 |
Экзогенные геологические процессы.
|
|
|
|
Выветривание - процесс разрушения и химического изменения горных пород вследствие перепадов температуры, химического и механического воздействия атмосферы, воды и живых организмов. Это совокупность физических, химических и биохимических процессов преобразования горных пород и слагающих их минералов в приповерхностной части земной коры. Происходит за счет действия различных факторов - влияния колебаний температуры, воздействия атмосферы, воды и живых организмов на горные породы. Если горные породы длительное время находятся вблизи от поверхности или непосредственно на поверхности Земли, то в результате их преобразований образуется кора выветривания. В процессе выветривания различные промежуточные и конечные продукты разложения могут растворяться и выноситься приповерхностными водами. Их миграция осуществляется в виде взвесей, коллоидных и истинных растворов.
Механическое выветривание. При механическом выветривании, раздробление пород происходит вследствие тектонических процессов, деятельности воды, льда, ветра под влиянием силы тяжести и других причин.
Химическое выветривание связано с тем, что многие минералы, оказавшись у поверхности Земли, вступают в различные химические реакции. Объем их при этом увеличивается, и горная порода разрушается. Основными факторами этого типа выветривания являются атмосферная и грунтовая вода, свободные кислород и углекислота, растворенные в воде органические и некоторые минеральные кислоты. К процессам химического выветривания относятся окисление, гидратация, растворение и гидролиз. Химическое разложение протекает одновременно с механическим раздроблением.
|
|
|
Физическое (морозное) выветривание протекает под влиянием колебаний температуры, вследствие чего минералы, слагающие породы, испытывают попеременно то сжатие, то расширение. Это приводит к образованию трещин и в конечном итоге к разрушению пород. Особенно активно физическое выветривание в районах с континентальным климатом, где отмечается существенная разница суточных и сезонных температур.
Биологическое выветривание производят живые организмы (бактерии, грибки, вирусы, роющие животные, низшие и высшие растения и т.д.)
Процесс выветривания развивается по всей территории изучаемого района.
Заболачивание почвы – это процесс, приводящий к избыточному увлажнению почвы. Начинается с изменения водно-воздушного режима, накопления влаги и возникновения анаэробных условий в почве. Выражается в появлении признаков оглеения и в накоплении полуразложившихся растительных остатков торфа. Заболачивание почвы может быть вызвано грунтовыми, склоновыми водами или атмосферными осадками. Значительное влияние на заболачивание почвы оказывают результаты производственной деятельности человека. Например, уничтожение древесной растительности таёжной зоны ведёт к нарушению водного баланса почв, повышению уровня грунтовых вод и заболачиванию территории. Заболачивание почвы наблюдается в результате подъёма грунтовых вод при гидротехническом строительстве (на побережьях искусственных морей, каналов), а также при неотрегулированном орошении земель и т. д. Наиболее рациональный и перспективный способ борьбы с постоянным заболачиваним почвы — мелиорация почв закрытым дренажем; временное заболачивание почвы предотвращают глубокой вспашкой, устройством временных канав, борозд.
В пределах изучаемой территории процесс заболачивания развит на пойме в районе 7 и 8 точек.
Речная эрозия – это разрушение берегов и дна русла постоянных водных потоков. Эрозионная работа речных потоков развивается в процессе взаимодействия текучей воды, разрушающей берега и русло потока, и сопротивления эрозионному размыву слагающих ложе потока горных пород.
|
|
|
Основной причиной процесса речной эрозии является размывающая деятельность вод постоянных водотоков. А важнейшим условием – геологическое строение местности.
Выделяют два типа эрозии:
· донная, или глубинная, направленная на врезание речного потока в глубину;
· боковая, ведущая к подмыву берегов и в целом к расширению долины.
Соотношение донной и боковой эрозии изменяется на разных стадиях развития долины реки. В начальных стадиях развития реки преобладает донная эрозия, которая стремится выработать профиль равновесия применительно к базису эрозии - уровню бассейна, куда она впадает. Базис эрозии определяет развитие всей речной системы - главной реки с ее притоками разных порядков. Первоначальный профиль, на котором закладывается река, обычно характеризуется различными неровностями, созданными до образования долины. Такие неровности могут быть обусловлены различными факторами: наличием выходов в русле реки неоднородных по устойчивости горных пород (литологический фактор); озера на пути движения реки (климатический фактор); структурные формы - различные складки, разрывы, их сочетание (тектонический фактор) и другие формы. В процессе регрессивной эрозии река, углубляя свое русло, стремится преодолеть различные неровности, которые со временем сглаживаются, и постепенно вырабатывается более плавная (вогнутая) кривая, или профиль равновесия реки (рис. 6.4). Считается, что этот выровненный профиль соответствует на каждом отрезке долины динамическому равновесию при данных гидрологических условиях и постоянном базисе эрозии.
