Особливості будови літосфери, природно-ресурсна, мінерально-сировинна та енергетична безпека

При виявленні просадочних грунтів І типу, які від власної ваги можуть просісти до 5 см слід вжити наступні заходи:

1) Ущільнення (трамбування) просадочного грунту

2) Влаштовування  ґрунтових подушок з непросадочних або ущільнених грунтів;

При виявленні просадочних грунтів II типу, які від власної ваги можуть просісти більше ніж на 5 см слід вжити наступні заходи:

1) Влаштування пальового фундаменту з проходженням товщі просадочного грунту та опорою на непросадочні грунти

2) Замочування  грунтів в межах всієї площі просадочності з подальшим ущільненням просадочних грунтів підводними вибухами. Для цього знімають в зоні забудови знімають верхній шар просадочного грунту. У котлован виїмки насипають пісок, а виїмку обваловують. Потім в отриманий котлован наливають воду і після замочування просадочної товщі проводять вибухи, які, порушуючи структуру грунту, сприяють його ущільненню.

3) Використання водозахисних заходів  для запобігання можливих просідань.

4) Збільшення заглиблення фундаменту до відмітки нижче за рівень просадочності грунту, але не більше за максимальну довжину паль - 22 м;

 

Причини зсувів

Зсув може бути наслідком перезволожений грушу дощовими опадами, танення снігів, землетрусу, підмиву схилу та техногенної діяльності людини (вибухові та земляні роботи, вирубка лісу на схилах та інше). Активізація зсувів залежить від інтенсивності живлення грунту підземними та поверхневими водами. Об'єм грунту, який зміщується під час зсуву, може бути від декількох сотень до мільйонів кубометрів, а швидкість коливається від декількох метрів на рік до декількох метрів на секунду.

 

Надзвичайні екологічні ситуації зумовлені розвитком екзогенних геологічних процесів.

РОЗБУХАННЯ ГРУНТІВ

Місцеві підняття (висотою  до 20 см і більше) території на якій розташовані інженерні споруди (будинки, автодороги, залізниці, зумовлені взаємодією води з розбухаючими мінералами чи з сезонним промерзанням верхньої частини грунту (та збільшенням його об'єму при кристалізації льоду). Внаслідок наявності у геологічній будові території розбухаючи грунтів утворюються горби та підвищення рельєфу (при надходженні води у грунт чи її кристалізації у лід) і западини та пониження рельєфу (при обезводненні грунту чи розтанені льоду)

 

Надзвичайні екологічні ситуації зумовлені розвитком екзогенних геологічних процесів.

КарСТ - ЦЄ прОЦЄС рОЗЧИНЄННЯ водо-розчинних порід: солей, гіпсів, вапняків.

При взаємодії  води з соляними породами вода розчиняє сольові мінерали, які відносяться до хлоридів, сульфатів та боратів натрію, калію, кальцію, магнію, літію. галіт — NaCI, сильвін — KCl, карналіт KCl*MgCl₂*6H₂0 каїніт KCl*MgSO_i*3H.O. лангбейніт ICSO_i*2MgSO_r

Розчинність солей  може досягати 320 г/л (NaCI) ^{і навіть 425 г/л (калійні солі)}

При взаємодії  води з гіпсово-ангідритовими породами вода розчиняє сульфати кальцію — ангідрит CaS0₄, гіпс CaS0₄*2H₂0,

Розчинність гіпсу  може досягати 2,5 г/л

При взаємодії  води з вапняками, мертелями та доломітами вода розчиняє карбонатні мінерали - кальцію, магнію — кальцит СаС0₃ магнезит МдС0₃, доломіт СаМд(С0₃)₂

Розчинність карбонатів може досягати 0,5 г/л

 

Морфологічні прояви карсту: кари та понори

Кари - наслідок руйнації хімічно-нестійких в екзогенних умовах порід (вапняків, гіпсів та ін) шляхом розчинення і механічної деструкції поверхневими водами. Карри мають форму борозди, корита у вигляді системи гострих гребінців, розділених між собою), глибиною від 2 до 8-12 м. Понори - заглибини у вапняках і гіпсах, що сформувались внаслідок просочування на глибину агресивних поверхневих вод. Мають форму воронки

 

Морфологічні прояви карсту: карстові порожнини та печери

карстові порожнини, печери - наслідок руйнівної роботи підземних вод, який проявляється у розчиненні і механічному руйнуванні порід, які є нестійкими в езогенних умовах. На відміну від поверхневих вод підземні води більше руйнують породи хімічно вилуговуючи їх та формують карстові порожнини різного масштабу (печера "Оптимістична" на Поділлі має наприклад довжину понад 200 км).

