Геологическая деятельность человека. Техногенные отложения

Масштабы воздействия человека на природную среду вообще и геологическую в частности постоянно растут. Особенно это проявляется в крупных городах, на территориях промышленных комплексов. Нивелируется природный рельеф, заменяясь антропогенным. Меняется гидрографическая сеть и режим рек. Подземное пространство пронизано инженерными сетями, тоннелями, насыщено различными конструкциями и сооружениями; существенно изменяется его температурно-влажностный режим. Застройка и покрытия улиц резко меняют условия и соотношение стока, инфильтрации и испарения. Меняются гидрогеологические условия; в пределах мегаполисов образуются огромные депрессионные воронки глубоких водоносных горизонтов. Для грунтовых вод, напротив, часто отмечается подъем их уровня – подтопление. Оно может инициировать неблагоприятные геологические процессы.

Одно из важных следствий хозяйственно-строительной деятельности, имеющее общегеологическое значение – это накопление техногенных отложений (культурного слоя). Их можно разделить на следующие группы.

1. Природные образования, перемещенные с мест их естественного залегания различными транспортными средствами, взрывом (насыпные грунты) или средствами гидромеханизации (намывные грунты).

2. Антропогенные образования, представляющие собой отходы хозяйственно-бытовой и производственной деятельности человека с коренным изменением состава и свойств исходного сырья. Хозяйственно-бытовые отходы представлены свалками бытовых отбросов, строительного мусора и т.п. Промышленные отходы представлены золами и шлаками различного происхождения – топливными, металлургическими; отвалами пустой породы при угледобыче (терриконы), а также шламами – отходами горнообогатительного, электрохимического и других производств (хвостохранилища).

3. Природные образования, существенно измененные по составу и свойствам в условиях их естественного залегания - например, при цементации, силикатизации, электрохимическом закреплении грунтов и т.п.

Таким образом, техногенные отложения очень разнообразны – от разновидностей, близких к природным, до грунтов, не имеющих природных аналогов. Соответственно разнообразны их свойства, даже в пределах одной группы. За исключением пород третьей группы, то есть для всех насыпных и намывных грунтов, отвалов и свалок характерной общей чертой является повышение их плотности со временем под действием собственного веса – самоуплотнение; это важно, поскольку их основные строительные свойства зависят от плотности. Цементация в таких грунтах отсутствует или незначительна. Длительность процесса самоуплотнения зависит от состава породы (исходного материала) и способа отсыпки, а намывных грунтов – и от характера основания. Ориентировочное время самоуплотнения насыпных грунтов принимается по нижеприведенной табл. 10.1 в следующих пределах.

Таблица 10.1

Вид насыпного грунта	Время самоуплотнения, лет
Планомерная отсыпка	Отвал	Свалка
Крупнообломочный	0,2-1	1-3	2-5
Песчаный	0,5-2	2-5	5-10
Глинистый	2-5	10-15	10-30
Шлак, формовочная земля	-	2-5	-
Зола	-	5-10	-

 

Для намывных грунтов время самоуплотнения зависит от скорости отжатия воды, то есть от водопроницаемости (от коэффициента фильтрации) как самого намываемого грунта, так и подстилающего природного основания. Последние в порядке уменьшения проницаемости можно разделить на песчано-гравийные, песчаные, органоминеральные ( с торфом и т.п.) и глинистые. Для выделенных классов время самоуплотнения намытого песка крупного или средней крупности составит соответственно 0,5; 1;2 и 3 месяца; для мелкого песка время удваивается. При намыве пылеватого песка на тех же основаниях время самоуплотнения составит уже 2;3;6 и 12 месяцев; при содержании в песке или супеси большого количества органики указанные цифры также удваиваются.

Наиболее неблагоприятные по своим свойствам отложения создаются в районах свалок с хозяйственно-бытовыми отходами. В них много химически активных веществ, гниющей органики, при разложении которой могут образоваться токсичные и взрывоопасные продукты. При фильтрации осадков через толщу таких отложений возможно загрязнение подземных вод.