Анализ развития речных долин, как в равнинных, так и в горных областях показывает, что в выработке профиля равновесия реки играют большую роль не только главный базис эрозии, но и местные, или локальные, базисы, к которым относятся различные уступы, или пороги. На месте порога, или уступа, возникают водопады, которые размывают дно уступа, а с другой стороны подмывают его основание вследствие возникающих водоворотов. В результате уступ разрушается и отступает (рис. 6.5). Так, например, суммарное отступание известного Ниагарского водопада, низвергающегося с высоты около 50 м, с 1875 г. составило около 12 км, что соответствует приблизительно скорости отступания около 1,0-1,2 м/год. Такой уступ с водопадом является локальным (местным) базисом эрозии.
|
|
|
Часть реки, расположенная выше уступа, будет развиваться регрессивно применительно к нему, а ниже расположенная часть реки - к главному базису эрозии. Только после уничтожения уступа развитие профиля долины будет контролироваться главным базисом эрозии. Такими же местными базисами могут быть озера, расположенные в депрессиях первичного рельефа. До тех пор, пока это озеро не будет спущено или заполнено осадками, верхняя часть реки будет развиваться применительно к озеру. Таким образом, продольный профиль реки превращается в единый только по мере выравнивания кривой продольных уклонов местных базисов эрозии.
По мере выработки продольного профиля, приближающегося к стадии динамического равновесия, закономерно изменяется и форма поперечного профиля долины. На ранних стадиях ее развития, при значительном преобладании глубинной эрозии реки вырабатываются крутостенные узкие долины, дно которых почти целиком занято руслом потока. Поперечный профиль долины представляет или каньон с почти вертикальными, иногда ступенчатыми склонами и ступенчатым продольным профилем дна, или имеет V-образную форму (по сходству с латинской буквой v) с покатыми склонами. Эта первая стадия развития реки называется стадией морфологической молодости. Такие формы особенно хорошо выражены в пределах молодых горных сооружений (Альпы, Кавказ и др.) и высоких плоскогорий, где глубина речных долин достигает сотен метров, а местами 1 - 2 км.
Боковая эрозия. По мере выработки профиля равновесия и уменьшения уклонов русла донная эрозия постепенно ослабевает и все больше начинает сказываться боковая эрозия, направленная на подмыв берегов и расширение долины. Это особенно проявляется в периоды половодий, когда скорость и степень турбулентности движения потока резко увеличиваются, особенно в стрежневой части, что вызывает поперечную циркуляцию. Возникающие вихревые движения воды в придонном слое способствуют активному размыву дна в стрежневой части русла, и часть донных наносов выносится к берегу. Накопление наносов приводит к искажению формы поперечного сечения русла, нарушается прямолинейность потока, в результате чего стрежень потока смещается к одному из берегов. Начинается усиленный подмыв одного берега и накопление наносов на другом, что вызывает образование изгиба реки. Такие первичные изгибы, постепенно развиваясь, превращаются в излучины, играющие большую роль в формировании речных долин.
|
|
|
Способы локализации проявления речной эрозии разнообразны, их выбор во многом определяется типом хозяйственного освоения в береговой зоне. Наиболее распространенный метод защиты берегов от размыва – создание различных берегоукрепительных сооружений. В зависимости от геологического строения берега, его геоморфологических особенностей и механизма размыва, укрепление осуществляют возведением набережных или подпорных стенок наброской бутового камня, устройством габионной защиты и др. Практически такой же эффект, но при существенно меньших затратах, может быть достигнут посредством регулирования потоков воды. Эффективны струенаправляющие стенки. В любом случае, мероприятия по предотвращению развития горизонтальных и вертикальных деформаций русла реки должны носить комплексный характер и проводиться не только на участках интенсивного разрушения берегов, но и на соседних, где русловые процессы оказывают влияние на устойчивость берегов защищаемого участка.
Речная эрозия развивается в пределах русла реки.
Под осыпями понимается скопление несортированных угловатых обломков горных пород, скатывающихся по склону под действием силы тяжести и отлагающихся у его подножия.
