Опасные геологические процессы на территории вашего проживания
advertisement
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Университет «Дубна» Факультет естественных и инженерных наук Кафедра общей и прикладной геофизики КУРОВАЯ РАБОТА По дисциплине «Общей геологии» тема: «Опасные геологические процессы на территории вашего проживания» Выполнил: студент 6 курса группы 18150 Рахимбердиев Камол Илхомович Руководитель: ассисент Вьюшкина Мария Владимировна Дубна 2024 г 1 Содержание Введение …………………………………………………… 3 Опасные геологические процессы ………………………...4 Опасные геологические процессы на городских территориях……………………………………………8 Селевые процессы в горных районах……………………..14 Заключение Литература 2 Введение К опасным геологическим явлениям и процессам относятся землетрясения, активный вулканизм, наводнения, цунами, смерчи, карст, оползни, обвалы, многолетняя мерзлота, сейсмичность, сели, геохимические аномалии. В инженерно-геологической практике в первую очередь следует учитывать карст, оползни, обвалы, сели, изменения многолетней мерзлоты, промерзание, повышенную сейсмичность. Необходимо не только выявить и полно описать эти природные явления, но обязательно проанализировать их взаимовлияние при строительстве и во время эксплуатации дорог, зданий и сооружений. 3 Опасные геологические процессы Огромное значение для хорошей эксплуатации, долговечности и надежности зданий (сооружений) имеют опасные геологические процессы. Обязательным пунктом в ходе инженерных изысканий является выявление подобных процессов и прогнозирование изменений опасных геологических условий со временем. При наличии данных процессов на участке исследования составляются определенные защитные мероприятия по снижению негативного влияния на прилегающие дома (здания, сооружения) или их полной ликвидации (по возможности). Опасные геологические процессы представляют собой инженерногеологические и геологические процессы, в частности гидрометеорологические явления, которые негативно влияют на общее состояние строений и сооружений, а также на жизнедеятельность населения. В Узбекистане опасными геологическими процессами: подтопление (фундаментов, котлованов и др.); карстово-суффозионные процессы; эрозионные процессы; склоновые процессы (оползни, обвалы, лавины). Постановление кабинета министров Республики Узбекистан Подтопление является следствием и техногенных процессов, и естественных (природных). Данный процесс возможен в результате какоголибо нарушения водного режима, а также общего баланса местности за конкретный расчетный период. В этом случае уровень подземных вод существенно повышается и достигает критических отметок, характерных для определенного типа территории (в частности, для функционального назначения строения). Геология участка значительно подвергается разрушительным действиям карстово-суффозионных процессов. К данной категории опасных геологических процессов относят взаимодействие таких процессов, как 4 суффозия и карст. Суффозия- эрозионный процесс выщелачивания фильтрующейся водой микрочастиц из горных пород (растворимых). При этом в горной породе образуются пустоты, которые со временем приводят к неблагоприятным последствиям: деформации грунта, усадка фундамента и др. Эрозионные процессы представляют собой комплекс негативных процессов, которые приводят к размытию почв (грунта), берегов рек и русел. Данные опасные геологические процессы осуществляются за счет интенсивных водных потоков, которые при этом вызывают гравитационные движения. Это приводит к образованию оврагов и снижению уровня водосборных бассейнов. Эрозионные процессы в свою очередь подразделяются на: 1. плоскостную эрозию; 2. овражную эрозию; 3. линейную эрозию. Геологические изыскания достаточно часто проводятся на участках, склонных к склоновым опасным процессам. К данной группе процессов относятся оползни, лавины, обвалы и др. Это приводят к перемещению отдельных частиц грунта или целых массивов вниз по склону из-за воздействия определенной нагрузки, водных потоков, ветровых явлений. Оползни происходят вследствие перемещения грунта под собственным весом по поверхности строительных выемок, котлованов и т.