки.

Поліпшити механічні властивості ґрунтів на схилі можна за допомогою осушення (дренаж, електроосмос, випалювання). Щоб змінити напружений стан порід, що складають схили, в сприятливу сторону корисно зменшити крутизну укосів. У тих випадках, коли видалити породи з верхньої частини неможливо (при наявності тих чи інших споруд), роблять завантаження нижньої частини схилу породами, які доставляються з кар'єру. Для утримання ґрунтів від зсуву застосовують підпірні стінки, удержуючі пальові конструкції, анкерні пристрої.

 

Суфозія.

Суфозія (лат. “суфозіо” – виношу) - процеси винесення частинок ґрунту рухомою водою (механічна суфозія), розчинення порід та винесення розчинів (хімічна суфозія або карст).

Механічна суфозія.

У процесі фільтрації води в порах ґрунтів їхні частинки зазнають діяння гідродинамічного тиску. Напрям дії цього тиску збігається з напрямком руху води. Рух води не завжди приводить до винесення частинок, яке залежить від багатьох факторів, головні із яких такі: розміри пор та частинок, мінералогічний склад, швидкість фільтрації води, гідродинамічний напір.

Рух води в порах глинистих ґрунтів відбувається з повільною швидкістю, і тому прояв механічної суфозії для таких ґрунтів нехарактерний. У пісках винесення частинок можливе при неоднорідному гранулометричному складі.

У залежності від конкретних умов форми прояву механічної суфозії різноманітні. Прийнято розрізняти її прояв у винесенні окремих частинок із пор піску, в розпушуванні мас піску і у випиранні цих мас.

Винесення частинок піску водою, що поступає в свердловину, може стати причиною заповнення її піском при відкачуванні води та опускання земної поверхні навколо свердловини. Для запобігання винесення піску із водоносних горизонтів свердловини обладнують фільтрами, які пропускають воду і затримують пісок.

Суфозія в будівельних котлованах виникає при відкритому водовідведенні. В результаті винесення мінеральних частинок з ґрунту основи будинків, які розташовані поруч, послаблюються. Це може стати причиною розвитку значного осідання фундаментів. Крім того, відбувається обвалювання стінок котлованів. У таких випадках відкопування котлованів та закладення фундаментів проводять, організуючи водозниження, наприклад, за допомогою голкофільтрових пристороїв.

Винесення частинок піску на місці виходу джерел на схилах може викликати руйнування схилів.

Гідродинамічний тиск води, що фільтрується знизу уверх, призводить до зменшення міцності піску аж до перетворення його в хитливу масу, що поглинає предмети, які знаходяться на його поверхні. Внаслідок суфозії відбуваються зсуви та провали земної поверхні, утворюються "блюдця" та ін.

При визначенні заходів боротьби з суфозією необхідно перш за все припинити рух води через масив гірської породи. Для цього застосовується тампонаж порід твердіючими розчинами, улаштовуються дренажі, протифільтраційні завіси і т.і.

 

Карст

Карст (рос. карст, англ. karst, нім. Karst m) — процес розчинення чи вилуговування гірських порід поверхневими чи підземними водами і формування специфічного (поверхневого та підземного) рельєфу. Термін походить від назви вапнякового плато Карст,або Крас біля Трієсту у Словенії. Карстуванню легко піддаються такі породи: сіль, гіпс, вапняки, доломіти, крейда, мергель. В результаті карстових процесів утворюються такі форми рельєфу, як карри, лійки, улоговини, понори, шахти, печери, підземні ріки та джерела. У межах материків оголені і поховані карбонатні породи займають до 40 км², гіпс і ангідрити – бл. 7, кам. сіль до 4 млн. км².

Виділяють поверхневий (голий) та покритий (похований) карст.

Поверхневий карст

Поверхне́вий карст — форма рельєфу, що виникла в процесі карстування земної поверхні. Породи, що карстуються, лежать безпосередньо на поверхні, тому швидко розмиваються потоками вод від атмосферних опадів.

