Геологическая среда - определение термина

Инженерно-геологические изыскания для строительства плотин и гаэс: задачи исследований на разных стадиях.

Материалы изысканий должны охарактеризовать компоненты геологической среды, прогноз ее изменения под влиянием природных и техногенных факторов; на различных стадиях необходимы изучение и оценка с разной детальностью следующих факторов:

1) деформируемости и прочности неоднородных трещиноватых массивов пород основания и примыканий плотины и других объектов гидроузла с учетом действующих напряжений, изменения свойств от воздействия строительных работ и фильтрационных потоков для обоснования: выбора мест и типов сооружений; их надежности; необходимости упрочнения оснований и для решения других проектных задач; особого внимания требует изучение основания в закарстованных, многолетнемерзлых, просадочных, растворимых и сильносжимаемых породах;

2) современной устойчивости склонов и прогноза ее изменения, включая оползни, обвалы и другие явления, определение степени опасности для сооружений

3) разрывных и складчатых структур, режима и величин их современных движений и напряженно-деформированного состояния массивов пород

4) современных гидрогеологических условий, прогноза возникновения и режима фильтрационных потоков и потерь в целях определения «силового» и химического воздействия на породы основания и склонов, на активизацию оползней, карста и других процессов, а также для обоснования системы дренажных и противофильтрационных мероприятий;

5) особенностей геологической среды, определяющих инженерно-геологические критерии сейсмического микрорайонирования, и их разработки;

6) современных экзогенных геологических и инженерно-геологических процессов — оползней, обвалов, курумов, селевых потоков, карста и других опасных явлений для сооружений гидроузла и их строительства в целях разработки и своевременного осуществления инженерной защиты.

Для успешного решения поставленных главных задач изысканий, от которых зависит уровень проектирования, необходимо изучение следующих вопросов, непосредственно с ними связанных, что позволит более достоверно обосновать оценку:

— стратиграфо-литологическое, фациальное расчленение формаций и массивов пород, выявление их изменчивости, основных деформирующих горизонтов, слоев и контактов, завершаемое составлением детальных пластово-структурных карт, особенно необходимых для стадий ТЭО и Проекта;

— пространственно-количественный анализ литогенетической, тектонической, экзогенной и техногенной трещиноватости массива

— изучение процессов разгрузки напряжений и выветривания, строения и свойств древних и современных

— инженерно-геологическое и гидрогеологическое обоснование способов производства строительных работ — проходки глубоких котлованов, водопонижения, укрепительных и противофильтрационных инъекций (цементации и др.), возможности создания плотин взрывами и т. п.;

— разработка новых и совершенствование существующих методов анализа и прогноза: сравнительно-геологического, физического и математического моделирования применительно к особенностям строения геологической среды, процессам и характеру действия техногенных факторов.

Методика изысканий:

1.Составление схемы исследования стока реки в целом А)сбор мат-ла Б)редкие рекогносц-е исслед-ия В)ИГ съемка в масштабе 1:50000-1:100000 с врезками отдельных участков возм.размещ.плотины в М. 1:5000-1:10000

2. Предпроектная док-ция и обоснование инвестиций. А) Основной вид работ-ИГ картирование в М. 1:5000-1:25000+все остальные виды работ в min объеме. Б) Бурение В)ГГ опытные работы(откачки и наливы)Г)Лабораторные работы в небольшом V.

3. Стадия проектной док-ции. Осн.задача – расчленение массива на ИГЭ, определение нормативных и расчетных показателей по каждому ИГЭ + максимально полная гидродинамическая модель. А) ИГ картирование в М. не мельче 1:5000+все остальные виды работ в полном объеме (получение всех показателей и их статистическая, ебать ее, обработка. Б)Оценка устойчивости склонов и возм.проявления склоновых процессов. В) Выявление геологических факторов, влияющих на изменение экологической обстановки района ГАЭС с обоснованием мер защиты окружающей среды.

Еще термины по предмету «Геология»

Понятие «Окатывание» золота

изменение первичной формы золотин при механических воздействиях в ходе образования россыпи. «О».з. выражается в расплющивании, загибании, прижимании выступающих частей золотин (обмятие), появлении тонких отслаивающихся корочек золота на окатанных самородках (наклеп), истирании. На сростках при этом иногда возникают шляпки из золота (как бы заклепки) облекающие зерна кварца (расклепывание золота). «О».з. приводит к округлению неровных комковидных и кристаллических золотин, сопровождается их истиранием. Уплощенные золотины могут утоняться, превращаясь в чешуйки.

