Защита городских территорий от опасных геологических процессов.
Для городов и вновь застраиваемых территорий прогнозы развития опасных геологических процессов разрабатываются на основе геологической модели среды, которая включает комплект карт и разрезов разной специфики:
- геологических,
- геоморфологических,
- гидрогеологических,
- инженерно-геологических.
Прогноз реализуется в схеме или плане мероприятий по защите территорий от опасных геологических процессов.
В последние годы для сбора, анализа и представления информации, относящейся к геологической среде, используют компьютерные технологии, объединенные в географическую информационную систему (ГИС). Использование этой системы позволяет на базе имеющихся данных быстро получать новый информационный продукт, в том числе прогнозные карты. При рассмотрении альтернативных вариантов защиты, кроме экологических аспектов, учитывают технические и экономические возможности реализации намеченных мероприятий.
При выборе места строительства будущего сооружения в сейсмическом районе необходимо учитывать инженерно-геологические факторы, влияющие на возможное усиление собственных колебаний здания породами основания. Для повышения прочности и устойчивости сооружений и оснований применяют конструктивные меры (жесткие каркасы, анкеры и т.п.) и укрепительные мероприятия (улучшение свойств пород оснований). Строительство в районах сейсмичностью более 9 баллов не допускается.
При защите от распространенных на территории нашей страны оползневых процессов, а также обвалов обрывистых склонов используют мероприятия по активной и пассивной защите. Активная защита включает как инженерные, так и управленческие решения.
К инженерным мероприятиям относят:
- изменение рельефа склона в целях повышения его устойчивости;
- регулирование стока поверхностных вод с помощью системы поверхностного водоотвода, предотвращение инфильтрации воды в почву и подстилающие породы, противоэрозионные меры;
- искусственное понижение уровня подземных вод;
- агролесомелиорация;
- закрепление рыхлых и трещиноватых пород, слагающих склоны;
- строительство удерживающих откос сооружений.
К управленческим мероприятиям относят установление охранных зон, ограничение или запрещение движения транспорта и другие подобные решения. Мероприятия по пассивной защите дополняют группу активных мер или используются при их нецелесообразности. К пассивным мероприятиям можно отнести приспособление сооружений к обтеканию их оползнем, устройство улавливающих сооружений.
В целях защиты от эрозии почвенного покрова городской территории выполняются мероприятия по организованному отводу и регулированию выпуска поверхностного стока, что обеспечивается развитием ливневой канализации. На свободных участках производится посев трав и посадка древесно-кустарниковой растительности.
Как уже отмечалось, суффозионные процессы создают в несвязных осадочных породах ослабленные зоны, которые способствуют нарушению устойчивости склонов, развитию карстовых процессов, увеличению водо- притоков в горные выработки.
Предупреждение фильтрационных деформаций в несвязных осадочных породах основывается на снижении градиентов напора, удлинении пути фильтрации, уменьшении фильтрационного диаметра пор и предусматривает проведение следующих инженерных мероприятий:
- устройство пригрузки водонепроницаемыми породами в местах выхода на поверхность восходящего фильтрационного потока;
- дренажей для понижения уровня грунтовых вод;
- обратных фильтров между слоями крупно и мелкозернистого материала;
- фильтрационных завес для удлинения пути фильтрации.
Противокарстовые мероприятия разрабатывают для территорий, в строении которых участвуют растворимые горные породы и имеются карстовые проявления на поверхности или в глубине массива этих пород.
Основные противокарстовые мероприятия зависят от особенностей карстующихся пород, их залегания, специфики защищаемых сооружений и могут включать следующие инженерные решения:
- заполнение карстовых полостей;
- создание искусственного водоупора и противофильтрационных завес;
- водопонижение и регулирование режима подземных вод;
- организацию отвода поверхностного стока;
- устройство оснований зданий и сооружений ниже зоны опасных карстовых проявлений.
Городское строительство в степной и лесостепной зоне, где широко развиты лессовидные толщи, должно проводиться с использование мер, предупреждающих просадочные явления:
- предохранение лессовидных пород от замачивания путем отвода дождевых и талых вод, гидроизоляции для предупреждения инфильтрации;
- устранение просадочных свойств лессовидных пород на застраиваемом массиве путем мелиорации пород;
- предварительное замачивание с доуплотнением лессовых пород;
- прорезка глубокими фундаментами лессовых пород при строительстве зданий.
Противоселввая защита территорий включает комплекс технических сооружений и инженерно-технических мероприятий.