д. Также оползни происходят из-за подмыва территории, а в некоторых случаях сейсмических подземных толчков. Опасные геологические явления могут принести проектируемому зданию (сооружению) не только негативные последствия, но и при максимальном их проявлении – полное разрушение. Очень важно своевременно спрогнозировать возможность появления на участке исследования подобных процессов и провести ряд защитных мероприятий по их предотвращению. 5 Опасные геологические процессы на городских территориях Геоэкологические проблемы городов весьма разнообразны и определяются, с одной стороны, природной обстановкой и с другой планировочными решениями и их реализацией в застройке и эксплуатации городских территорий. Также правомерно говорить о некоторых общих тенденциях изменения геоэкологической обстановки природной территории, по мере ее трансформации кварталами городской застройки и частными воздействиями. Воздействие города наиболее активно проявляется в поверхностных слоях земной коры примерно до глубины 60-100 м, хотя в отдельных случаях может простираться до глубины 1,5-2,0 км. В качестве наиболее общих тенденций изменения геоэкологических условий можно рассмотреть следующие композиции. 1. Изменение водного баланса между поверхностными, грунтовыми и глубокими подземными водами. Наиболее обычным его следствием является повышение уровня грунтовых вод, вызываемое двумя однонаправленными процессами. Заменой естественного почвенного покрова застроенными и заасфальтированными территориями, что практически исключает из водного баланса испарение с поверхности почвы и протечки водопроводных и канализационных систем, круглогодично обеспечивающие возможность восполнения ресурсов грунтовых вод. Оба эти обстоятельства, в сочетании с планировкой территории, полной или частичной ликвидации естественных дренажных систем, приводят к подъему зеркала грунтовых вод, подтапливанию оснований и фундаментов зданий и сооружений, снижению несущей способности грунтов основания и, как следствие, деформация, а в критических ситуациях - разрушение зданий и сооружений. 2. В случаях, когда на территории города производится промышленная эксплуатация глубоких горизонтов подземных вод и возникает адекватная депрессионная воронка, при условии постоянного восполнения грунтового 6 водоносного горизонта, о чем сказано выше, усиливается инфильтрация грунтовых вод вертикального в глубокие движения горизонты. подземных Этот вод процесс активизации сопровождается развитием процессов суффозии (выноса тонкоземистого материала) или карста (растворения и выщелачивания карбонатного материала известняков с образованием карстовых полостей). 3. Изменение температурного режима подземного пространства в основании города вследствие изменения теплового баланса поверхности и непосредственного влияния зданий, сооружений и городских коммуникаций. В частности, геотермическая аномалия порядка +15С0 сформировалась в основании Москвы, а повышенная температура подземных вод в пределах этой аномалии способствует еще большей активизации глубинных карстовых процессов и усугубляет без того сложное положение с эксплуатацией зданий и сооружений на северо-западе столицы. . 4. Изменение геодинамической ситуации, вызванное дополнительной, и притом неравномерной пригрузкой поверхности за счет привнесенных масс материалов строительных конструкций, в пределах территории города. Этот фактор дополнительной пригрузки может сопровождаться также одновременной откачкой подземных вод, в случае их использовании для питьевых или технических целей. Как следствие на фоне общего опускания поверхности городов (под действием изостатических сил и изъятия подземных вод из порового пространства горных пород основания города), активизируются местные, очаговые оползневые и солифлюкционные процессы способные в условиях городской застройки привести к деформации зданий, и коммуникаций. 5. Внимания заслуживает развитие неблагоприятной инженерноэкологической ситуации городов и поселков, расположенных в мерзлотных условиях. Застройка города и связанная с этим обстоятельством перепланировка поверхности и коренное изменение водного баланса вызвала к жизни целый комплекс геокриологических процессов, последствия которых 7 существенно осложняют условия строительства и, главное, надежность эксплуатации уже выстроенных зданий и комфортность проживания во многих из них. Зимой, когда поверхность земли начинает замерзать, подземные воды оказываются зажатыми между непроницаемыми слоями (слоем многолетней мерзлоты внизу и замерзшей поверхностью земли вверху). Вода находится под сильным напором, ища себе выхода наружу, она вспучивает почву, образуя ледяные бугры – гидролокалиты. Для защиты от таких явлений дома в районах распространения многолетней мерзлоты строят с промежутком между землей и первым этажом и обеспечивают вентиляцию, чтобы не подтаивала многолетняя мерзлота под домом.