Аккумуляция нефти и газа

этап в общем процессе миграции УВ, когда интенсивность их рассеяния из какого-либо объема горной породы (ловушки) меньше интенсивности их поступления в этот объем. Нефть всегда содержит то или иное количество растворенного в ней газа. Газ может накапливаться обособленно или с некоторым количеством растворенных в нем жидких УВ (конденсата). Фазовое обособление нефти и газа может происходить как в процессе формирования залежей, так и при последующем их переформировании (расформировании).

Геологический профиль, или геологический разрез
Геологическая эпоха
Геологическая эра
Геологический климат
Геологическая опасность
Геологические карты
Геологический отвод
Платформа геологическая
Геологическая карта
Геологические процессы
Геологическое тело
Инженерно-геологические карты
Геологическое изучение недр
Геологический разрез (профиль)
Геологический разрез россыпи
Инженерно-геологическая карта
Инженерно-геологическая модель
Инженерно-геологическая разведка
Инженерно-геологическая структура
Инженерно-геологическая съёмка

Изменение геологической среды

Изменения геологической среды. Геодинамические показатели деформации геологической среды с экологическими последствиями могут быть представлены в форме интенсивности и масштаба проявления современного напряженно-деформированного состояния верхних частей литосферы. Эти показатели определяются параметрами критических скоростей деформации и масштабом ожидаемого сейсмического эффекта. В качестве предельного критического уровня геодинамического воздействия объектов используется величина деформации 0,00001 отн. ед., которая применяется при оценке аномальных техногенных деформаций. Предельный (критический) уровень деформации 0,00001 отн. ед. может быть достигнут в локальных зонах в течение 15 — 30 лет. Эти сроки соизмеримы с минимальными сроками эксплуатации особо ответственных объектов и сооружений. Нарушение их функционирования может привести к критическим экологическим последствиям. Уровень деформации 0,0001 отн. ед. приводит к таким нарушениям геологической среды, что районы с этими нарушениями можно отнести к зонам геологического бедствия.

Среди негативных техногенных изменений геологической среды особую опасность вызывают ее загрязнение и ухудшение экологического состояния территорий в результате большей частью неконтролируемого накопления на поверхности и в недрах Земли различных промышленных и бытовых отходов. Особую опасность среди них вызывают экотоксиканты , Следовательно, чтобы процесс загрязнения верхних горизонтов литосферы не принял бы необратимого и катастрофического характера необходимы, с одной стороны, изменение стратегии природопользования, устранение путей и источников дальнейшего загрязнения геологической среды, а с другой — разработка и практическое внедрение способов, а также технологий подавления токсичности и очистки различных элементов геологической среды от этих загрязнений.

КОТЛОВ Ф. В. Изменение геологической среды под влиянием деятельности человека. 20 л. 3 р. 50 к.

Интегральная оценка измененности геологической среды. В настоящее время существует несколько методических подходов к суммарной (интегральной) оценке современного состояния геологической среды и степени ее измененности.

Оценка исходного состояния окружающей среды осуществляется по наиболее актуальным в настоящее время факторам: климат, геологическая среда, почвенно-растительный покров, воздушный и водный бассейн, почва, шумовой режим, электромагнитные излучения. В ряде случаев производится оценка таких факторов, как антропогенное поле города (средствами космического мониторинга), тепловые, радиоактивные и другие физические воздействия. При этом значимость оценки загрязненности воздушного и водного бассейнов, а также измененное геологической среды остается приоритетной для большинства городов.

Приводятся результаты режимных наблюдений за изменением геологической среды в процессе строительства Астраханского комплекса. Установлена степень негативного на нее техногенного воздействия.

Извлечение из недр земли жидких или газообразных продуктов, включая попутные воды месторождений твердых полезных ископаемых и пресные подземные воды, вызывает широкий комплекс изменений геологической среды, из которых важнейшим и определяющим состоянием природных ландшафтов является образование обширных зон понижения подземных вод — депрессионных воронок, меняющих водный баланс поверхности, условия увлажнения корнеобитаемого слоя растений и вызывающих ряд других неблагоприятных последствий.

Одним из важных направлений в сохранении окружающей природы является охрана карстовых пещер — уникальных памятников природы (рис.15.5). При массовых туристских посещениях в них нарушается тепловой и водный режим, возможно «таяние» сталактитов и сталагмитов, другие негативные изменения геологической среды.