Основные условия формирования осыпей - это наличие склонов с крутизной 30-50° и большое количество обнажений скальных горных пород, которые, подвергаясь выветриванию, дезинтегрируются и в виде обломков перемещаются вниз по склонуПротивоосыпные мероприятия на склонах должны проектироваться таким образом, чтобы противостоять описанным видам осыпных явлений: внутренней неустойчивости в осыпях; медленному сползанию осыпных отложений; скатывающимся камням и глыбам. В первом случае нужно предусмотреть мероприятия по сохранению существующего динамического равновесия осыпи. Для этого следует не допускать увеличения крутизны склона как естественным, так и искусственным путем. Кроме того, необходимо предотвращать возможность увеличения мощности осыпи, что обычно обеспечивается своевременным удалением накопившегося у склона материала. Медленное сползание осыпных отложений может быть предотвращено за счет регулирования поверхностного стока, уполаживания склона и закрепления его растительностью. Последнее мероприятие позволяет также задерживать скатывающиеся по склону отдельные камни и глыбы. Кроме того, для локализации процессов осыпания осуществляют проходку канав за пределами склона для улавливания камней и осыпного материала, возводят стабилизирующие конструкции в виде предохранительных щитов и уступов.
|
|
|
В рассматриваемом районе осыпи получили наиболее широкое развитие слева от родника на правобережье, между точками 12 и 13.
Карстом называется совокупность геологических явлений в земной коре и на ее поверхности, вызванная химическим растворением горных пород и выраженная в образовании в земной коре пустот, в разрушении и изменении структуры и состава пород, в создании особого характера циркуляции и режима подземных вод, характерного рельефа местности и режима гидрографической сети.
Наиболее характерны для карста отрицательные формы рельефа. По происхождению они подразделяются на формы, образованные путём растворения (поверхностные и подземные), эрозионные и смешанные. По морфологии выделяются следующие образования: карры, колодцы, шахты, провалы, воронки, слепые карстовые овраги, долины, полья, карстовые пещеры, подземные карстовые каналы. Для развития карстового процесса необходимы следующие условия:
а) наличие ровной или слабо наклонной поверхности, чтобы вода могла застаиваться и просачиваться внутрь по трещинам;
б) толща карстующихся пород должна иметь значительную мощность;
в) уровень подземных вод должен стоять низко, чтобы было достаточное пространство для вертикального движения подземных вод.
По глубине уровня подземных вод различают карст глубокий и мелкий. Различают также «голый», или средиземноморский карст, у которого карстовые формы рельефа лишены почвенного и растительного покрова (например, Горный Крым), и «покрытый» или среднеевропейский карст, на поверхности которого сохраняется кора выветривания и развит почвенный и растительный покров.
Карст характеризуется комплексом поверхностных (воронки, карры, желоба, котловины, каверны и др.) и подземных (карстовые пещеры, галереи, полости, ходы) форм рельефа. Переходные между поверхностными и подземными формами — неглубокие (до 20 м) карстовые колодцы, естественные тунели, шахты или провалы. Карстовые воронки или иные элементы поверхностного карста, через которые в карстовую систему уходят поверхностные воды, называются поноры. Для борьбы с карстом могут быть предложены следующие мероприятия: прекращение допуска поверхностных и подземных вод к карстующимся породам путем регулирования поверхностного стока и устройства дренажей; искусственное обрушение кровли карстовых пустот и заполнение их глинистыми породами.; цементация пород основания сооружений; битумизация пород основания с целью создания подземного водонепроницаемого барьера; осушение участков с помощью откачки воды насосами, погруженные в пробуренные вокруг участков скважины.
На исследуемой территории карст распространен повсеместно в мергелях верхнекаменноугольных отложений.
Под оползневым процессом понимается последовательное изменение состава, состояния и свойств оползня с момента его зарождения и перемещения на другой уровень, вплоть до полного затухания, проявляющегося в деформациях слагающих его горных пород. Здесь оползень - геологическое тело, ограниченное земной поверхностью и поверхностью смещения, по которой без потери контакта с неподвижным основанием происходит ее перемещение уровеня.
Причиной образования оползней является нарушение равновесия между сдвигающей силой тяжести и удерживающими силами. Оно вызывается:
· увеличением крутизны склона в результате подмыва водой;
· ослаблением прочности пород при выветривании или переувлажнении осадками и подземными водами;
· воздействием сейсмических толчков;
· строительной и хозяйственной деятельностью.
