y">К       плывунам          относят водонасыщенные    рыхлые породы,   преимущественно пылеватые  и мелкие пески, которые при динамическом воздействии          (вскрытии котлованами       и   горными выработками)  разжижаются       и ведут себя подобно вязкой жидкости.

 

Выделяют  плывуны ложные и истинные. Ложные плывуны (К_ф 1-2 м/сут) приходят в движение под действием высокого гидравлического напора потоков подземных вод на морских и речных побережьях. Формируются зыбучие пески. Ложные плывуны легко отдают воду и становятся плотными.

ИСТИННЫЕ  плывуны. Это пески водонасыщенные, мелкозернистые, почти пылеобразные  с примесью 10-15% глинистой фракции (<1 мк). Вокруг глинистых частиц образуется связанная вода, ослабляющая структурные связи и снижающая К_ф до 0,05-0,001 м/сут. Плывуны не отдают воду дренам и их невозможно уплотнить. При высыхании они упрочняются за счет глинистого цемента.

Техногенные плывуны возникают  при намыве насыпей из тонкозернистого песка при недостаточно обеспеченном отводе воды. Плывуны приходят в движение в бортах и на дне котлованов    при      сотрясениях. Нередко полностью или частично заполняют выработку.

 

ПРИМЕР:

1.  Погружение  бульдозера в песчаную  насыпь при включении его мотора. Внезапное разжижение вызывается вибрацией насосов. При сейсмическом толчке в 1935 г. в Индии На  р. Ганг рухнуло 350 мостов, опоры которых были   заложены  в водонасыщенных  песках.

***

Из-за негативного  влияния плывунов строительство  значительной   части  Московского  Метрополитена проводилось    только         в  замороженном   грунте.

***

Ленинград. Весной в 1972 г. произошел мощный выброс  водопесчаной смеси в тоннель метро: ст. “Лесная”-“Выборгская”  1.5-километровый участок   в течении нескольких  часов был полностью затоплен. В мае 1995 г. тоннель оседал  на 30-40 мм за несколько часов. Перегон был закрыт и затоплен навсегда.

***

Прорыв плывуна  на поверхность возможен  при интенсивном  движении поездов на участке с плывунами.

Плывуны могут  быть вскрыты при подрезке склонов  во время строительства  дорог. Выходы плывунов приводят к образованию  оползней и оседаний склонов.

При строительстве 100-метрового трамплина на Воробьевых горах в Москве был вскрыт плывун , вызвавший оседание склона.

 

Борьба с плывунами

 

По периферии  будущих  котлованов,    до подошвы водоносного пласта   погружают сплошной шпунт   вокруг пространства работ; понижают УГВ (этот метод успешен в ложных плывунах, в истинных применяют иглофильтры и, часто, неуспешно); замораживают плывун, закрепляют его инъекциями  цементных и др. реактивов.

 

Пример.Байкало-Амурская ж-д магистраль:                                                Северо-Муйский ж-д. тоннель

 

Длина тоннеля - 15,3км.Цена - 16,5 мрд.руб.

Трудились 30 тыс. человек в течение  1977 -2004 г.г.

CЛОЖНОСТИ:

- тектонический разлом с водопритоками n*100 м3/час,  давлением воды ~34 атм, t~ +45^о.  Откачано 20млн м³ водопесчаной смеси  Новые решения :  комплексное водопонижение,  глубиной до 300 м;  - химическое укрепление  грунтов на большую глубину;    сейсмостойкие двухслойные обделки тоннелей;    автоматизированная система микроклимата в тоннеле;     мониторинг окружающего   массива, обделки.

 

Подтопление   городов

 

Подтопление - подъем уровня подземных вод  к  поверхности земли за счет неуклонного  повышения их запасов.

 

Около 30% количества атмосферных осадков  питает грунтовые воды.

Вода в  грунт поступает за счет утечек из водонесущих коммуникаций - водопровода, канализации, теплотрасс.  В Москве - это свыше 20 тыс. км. Объем утечек из них (4 л/с*км²) в два раза превышает   природное питание подземных вод.