Форми рельєфу поверхневого карсту:

- лійка - найбільш поширені форми карсту. Це конічні заглиблення зі стрімкими або пологими стінками. Їх перетин (діаметр) здебільшого від 1 до 50 м. Трапляються лійки діаметром 15-20 м.
Розрізняють два типи лійок:
1) вилущування; 2) провальні, які виникають в результаті обвалів підземних карстових порожнин (як безпосередньо, так і перекритих нерозчинними осадовими породами). Провальні лійки можуть утворюватись і в результаті обвалів покрівлі шахтних полів.;

- колодязь і шахта - це карстові форми, які уходять на глибину у десятки і сотні метрів. Карстові колодязі мають глибину до 20-30 м і завширшки більше 1 м, а глибші, що сягають кількох десятків і навіть сотень метрів, він називає природними (карстовими) шахтами.
Коли шахти розширюється завдяки дії поверхневих вод і обвалів стінок, утворюється провал (провалля).;

- карри - найпоширеніша форма карстового рельєфу, що утворюється на поверхні розчинних порід – це борозни, щілини, дірки тощо, які мають амплітуду (глибину, висоту) від кількох см до 1, інколи – 2 м. Вони простягаються паралельно одна одної у напрямку, що співпадає зі схилом поверхні, яка нагадує гігантську кам’яну ріллю. Борозни зливаються і розходяться без будь-якої закономірності;

- каррові поля - поверхні розчинних порід, що покриті карами. Особливо інтенсивно карові поля розвинені на узбережжі морів, якщо вони складені рифовими масивами.;

- понори - це, так би мовити, продовження розвитку карів – вертикальні або похило розташовані отвори, які відводять поверхневі води в глиб масиву. Понори з’являються в місцях перетину тріщин, де є шлях для води вглиб карбонатних порід. Понори знаходяться в сполученні з іншими формами карсту..

Покритий карст

Покритий карст (рос. покрытый карст, англ. covered karst, mantled karst; нім. bedeckter Karst m) — тип карсту, який розвивається в областях, де карстові відклади покриті товщею пухких утворень різного генезису. Карст з покривом елювію і ґрунту іноді називають карстом середньоєвропейського типу.

Форми рельєфу покритого карсту:

- печери;

- підземні канали;

- підземні порожнини.

Умови розвитку карсту

 

Гідрогеологічна схема карстування.

Для розвитку карсту необхідні такі умови:
1. Наявність порід, що карстуються;
2. Достатня кількість опадів (в рідкому стані) чи підземних вод;
3. Можливість інфільтрації поверхневих вод в породи, що можуть карстуватися. Якщо розчинні породи покриваютьсяводотривким шаром (наприклад глинами чи лесоподібними суглинками), то поверхневі води не можуть проникнути крізь них у нижчележачі шари;
4. Тріщинуватість порід, що можуть карстуватися - порода, що лежить суцільним пластом не буде розмиватися, а стане водотривким ложем для горизонту підземних вод.

Карстові явища у світі.

Розчинення сульфатних порід і камяної солі може відбуватися в чистій воді, але наявність у воді розчиненої солі, що не має спільного йону з сіллю, яка створює розчинну породу, підвищує розчинність. Розвиток карсту відбувається під сукупним впливом поверхневих і підземних вод. Розчинення гірських порід часто супроводжується механічним розмивом. Для поверхні площ розвитку карсту характерні дрібні борозни і поглиблення — карри, замкнені пониження (лійки, улоговини, природні колодязі і шахти, сліпі яри і долини), ніші в обривах. Найтиповіші — лійки (конічні, котло-, блюдцевидні або у вигляді ям неправильної форми) діаметром 1-200 м і глибиною 0,5-50 м. На дні лійок зустрічаються отвори — понори, які часто є початком шахт або колодязів, іноді глибиною більше 1000 м (макс. глибина 2148 м — печера Крубера, Абхазія). У закарстованих масивах утворюються різні підземні ходи, порожнини, печери, які часто розвиваються вздовж тріщин. Найбільша печера світу — Мамонтова з печерною системою Флінт-Рідж (США, Кентуккі) досягає 590 км сумарної довжини. Найбільша в Україні печера — гіпсова Оптимістична (Поділля) довж. близ. 214 км, найглибша — Солдатська (Крим), глиб. 540 м. З карстовими явищами зовні схожі явища псевдокарсту, які виникають у льоду і мерзлих ґрунтах (термокарст), в дрібноуламкових і пористих ґрунтах (кластокарст, глинистий, лесовий, механічний карст, суфозія, просадка). У їх розвитку основну роль відіграють інші, не типові для карсту фізичні процеси: танення льоду, механічний вплив рухомої води тощо. Карст ускладнює видобуток корисних копалин, що залягають нижче або на рівні карстових порід.