Нарушение геохимического баланса поверхности, грунтов основания и конструкций зданий и сооружений - еще один геоэкологический процесс, происходящий в экстремальных климатических условиях и оказывающий решающее влияние на длительную устойчивости надземных строительных конструкций. Его суть состоит в том, что в условиях когда испаряемость превышает количество осадков, при устойчивом подтоплении внутриквартальных территорий и отсутствии дренажа надмерзлотных вод, удаление какой то части излишней влаги с поверхности и из грунтов сезонноталого слоя происходит в результате ее испарения. Испарение, в свою очередь, приводит к последовательному и непрерывному возрастанию минерализации надмерзлотных вод. Однако известно, что чем выше минерализация воды, тем более низкие температуры потребны для ее замерзания. Следствие этого процесса - сохранение остаточных или формирование новых линз жидкой воды, имеющей отрицательную температуру, существующих круглогодично. Такие отрицательнотемпературные воды получили название криопэги от латинского криос - холод, и пэги - воды. При миграции линз криопэгов в случае, если линза переместится в основание здания может привести к деформации фундамента и самого здания. 8 Ташкентское землетрясение 26 апреля 1966 г. в 5 часов 23 минуты утра по местному времени в Ташкенте, столица Республика Узбекистан, произошло разрушительное землетрясение. Магнитуда его в очаге составила 5,2 (по шкале Рихтера), а сейсмический эффект на земной поверхности в эпицентре превысил 8 баллов (по 12балльной шкале сейсмической интенсивности). Первый толчок сопровождался подземным гулом и световыми вспышками. Разрыв пород в очаге простирался на глубине от 2-3 до 8-9 км под центральными кварталами Ташкента. На окраинах же столицы сейсмический эффект едва достигал 6 баллов. Сильные колебания почвы с частотой 2-3 герца продолжались 10-12 секунд. В Ташкенте и раньше периодически происходили подземные толчки. Это объясняется тем, что столица Узбекистана находится в зоне повышенной сейсмической активности молодой Тянь-Шаньской горной системы, а под городом в земной коре проходит Каржантаусский тектонический разлом. Но сила этого толчка превзошла все предыдущие. По мнению сейсмологов, разрушительная стихия подземного удара была колоссальной, и от полного уничтожения город спасло только то обстоятельство, что очаг катаклизма залегал на относительно небольшой глубине - от 3 до 8 км под землей, благодаря чему вертикальные волны не распространялись далеко и быстро затухали. Зона максимальных разрушений, тем не менее, охватила 10 кв. км в центральной части Ташкента (район Кашкарги), которая, в основном, была застроена глинобитными домами. Преобладание вертикальных (а не горизонтальных) сейсмических колебаний предотвратило полный обвал даже ветхих глинобитных домов. От сильного удара дома перекосились и растрескались, рухнули лишь несколько десятков, преимущественно общественных зданий. 9 Это спасло людей от гибели, но лишило крова почти половину жителей Ташкента, ведь в аварийное состояние за одну минуту пришло более 2 млн. кв. м жилья. Без крова осталось более 78 тысяч семей, или свыше 300 тысяч человек из проживавших тогда в Ташкенте 1,5 млн. Было разрушено свыше 236 административных зданий, около 700 объектов торговли и общественного питания, 26 коммунальных предприятий, 181 учебное заведение, 36 культурно-бытовых учреждений, 185 медицинских и 245 промышленных зданий. Погибли 8 человек и около 200 были госпитализированы с различными травмами. Однако впоследствии от пережитого стресса и в ожидании новых землетрясений в период даже очень слабых афтершоков (повторных толчков) от сердечных приступов скончались еще сотни пожилых людей. Повторные толчки продолжались в течение двух лет. К концу декабря 1969 г. их общее количество превысило 1100, причем наиболее сильные из них (до 7 баллов) были