Суффозия Студент 3 курса группы РГК-20-2 Заболотнов Александр Андреевич Москва, 2023 Определение Суффозия – процесс механического выноса мелких частиц из грунтов, заполнителя трещин и полостей фильтрационным потоком подземных вод. Последствия • Данный процесс, на территориях застройки практически всегда развивается мгновенно и способен привести к природно-техногенным катастрофам разного масштаба, а также к значительным экономическим потерям. Последствиями которой являются провалы грунта и проседание вышележащей толщи, а также образование отрицательных форм рельефа на территории застройки и прилегающих территориях. • По размерам суффозионные воронки достигают до 10, а иногда, и 100 м Проявление суффозии в рельефе • Суффозионные проявления поверхностные, как правило, это отрицательные формы рельефа, и подземные – структурные элементы массива горных пород. Поверхностные суффозионные формы могут быть как аккумулятивными (конусы суффозионного выноса), так и деструктивными (поноры, провалы, оседания). Наиболее типичные поверхностные проявления суффозионного процесса – оседания и провалы, представляющие собой замкнутые понижения земной поверхности округлой формы. Склоновые поверхностные проявления суффозии подразделяются на два типа. К первому относятся различные ниши. Ко второму типу склоновых суффозионных проявлений относятся оползни. Механизм • Механизм развития механической суффозии можно сравнить с песочными часами. По мере выноса частиц грунта, сначала образуется область разуплотнения, потом возникает полость. Ее рост происходит как в стороны, так и вверх. Постепенно формируется свод, который «перемещается» вверх, становясь все тоньше. Наступает момент, когда свод обрушается, и мы наблюдаем очередной провал. Механизм • При фильтрационном разрушении горных пород происходит свободное перемещение частиц более мелкозернистого грунта в порах более крупнозернистого или при пересечении потоком поверхности контакта со стороны более мелкозернистого грунта. Механизм • Если внутри толщи горных пород или на ее контакте с искусственным образованием имеется сквозной канал, соединяющий источник поступления воды с какой либо полостью или зоной разгрузки, суффозия принимает вид подземной эрозии, т.е. размывания дна и стенок канала текучей подземной водой. Механизм • При осуществлении суффозионного процесса подземные воды не только производят разрушительную работу, но и транспортируют материал, образующийся в результате деструкции горных пород, из одного места в другое, иногда на значительные расстояния. Этот материал может аккумулироваться в порах, трещинах и полостях горных пород, либо выноситься на земную поверхность. Виды Суффозия Внутренняя – вынос материала в трещины и полости горных пород Внешняя – вынос материала на земную поверность Факторы развития суффозии Для начала отметим, что процессам суффозии подвержены: преимущественно пылеватые и мелкозернистые пески лессовые и реже пылеватые и глинистые грунты Факторы развития суффозии: Суффозионному процессу благоприятствуют восходящие современные тектонические движения Развитию суффозии способствует наличие в геологическом разрезе песчаных и лессовых грунтов Развитие суффозии тем больше, чем более контрастен рельеф данной местности Деревья и кустарники укрепляют своими корневыми системами толщи дисперсных грунтов Виды • Виды суффозии по перемещению: Причины суффозии • Основной причиной развития суффозионных процессов является силовое воздействие гравитационной воды, свободно движущейся в дисперсных и сцементированных обломочных горных породах и производящей разрушительную работу. Условия • Создание условий, необходимых для проявления суффозии Условия Факторы • Факторами инициирующеми суффозию могут быть природные и техногенные процессы: Оценка • Для развития суффозионного процесса необходимы определенные скорость и величины градиентов. Для расчета начальной скорости фильтрационного потока при которой может начаться суффозионный вынос, можно воспользоваться формулой Зихарда: • Наиболее важным условием развития суффозионного процесса является наличие неустойчивых горных пород, т.е. с коэффициентом неоднородности гранулометрического состава: Оценка • Зависимость минимальных градиентов от степени неоднородности породы при фильтрации снизу вверх ( по В.И. Истоминой): Схематическая карта развития суффозии на территории РФ (2003 год) Суффозия в Москве Специалисты геологической службы Мосэкомониторинга Департамента природопользования и охраны окружающей среды Москвы постоянно отслеживают суффозионные процессы в городе. Наиболее активно такие процессы развиваются в северо-западных районах около станций метро «Беговая», «Полежаевская» и «Октябрьское Поле» Изучение суффозии • Суффозия на сегодня является актуальной геотехнической проблемой, так как устранение ее последствий требует проведения технологически сложных и дорогостоящих работ. В частности, изучаются: геологическое строение; свойства пород: гранулометрический состав, растворимые соли, трещиноватость и т.д.; условия движения поверхностных и подземных вод; рельеф. Используются методы: инженерногеологическая съёмка; опытное изучение критических скоростей и градиентов в поле и в лаборатории. Прогноз • Для прогноза возможного обрушения дисперсных пород в результате образования суффозионных полостей используется следующая формула: Прогноз • Важнейшей задачей при прогнозе развития суффозионного процесса является предсказание местоположения ожидаемого провала. Для этого используют информацию, получаемую в ходе динамического и статического зондирования. Прогноз Лабораторный метод Мероприятия по защите Все меры по локализации суффозионного процесса разделены на пассивные и активные. Пассивные мероприятия связаны с рациональным размещением инженерных сооружений, их конструктивными особенностями и проведением мониторинга природно-технических систем, расположенных в зонах возможного развития суффозии. Мероприятия по защите Активные меры направлены на устранение причин развития процесса суффозии: • Осушение или уменьшение скоростей фильтрации; • Перекрытие мест выноса частиц породы фильтрующим грунтом – обратный фильтр; • Искусственная цементация. Мероприятия по защите Противосуффозионные мероприятия Профилактические – используются до начала строительства сооружения Оперативные – используются в условиях взаимодействия сооружения с окружающей средой. Крупные примеры Провал грунта в Москве на Большой Дмитровке в 1998 году Крупные примеры Провал грунта в Самаре на улице Нагорная Крупные примеры Провал грунта в Самаре, 1999 год. Спасибо за внимание!
