 |
Структура инженерной геологии, взаимосвязь с другими дисциплинами.
|
|
|
|
Инженерная геология состоит из трех основных разделов: грунтоведение, экзогеодинамика (инженерная геодинамика), региональная инженерная геология. Схема отношений научных направлений инженерной геологии (по Г.К.Бондарику) показана на рис. 1.
Рис. 1. Схема отношений научных направлений инженерной геологии /по Г.К.Бондарику/
1. Грунтоведение направление инженерной геологии изучающее горные породы как грунты. Грунты - любые горные породы и почвы, которые изучаются как многокомпонентные системы в качестве объекта инженерной деятельности человека.
П. Экзогеодинамика (динамика инженерной геологии) изучает природные экзогенные геологические процессы (ЭГП) и процессы, возникающие под влиянием инженерной деятельности человека. Последние получили название инженерно-геологические процессы.
Ш. Региональная инженерная геология (статика инженерной геологии) изучает закономерности пространственной изменчивости инженерно-геологических условий в зависимости от истории геологического развития земной коры и современных физико-географических условий.
На стыке разделов сформировались следующие направления:
1-3 - региональное грунтоведение, изучающее состав и свойства грунтов отдельных участков, районов и регионов;
1-2 - динамическое грунтоведение, изучающее изменение состава и свойств грунтов при протекании экзогенных геологических процессов;
2-3 - учение о пространственных закономерностях проявления ЭГП.
Инженерная геология, как наука, родилась в результате потребностей строительства и горного дела и эти направления она обслуживает в первую очередь. В последние годы инженерная геология рассматривается как составная часть экологии. Научное направление «геоэкология», определяется как наука, изучающая экологические аспекты взаимодействия человека с литосферой.
|
|
|
Инженерная геология наука геологического цикла, от других геологических наук отличается тем, что она изучает верхние слои земной коры или литосферу в процессе ее взаимодействия с другими средами и в первую очередь с искусственной средой, т.е. объектами и продуктами деятельности человека.
Инженерная геология базируется на науках геологического цикла, в первую очередь таких, как общая и историческая геология, четвертичная геология, минералогия, петрография, литология и геохимия, тектоника, геоморфология, гидрогеология и геокриология. При проведении исследований и изысканий в инженерной геологии широко используются методы химии, в том числе геохимии и гидрохимии; физики, в том числе геофизики; математики; механики, в том числе механики грунтов.
Связь инженерной геологии с другими науками иллюстрирует схема на рис. 2.
| Экология | Строительство | Горное дело | ||
| ▲ | 
| ||
| Инженерная геология (Грунтоведение, Экзогеодинамика, Региональная инженерная геология) | ◄ | Математика | ||
| Физика | ► | |||
| ◄ | Механика | |||
| Химия | ► | |||
| ◄ | Информатика | |||
| ▲ | ||||
| Геология: Петрография, литология, историческая геология, тектоника, динамическая геология, геоморфология, геофизика, гидрогеология и др. |
Рис. 2. Взаимосвязь инженерной геологии с другими науками
Инженерно-геологические условия и компоненты инженерно-геологических условий.
Воздействие человека на геологическую среду возрастает по мере развития техники. Инженерная геология должна изучать изменения, которые происходят в геологической среде (ГС) под влиянием инженерной деятельности человека, и ее основной задачей становится прогноз взаимодействия инженерного сооружения с геологической средой.Решение этих задач невозможно без оценки некоторых свойств литосферы (инженерных геологических условий).
|
|
|
Инженерно-геологические условия (ИГУ) - такие свойства геологической среды и такие происходящие в ней процессы, которые оказывают влияние на принятие тех или иных решений, определяющих размещение сооружений, выбор их типов и конструкций, способов строительства, методов ведения горных работ, методов эксплуатации, способов оптимального управления геологической средой /1/. Иначе: ИГУ - комплекс сведений о свойствах некоторого объема литосферы, учитываемых при проектировании, строительстве и эксплуатации сооружения.