В состав селезадерживающих и селенаправляющих сооружений входят: плотины, каналы, селеспуски, мосты. Для ослабления динамических характеристик селевого потока и прекращения его движения используют каскады запруд, дренажные устройства, террасирование склонов и их агролесомелиорацию. Для предотвращения селей сооружают плотины, регулирующие паводок, водосбросы на озерных перемычках, а также дамбы для перехвата селевого потока. Служба наблюдения и оповещения призвана оперативно информировать население городов, которым угрожают селевые потоки, о прогнозе их образования.
Для территорий, которым угрожает подтопление, проводят инженерную подготовку, обеспечивающую разгрузку подземных вод путем соответствующей организации рельефа; устраивают водостоки; используют локальные средства инженерной защиты — дренажи разной конструкции, противобарражные меры и т.п.; ликвидируют утечки из водонесущих коммуникаций и емкостей.
На подтопленных территориях проводится дренирование иногда в сочетании с повышением отметок территории путем создания искусственного насыпного или намывного рельефа.
Меры борьбы с меандрированием рек сводятся к спрямлению и углублению русл, а также к укреплению берегов. Спрямление и углубление русл рек способствует возрастанию транспортирующей силы речного потока, увеличению его скорости. При выходе потока из спрямленного участка возможно отложение транспортируемых наносов.
Для укрепления берегов строятся струенаправляющие и защитные сооружения. На вогнутых берегах это обычно продольные дамбы, бетонные берего-углубительные сооружения, набережные. На выпуклых участках при отсутствии набережных создаются сооружения, задерживающие наносы и способствующие наращиванию размытого берега. С техническими методами берегоукрепления комбинируют биологические в виде лесонасаждений вдоль берегов, высева трав на откосах дамб и берегов.
При защите берегов от разрушения в приморских городах создаются активные береговые сооружения, которые, используя энергию потока по намыву наносов, способствуют сохранению и расширению пляжной зоны. К таким сооружениям относят галечниковые и песчаные пляжи в сочетании с бунами и подводными волнорезами, гасящими энергию волны. Вдольбереговые волногасящие сооружения применяют также в сочетании с использованием широкой железобетонной плиты, представляющей искусственный пляж. Такая защита прибрежной зоны использована на побережье Черного моря в Алуште.
К пассивным сооружениям, препятствующим размыву берегов благодаря прочности своих элементов, относятся волноприбойные стенки, набережные, насыпи из массивных фигурных блоков. Эти сооружения, несмотря на прочность, все же разрушаются и потому должны использоваться в сочетании с конструкциями активного типа.
При недостаточной прочности или повышенной деформативности горных пород, на которых или в которых строят сооружение, проводят улучшение их свойств, называемое технической мелиорацией грунтов. При разработке и выборе средств мелиорации исходят из специфики разных типов горных пород, обусловленной характером внутренних связей между частицами. Для скальных, полускальных, рыхлых несвязных пород и пород с водно-коллоидными связями применяют различные способы технической мелиорации, подразделяющиеся на физико-механические, физико-химические и химические.
Механические методы состоят в уплотнении пород с целью уменьшения их пористости и изменения структурно-текстурных особенностей. Уплотнение осуществляется укаткой, трамбованием, грунтонабивными сваями, вибрацией, с помощью направленного взрыва.
Физические методы используют для упрочнения дисперсных пород с помощью обжига или замораживания.
Термическое упрочнение получило распространение при ликвидации аварийных просадок сооружений на лессовых породах. Замораживание широко применяют при проходке трасс метрополитена и тоннелей различного назначения, для упрочения обводненных пород плывунного типа и для закрепления песчаных, глинистых, лессовых пород.
Физико-химические методы направлены на изменение структуры пород, увеличение их водоотдачи, изменение обменных характеристик пород и почв, образование в них новых соединений. К группе этих методов относится электрохимическое закрепление пород путем пропускания постоянного электрического тока, иногда с введением растворов химических веществ, способствующих образованию новых структурных связей, гидрофобизация пород, глинизация, осолонцевание и т.п. Эти методы применяют в основном для обработки глинистых пород.
Химические методы предусматривают использование различных веществ для поверхностного и глубинного упрочнения пород.
Поверхностное упрочнение состоит в создании покрытий, гидроизоляции, укреплении поверхностей подземных сооружений. Глубинное упрочнение обеспечивается нагнетанием в толщу пород цементных растворов, жидкого стекла, смол, битумов.