 

Нарушение системы  естественного дренажа

 

Эрозионная  сеть в городах засыпается грунтом, что сокращает сток  подземных вод.

   Другая  проблема - накопившаяся под асфальтом  влага не может испаряться. Доля асфальта и застроенной земли в городах составляет 80-90%. Ему соответствует самый высокий уровень влажности почвы.

 

Последствия подтопления

 Сырость в подвалах домов и  погребах,   плесень на стенах подъездов, разрушение подземных конструкций городских сооружений, проседание домов. Накопление внутрипочвенной    влаги

в подвалах зданий. На первых этажах зданий размножаются колонии микроскопических грибов, провоцирующие  различные   заболевания.

Себестоимость строительства на территориях с высоким уровнем грунтовых вод значительно повышается.

 

ЛИКВИДАЦИЯ  ПОДТОПЛЕНИЯ

 

-- Устранение  протечек в городской системе  водоснабжения.

-- Восстановление природных дрен.

-- Переход  к умеренному асфальтированию  поверхности почвы в жилых  кварталах.

-- В Европе  стали внедрять пористый асфальт,  который пропускает и испаряет  излишки влаги. 

 
 

Эндогенные  процессы. Землетрясения

 

Землетрясение -  мгновенное      высвобождение энергии за счет     разрыва горных пород в очаге.

Причина – тектонические движения    в литосфере.

Гипоцентр(фокус) землетрясения – это  условное положение  очага на глубине.

Эпицентр -проекция гипоцентра на поверхность Земли.

Гипоцентры: мелко-фокусные (0-70 км),  Средне-фокусные (70-300), Глубоко -фокусные (300-700).

 

Характеристика  сейсмического эффекта: в России -  12-балльная шкала Медведева-Шпонхойера- Карника (МSК-64).

МАГНИТУДА (Чарльз Ф. Рихтер):      lg (максимальной амплитуды землетрясения ) на расстоянии 100 км от эпицентра.

Энергия при землетрясения пропорциональна  скорости сейсмических волн,      плотности слоев Земли,  амплитуде смещения, частоте колебаний.

Типы упругих  волн: Р-продольные, они попеременно сжимают и растягивают ГП. Их скорость зависит от плотности и модуля сдвига породы.

S-поперечные волны – смещают грунт 90^о к направлению движения волны.   В жидкости не распространяются.

Поверхностные- подобно ряби расходятся по поверхности Земли.

   

Регистрация землетрясений– сейсмографы  регистрируют: тип волны,  направление волны,  время приходя волны. 40000 датчиков регистрируют несколько сот  тысяч землетрясений в году,  100 из них -  ужасные.

 

Локализация землетрясений закономерна. Землетрясения происходят в зонах контактов литосферных плит:  рифты, Ср.океанич.хребты. горные цепи. Очаги лежат в зонах Х.Беньофа (погружение плит в мантию).

Механизм землетрясений неясен.

Гипотезы: Шебалин Н.В. (1984) –зацепы твердых тел. Мячкин В.И. –лавинный рост трещин. Брейс У.,Нур А.М. – быстрый рост объема горных пород вслед за появлением трещин. Штольц К.(1990г.) – залипание контактов.

ЦУНАМИ  – землетрясения с эпицентром в  океане.  Во всей массе воды возникают подводные волны,V=800 км/ч. У берега скорость падает до нуля,но амплитуда   волны растет и порождает катастрофы.

МЕТОДЫ  Прогнозов землетрясения. Два направления:

1. Выявление их  предвестников, - выявление сейсмических циклов,   скопления колебаний земной коры у будущих очагов.

2.Контроль  деформации и наклонов земной  коры.  – изменения скорости сейсмических волн,изменения электрического сопротивления горных пород,  изменения напряженности магнитного поля;  колебания уровня грунтовых вод, содержания радона.  

