Инженерная геодинамика. 
Инженерная геология

Инженерная геодинамика — научное направление инженерной геологии, изучающее геологические процессы и явления, как естественные, так и возникающие в связи со строительством сооружений и хозяйственным использованием территорий, закономерности их развития и распространения, методы оценки, прогноза и расчета их возможного влияния на устойчивость местности и сооружений и меры борьбы с ними.

Цель инженерной геодинамики — разработка научных основ и методов управления геологическими процессами и охраны и рационального использования земных недр. В соответствии с этим инженерная геодинамика изучает и разрабатывает:

• 1 — закономерности распространения геологических процессов и явлений на поверхности земли и в верхних горизонтах земной коры;
• 2 — закономерности возникновения геологических процессов и явлений, связанных с инженерной и хозяйственной деятельностью человека;
• 3 — динамику развития, формы проявления и факторы возникновения процессов явлений;
• 4 — качественные и количественные методы оценки их возможного влияния на устойчивость территорий, сооружений и условия эксплуатации;
• 5 — теоретические основы прогноза угрожаемости геологических процессов и явлений с целью управления их развитием, локализации распространения, предупреждения возникновения или защиты;
• 6 — методику инженерно-геологических исследований для обоснования проектов защитных инженерных мероприятий.

Геологический процесс — изменение состояния компонентов геологической среды во времени и в пространстве под воздействием природных факторов.

Геологические процессы проявляются в развитии геологических явлений, т. е. в образовании и разрушении горных пород, в изменении их физического состояния и условий залегания, изменении рельефа земной поверхности, строения земной коры и внутренней структуры Земли в целом. Все геологические процессы представляют интерес в инженерном аспекте в связи с их влиянием на устойчивость местности и сооружений (городов, зданий, мостов, плотин, дорог, туннелей, аэродромов, шахт, карьеров и др.).

В результате инженерной деятельности нарушаются равновесия, сложившиеся в природе за геологические эпохи и века, возникают геологические процессы и явления, по своим масштабам и разрушительному действию соизмеримые с природными, т. е. совершается огромная «геологическая» работа.

Г. Н. Каменский (1936) ввел понятие об инженерно-геологических процессах и явлениях, изучение, оценка и прогноз которых применительно к конкретному сооружению составляют основную задачу инженерной геологии. К ним относятся современные геологические процессы и явления, вызванные природными факторами, но измененные (активизированные) инженерно-строительной деятельностью человека, а также возникшие вновь под ее влиянием. Инженерно-геологические процессы и результаты их деятельности (явления) чаще характеризуются значительно большей активностью, но распространены на относительно меньшей площади по сравнению с геологическими процессами и явлениями, т. е. не носят глобальный характер (переработка берегов водохранилищ, оползни на бортах карьеров и откосах выемок и т. п.). Каждому геологическому процессу имеется свой инженерно-геологический аналог.

Процессы имеют направленный, непрерывно-прерывистый характер развития во времени (этапы, стадии, фазы). Их темп, характер и распространение, неравномерность проявления по земной поверхности в пределах различных регионов, областей и районов подчиняются некоторым общим закономерностям и контролируются климатическими, геоморфологическими, петрографическими и тектоническими факторами, геологической историей развития, гидрогеологическими особенностями.

Вся совокупность природных и искусственных условий, облегчающих действие сил, вызывающих явление, способствует развитию геологических процессов и явлений. Гумидный, избыточно-влажный климат способствует развитию заболачивания территорий, а сухой аридный — не благоприятствует его развитию. Поверхности и зоны ослабления, имеющие наклон к основанию склона, облегчают действие сдвигающих усилий и, наоборот, наклоненные вглубь склона — затрудняют или исключают.

Под условиями формирования любого геологического процесса (природного или техногенного) следует понимать набор (комплекс) признаков геологической среды, в которой его возникновение и развитие возможны.