 

Стадії розвитку карсту

1) Корозійно-ерозійна стадія:

а)проникнення агресивних воду товщу водорозчинних порід;

б)зниження рівня базису ерозії;

в)активне розчинення водорозчинних порід, за умови збереження стійкості склепіння:

2) Обвально-суфозійна стадія:

а)подальше розчинення водорозчинних порід;

б)суфозія теригенного матеріалу (піску, глини) з вищележачих товщ у карстову порожнину та її 
самокольматація;

в)поява заколів та тріщин на поверхні, просідання з утворенням стінок відриву біля контурів майбутнього карстового провалу

3) Обвальна стадія:

а)обрушення вищезалягаючих четвертинних відкладів та утворення карстових порожнин на поверхні;

б)заповнення карстової порожнини водою, піском та глиною.

4) Стадія стабілізації карстової лійки та формування карстового рельєфу

а)розширення карстової порожнини

б)припинення розчинення;

в)формування кута природного відкосу перекриваючих порід та стабілізація карстової лійки з формування карстового рельєфу

^{Динаміка  зсувного процесу}

Зсуви відбуваються з різними  швидкостями (повільні, середні, швидкі). Швидкість швидких — десятки  кілометрів за годину.

Зсуви можуть руйнувати населені пункти, знищувати сільськогосподарські угіддя, створювати небезпеку для  трубопроводів, ліній зв'язку, електропередач тощо. Крім того, вони можуть перегородити долину, створити завальне озеро і  сприяти утворенню паводків. Наприклад, зсуви грунту на Закарпатті, в Китаї призвели до числених жертв.

1. Безумовною передумовою ймовірності розвитку карсту є наявність у геологічній будові території водорозчинних порід: солей, гіпсів, вапняків.
2. Визначальною передумовою розвитку карсту є локалізація легкорозчинних порід (вапняків, гіпсів, кам'яних та калійних солях) в зоні активного водообміну чи наявність у їх товщі водоносного горизонту.
3. Головною передумовою розвитку карсту є наявність зон живлення, транзиту та розвантаження агресивних вод у товщу легкорозчинних порід.

 

Надзвичайні екологічні ситуації зумовлені розвитком екзогенних геологічних процесів. СУФОЗІЯ

підкопування, підривання) утворення лійок, блюдець, западин, провалів на денній поверхні у зв'язку з механічним вимиванням тонко-та грубо-дисперсних мінеральних частинок ґрунтовими та інфільтраційними поверхне-вими водами, з виникненням підземних та поверхневих порожнин, які супроводжуються провалами та зміщеннями земної поверхні.

^{Передумови  розвитку суфозії:}

1. Безумовною передумовою розвитку суфозійних процесів є наявність у геологічній будові території різнодиспесних незв'язаних грунтів: мулистих, опіскованих та нещільних глин, суглинків, супісків, оглянених пісків.
2. Визначальною передумовою розвитку суфозійного процесу є локалізація різно дисперсних незвязаних грунтів в зоні аерації та активного водообміну.

3) Головними передумовами розвитку суфозії є перехід твердої фази грунту у колоїдний розчин та вимивання тонких фракцій грунту потоками поверхневих і інфільтраційних вод у зони транзиту та розвантаження.

^{Причини розвитку суфозії}

^{1) Відсутність чи мала потужність (до 2-3 м), водотривких пор}

2) наявність вертикальної фільтрації підземних вод, яка створює передумови для суффозіного винесення пухкого грунту

3) Наявність зон живлення (водогін, водоносний горизонт) та розвантаження (карст, глибоковрізана долина річки);

Кількісні критерії оцінки існуючої суфозійної небезпеки для  будівництва інженерних споруд

Тип 1 - дуже низька небезпека, немає обмежень на будівництво; Тип 2 - низька небезпека, вимагає незначного здорожчення будови; Тип 3 - середня небезпека із значним здорожченням будови; Тип 4 - висока небезпека, робить будівництво проблематичним.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекція № 6. Ендогенна  безпека стійкості довкілля. Загазованість  геологічного середовища, небезпечні ендогенні геологічні процеси, їх причини і наслідки, прогноз та попередження, способи забезпечення

екологічної безпеки.