Срочность прогнозов: годы – недели – непосредственно перед землетрясением.  Г. Хайчен (Кит) за 5,5 час предупредил землетрясение силой в М=7,3.

Сейсмическое  районирование:   выделение областей, в которых можно ожидать     землетрясение определенной интенсивности. Районирование учитывает: геологические, тектонические, сейсмологические, физические факторы. Каждый бал сейсмичности сильно увеличивает цену ПГС!

Уровни районирования: Страна, регион, город. при этом учитываются состав грунтов, уровень грунтовых вод, рельеф кровли коренных скальных пород.

Неблагоприятные условия для строительства:  обводненные грунты (гидравл удар),  рыхлые суглинки,  просадочнсть…

Проектирование: Конструкция зданий должна быть  прочная и гибкая, рассеивающая  колебания грунта. В Токио построены здания высотой 60 этажей. Здания раскачиваются как деревья и таким образом рассеивают энергию землетрясений.

ВЕЧНАЯ  МЕРЗЛОТА

 

Вечная  мерзлота – это толща горных пород, залегающая вблизи поверхности земли, обладающая отрицательной температурой, которая сохраняется тысячелетиями.

 

Мерзлота  занимает  > 63% территории России и распространена севернее 48 с.ш. 

Строение вечной мерзлоты.

Представлена  в нескольких видах: сплошной массы -  до глубины ~200м, t= -7…-12⁰С, в виде таликов до глубины 20-60м t= -0,2 …-2С, в виде островной - до глубины -10-30м, t=0…-0,3С

На севере структура мерзлой тощи включает деятельный слой (вверху), а глубже - сплошную  ВМ. Деятельный слой  тает весной. Его мощность зависит от глубины максимального протаивания и состава ГП:  для глины- 0,7м, песка  - 3-4м. Деятельный слой сливается зимой с вечной мерзлотой. В теплые зимы между ним и ВМ остается талый слой.

     Вечномерзлые  толщи могут быть сплошными и  слоистыми, т.е. чередующимися с талыми породами. В наиболее суровом климате ВМ включает массивы чистого льда.

     Строение  ВМ у  южного края самое  сложное, прерывистое, в долинах рек ВМ отступает на большую глубину (р.Лена). 

          

РЕЖИМ  ВМ

Динамика  ВМ проявляется в большем распространении на юг и отступлении. ВМ деградирует. Согласно подсчетам, к концу ХХI века ее граница отодвинется на север на 500-700 км . Тепловая осадка морских берегов на севере может достигнуть 10 м, а береговая линия переместится на юг. Пострадает трубопроводный транспорт, и существующие объекты ПГС. Нужна новая стратегия строительства.

РОЛЬ  ЛЬДА  в ВМ .

На плавление  льда при 0^о требуется в 100 раз больше тепла, чем на нагревание горных пород.

Вследствие  этого, лед порождает в ВМ зону  НУЛЕВОЙ    ЗАВЕСЫ.

Она  имеет  t = О^оС,  поглощает много холода/тепла, поэтому служит буфером и препятствует изменению температуры в нижележащих слоях. В сухих породах ее нет. В породах со связанной водой она располагается в    зоне с температурой < 0⁰C.

Вода  в вечной мерзлоте (ВМ)

 Вечная мерзлота водонепроницаема. В водоносных горизонтах является водоупорной кровлей и ложем. Воды могут быть сильно минерализованы.По характеру залегания подземные воды бывают:

Надмерзлотные   -- временный источник  водоснабжения. При оттаивании порождают деформации грунтов.

Межмерзлотные    -- приводят к    образованию наледей;     в феврале-марте они сжимаются мерзлым верхним слоем и прорываются в подвалы, дорожные   выемки.

Подмерзлотные  --  могут быть источником  постоянного водоснабжения.  

В ВМ могут быть проталины и  подземные воды мигрируют   из  под мерзлоты,  в  межмерзлотный или в надмерзлотный слои.

Движение воды породах вечной мерзлоты