зарегистрированы 9 и 24 мая, 5 и 29 июня, 4 июля 1966 г. и 24 марта 1967 г. Жители Ташкента мужественно встретили удары стихии. Уже через сутки они переселились в разбитые на тротуарах и газонах городских скверов большие палатки. Работала водопроводная сеть и бесперебойно подавалась электроэнергия, что позволило избежать обычных при стихийных бедствиях эпидемий. В городе не было зарегистрировано ни одного случая мародерства. Пострадавшему городу оказали помощь все республики СССР. Ташкент снабжался палатками, медикаментами, промышленными и продовольственными товарами, строительными материалами, техникой. В городе было установлено более 15 тысяч торговых палаток, открылось около 600 временных магазинов и предприятий общественного питания. 10 Почти 15 тыс. семей в организованном порядке и с их согласия были переселены в другие города Узбекистана и других союзных республик. Ташкентские дети отдыхали в пионерских лагерях 94 областей СССР. К началу зимы 1966 г. была выполнена первостепенная задача - более 300 тысяч ташкентцев получили кров. За короткое время, немногим более трех с половиной лет, задача ликвидации последствий землетрясения была решена. На окраинах Ташкента выросли целые жилые массивы, заново были отстроены кварталы в разрушенном центре города, появился город-спутник Сергели. В Ташкенте было построено более 1 млн квадратных метров жилья, возведены школы, здания культурно-бытового и административного назначения. Благодаря помощи всех союзных республик, Ташкент не только пережил катастрофу и был полностью восстановлен к 1968 г., но и оказался фактически перестроенным заново в современный мегаполис, площадь и население которого увеличились в 1,5 раза, и он стал еще более интернациональным (здесь проживают более 100 национальностей). В 1976 г. к 10-летию со дня землетрясения в Ташкенте был возведен архитектурно-художественным комплекс "Мужество", посвященный ликвидации последствий Ташкентского землетрясения. Он находится на краю жилого массива, возникшего сразу после землетрясения взамен полностью стертой с земли глинобитной малоэтажной старой Кашгарки. Монумент состоит из скульптурной композиции в центре, каменного куба на переднем плане и барельефного пано на заднем. Куб из черного лабрадора расколот надвое, на одной его стороне циферблат часов, стрелки которого показывают время землетрясения, на другой – дата случившегося. Разлом земной тверди продолжается до подножия скульптурной композиции, 11 изображающей женщину с ребенком, и мужчину, заслоняющего их от удара стихии своей грудью. Бронзовый цоколь сложной ломаной формы - символ разрушения, нанесенного землетрясением. От низкого мраморного постамента в виде лучей расходятся 7 дорожек, ведущих к 14 стелам. На них укреплены сквозные бронзовые барельефы, изображающие людей, восстанавливающих город военных, строителей, архитекторов и простых жителей. Стелы символизируют помощь, оказанную братскими республиками Ташкенту. Землетрясение 1966 г. явилось толчком для организации в СССР специальных комплексных исследований с целью изучения глубинного строения сейсмоопасных районов и геологических причин землетрясений и возможности их предсказаний. Для проведения таких исследований на базе Центральной сейсмической станции "Ташкент" был создан Институт сейсмологии при Академии наук Узбекской ССР. Рис.1 Схема сейсмического районирования по 1966 г. 12 Рис.2 Ташкентское землетрясение 13 Селевые процессы в горных районах Изменение климата и глобальное потепление, провоцирующие образование опасно высокого количества жидких осадков, интенсивное таяние ледников и прочих критических гидрометеорологических факторов, увеличивают риски паводков, наводнений, рост селевой активности и угрозы схождения селей в горных районах. Катастрофические природные явления гидрологического характера занимают лидирующие позиции среди стихийных бедствий, происходящих в мире. Селевые русловые потоки, насыщенные тяжелым обломочным материалом, грязекаменными массами, порой достигают инерционной мощности в 100-300 м3/с. Схождение селей сопровождается масштабной разрушительной силой, часто наносящей значительный вред населенным пунктам, расположенным в бассейнах соленосных рек на протяженности в несколько километров. Разрушаются объекты транспортной инфраструктуры, мостовые, гидротехнические