При инженерно-геологической оценке условий строительства, освоения территории приходится учитывать следующие свойства литосферы - компоненты инженерно-геологической условий:
- геоморфологическое строение и обусловленный им рельеф определяют выбор удобных мест для размещения сооружения, способов отработки месторождений, позволяют выявлять области развития ЭГП, составлять приближенную оценку сложности геологического строения;
- геологическое строение определяет условия залегания и генезис пород Залегание определяет устойчивость откосов, сдвижение пород, интенсивность развития инженерно-геологических процессов;
- тектоника и трещиноватость - элементы тектоники, новейшие тектонические движения, трещиноватость, определяют подвижность массивов пород, притоки вод, вывалы блоков в откосах и подземных выработках;
- минеральный и гранулометрический состав пород, их структура и физико-механические свойства оцениваются не сами по себе, а в связи с геологическим строением и со схемой приложения нагрузок, т.е. с типом, режимом и пространственной структурой взаимодействия сооружения с горными породами. Большое влияние оказывает анизотропия свойств горных пород;
- гидрогеологическое строение: кроме обычных гидрогеологических вопросов надо учитывать влияние подземных вод на характер изменения свойств горных пород, возникновение ЭГП (карст, суффозия, оползни, плывуны);
|
|
|
- экзогенно-геологические процессы (ЭГП) существенно влияют на тип и конструкцию сооружения, способы проведения строительства, условия эксплуатации сооружения. Нередко наличие активных проявлений проявлений какого-либо процесса является достаточным основанием для того, чтобы отказаться от размещения сооружения на территории, где он развит.
-геокриологические условия - необходимое и обязательное изучение при работе в криолитозоне.
Без знания ИГУ и их оценки невозможно грамотно составить любой проект строительства сооружения или разработки месторождения. В последнем случае нередко ИГУ определяют принципы разработки месторождения и его категорию.
Необходимость детальной оценки ИГУ месторождений полезных ископаемых резко возросла в последние десятилетия в связи со следующим:
1) хорошие, удобно залегающие месторождения выработаны (примеры: железнорудные месторождения Урала г.Высокая,г.Благодать);
2) потребности превышают разведку, поэтому забалансовые руды переводятся в балансовые, в том числе и те, которые не разрабатывались из-за сложных ИГУ;
3) разведываются месторождения, расположенные в сложных условиях криолитозон Сибири и Северо-Востока;
4) резко возросли требования к охране окружающей среды в связи с резким увеличением объемов и площадей нарушаемых земель и повышением числа горных выработок.
Понятие «сферы взаимодействия».
Инженерно-геологическая оценка условий строительства зависит не только от перечисленных выше свойств литосферы, но и от того, какое сооружение будет строиться. Одни и те же инженерно- геологические условия могут быть пригодными и непригодными (карьер и шахта, плотина и высокая дорожная насыпь).
Область литосферы, в пределах которой происходит взаимодействие между ее элементами и продуктами или орудиями человеческой деятельности, называется сферой взаимодействия («СВ»). Объем, конфигурация и структура и границы сферы взаимодействия зависит от назначения, типа и конструкции сооружения, условий его эксплуатации, характера проектируемой деятельности, и от свойств литосферы.
|
|
|
Выделяют следующие основные типы сфер взаимодействия:
1) с наземными сооружениями;
2) с подземными сооружениями и подземными горными выработками;
3) с открытыми котлованами, карьерами;
4) со скважинами;
5) с искусственными водоемами и водотоками.
Под структурой сферы взаимодействия сооружения с горными породами понимается ее строение, определяемое взаимодействием ее составных частей. Например, при подземной разработке, выделяются следующие зоны сферы взаимодействия: разгрузки, напряженного состояния, сдвижения пород над горной выработкой, изменения режима подземных вод.
|
|
|