Під загазованістю геологічного середовища розуміють підвищені  концентрації у ґрунтовому повітрі, підвальних приміщеннях, гірничих виробках вибухонебезпечних вуглеводневих  газів та вугільного пилу, радіоактивних  газів - радону та торону, токсичних і задушливих газів -сірководню, вуглекислого газу, силікатного пилу та ін. Загазованість має як екзогенну так і ендогенну природу, тісно пов'язана з особливостями геологічної будови, тектонічного режиму, гірничого впливу на надра та іншими чиннками, що мають як природні, так і техногенні причини.

Якщо склад атмосферного повітря наступний N₂ - 78 %, 0₂ - 21 %   Інертні гази - 0,9% СО_г - 0.035% (або 350 ррт)

To склад ґрунтового повітря може бути суттєво збагачений С0₂ - до 21%,метаном СН₄ - до 35%, сірководнем H₂S - 5%, радоном Ra до 0,2%

Причини вибухів метаново-повітряних сумішей у вугільних шахтах

Часті вибухи метано-повітряної суміші та суміші повітря і вугільного пилу, через раптові викиди та недотримання правил техніки безпеки притаманні для вугільних родовищ Донецького басейну, що призводять до чисельних жертв. Вугільні шахти за ступенем небезпеки по метану, поділяються на наступні категорії: І — до 5 мЗ/т; II —5-10 мЗ/т; III —10-15 мЗ/т; IV (надкатегорійні) - понад 15 мЗ/т чи з суфлярним виділенням метану; V — шахти, які розробляють пласти, небезпечні чи загрозливі по раптових викидах газу; VI — шахти, в яких відбуваються викиди породи з виділенням метану. Причиною підвищення та раптового зростання концентрації вуглеводневих газів є газові еманації з порового середовища гірських порід та органічних скупчень у вільний замкнений, слабопровітрюваний, невентильований простір гірничих виробок, підвальних приміщень, підземних комунікацій, понижень рельєфу. Крім штучно створених шляхів міграції, надзвичайно важливими для переміщення вуглеводневих природних газів і утворення загазованих ділянок є природні канали руху-зони підвищеної тріщинуватості, гідрогеологічні «вікна» у водотривах та ін. Рушійною міграції вуглеводів є різниця тисків та процеси дифузії.

 

Магнітуда землетрусу за 12-бальною шкалою Меркаллі

I бал не відчувається людьми.

II бали      Відчувається в спокійній обстановці на верхніх поверхах будівель.

3. бали В ідчувається в приміщеннях; здається ніби під вікнами проїжджає легка вантажівка. Гойдаються висячі предмети
4. бали     Здається, ніби проїжджає важкий грузовик; дзвенять шибки, посуд, скриплять двері.

V балів    Відчуваються на вулиці; прокидаються люди випліскується з посуду рідина.

VI балів Відчуваються всіма; перелякані люди вибігають на вулицю; тріскається штукатурка і цегляна кладка; зсовуються і перевертаються меблі; розбиваються шибки.

VII балів Важко стояти на ногах; відчувається водіями автомобілів, що рухаються; обсипається штукатурка, падає цегла, керамічна плитка і т.д.; дзвенять великі дзвони; на поверхні водоймищ виникають хвилі.

VIII балів - Важко вести автомобіль; падає штукатурка, руйнуються деякі цегляні стіни, димарі, башти, пам'ятники; обламлюються вітки дерев; в сирому грунті утворюються тріщини.

IX балів Загальна паніка; тріскають каркаси будов і підземні труби; утворюються значні тріщини в грунті і піщані воронки.

X балів Руйнуються більшість цегяної кладки, каркасних споруд і фундаментів; серйозні пошкодження дамб і насипів; руйнуються мости; могутні обвали.

XI XI балів значні деформації залізничних колій; повністю виходять з ладу підземні трубопроводи.

XII балів Практично повне руйнування; порушення лінії  горизонту; злітають в повітря окремі предмети.

Шкала Ріхтера, є однією з найпоширеніших, названою ім'ям американського сейсмолога Чарльза Ріхтера (1890-1985) характезує величину М (магнітуду) землетрусів.

1. балів — Слабкий землетрус, який може бути зареєстрований за допомогою приладів
2. балів — не відчувається людьми
3. балів — Відчувається на верхніх поверхах будівель і споруд

2,5 - 3,0 балів — Відчувається у всій будівлі; підвішені предмети гойдаються. Щорічно реєструють приблизно 100 000 таких землетрусів.

3,5 балів — Відкриваються двері, вікна, дзвенить стекло

4. - 4,5 балів — Відчувається зовні приміщень, з'являються брижі на поверхні калюж і водоймищ. Поблизу епіцентра можуть спостерігатися невеликі пошкодження