сооружения, автомобильные и железные дороги. Ущерб от селевых явлений сопровождается не только значительными экономическими потерями, но и человеческими жертвами . Горные территории среднеазиатского региона, включающие в себя высокогорье Тянь-Шаня, Памиро-Алая, Копет-Дага, подвержены значительным рискам селевой активности. Возникновению селевых очагов способствуют особенности рельефа местности, подверженность почвы высоким эрозийным изменениям, континентальный климат. Особенно высокая угроза схода оползней и селей возникает в сейсмоактивных регионах в весеннее время года и обусловлена сезонным ростом преимущественно ливневых осадков, таянием снежных масс, а также характерной для горного рельефа этого региона скудностью почвеннорастительного покрова . Селевые потоки являются одной из основных угроз для жизни населения, проживающего в горных районах Узбекистана. Сейсмоактивные регионы, расположенные в бассейнах рек Амударья, и 14 Сырдарья, подвержены частым оползням и обвалам. Ежегодно в этих районах происходит от 10 до 20 сильных селевых паводков с интенсивностью до 10 метров в секунду. Сложное прогнозирование селевых процессов наряду с такими опасными факторами как: высокими динамическими характеристиками и значительной ударной, разрушительной силой, способствующей аварийным эрозийным изменениям русла, образованию заносов и выносных конусов обломочного материала, становятся причинами разрушения инфраструктуры народного хозяйства и наносят порой катастрофический ущерб населению и экономике селеопасных регионов. В 90% случаев причиной образования селевых потоков на территории Узбекистана становится выпадение значительного количества ливней, в4% приводит таяние снежного покрова в горной местности, к оставшимся 6% можно отнести прочие факторы, обусловленные влиянием климатического характера. Возникновение селевых явлений имеет сложную структуру, включающую природные и антропогенные свойства. Гидродинамическая сила селевого потока определяется комплексной совокупностью характерных природных и техногенных факторов, в том числе климатоландшафтных и геоморфологических: особенности форм рельефа и степень выветривания почв, гидрометеорологические условия, характеристики растительного покрова; факторы, связанные с влиянием хозяйственной деятельности. Большое влияние на структуру почвы, ее характерные особенности и формы оказывает рельеф местности. Значительные уклоны склонов, активное выветривание грунта, оползневые и обвально-осыпные явления становятся причиной скопления в руслах рек рыхлообломочного материала и провоцируют схождение селевых потоков. Таким образом, при анализе и оценке селевых рисков территории республики Узбекистан необходимо учитывать широкий спектр факторов, включающий в себя: характеристики метеорологических условий, рельефа, 15 почвы, особенности рек, озер и других водных объектов местности и т.д. Высокие динамические характеристики селевой поток приобретает на крутых склонах при его насыщении значительной массой твердых обломочных материалов. Схождение селя характеризуется быстротой возникновения и прохождения, а также формированием конусов выноса большого объема обломочных материалов. Практически все реки в горной местности республики опасны угрозой селевого схождения по своим траекториям. Для качественного определения селевого режима важно обладать наиболее подробными данными о случаях сходов селей: времени возникновения, продолжительности, повторяемости, объеме селевых выносов, климатических характеристиках и т.д. На основании анализа аналитических данных о количестве и времени схождении селей в разных горных районах страны можно сделать вывод о характере образования селевых потоков и диапазоне повторяемости. На рисунке 3 приведеныданные о количестве произошедших схождений селей в районах страны за все время осуществления мониторинга с 1900 по 2021 годы. Рис.3 Количественный учет селевых инцидентов в административных районах Узбекистана за период 1900 – 2021 годов. 