Геофизическая группа критериев

Практически для всех геофизических полей — электромагнитного, вибрационного, геомагнитного — можно говорить только о пороговых значениях прямых критериев оценки (в кВ/м, В/м), выраженных через ПДУ (предельно допустимые уровни). Они отражают гигиеническое нормирование (норматив) биологического воздействия электрических и электромагнитных полей, неблагоприятно влияющих на человеческий организм.

Выделяются следующие предельные значения напряженности электромагнитного поля для населения (в кВ/м): в пределах жилой застройки — 0,5; на пересечении ЛЭП с автодорогами — 1,0. ПДУ напряженности электромагнитного поля для населенных мест с учетом диапазона радиоволн составляют (в В/м): длинных (частота 0,3-300,0 кГц, длина 10-1 км) — 20; средних (частота 0,3-3,0 мГц, длина 1,0-0,1 км) — 10; коротких (частота 3-30 мГц, длина 100-10 м) — 4; ультракоротких (частота 30-300 мГц, длина 10,0-1,0 м) — 2. Для магнитных полей по данным зарубежных исследователей допустимая напряженность магнитного поля, в котором может находиться человек, не должна превышать 50 000 нТл, т.е. напряженности геомагнитного поля Земли.

Для вибрационных полей положение с критериями оценки их воздействия на биоту еще более сложное, так как резонансные частоты отдельных частей тела человека отличаются между собой на 10-20 Гц и, кроме того, зависят от виброперемещения (мм), частоты (Гц) и виброускорения (см/с2). Все эти характеристики должны входить в состав критериев оценки. По мнению неблагоприятное воздействие на человека оказывает вибрация с частотами 1-30 Гц.

Исходя из сказанного можно констатировать:

критериями оценки аномальных и биологически негативных воздействий геофизических полей являются прямые критерии оценки их уровня напряженности и частоты колебаний;
узаконенных (нормативных значений) предельно допустимых уровней пока нет. Их значения регламентированы научными проработками и правилами техники безопасности для некоторых полей;
вопросы градации этих полей по уровню воздействия на биоту требуют дальнейших разработок.

Как уже отмечалось, оценка действия ионизирующей радиации на живые организмы оценивается либо в грэях (Гр), т.е. поглощенной дозой, либо в зивертах (Зв), т.е. эффективной эквивалентной дозой. Однако для компонентов литосферы наиболее часто используются так называемые внесистемные единицы — кюри (Ки), рентген (Р). Их содержательное значение и соотношения между ними приводятся в табл. 23.

В соответствии с основными положениями законодательства Российской Федерации о статусе загрязненных территорий установлено пороговое значение среднегодовой эффективной эквивалентной дозы облучения в 1 мЗв (0,1 бэр), которому соответствует плотность радиоактивного загрязнения почв и пород Cs-137 в 1 Ки/км2 (разработки АН СССР для районов, пострадавших от аварии на Чернобыльской АЭС, утвержденные правительством Российской Федерации 17 мая 1991 г.). Ниже этих значений условия проживания и трудовая деятельность населения не требуют ограничений. По нашей терминологии это класс удовлетворительного состояния эколого-геологических условий. На территориях, где плотность радиоактивного загрязнения почвы превышает указанный норматив, выделяется еще ряд зон с разными условиями проживания населения (табл. 24).

В 1997 г. вышел в свет нормативный документ — «Свод правил по инженерноэкологическим изысканиям для строительства» в котором приведены количественные критерии оценки при исследовании радиационной обстановки, увязанные с Федеральным Законом «О радиационной безопасности населения» и Законом РСФСР «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения». В нем территории со среднегодовым значением эффективной дозы облучения (сверх природного фона) в диапазоне 5-10 мЗв/год отнесены к зоне чрезвычайной экологической ситуации (зоне кризиса), а более 10 мЗв/год — к зоне экологического бедствия. Другими словами — ранжирование радиационного поля и дозы облучения обеспечены прямыми количественными характеристиками.