Карст в Україні.

В Україні карст поширений у Кримських горах, Карпатах, на Поділлі, Донбасі. Загалом карстові процеси розвиваються на 60% території України. В деяких областях України рівень ураження карстовими процесами сягає 60-100% території. При цьому характерними є явища карбонатного, сульфатного, соляного карсту. Особливу небезпеку викликають ділянки розвитку відкритого карсту (вирви, колодязі, провалля), що становить 27% від всієї площі карстоутворення. Найбільш розвинутий відкритий карст на території Волинської області на площі 594 км², Рівненської - 14 км².

 

 

Сейсміка.

Сейсмічність Землі — схильність Землі або окремих її територій до землетрусів.

Xарактеризується територіальним розподілом осередків землетрусів різної енергії, що оцінюється магнітудою або за шкалою енергетичних класів, інтенсивністю їх прояву по поверхні в балах, частотою сейсмічних подій та іншими характеристиками землетрусів.

Сильні землетруси відбуваються переважно в межах протяжних сейсмічних поясів, також в районах серединно-океанічних хребтів і континентальних рифтових зон. Існує також важлива категорія так званих внутрішньоплитових землетрусів, що відбуваються в платформних районах континентів (наприклад, район Газлі, Узбекистан). Hайбільшою активністю характеризується Tихоокеанський пояс, на який приходиться більше 75% всієї сейсмічної енергії Землі, і Aльпійско-Гімалайський пояс — близько 20%. Більша частина сейсмічної енергії виділяється при землетрусах, осередки яких розташовані на глибинах, що не перевищують декількох десятків кілометрів. Проміжні за глибиною землетруси і глибиннофокусні (до 600—700 км) зосереджені в дуже вузьких (за низкою оцінок, не ширше декількох десятків кілометрів) похилих зонах, які мають складну структуру і відрізняються за фізичними характеристиками від вміщуючого простору. Дослідження географічного розподілу землетрусів і особливостей їх механізму в різних поясах зіграли важливу роль в розробці теоріїтектоніки плит, згідно з якою основною причиною сейсмічності Землі є накопичення напружень на кордонах рухомих літосферних плит. Проміжні й глибокі землетруси пов'язуються з вивільненням напружень у плитах океанічної літосфери, що занурюються в мантію.

Регіональні дані про енергетичні і просторово-часові розподіли землетрусів називаються сейсмічним режимом. Він може змінюватися в період, що передує сильному землетрусу, в результаті виникнення зони сейсмічного затишшя або появи землетрусів-попередників (форшоків). Зa сильними неглибокими землетрусами слідують рої більш слабких землетрусів —афтершоків. Іноді спостерігається міграція осередків землетрусів в межах протяжних сейсмогенних зон.

Bажною характеристикою сейсмічності є графік повторюваності —логарифмічна залежність числа землетрусів від магнітуди або енергетичного класу. Графіки повторюваності свідчать про різке падіння числа землетрусів із зростанням магнітуди. При цьому майже вся сейсмічна енергія Землі виділяється при найрідкісніших землетрусах з магнітудою близько 7,5 і більше. З початку 1970-х рр.. при вивченні сейсмічності крім магнітуди використовуються також сейсмічний момент і тензор сейсмічного моменту, що визначаються за особливостямиспектру об'ємних або поверхневих сейсмічних хвиль.

Проблема сейсмічного моніторингу не менш актуальна і для України. Аналіз особливостей сейсмічності території нашої країни та суміжних держав вказує на наявність трьох найбільш небезпечних сейсмоактивних районів – гори Вранча, Кримсько-Чорномоська зона та Закарпаття.

Землетруси Кримської сейсмічної зони та Закарпаття можуть обумовлювати високу інтенсивність струсу в епіцентрі, але їх невелика глибина приводить до високого затухання сейсмічної енергії при збільшенні відстані від джерела. Подібна залежність спостерігається також для платформних землетрусів, які характеризуються локальною високою сейсмічністю в обмеженому просторі.

