Классифицирования техногенных воздействий на геологическую среду

:  Классификация техногенных воздействий: Исследование вопросов, связанных с эколого-геологической оценкой верхних горизонтов литосферы, невозможно без анализа техногенных воздействий на рассматриваемой территории, без их типизации и классифицирования. Установлено, что антропогенные геологические процессы и явления, так же как и природные, характеризуются большим разнообразием и в не меньшей мере требуют систематизации. Классифицирование – это теоретическое обобщение, систематизация изученных процессов и явлений по соответствующим таксономическим подразделениям. Состояние классификацирования отражает уровень науки, эволюцию ее от стадии собирания фактов к стадии их систематизации и обобщения.

Вопросы классифицирования техногенных воздействий на геологическую среду начали разрабатываться с 50 – 60-х годов. В настоящее время предложено много как общих, так и частных классификаций, построенных по разным признакам, однако ни одна из них не может считаться общепринятой, и ни одна из них не является всеобъемлющей в смысле охвата воздействий разных категорий.

В.Т. Трофимовым, В.А. Королевым, А.С. Герасимовой была разработана классификация техногенных воздействий на геологическую среду, учитывающая различия в природе техногенных процессов .

3. Физические воздействия на геологическую среду

Первый класс техногенных воздействий на геологическую среду (согласно классификации, рассмотренной выше) объединяет воздействия физической природы. Это самый большой и разнообразный класс, состоящий из шести подклассов.

3.1. Механическое воздействие

К подклассу механического воздействия относятся техногенные воздействия на геологическую среду, оказываемые механическим путем без применения гидромеханизмов. Механическое воздействие в этом случае передается на породы, рельеф и влияет на некоторые геодинамические процессы, но не передается непосредственно на подземные воды. В данном подклассе выделяются следующие шесть типов воздействий: уплотнение и разуплотнение, внутреннее (т.е. происходящее без изменения рельефа) разрушение массива и воздействия, происходящие с разрушением и переотложением грунтов и приводящие к изменению рельефа: планировка рельефа, техногенная “аккумуляция” (образование положительных форм) и “эрозия” (образование отрицательных форм) рельефа.
Экологические последствия воздействий этого подкласса в основном сводятся к деградации природных ландшафтов и биогеоценозов, их изменению.

В городах и горнопромышленных центрах сосредоточены максимальные статические нагрузки на земную кору. В городах статические нагрузки на породы оснований от зданий и сооружений изменяются от 0,01 до 2 МПа, чаще составляют 0,15 – 0,4 МПа. Максимальные нагрузки (1 – 2 МПа) относятся к тяжелым мостам, небоскребам, башням, элеваторам и другим сооружениям .

В районах горнодобывающих предприятий статические нагрузки от складируемых отвалов вскрышных пород мощностью 20 – 150 м колеблются от 0,4 до 3 МПа; от терриконов высотой 40-300 м – 0,8 – 6,0 МПа . Водохранилища еще увеличивают нагрузку, т.к. накопление огромной массы воды приводит к нагрузке на земную кору, достигающей 20 кг/см2.

В связи с увеличением народонаселения планеты, индустриализацией, ростом градостроительства стало быстро развиваться каменное и многоэтажное строительство, возросло применение тяжелых конструкций, что вызвало увеличение статических нагрузок на грунты оснований зданий и сооружений.

В результате уплотнения пород вокруг каждого здания и сооружения формируется осадочная воронка, глубиной 1 – 600 см и более, чаще составляет 10 – 20 см. При плотной застройке одиночные осадочные воронки смыкаются, и под городом формируется крупноплощадная депрессионная поверхность в виде чаши оседания сотообразного строения . В результате на многих территориях промышленных и городских агломераций наблюдаются процессы опускания поверхности, связанные с техногенными факторами, которые по скорости и негативным последствиям значительно превосходят привычные нам тектонические движения.

Заслуживает внимания опыт строительства в Москве уникального соружения – Останкинской телевизионной башни высотой 533,3 м. Фундамент башни в виде десятиугольной кольцевой плиты средним диаметром 61 м, толщиной 3 – 4,5 м был установлен на глубине 4,6 м на суглинках днепровской морены, ниже которых залегают флювиогляциальные пески и юрские песчано-глинистые отложения. Действительные модули деформации, как показали наблюдения и расчеты, оказались в 3 – 5 раз выше нормативных по СНиПу. Благодаря прогрессивным конструктивным решениям удалось достигнуть небольшой (до 4 с м) и равномерной осадки . Этот пример показывает, что возможно разумное, просчитанное техногенное воздействие на геологическую среду.

Показано “врастание” жилых зданий в землю в результате большой осадки в Архангельске, где 75% территории города занято заторфованными болотами. При строительстве в таких районах следует применять железобетонные сваи, углубленные в устойчивый минеральный грунт.

К механическим воздействиям относятся также добыча полезных ископаемых из недр Земли. Количество механически извлекаемого человеком материала в литосфере Земли при добыче полезных ископаемых и строительстве превышает 100 миллиардов тонн в год, что примерно в четыре раза больше массы материала, который сносится водами рек в океаны в процессе денудации, размыва суши. Т.е. масштаб антропогенного изменения геологической среды в данном случае больше, чем масштаб природного аналога.

3.2. Гидромеханическое воздействие

К подклассу гидромеханических воздействий на геологическую среду, в отличие от предыдущего подкласса физических воздействий, относятся механические воздействия, осуществляемые с помощью гидромеханизмов. Эти воздействия также в основном передаются непосредственно на породы, рельеф и связаны с геодинамическими процессами, но не передаются непосредственно на подземные воды. В этом подклассе выделяется всего два типа воздействий: гидроаккумуляция рельефа (образование положительных форм) и гидроэрозия (образование отрицательных форм) рельефа. Их экологические последствия сводятся к деградации природных биогеоценозов.

На территориях, сложенных мощными толщами растворимых пород (солей, гипса, известняка, мела), широко развиты процессы их локального растворения и образования карстовых пустот.

Примером таких пустот являются хорошо известные карстовые пещеры, являющиеся часто местами массового посещения туристов. В том случае, когда карстовые полости находятся на небольшой глубине от поверхности (не более 100 м), кровля перекрывающих их пород может терять устойчивость и обрушаться с образованием на поверхности Земли специфических карстовых воронок.

Техногенные изменения на территориях, пораженных древним карстом, можут вызвать нарушение их устойчивости и развитие так называемых карстово-суффозионных процессов, приводящих к образованию воронок природно – техногеного генезиса. В некоторых районах эти процессы развиваются настолько быстро, что становятся опасными не только для зданий и сооружений, но и для людей.

В северо-западной части Москвы за последние 25 лет образовалось 42 карстово-суффозионных провала, которые ранее на территории города не были зафиксированы. Провальные воронки имели диаметр от нескольких до 40 м, глубину от 1,5 до 5-8 м. В результате пострадало три пятиэтажных здания, жителей которых пришлось переселить, а сами дома разобрать. Пример такой, правда небольшой, провальной воронки.

Действие антропогенных карстообразующих факторов в отличие от природных происходит в неизмеримо более короткое время, поэтому антропогенный карст наиболее активно и заметно проявляется в легкорастворимых породах (галит, тенардит, мирабилит, сильвин и др.) в виде различных пустот и полостей.

comments powered by HyperComments

Также читайте