Геодинамическая группа критериев

Критерии этой группы используются для оценки эколого-геологического состояния рельефа и подземного пространства литосферы, а также для оценки развития природных и антропогенных геологических процессов. Среди них выделяют: площадные критерии (отношение нарушенной площади к ненарушенной или общей площади в %); энергетические (скорости и объемы смещаемых пород) и динамические (скорости, темпы нарастания негативных нарушений поверхности и подземного пространства литосферы). Все перечисленные критерии оценки являются договорными, часто не имеют строгого научного обоснования и не подтверждены нормативными документами. По своей сущности они близки к экспертным оценкам. Сказанное относится и к рекомендованным градациям указанных критериев оценки, что свидетельствует об их достаточной условности и возможной территориальной изменчивости.

Площадные критерии оценки. Для рельефа и подземного пространства в качестве критериев их измененности (современного состояния) можно предложить двапоказателя: площадь и глубину нарушенности. Ранжирование этих критериев по классам состояний приведено в табл. 17. Оценка пораженности поверхности литосферы природными и антропогенными геологическими процессами изложена во многих методических рекомендациях и инструкциях (СНиП 2.01.15-90). На основе их учета и последних разработок сотрудников ВСЕГИНГЕО предложена шкала оценок (табл. 18).

Реализуя на практике предложенные в табл. критерии оценки необходимо учитывать, что ключевым моментом является выделение для каждой конкретной территории ведущих, наиболее опасных в экологическом отношении геологических процессов и их парагенезов. Критерием их выделения является оценка и экологического и экономического ущерба. Методический подход к такой оценке изложен в СНиП и ряде публикаций.

Динамические критерии оценки

Важность и актуальность использования динамических критериев оценки наряду со статическими (площади, объемы и т.п.) обоснована выше. Однако в данном случае приходится констатировать, что разработанных динамических критериев оценки для учета (оценки) развития геологических процессов и техногенных преобразований рельефа, а точнее их экологической значимости, пока не существует даже в постановочном плане

Используя динамические показатели состояния экосистем можно в качестве примера для обсуждения предложить их градации по классам состояний приповерхностной части литосферы (табл. 19).

Возможен и другой подход к оценке динамики степени загрязнения компонентов литосферы, вытекающий из работ Ю.Е.Саета. В ней показателем уровня аномальности содержания элементов (на поверхности земли, в почвах, в снеге, в подземных и поверхностных водах) является коэффициент концентрации К_o, который рассчитывается для разных временных интервалов как отношение содержания элемента в исследуемом объекте С к среднему фоновому его содержанию С_ф:

К = С/С_ф.

Возможно использовать вместо фонового (кларкового) содержания элемента, его содержание по отношению к ПДК. В случае полиэлементного состава техногенной или природной аномалии рассчитываются суммарные показатели загрязнения и нагрузки характеризующие эффект воздействия группы элементов. Показатели рассчитываются по следующим формулам:

где: n — число учитываемых аномальных элементов; К_с — коэффициент концентрации, равный кратности превышения содержания данного компонента над фоновым значением; К_р — коэффициент относительного увеличения общей нагрузки. Все перечисленные показатели могут быть определены как для содержания в отдельной пробе, так и для участка территории (района, функциональной зоны, природной ландшафтной единицы, антропогенного ареала). В последнем случае исследование ведется по геохимическим выборкам. Для каждой выборки рассчитывается среднее значение концентрации элемента С, стандартное отклонение S и коэффициент вариации V.

После расчета коэффициентов концентрации и коэффициентов относительного увеличения общей нагрузки, каждая выборка представляется в виде набора от-носительных характеристик аномальности химических элементов. Более детально вопросы оценки степени загрязнения геологической среды и ее компонентов изложены в серии методических рекомендаций ИМГРЭ.

Геологическая среда и подземная гидросфера

В настоящей статье представлены материалы по истории, кадровому составу, научной и научно-организационной деятельности лаборатории гидрогеологии и лаборатории инженерной геологии и геоэкологии Института земной коры СО РАН. Основная часть статьи посвящена результатам научно-исследовательских работ 2009-2013 гг., позволившим охарактеризовать состояние геологической среды и подземной гидросферы Восточной Сибири и Монголии в природных и техногенных условиях, а также создать модели эволюции природных, природно-техногенных гидрогеологических и инженерно-геологических систем в регионах с контрастными климатическими условиями и геолого-структурной обстановкой.

Природно-технические системы Кемеровской области

В Кемеровской области водопользование и водопотребление и выражается в устройстве водозаборов, выпусков и гидротехнических сооружений. В разные годы водопотребление осуществляет около 900 водопользователе в объеме 2,5 — 2,6 млрд м3. Из общего объема водопотрсбления основная часть приходится на поверхностные воды и лишь 30 % — на подземные воды, причем, половина этого объема — дренажные воды добывающих предприятий, которые сбрасываются в поверхностные водотоки без использования.

