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 ос-

Раздел 2. Геологическая среда города 59

нования. 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 зашита 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 поверхно­
стного водоотвода, предотвращение инфильтрации воды в почву и под­
стилающие 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 древес-но-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.

Пуотивокарстовые мероприятия разрабатывают для территорий, в строе­нии которых участвуют растворимые горные породы и имеются карстовые проявления на поверхности или в глубине массива этих пород. Основные

60 Экология города

противокарстовые мероприятия зависят от особенностей карстующихся по­род, их залегания, специфики защищаемых сооружений и могут включать следующие инженерные решения: запол нение уяргтпныу полостей; создание искусственного- водоупора и противофильтрационных завес; водопонижение иґрегулирование 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.

Противоселевая защита территорий включает комплекс технических со­оружений и инженерно-технических мероприятий. В состав селезадержива-ющих и селенаправляющих сооружений входят: плотины, каналы, селеспус-ки, 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 подтопле ние, 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 бере-гоуглубительные 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.

Раздел 2. Геологическая среда города 61

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. Вдольбе-реговые 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.

62 Экология города

Контрольные вопросы

1. Как изменяется рельеф территории в процессе ее урбанизации и как это влияет на
геологические процессы?

2. Какие геологические процессы относятся к опасным?

3. Какие меры предусматриваются для сохранения плодородного слоя почвы на урбани­
зированных территориях?

4. Как оценивают степень загрязнения почв городских территорий и уровень опасности
его для населения?

5. Существуют ли ограничения по использованию иловых осадков для удобрения почв?

6. На какие группы подразделяют горные породы в соответствии с их инженерно-
геологической классификацией?

7. Что такое тиксотропность и для каких пород она характерна?

8. Какие методы используются для улучшения свойств пород в качестве основания
зданий и сооружений?

9. Каким образом влияют залегающие в основании территории породы на дозу радиоак-

тивного облучения населения?

10. С какими факторами связано подтопление?

11. Какие инженерные мероприятия направлены на предупреждение карстово-суффози-
онных процессов?

12. Как предупредить подтопление территории города? Какие меры позволяют снизить
уровень подземных вод на подтопленных территориях?

Рекомендуемая литература

Адаменко О., Рудько Г. Екологічна геологія. Підручник для студентів вищих навч. закл. — К..: Манускрипт, 1998. — 370 с

Василенко В.М. и др. Атмосферные нагрузки загрязняющих веществ на территории СССР. — М.: Гидрометеоиздат, 1991. — 137 с.

Говард А., Ремсон И. Геология и охрана окружающей среды. Пер. с англ. — Л.: Недра, 1982. - 583 с.

Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения проектирования. СНиП 2.01.15-90. Госстрой СССР. - М.: АПП ЦИТЛ, 1991. - 32 с.

Кофф Г.Л. и др. Методические основы оценки техногенных изменений геологичес­кой среды городов. — М.: Наука, 1990. — 197 с.

Прогнозы подтопления и расчет дренажных систем на застраиваемых и застроенных территориях / Справочное пособие к СНиП 2.06.15-85. — М.: Стройиздат, 1991. - 277 с.

Радиация: дозы, эффекты, риск. — М.: Мир, 1990. — 78 с. Сает Ю.Е. и др. Геохимия окружающей среды. — М.: Недра, 1990. — 335 с. Чорний I.E. Географія грунтів з основами ґрунтознавства. — К.: Вища шк., 1995. — 240 с Экологическая геология Украины: справочное пособие. — К.: Наук, думка, 1993. — 407 с.

Раздел 3