Аналіз результатів оцінювання інтенсивності землетрусів сейсмонебезпечних районів ближньої зони свідчить про те, що найбільшу небезпеку несуть глибокофокусні землетруси, які відбуваються в зоні гори Вранча (румунська частина Карпат), осередки котрих розташовані у верхній мантії на глибинах понад 70 км. Найсильніші з них відчутні в усіх населених пунктах України, тому завдання викриття ознак підготовки майбутнього землетрусу з осередками у цій зоні та своєчасне оповіщення користувачів є актуальними.

Землетру́с (англ. earthquake, earth shock, нім. Erdbeben n, unterirdische Stöß m) — короткотривалі, раптові струси земної кори, викликані перемінним переміщенням мас гірських порід унадрах Землі, чому сприяє порушення розтяжності осередка гірських порід і виникнення сейсмічних хвиль; під час сильних землетрусів, на поверхні Землі часто виникають щілини, скиди, зсуви, цунамі; часом землетруси спричинюють великі руйнування (наприклад, 1988 року у Вірменії).

Залежно від причин і місця виникнення, землетруси поділяються на:

· Тектонічні

· Вулканічні

· Обвальні

· Моретруси

· Техногенні або Антропогенні

Виникнення землетрусу пов'язують головним чином з тектонічними процесами. Протягом року на Землі фіксується бл. 1 млн землетрусів. Виділяють гіпоцентр та епіцентр землетрусу. Від них у всі сторони розходяться сейсмічні хвилі. Осередки землетрусів перебувають на глибині 30-60 км, а інколи — на глибині до 700 км.

Землетруси захоплюють великі території і характеризуються: руйнуванням будівель і споруд, під уламки яких потрапляють люди; виникненням масових пожеж і виробничих аварій; затопленням населених пунктів і цілих районів; отруєнням газами при вулканічних виверженнях; ураженням людей і руйнуванням будівель уламками вулканічних гірських порід; ураженням людей і виникненням осередків пожеж у населених пунктах від вулканічної лави; провалом населених пунктів при обвальних землетрусах; руйнуванням і змиванням населених пунктів хвилями цунамі; негативною психологічною дією.

У зв'язку з цим одним з актуальних завдань є прогнозування місця і сили землетрусу, основане на спостереженнях за флуктуаціями полів Землі. Фундаментальніше завдання – прогноз не тільки місця і сили, але і часу землетрусу, вирішене тільки в декількох випадках. Землетруси можуть викликатися штучно (напр., ядерними вибухами).

Попередити землетруси точно поки що неможливо, хоча є ряд факторів передбачення (напр., біофізичних).

Оцінка дії землетрусу з 2-ї половини ХІХ ст. здійснюється за допомогою спеціальних сейсмічних шкал. Найпоширеніша з них - 12-бальна шкала (шкала Ріхтера), варіанти якої прийняті в Європі, США. В деяких країнах, зокрема, Лат. Америки, прийнята 10-бальна шкала, в Японії - 7-бальна. В Україні прийнято 12-бальну шкалу (МСК-64) визначення сили землетрусу. Вивчає землетруси сейсмологія, спостереження за ними здійснює спеціальна сейсмічна служба. У далекому минулому люди не розуміли причини землетрусів.

 

Тиксотропія

Тиксотро́пія (від грец. τύχης — дотик і грец. τροπή — поворот, зміна) — здатність деяких структурованих дисперсних систем мимоволі відновлювати зруйновану механічною дією початкову структуру. Тиксотропія виявляється в розрідженні при достатньо інтенсивному струшуванні або перемішуванні гелів, паст, суспензій та ін. систем з коагуляційною дисперсною структурою та їх загущенні (твердінні) після припинення механічної дії.

Тиксотропне відновлення структури — механічно оборотний ізотермічний процес, який може бути відтворений багато разів. У ширшому сенсі тиксотропія — тимчасове пониження ефективної в'язкості в'язко-текучої або пластичної системи в результаті її деформації незалежно від фізичної природи змін, що відбуваються в ній.

Тиксотропія має важливе практичне значення. Тиксотропні матеріали використовують в технології силікатів, пластичних мас, харчових продуктів. Тиксотропні властивості мають деякі водоносні ґрунти (пливуни), біологічні структури, різні технічні матеріали (промивальні глинисті розчини, вживані при бурінні нафтових свердловин, фарби, мастила і ін.).