В условиях горного пересеченного рельефа распространены различные гравитационные явления — обвалы, осыпи, оползни, снежные лавины и др. Только в горных местностях распространены селевые явления. В равнинных местностях чаще наблюдаются заболачивания территорий, эоловые явления, просадочность в лёссовых породах.

Под факторами формирования геологического процесса (природного или техногенного) следует понимать набор воздействий, под влиянием которых возникает и развивается этот процесс, происходит разрушение геосреды и переход к новому равновесному ее состоянию.

Среди этого набора есть такой фактор, который играет главную роль, и его можно назвать основной причиной. Без него не возникает явления. Проявление их на территории зависит от преобладающего действия одной или, наиболее часто, нескольких основных причин. Причины геологических процессов — все то, что определяет реализацию действующих сил.

Например, выветривание (изменение прочности, сопротивления сдвигу горных пород на склонах) определяет возможность реализации действия гравитационных сил; минерализация, солевой состав и интенсивность обмена подземных вод определяют возможность реализации коррозионных сил и т. д.

Все факторы с точки зрения оценки и прогноза их влияния на возникновение и развитие конкретного процесса или явления, можно разделить на следующие группы: факторы-агенты, факторы-процессы и факторы-посредники.

Геологические процессы можно подразделить на три основных типа: геоморфологический, петрографический и тектонический. При дальнейшем подразделении необходимо учитывать те силы, которые обусловливают их возникновение и развитие. Классификацию геологических процессов и явлений впервые предложил Ф. П. Саваренский — основоположник инженерной геологии. Эта классификация выявляет связь основных факторов с явлениями (или процессами) (Таблица 5). Согласно этой классификации будут рассмотрены основные геодинамические процессы.

Эндогенные процессы способствуют увеличению контрастности рельефа, величины его градиентов и создают наиболее крупные формы рельефа Земли и тем самым условия для развития многих экзогенных процессов.

Экзогенные процессы уменьшают энергию рельефа, его градиенты, нивелируют неровности земной поверхности; последовательно, закономерно (этапами, стадиями, фазами) снижаются интенсивность и скорость их развития. Они действуют неравномерно: затухают, останавливаются, возобновляются, проявляются катастрофически, уничтожая и разрушая полезные площади, нарушая устойчивость местности и сооружений, угрожают инженерной деятельности и жизни людей.

Таблица 5.

Классификация современных геологических процес сов (по Ф.П. Саваренскому).

Многие из экзогенных процессов развиваются под влиянием гравитационных сил, действие которых проявляется либо непосредственно (обвалы, осыпи, оползни и др.), либо при помощи текучей воды, движений льда, воздушных потоков. К числу экзогенных относятся также процессы, связанные с инженерной деятельностью.

Геологические процессы возникают при наличии определенных несоответствий (противоречий), движущей силы их развития, например: минерального состава горных пород — геохимическим условиям окружающей их среды; напряженного состояния горных пород — их предельному равновесию; плотности и пористости горных пород — величине действующих нагрузок; степени литификации горных пород — величине действующих гравитационных и геохимических сил; размягчаемости и размываемости горных пород — скоростям водного потока и др.

Геологические процессы парагенетически связаны с определенными комплексами горных пород, слагающими приповерхностные горизонты земной коры. Их распространение предопределяется геологической историей территории, позволяющей в геологическом разрезе различать горные породы складчатого фундамента (нижний этаж) различного возраста (докембрийский, древнепалеозойский, поздне-палеозойский и мезозойский) и осадочного чехла (средний и верхний этажи), в строении которого широко распространены обломочные, глинистые, карбонатные, галогенные, угленосные и реже кремнистые и другие отложения.

Карст карбонатный, сульфатный и соляной распространены там, где развиты карбонатные и галогенные отложения. Оползневые явления в большинстве связаны с глинистыми породами.

Каждый геологический процесс формирует особый генетический тип новейших образований (аллювий, элювий, делювий, пролювий, оползневые и др.), что важно для изучения их свойств и прогноза инженерно-геологических явлений.