Опасные природные процессы

Опасные природные процессы, значительно осложняющие условия строительства, широко развиты на территории Челябинского городского округа.

Из опасных природных процессов на рассматриваемой территории имеют место, как опасные геологические процессы, так и гидрометеорологические.

Опасные геологические процессы

Из опасных геологических процессов на территории района могут получить развитие как эндогенные, так и экзогенные геологические процессы.

Эндогенные процессы

Эндогенными, т.е. внутренними геологическими процессами, определяется сейсмичность региона и, как следствие, землетрясения различной балльности.

Землетрясение – это подземные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате внезапных смещений и разрывов в земной коре или верхней мантии и передающиеся на большие расстояния в виде упругих колебаний.

Точку в земной коре, из которой расходятся сейсмические волны, называют эпицентром землетрясения.

Интенсивность землетрясения оценивается по двенадцати балльной сейсмической шкале (MSK-86), для энергетической классификации землетрясений пользуются магнитудой.

Условно землетрясения подразделяются на слабые (1-4 балла), сильные (5-7 баллов) и разрушительные (8 и более баллов).

Согласно карте, ОСР-97-С, территория городского округа Челябинск относится к семибалльной сейсмической зоне, как и весь Южный Урал, по картам А и В – к шести балльной сейсмической зоне.

Наиболее значительные горизонтальные широтные сжимающие напряжения земной коры наблюдаются между Екатеринбургом и Челябинском.

Концентрация напряжений связана здесь с Уфимским выступом Русской платформы, где образовались сдвиговые нарушения с преимущественно горизонтальным смещением блоков при небольшой амплитуде вертикальных подвижек.

По информации Центра управления кризисными ситуациями ГУ МЧС по Челябинской области (со ссылкой на Единую геофизическую службу РАН) сейсмическую активность зафиксировали в Катав-Ивановском районе Челябинской области ночью 5 сентября.

По данным ведомства, толчок произошёл в 3:58 на глубине 10 км. Разрушений зданий не зафиксировано, пострадавших и погибших нет.

Подземные толчки были ощутимы и в некоторых районах Копейского городского округа.

В Челябинске пострадавших и разрушений нет, системы жизнеобеспечения работают в штатном режиме.

По данным Единой геофизической службы РАН это был единичный случай сейсмической активности. В будущем аналогичных подземных толчков на территории Челябинской области не прогнозируется.

Уральские горы возникли в свое время как раз в результате подвижек земной коры.

В давние времена они образовались в результате столкновения Восточно-Европейской и Западносибирской платформ.

Рост Уральских гор давно прекратился, горы постепенно разрушаются. Однако до сих пор на Урале постоянно регистрируются тектонические подвижки. Конечно, масштаб их не сравним с другими, более молодыми горами.

Тем не менее, каждый год сейсмологи фиксируют на Уральских горах до пяти толчков с магнитудой более 2 баллов.

Модель напряжений в земной коре выполненная по методике, предложенной В. В. Филатовым (17), составлена для Полетаевской площади близ Челябинска.

В результате выполненных исследований показано, что в этом районе под действием гравитационных сил могут развиваться сдвиговые деформации северо-западного и северо-восточного направлений. Эти деформации могут стать причиной землетрясений.

Возрастание сейсмической активности могут происходить и вследствие ухудшения грунтовых условий территории, например, в результате подтопления и замачивания грунтов.

Экзогенные процессы

Для территории городского округа наиболее характерны процессы выветривания, эрозионные процессы (оврагообразование, эрозия берегов, плоскостная эрозия), просадочные процессы, карстообразование гравитационные (оползни, осыпи), подтопление и заболачивание, явления, связанные с пучинистостью грунтов.

Выветривание

На рассматриваемой территории довольно широко развиты процессы физического и химического выветривания.

Физическому выветриванию подвержены практически все коренные породы, выходящие на дневную поверхность.

Об этом свидетельствует трещиноватость пород, наличие в верхней части разреза щебня, дресвы, песка.

Песчано-глинистый элювий вниз по разрезу постепенно замещается дресвяно-щебенистыми грунтами с песчано-глинистым заполнителем (суглинком или супесью).

Свойства этих грунтов зависят от объема и состояния заполнителя; при объеме заполнителя более 30% и мягко-текучепластичной его консистенции грунты обладают низкими прочностными свойствами.

Ниже залегают достаточно прочные скальные грунты

Об этом же свидетельствует матрацевидные отдельности выветривания гранитов.

Химическому выветриванию подвержены более всего магматические породы.

В разрезе можно наблюдать постепенное превращение прочных скальных гранитов в глину. Полный вертикальный профиль коры выветривания представлен (сверху вниз) дисперсной, обломочной и трещиноватой зонами.

Толща элювиальных глинистых грунтов делится на две зоны: бесструктурную и структурную. Зоны отличаются как качественными (окраска, наличие структурно-текстурных признаков) так и количественными (физико-механические свойства) показателями.

Зона бесструктурного элювия характеризуется отсутствием реликтовых структурно-текстурных связей, однородностью минерального и химического состава. Эта зона пользуется в пределах исследуемой территории локальным распространением. Её мощность составляет от 0,2 до 4,0 м. На большей части исследуемой территории бесструктурный элювий был размыт в резудьтате эрозионных процессов.

