Курсовая работа: Геологическая деятельность человека и ее последствия
Все шире при строительстве используют взрывы. Их мощность нарастает. Один
из крупнейших неатомных взрывов произошел 5 апреля 1958 г. Между о. Ванкувер и Западной Канадой. Здесь в тоннеле, прорытом в большой подводной скале,
заложили 1250 т взрывчатки. Подземные толчки от взрыва были зарегистрированы на
расстоянии свыше 1000 км. Это сотрясение земных масс привело к нарушению
первоначального строения пород в зоне, размеры которой очень велики. Еще более
эффективна по своему воздействию термоядерная взрывная энергия. Мощные
подземные атомные взрывы вызывают сейсмические колебания, отмечаемые даже в
отдаленных уголках земного шара.
В этой связи следует подчеркнуть, что если для строителей имеет главное
значение направленный выброс земной массы с целью создания выемки определенных
размеров, то для инженерно-геологического обоснования целесообразности таких
мероприятий требуется соответствующее изучение состава и свойств пород,
подлежащих быстрому перемещению.
Таким образом, нарушения в приповерхностной части литосферы в результате
инженерно-строительной деятельности по своим причинам и последствиям могут быть
многообразными. Они должны стать объектом специального углубленного изучения.
Влияние горнотехнической деятельности
Эта деятельность, затрагивающая непосредственно недра, как правило,
связана с более сложными процессами. В природных условиях известным их аналогом
являются нарушения, вызванные карстовыми явлениями, суффозями и т.д., при
которых возникают провалы и опускания земной поверхности из-за образования
подземных пустот. Деятельность человека, связанная с созданием таких пустот,
прежде всего проявляется в отборе из недр полезных ископаемых.
Здесь мы имеем дело либо с искусственно созданными пустотами при
подземной выемке твердых полезных ископаемых, либо с последствиями удаления
жидких или газообразных наполнителей из пустот, ранее существовавших в земной
коре.
Отмечены и катастрофические нарушения. Они наблюдались в гавани Лонг-Бич
близ Сан-Франциско (Калифорния) на третьей по величине нефтяной структуре США —
Уилмингтон. К 1957 г. Поверхность района опустилась почти на 8 м. Возникло своеобразное эллиптическое прогибание площади с осями длиной 10 и 65 км. Разрушились здания, мосты, дороги и промышленные сооружения. Ущерб превысил 100 млн. дол.
Скорость оседания соответствовала темпам добычи нефти, давление в
эксплуатируемых скважинах снизилось со 150 до 15—22 кгс/см2.
Подземные воды тут получали с глубины 550 м и меньше, поэтому считалось, что в данном случае откачка вод не оказывала столь существенного влияния на оседание
поверхности. Хотя прибрежный район Калифорнии является зоной современных
движений земной коры, однако в последнее время не было зафиксировано усиление
тектонических движений, обусловленных природными факторами. Причина,
безусловно, заключена в хозяйственной деятельности человека.
Этот пример, в котором не учитывалась возможность суммарного воздействия
на поверхностную часть Земли, нарушений, вызванных человеком и одновременно
стихийными геологическими силами.
При усиленном отборе жидких и газообразных полезных ископаемых одной из
главных проблем является поддержание первоначального давления в пластах. Оно
способствует максимальному извлечению необходимых минеральных веществ и
сохранению стабильного состояния определенных участков земной коры.
В результате искусственного освобождения пустот при эксплуатации
подземных вод, жидких и газообразных полезных ископаемых, залегающих, как
правило, в осадочных породах, процессы изменения внутрипластового давления
влекут за собой цепную реакцию других нарушений: изменяется термический,
газовый и геохимический режим в верхней части литосферы.
Установлено, что понижение пьезометрического уровня подземных вод на
каждые 10 м водоносной толщи увеличивает нагрузку вышележащих пород в среднем
на 1 кгс/см2.
Наиболее прочны скальные породы. Они практически не сжимаются. Глинистые
образования, илы, сапропели, торфы дают большие осадки. Их степень уплотнения
зависит от многих факторов: возраста, происхождения, влажности и т.д. Там, где
залегают подобные породы, и отмечены наиболее заметные оседания поверхности —
тектонические нарушения, связанные с хозяйственной деятельностью человека.
Совместное влияние инженерно-строительной и горнотехнической деятельности
Человек воздействует на приповерхностную часть литосферы чаще всего
двусторонне. Там, где он занимается инженерно-строительной деятельностью,
нередко эксплуатируются и недра. Особенно это характерно для горнорудных
районов. Подработка застроенных территорий заставляет подчас переносить поселки,
а иногда и города на новые места или ставить вопрос о прекращении добычи
полезного ископаемого.
