Физическое загрязнение геологической среды города.
Физическое воздействие крупного города с развитой транспортной сетью, большим промышленным и энергетическим потенциалом проявляется в местном изменении температурного, электрического и магнитного полей. Возникают вибрационные поля. Создается так называемое физическое загрязнение геологической среды города.
Проявляясь на локальной территории, эти техногенные физические поля по интенсивности значительно превосходят естественные аналоги, создавая на территории города высокие градиенты характеристик. Сравнительная характеристика естественных и техногенных физических полей дана в таблице 2.5.
Таблица 2.5. Сравнительная характеристика физических полей городской территории (по Коффу, 1990).
Вид поля | Интенсивность | ||
единицы измерения | естественное | техногенное | |
Вибрационное (динамическое) | Вт/м2 | отсутствует | 10-5 - 10-4 |
Тепловое Электрическое | Вт/м2 | 10-2 - 10-1 | более 1 |
(плотность блуждающих токов) | А/м2 | менее 10-3 | до 10 |
Как видно из представленных данных, техногенное воздействие сообщает геологической среде дополнительное количество энергии через статические (вес сооружений), динамические (вибрация), температурные и электрические поля. Накопление избыточной энергии в среде, которая служит основанием фундаментов или вмещает инженерные сооружения и коммуникации, несет в себе опасность ухудшения качества этой среды.
Воздействие вибрационного поля на литогенную основу городской среды различно в зависимости от типа пород, на которые воздействует вибрация.
Скальные и полу скальные грунты, обладающие упругими свойствами, передают вибрацию от источника к объекту воздействия без значительного поглощения энергии колебаний. При вибрационном воздействии на дисперсные породы зачастую происходят необратимые изменения их структуры, следствием чего является уменьшение прочности, неравномерное уплотнение и т. п. При предрасположении массива пород к проявлению таких геологических процессов, как оползни, обвалы, карст, плывунные явления, воздействие вибрации может вызвать подвижки пород и тем самым значительно усилить интенсивность и отрицательные последствия этих явлений.
Основным источником вибрации по отношению к литогеннойосно территории и инженерным объектам, находящимся в ней, являются транспортные магистрали. В качестве верхнего предела допустимого вибрационного воздействия на геологическую среду принимается 73 дБ, что соответствует скорости перемещения частиц породы примерно 225 Ю-6 м/с. Эт условия создаются, когда наряду с автомобильным транспортом или независимо от него функционирует рельсовый транспорт с регулярным движение]
Стимулирует проявление обвально-оползневых процессов в сочетании вибрацией подрезка склонов при прокладке транспортных магистралей, выемка большого количества породы при строительстве и другие изменен равновесия в пределах массивов пород и фунтов.
Тепловое загрязнение геологической среды в городах представляет повышение ее температуры относительно естественных значений. На территории большого города нарушение температурного режима может наблюдаться до глубины 100 — 150 м и более. При этом на горизонтах 10 — 30 наблюдается тенденция к расширению по площади геотермических аномалий с повышением на 2 — 6° С фоновых значений температуры горных поре и подземных вод.
Под влиянием избыточного тепла может происходить локальное проживание пород с изменением их прочности.
С повышением температур грунтовых вод возрастает скорость химических реакций в зоне их контакта материалами подземных сооружений. Установлено, что скорость коррозии строительных марок стали линейно возрастает при изменении температур от 0 до 80° С. Увеличение температуры пород и подземных вод активизируй деятельность микроорганизмов, являющихся агентами биокоррозии. Наибе лее распространенными источниками теплового загрязнения геологической среды городских территорий являются магистральные теплопроводы и сет горячего водоснабжения.
На участках промораживания грунтов при строительстве котлованов обводненных условиях и прокладке трасс метрополитена в сложных инженерно-геологических условиях под воздействием хладоносителя с температурой от — 10 до — 26° С существенно меняются свойства водонасыщенных по род, нарушаются сложившиеся режимы водо-, массо- и теплообмена, микро биоценозов.
Электрическое поле блуждающих токов в земле связано с рельсовым электротранспортом. Воздействие его выражается в повышении коррозионно; активности среды. Опасность коррозии возникает при плотности блуждающих токов 5 — 10-2 А/м2, тогда как реально наблюдаемая их плотность в городах в 200 раз выше. При высоком уровне электрического воздействия скорость коррозии стали составляет до 2 мм в год, а сроки безаварийной служб трубопроводов сокращаются вдвое. Утечки из трубопроводов в свою очередь служат новыми источниками загрязнения геологической среды городов.
Для избежания критических ситуаций, представляющих угрозу для жизни людей и приводящих к деформации и разрушению зданий и сооружений важна достоверная оценка современного состояния геологических объекта и процессов, прогноз их изменения во времени при взаимодействии с объектами техносферы.
Горные породы являются одним из естественных источников облучения жителей городов.
От содержания в породах радионуклидов радия, тория и калия зависит как внешнее, так и внутреннее облучение людей. Внутреннее облучение в наибольшей степени связано с поступлением через органы дыхания газа радона, который является продуктом радиоактивного превращения элементов урановой цепи. Этот газ обладает способностью эманировать из пород, проникать через отверстия в полу и стенах, через стыки элементов конструкций в помещения и накапливаться на первых этажах зданий.
Непосредственным источником выделения радона является радий-226.
По содержанию этого изотопа горные породы сильно различаются. Особенно высокие содержания радия могут быть в некоторых разновидностях гранитов, а из осадочных пород — в глинистых сланцах, обогащенных органическим веществом. Уровень радоновыделения зависит не только от концентрации в них радиоизотопов, но и от структурно-тектонических особенностей территории. В зонах тектонических разломов и повышенной трещиноватости пород выделение радона происходит более интенсивно.
В Украине районы с повышенным радоновыделением приурочены в основном к территории Украинского кристаллического щита и северо-западной части Донецкого бассейна. В Соединенных Штатах Америки повышенный уровень радоновыделения связан с участками распространения темных сланцев, а также трещиноватых гранитов и наблюдается в штатах Вирджиния, Калифорния, Нью-Джерси, Нью-Йорк, Пенсильвания, Флорида.
Повышенная радиоактивность пород основания и техногенных отложений, на которых построены города и другие населенные пункты, установлена в Австралии, Германии, Финляндии, Швеции и других странах.