 

Список літератури:

1. Гірничий енциклопедичний словник: в 3 т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Східний видавничий дім, 2001—2004. ISBN 966-7804-19-4.

2. Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. М:"Недра", т.2, 2009, 478с.; т.3, 1978, 496с.

3. Ваганов І. І., Маєвська І. В., Попович М. М. Інженерна геологія та охорона навколишнього середовища: Навчальний посібник. – Вінниця: УНІВЕРСУМ, 2009

4. Заставний Ф.Д. Географія України: У 2-х книгах. - Львів: Світ, 1994. - 472 с. іл.

 

Зміст:

1.Інженерно-геологічний розріз.

2.Несприятливі інженерно-геологічні процеси.

3. Характеристика грунтових умов будівельного майданчика.

4. Список використаної літератури.

 

Характеристика грунтових умов будівельного майданчика.

 

 

Процес	Сутність	Небезпечність	Інженерні заходи
Просідання	нерівномірні деформації переважно вертикального характеру, які відбуваються внаслідок суттєвої зміни фізико-механічних властивостей ґрунту, карсту, під впливом дії вологи в умовах певного напруженого стану.	небезпечністю лесів є їхня здатність просідати (опускання поверхні) при замочуванні внаслідок доущільнення. Лесові ґрунти легко розмокають і розмиваються, а при повному водонасиченні можуть переходити в пливунний стан.	-штучне закріплення грунтів; -заходи, які забезпечують безаварійну роботу споруд в умовах просідань;
Карст	Геологічні явища, пов'язані з частковим розчиненням та розмивом водою гірських порід і утворенням у них крупних ходів та порожнин,	Розчинення гірських порід може відбуватись як на поверхні, так і на глибині. Виникають характерні форми поверхні карстового рельєфа - борозни, гребені, вирви і т.і. Виникнення порожнин приводить до провалів вищележачих порід.	1.Для недопущення попадання в карстуючі гірські породи талих та дощових вод: -планування території (забезпечення стоку води); -спорудження зливової каналізації; -покриття оголених поверхонь жирною глиною, цементним розчином, асфальтування та ін.; -улаштування дренажних мереж. 2.Зміцнення карстуючих порід нагнітанням у тріщини рідкого скла, глинистих та цементних розчинів, гарячого бітуму.
Зсуви	більш - менш повільне зміщення земляних мас униз по схилу під впливом сили тяжіння.	Зсуви можуть руйнувати населені пункти, знищувати сільськогосподарські угіддя, створювати небезпеку для трубопроводів, ліній зв'язку, електропередач тощо. Крім того, вони можуть перегородити долину, створити завальне озеро і сприяти утворенню паводків.	- регулювання поверхневого стоку (улаштування зливової каналізації, нагірних канав, протифільтраційне одягання укосів), запобігання витоку із водопровідних та каналізаційних мереж; - поліпшити механічні властивості ґрунтів на схилі можна за допомогою осушення (дренаж, електроосмос, випалювання).
Сейсміка	Землетрус - це високочастотне в геологічному відношенні коливання земної кори, внаслідок якого виникають сейсми (грецьк. "сейсмос" – струс).	Обвальні землетруси обумовлені обвалами гірських порід. Руйнівні дії землетрусу на будівлі та споруди викликають необхідність враховувати їх при проектуванні та будівництві.	-буріння глибоких свердловин поблизу літосферних розломів; -використовують спеціальні антисейсмічні пояси.
Суфозія	Суфозія (лат. “суфозіо” – виношу) - процеси винесення частинок ґрунту рухомою водою (механічна суфозія), розчинення порід та винесення розчинів (хімічна суфозія або карст).	В результаті винесення мінеральних частинок з ґрунту основи будинків, які розташовані поруч, послаблюються. Це може стати причиною розвитку значного осідання фундаментів. Крім того, відбувається обвалювання стінок котлованів.	припинити рух води через масив гірської породи. Для цього застосовується тампонаж порід твердіючими розчинами, улаштовуються дренажі, протифільтраційні завіси і т.і.
Тиксотропія	здатність деяких структурованих дисперсних систем мимоволі відновлювати зруйновану механічною дією початкову структуру.	Щодо тривалості впливу, то руйнування структури ґрунту може відбуватися при тривалості вібрації від долів секунд до 5 хвилин