Для предотвращения нарушения устойчивости склонов в результате проявления оползневого процесса выделяются активные и пассивные меры. Активные включают в себя те меры, которые направлены на устранение причин, вызывающих процессы оползания. Это, в первую очередь, всевозможные сооружения для дренирования подземных вод оползневых массивов – откосные открытые дренажи, мелкие дренажи трубчатого типа, дренажные прорези, дренирующие галереи, штольни, забивные фильтры и другие. Важнейшим мероприятием по защите оползневых склонов от проникновения в них вод атмосферных осадков является регулирование подземного стока. Для нейтрализации негативных последствий деятельности человека, часто являющейся причиной развития оползневого процесса, в оползневой зоне устанавливают специальный режим, регламентирующий правила проведения любых хозяйственных работ. В качестве пассивных противооползневых мероприятий, направленных на изменение условий проявления оползневого процесса, используются уположение оползневых откосов (снятие верхней части откоса и пригружение его у подошвы), механическое удержание земляных масс в равновесии (сооружение подпорных стенок, анкерного крепления, контрфорсных столбов, устройство шпонок и свай),изменение физико-химических свойств грунтов (путем необратимого изменения свойств – обжига, цементации и битумизации трещиноватых и хорошо проницаемых пород, силикатизации песчаных грунтов, электрохимического закрепления глинистых грунтов и т.д. – повышается устойчивость склонов)
Оползневой процесс в нашем случае имеет значительное развитие на левом склоне в пределах точек 2- 5.
Плоскостной смыв проявляется в удалении материала верхнего слоя почвы или продуктов выветривания горных пород дождевыми или талыми водами, стекающими по склону сплошным слоем или мелкими струями. В результате плоскостного смыва эродируются почвы преимущественно в верхних и средних частях склона, а возле его подошвы происходит накопление смытого материала. Плоскостной смыв тесно связан с крутизной и длиной склона, интенсивностью выпадающих осадков, скоростью снеготаяния, характером покрова и особенностями хозяйственного использования территории.
Плоскостной смыв наблюдается на левом берегу изучаемой речной долины в районе точек 5 и 6.
Суффозия - процесс разрушения и вымывания потоком подземных вод отдельных компонентов и крупных масс пород. Необходимыми для суффозии условиями являются наличие склона и разгрузка на нем подземных вод в виде нисходящего или восходящего источника. Или, если суффозия протекает не на склоне – наличие незакольматированных (и в этом случае наличие вертикального восходящего или нисходящего потока) или закольматированных (тогда – наличие нисходящего или горизонтального потока подземных вод) трещин и полостей.
Причина развития суффозии заключается в силовом воздействие гравитационной воды, свободно движущейся в дисперсных и сцементированных обломочных породах и производящей разрушительную работу. В результате этого силового воздействия подземных вод горные породы теряют свою структурную прочность, что приводит к формированию в них ослабленных зон с повышенной пористостью и различных трещин.
Для локализации проявлений суффозионного процесса разработана система мероприятий, позволяющая осуществить его раннее предупреждение. Среди мероприятий по локализации суффозионных проявлений также выделяются пассивные и активные. К пассивным можно отнести архитектурно-планировочные (включает в себя безопасное размещение объектов на осваиваемой территории и выбор их формы в плане, рациональная прокладка трасс линейных сооружений), конструктивные (специальные конструкции фундаментов, в том числе свайных, рациональные конструктивные схемы зданий и сооружений), контролирующие (контроль за состоянием грунтовой толщи в зоне ее взаимодействия с объектом, наблюдения за режимом подземных вод). Активные меры включают в себя провоцирующие (обводнение грунтов и создание в них фильтрационного потока), предупреждающие (проектные решения, исключающие возможность появления суффозионных и постсуффозионных процессов в результате эксплуатации объекта), управляющие (снижение скорости движения подземных вод и их растворяющей способности с помощью искусственного обводнения или осушения грунтов), препятствующие (устройство противофильтрационных завес).
В исследуемом случае суффозионный процесс развит на правобережье, в пределах точек 13-15, и возможен с 9 по 12 точки.
Плывунностью называется способность водонасыщенных грунтов переходить в подвижное состояние при устройстве в них выемок (котлованов и т.д.).
Разжижение грунтов в этом случае происходит обычно под влиянием какого-либо динамического воздействия на массив грунтов. Разжиженный грунт, называемый плывуном, постоянно прибывает в разрабатываемый котлован со дна и стенок, что затрудняет проведение строительных работ или часто делает их невозможным без специальных мероприятий (шпунты, кессоны, замораживание и т.п.).
На исследуемой территории выплывание плывунов происходит на правом берегу реки, в районе точек 13, 14, 15.
|
|
|