Кроме того, значительные ресурсы поверхностных вод содержатся в крупных водохранилищах и прудах. Всего в Кемеровской области 4 крупных водохранилища: Кара-Чумышское, Беловское, Журавлевское и Гурьевское. Количество прудов по разным материалам учета колеблется от 1000 до 3000. Такое расхождение связано с ведомственной разобщенностью ведения учета и контроля за их состоянием .

Основные потребители воды расположены, как правило, в непосредственной близости от рек. Всего на учете состоит 122 предприятия потребителя воды, которые имеют 144 водозабора из поверхностных источников.

Объем использования воды прямо зависит от направленности социально-экономического развития районов или участков местности. Промышлен-но-развитые районы, как правило, значительно больше потребляют воды, чем сельскохозяйственные.

Наиболее интенсивно эксплуатируются водные ресурсы Центрального и Южного экономико-географических районов (Рис. 4.1). Следует отметить, что подземные воды, несмотря на свою привлекательность как защищенного источника от поверхностного загрязнения, крайне мало используются для организации водоснабжения крупных водопотребителей. Тем не менее, роль подземных вод в структуре водоснабжения достаточно велика, особенно для северо-восточного экономико-географического района. Подземные воды используются в основном для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Крупные промышленные предприятия, являющиеся основными водопотребителя-ми в области (до 70% объема водопотребления) для производственных нужд используют, главным образом поверхностные воды.

По данным ГУПР по КО в области эксплуатируются около 3000 скважин, более половины из них в сельском хозяйстве. Групповые водозаборы снабжают водой города Белово, Ленинск-Кузнецкий, Новокузнецк, Гурьевск, Салаир, Калтан, Мариинск, Топки, Бере зовский, а также отдельные промышленные предприятия. Степень техногенного воздействия на геологическую среду можно рассмотреть на примере одного из таких водозаборов (рис. 3.2.). Пугачевский водозабор, работающий с 1994 г., расположен в пойме реки Томи и эксплуатирует Пугачевское месторождение подземных вод, которое связано с водоносным ГтТ о комплексом континентальных отложений кольчугинской серии ильинской подсерии (P2il). Водовмещающие породы представлены преиму щественно трещиноватыми песчаниками обводненными в верхней части разреза до глубины 100-150 м. В районе водозабора водоносный комплекс перекрыт аллювиальными отложе ниями пойменной террасы р. Томи, мощность которых обычно не превышает 10-12 м. В подошве пойменных отложений залегают хо Рис. 3.2. Схема депрессионной воронки Пугачевского рошо промытые гравийно- водозабора галечниковые образования мощностью до 5 м, к которым и приурочен водоносный горизонт, имеющий хорошую гидравлическую связь с поверхностными водами р. Томи. Пугачевский водозабор инфильтрационного типа представлен линейным рядом скважин, расположенным параллельно р. Томи на расстоянии 150-200 м от ее уреза и длиной порядка 7 км. В настоящее время в границах водозабора пробурено 32 скважины, из них 6 резервных глубиной по 100 м каждая, с проектной производительностью в пределах 2000-4800 тыс.мз/сут. Работает водозабор в режиме подпитки существующего поверхностного водозабора, примыкающего на юге к подземному. Объединенным водоводом диаметром 1000 мм и длиной 3,5 км вода подается непосредственно в резервуар чистой воды НФС-2, где происходит ее смешивание с очищенной и обеззараженной водой из р.Томи. Водоподготовка подземных вод не производится. Работают скважины только с апреля по ноябрь месяцы, а в 2002 г. скважины были остановлены уже в октябре. Средние значения дебитов отдельных скважин изменяются от 1752 (скв.4) до 3248 мУсут (скв. 10), при максимальных значениях от 2112 (скв.2, скв.7) до 3360 мУсут (скв.З, 5, 6, 9, 10) и минимальных значениях 360 (скв.8) — 2150 (скв. 10) мУсут (рис.3.3). Понижения в эксплуатационных скважинах изменялись в среднем от 10,18 (скв.7) до 21,70 (скв.З) при максимальных значениях от 12,2 (скв.7) до 28,61 м (скв.З) (рис.3.4).