16 Средний диапазон частоты селевой активности можно определить десятилетним периодом. Селевую опасность местности можно отнести к очень высокой при образовании более 200 инцидентов схождения селей за весь период мониторинга, высокой от 100 до 200 инцидентов, средней до 100 случаев и низкой при возникновении менее 50 инцидентов. В горных районах Узбекистана селевые риски резко возрастают в сезонный период преимущественно выпадения ливневого обильного характера. В количества связи с осадков, проявлением климатических изменений в Республике в последние годы растет количество жидких осадков, выпадающих в летний период, что в совокупности с сезонным таянием снежников и ледников значительно повышает риски образования селей дождевого и прорывного характера, способных приносить значительный ущерб. Таким образом, климатические изменения влияют и на длительность сезона селевой активности, пиковые значения которого на территории Узбекистанасмещаются в сторону летнего периода. На рисунке 4 приведены данные по количеству схождения селевых потоков в течение года за период 1990-2021 год в отдельных областях республики. Рис 4. Данные по количеству схождения селевых потоков в течение года за период 1990-2021 год в отдельных областях республики. В основе определения селевой активности лежат мониторинговые 17 исследования повторяемости схождения селевого потока. Наиболее частое схождение селей характерно для небольших селевых бассейнов, а также для районов со склонными к выветриванию породами. До 61% селевых схождений в Узбекистане являются причиной материального ущерба народному хозяйству, в 17% сели становятся причиной гибели людей. К наиболее уязвимым по отношению к селевой опасности территориям республики относятся: замкнутая среди гор Ферганская долина, расположенная на западном склоне Памир-Алайских гор Кашкадарьинская область и Сурхандарьинская область, для которых высокую селевую опасность представляют притоки рек Сурхандарьи и Кашкадарьи, горные хребты Чирчик-Ангренский округа. Западную часть Зарафшанского округа с возвышающимися в той местности горными хребтами Нуратау, Каратау, Актау, Мальгузар относят к средней степени уязвимости, а остальная часть территории Зарафшанского округа имеет низкую степень уязвимости. Негативный опыт схождением селей и причинения ими значительного экономического ущерба, потери людских жизней говорит о том, что любую хозяйственную деятельность в горных районах, имеющих высокий уровень селевой опасности, необходимо осуществлять только с учетом результатов оценки рисков селевой угрозы и принятием мер по защите от влияния опасных инженерно-геологических факторов селевого воздействия. Таким образом, снижение рисков селевой активности тесно связано с осуществлением постоянного мониторинга данных об изменении климатических и метеорологических характеристик, картографирования, анализа обстоятельств и цикличности образования селей, факторов, моделирующих его зарождение, определения характерного времени и этапов формирования для возможности заблаговременного оповещения населения и выполнении превентивных мероприятий по защите от селевой угрозы. 18 Рис.5 Железной дороге Ташгузар – Байсун – Кумкурган каждый год происходят обвалы почвы и сели. 19 Заключение Геологический облик любой территории постоянно меняется, порой быстро. чаще незаметно для человека. Геологические процессы. приводящие к этим изменениям, называют эндогенными, если они связаны с проявлением внутренней энергии Земли, и экзогенными. когда вызываются действием внешних факторов - ветра. поверхностных вод и т.д. Активная хозяйственная деятельность приводит к интенсификации экзогенных геологических процессов. иногда их называют техногенным или инженерно-геологическим. Геологические и инженерно-геологические процессы, которые оказывают отрицательное воздействие на территории. хозяйственные и промышленные объекты. жизнедеятельность людей. называют опасными геологическими процессами (ОТ). Землетрясения и извержения вулканов связаны с глубинными процессами Земли по своим последствиям являются одними из наиболее разрушительных природных явлений. С начала ХХ столетия в результате землетрясений погибло более 1.5 тыс человек. Из крупнейших землетрясений этого периода можно назвать толчок в Сан-Франциско в апреле 1906 г. Под обломками зданий и вследствие вспыхнувших пожаров там погибло более 1 тыс. человек. 6 декабре 1972 г. два толчка с двухчасовым интервалом унесли жизнь почт 10 тыс. человек в Манагуа, столице Никарагуа. 6 декабре 1988 г. в Армении произошло землетрясение, жертвами которого стали 25 тыс, жителей городов Спитак и Ленинакан.