Приповерхностные участки на территории таких крупных поселений могут
деформироваться вследствие ряда причин. Это добыча строительных полезных
ископаемых и возведение подземных сооружений, понижение уровня грунтовых вод
при водоснабжении, сжимание и разрыхление земных масс под влиянием осушения и
увлажнения или разложения органических веществ, количество которых все время
возрастает в так называемых культурных отложениях.
Большинство подобных причин приводит к опусканию застроенных территорий.
Положение усугубляется тем, что деформации происходят не одновременно. По
степени воздействия можно выделить основные причины нарушений.
1.
Понижение уровня безнапорных и напорных водоносных горизонтов в районах
городов. Радиус распространения осадков здесь достигает тысяч метров. Возникшие
локальные опускания имеют тенденцию к слиянию и переходу в региональные, так
как водопотребление постоянно увеличивается.
2.
Строительство подземных сооружений, в частности метрополитена. В данном
случае опускается узкая полоса территории шириной несколько сотен метров.
3.
Действие статических и динамических нагрузок. Под действием веса
сооружения образуются осадочные воронки, которые распространяются за пределы
зданий на десятки метров. Динамические нагрузки от транспорта распространяются
вдоль дорог. На небольших участках сказывается действие вибрационных и других
ударных механизмов.
4.
Изменение режима влажности пород и разложение органических веществ в
зоне аэрации.
Таким образом, речь идет о комплексном сочетании горнотехнических
(внутренних) и инженерно-строительных (внешних) причин.
Гидрогеологические исследования в Лондоне показали, что длительное
искусственное понижение подземных вод и создание депрессионных воронок в зонах
откачки привели к возникновению новых процессов. Изменились гидродинамический,
химический и температурный режимы водоносных горизонтов, переместились области
питания, стока и разгрузки вод. Это в свою очередь привело к тому, что реки на
отдельных участках из естественной дренажной системы превратились в источники
питания подземных вод. В окрестностях Большого Лондона отмечено исчезновение
родников и мелких ручьев. Ухудшилось и качество пресной воды, из эстуария
начали поступать солоноватые морские воды. Так изменялась гидрогеологическая
обстановка. Наряду с этим преобразовывались осадочные породы. Происходил
процесс их осушения и уплотнения.
Следует отметить, что в отличие от Москвы и Лондона в ряде крупнейших
городов мира тектонические движения земной поверхности, вызванные усиленным
водоотбором, уже теперь приводят к катастрофическим последствиям, требующим
принятия неотложных мер. Венеция возникла в лагуне, состоящей из 117 мелких
островов. 15 тысяч домов города поставлены на миллионы свай длиной от 3 до 10 м. Сваи в илистое или песчаное дно. Венеция соединена с сушей почти четырехкилометровой дамбой.
Казалось бы, со временем благодаря наносам с суши и уменьшению процессов
размыва здесь будут накапливаться минеральные отложения. Иначе говоря, Венеция
должна превращаться в сухопутное поселение. Однако каждое столетие она
опускается примерно на 20 см в море. Когда-то вход в гавань охраняла крепость
Св. Андрея. В 1950 г. Знаменитое творение зодчего Санмикели обрушилось.
Относительно будущего этого уникального города пока преобладают
пессимистические прогнозы.
С давних времен Япония усиленно потребляет подземные воды. Их откачка
привела к уплотнению массивов пород, сложенных осадочными образованиями. Теперь
часть Токио располагается ниже уровня моря. Оседание отмечено на площади в
несколько сотен квадратных километров. В отдельных местах поверхность ежегодно
опускается на 18-20 см. За полстолетия город опустился почти на 3,5 м, притом наиболее быстрые опускания происходили в последнее время. Любопытен и такой факт. К
концу второй мировой войны многие скважины в Токио не работали, и оседание
поверхности прекратилось. Это свидетельствует о том, что тектонические
нарушения здесь, безусловно, связаны с хозяйственной деятельностью человека.
В последние десятилетия проблемы городского строительства и охраны
окружающей среды поставили на повестку дня задачу хозяйственного освоения недр
под промышленными и культурными центрами. Тысячи километров подземных дорог
сооружены под большими городами. Все это требует продуманного изучения и
прогнозирования тех изменений, которые могут возникнуть в результате развития
работ, сочетающих в себе инженерно-геологические и горнотехнические аспекты.
По данным вопросам, относящимся к горной геомеханике, имеется достаточно
обширная литература, которая может быть весьма полезной, в частности при
теоретических и прогнозных разработках и в целом для комплексного рассмотрения
проблем, связанных с влиянием деятельности человека на строение
приповерхностных участков литосферы.
В горном деле, например, используют два основных вида защитных
мероприятий: горные и конструктивные. Наиболее эффективными считаются горные
мероприятия, так как они предусматривают частичное или почти полное сохранение
ранее существовавших природных условий в породах, залегающих над подземными
выработками. В настоящее время к числу таких общепризнанных мер относят
закладку отработанных участков материалом, дающим наименьшую усадку
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 |