Компоненты инженерно-геологических условий

Инженерно-геологические условия это комплекс сведений о свойствах некоторого объема литосферы и протекающих в ней процессах, учитываемых при проектировании, строительстве и эксплуатации сооружения. Очень важным представляется высказывание о том, что инженерно-геологические условия нужно рассматривать в целом, как взаимосвязанную систему компонентов геологической обстановки. Обсудим понятие «инженерно-геологические условия» с позиции системного анализа. Для этого рассмотрим, какие данные о геологической среде включаются в комплекс сведений, понимаемых в совокупности как инженерно-геологические условия.

Сведения можно группировать так, как это сделано в табл. 3.1.

Таблица 3.1 Сведения о литосистемах, составляющие в совокупности содержание понятия «инженерно-геологические условия

Нетрудно заметить, что эти сведения характеризуют структуру, свойства и движение литосистемы (геологический процесс ее эволюции), а точнее, те их аспекты, которые являются существенными с точки зрения их инженерно-геологической оценки.

Компонентами литосистемы, ее подсистемами могут быть:

• геологические тела, выделенные по вещественному признаку, в том числе имеющие таксономическую определенность;

• блоки пород, разграниченные тектоническими нарушениями или трещинами;

• водоносные горизонты и относительные водоупоры;

• геоморфологические элементы.

Пространственные отношения этих компонентов составляют структуры исследуемой литосистемы. Геологическое строение и условия залегания горных пород характеризуют геологическую структуру. Тектоническое строение и трещиноватость горных пород нередко являются главными признаками, учитываемыми при выделении элементов системы. Они определяют взаимное расположение и отношение твердой и жидкой фаз (пространственный аспект структуры литосистемы) и важнейшие свойства системы (движение подземных вод, водопроницаемость, сжимаемость и прочность). Гидрогеологические условия определяются не только свойствами подземных вод, но и отношениями твердой, жидкой и газообразной фаз геологической среды. Характер дискретности твердой фазы (горных пород) предопределяет тип подземных вод (поровые, трещинные, карстово-трещинные воды) и их динамику. По-видимому, как и для твердого минерального вещества, можно говорить о гидрогеологическом строении (гидрогеологической структуре) литосистемы, под которым понимаются пространственное расположение и отношения водовмещающих пород и водоупоров.

Для инженерной геологии важнейшее значение имеет гидрогеологическое строение верхней части геологической среды, включающей первый от поверхности водоносный горизонт и приповерхностные слои горных пород, обводняемые в результате строительства. В процессе инженерно-геологических исследований помимо гидрогеологического строения изучают и гидродинамические свойства литосферы: направление и скорость движения подземных вод, области питания, транзита и разгрузки, связи водоносных горизонтов. Кроме того, изучают состав, состояние и свойства подземных вод и их взаимодействия с горными породами и сооружениями.

Геоморфологические условия при инженерно-геологических исследованиях изучают тогда, когда литосистема имеет поверхность раздела с атмосферой или поверхностной гидросферой. Геоморфологический облик поверхности литосистемы формируется в результате ее взаимодействия с внешними средами, атмосферой, космосом, поверхностной гидросферой, биосферой, искусственной средой, глубинными геооболочками. Характер взаимодействий обусловлен: эндогенными процессами, определяющими направленность процессов аккумуляции (отрицательные тектонические движения), выветривания и денудации (положительные движения земной коры); свойствами приповерхностной части литосферы; свойствами внешних сред, которые обычно обозначают собирательным термином «физико-географическая обстановка». Таким образом, геоморфологический облик поверхности литосистемы (геоморфологическое строение) обусловлен свойствами геологической среды (прежде всего свойствами горных пород), а также геологическими, главным образом экзогенными, и инженерно-геологическими процессами. Эти процессы характеризуют развитие геологической среды, изменение состояний литосистемы. Важность и необходимость изучения процессов в ходе инженерно-геологических работ очевидна. Следует лишь заметить, что любой процесс можно изучить во время режимных исследований. При разовых (сингулярных) исследованиях получают информацию о состоянии системы на момент исследований — данные о проявлении процесса.

Таким образом, понятие «инженерно-геологические условия» включает три группы сведений, характеризующих структуру, свойства (отдельных фаз, компонентов и свойств литосистемы в целом) и функционирование литосистемы.

Инженерно-геологические условия — такие свойства геологической среды и такие происходящие в ней процессы, которые оказывают влияние на принятие тех или иных решений, определяющих размещение сооружений, выбор их типов и конструкций, способов строительства (методов ведения горных работ), методов эксплуатации, способов оптимального управления геологической средой.