Зона структурного элювия характеризуется пѐстрым минеральным и химическим составом. Здесь сохранились реликтовые структурно-текстурные особенности, присущие породам коренного субстрата. По прочности структурных связей здесь выделяются слабо- и прочноструктурные разновидности глинистого элювия.

В результате физического и химического выветривания существенно снижаются прочностные свойства пород, поэтому при начавшемся строительстве не следует оставлять котлованы открытыми, подвергая грунты основания воздействию солнца и атмосферных осадков.

Эрозионные процессы

На территории городского округа г. Челябинск развита овражная, боковая, плоскостная эрозия.

Оврагообразование – один из наиболее интенсивных и широко распространенных современных опасных эрозионных процессов.

Наиболее широко овраги развиты по склонам долины Миасса и других рек.

Русла рек являются местным базисом эрозии, к которым тяготеют овражные системы.

Образованию оврагов способствует:

· уклоны поверхности склонов (5-15°);

· вертикальная расчленённость территории, то есть разница высот между базисом эрозии и верхней частью элемента рельефа.

· наличие в разрезе склона легко размываемых мелких песков, супесей, суглинков, в том числе лессовидных;

· формирование суффозионных воронок вдоль бровок склонов;

· значительное количество осадков, выпадающих, как в виде дождя, так и в виде снега, активное снеготаяние и большая скорость движения талых вод по склонам террас;

· подмыв берегов;

Особая роль в развитии оврагов отводится также инженерно-хозяйственной деятельности человека.

 К техногенным факторам оврагообразования в пределах исследуемой территории можно отнести:

· подрезку склонов;

· нарушение растительного покрова;

· нарушение естественной дренируемости территории;

· сброс ливневой канализации в овражно-балочную сеть.

Нередко скорость разрастания оврагов достигает нескольких метров в год, представляя опасность для дорог, нефте- и газопроводов, жилого фонда.

Эрозия берегов отмечается в долине р. Миасс и его притоков. Русло рек, перемещаясь по пойме, подмывает берега.

Разрушение берегов достигает наибольших размеров там, где они сложены легко размываемыми породами, на участках с высокой скоростью течения.

Наиболее активны процессы речной эрозии в период интенсивного подъёма воды в период весеннего половодья и летних дождевых паводков.

Плоскостная эрозия (эрозия почв) широко развита на пологих, и средней крутизны склонах.

Так, величина 20-25 м/км является нижним пределом для развития и активизации линейной эрозии.

Хозяйственная деятельность человека, связанная с распашкой земель, активизирует эрозионные процессы.

Под распашку в окрестностях Челябинска используются пологие и средней крутизны делювиальные склоны свободные от древесной растительности.

В период летних дождей и снеготаяния, на этих склонах происходит интенсивный смыв почвенных частиц, после чего образуются промоины глубиной 40 см, шириной 20-30 см, затем вырастающие в овраги.

Просадочные процессы

На рассматриваемой территории на некоторых участках в четвертичных отложениях развиваются просадочные явления.

Просадочными являются элювиальные глинистые грунты, макропористые, с коэффициентом пористости близким к единице, обладающие кpайне низкой степенью влажности.

Пpи испытании элювиальных глинистых грунтов в лабораторных условиях по методу «одной» или «двух кривых», элювиальные глинистые образования локально проявляют пpосадочные свойства.

В 1989 году Челябинским политехническим институтом (сейчас носит название ЮУрГУ) были разработаны рекомендации по оценке пpосадочности элювиальных глинистых грунтов Челябинской области.

В рекомендациях для оценки пpосадочных свойств этих грунтов используются результаты испытаний на консолидированный срез грунта пpи естественной влажности и в водонасыщенном состоянии.

Физические свойства элювиальных глинистых слабо структурных грунтов под воздействием техногенной нагрузки (колебание уровня подземных вод) вызванные застройкой территории, приводят к изменению их влажностных характеристик. Это сказывается на величине относительной деформации просадочности.

Понижение уровня подземных вод, увеличение мощности зоны аэрации ведет к увеличению величины относительной деформации просадочности и наоборот.

Повышение уровня подземных вод приводит к увеличению плотности грунта, и, соответственно уменьшению коэффициента пористости;

Прочностные и деформационные свойства элювиальных глинистых слабоструктурных грунтов, при постоянстве положения уровня подземных вод, зависят от неравномерности процесса выветривания;

Повышение уровня подземных вод ведёт к ухудшению прочностных и деформационных свойств элювиальных глинистых слабоструктурных грунтов.

При замачивании елювиальных грунтов разрушаются их неводостойкие структурные связи, что и является причиной просадок.

Величина просадки от собственного веса просадочных грунтов зависит от их мощности и прочности структурных связей.

Чем больше мощность и слабее структурные связи, тем больше величина просадки.

С просадками нередко связаны и деформации многочисленных инженерных сооружений, возведённых без учёта просадочных свойств пород

Основными условиями, способствующими развитию процесса в пределах изучаемой территории, являются:

· наличие водонеустойчивых пород;

· высокие скорости фильтрационного потока;

· утечки из водонесущих коммуникаций.

На территории города просадочные процессы, в основном, непосредственно связаны с хозяйственной деятельностью человека, с обводнением пород сточными и хозяйственными водами.