25. Геологическая среда и ее свойства

Геологическая среда – это часть литосферы в зоне инженерно-хозяйственной деятельности; объективно существующая открытая дискретная динамичная многокомпонентная природная система, включающая горные породы и их массивы (пачки, толщи, монопородные структуры монолитных, пористых, трещиноватых, рыхлых, связных и пр. минеральных веществ), почвы, рельеф, подземные воды, газы и биоту. Мощность Г.с. определяется глубиной производственной деятельности, осуществляемой человеком. Верхней ее границей являются ландшафты, рельеф, водоемы, почвы и пр.; нижняя граница Ее. определяется, с одной стороны, уровнем развития цивилизации и технического прогресса, с другой — потребностями реализации проектов подземного строительства, добычи полезных ископаемых, специальных видов строительства и пр.

Основное свойство геологической среды ее многокомпонентность и крайняя неоднородность. Можно считать, что геологическая среда состоит из бесчисленного множества элементов (горные породы, почвы, микроорганизмы, растворы, газы, элементы структуры, физические поля и т. д.), и все их в принципе невозможно учесть, да и в этом нет необходимости, так как многие не играют существенной роли применительно к рассматриваемой в данной работе проблеме. Поэтому с методологической точки зрения, необходимо ограничиться теми элементами, которые непосредственно оказывают влияние на объекты . В общем, элементы геологической среды можно условно разделить на четыре категории:

1.Твердая фаза;

2. Жидкая фаза;

3. Газообразная фаза;

4. Структурные элементы.

Элементы этих категорий испытывают между собой постоянное взаимодействие и взаимопревращение, которые собственно и определяют устойчивость и стабильность геологической среды

В свою очередь их можно описать следующими тремя группами характеристик:

1. Свойства геологической среды.

2. II. Процессы в геологической среде.

3. III. Состояние геологической среды.

Свойства это те физические параметры геологической среды, которые отвечают за формирование ее отдельных элементов и которые в режиме реального времени можно считать относительно статичными (например, прочность горных пород, мощность коры выветривания, глубина залегания кристаллического фундамента и т. д.). Главная отличительная черта состоит в том, что их можно описать зависимостями, в которые не входит параметр времени.

Под процессами понимаются те явления, которые изменяются во времени и пространстве под действием внутренних или внешних источников (например, геохимические процессы, распространение теплового поля Земли, современные движения земной коры, карстовые и суффозионные процессы и др.). В описание процессов обязательно должны входить параметры, характеризующие динамику их изменения во времени и пространстве. Состояние геологической среды это параметр, интегрирующий различные воздействия процессов на ее свойства, т. е. фактически реакция среды на внешнее воздействие (например, напряженное состояние массива горных пород - результат действия сил гравитации и тектонических процессов на горные породы, обладающих определенными упруго-прочностыми свойствами и нарушенностью).

Между отдельными элементами геологической среды имеется взаимозависимость и трудно отнести тот или иной параметр к свойствам, процессам или состоянию. Например, напряженное состояние породного массива описывается некоторым тензором полей напряжений и может быть отнесено к свойствам среды, однако, как известно во времени и пространстве происходит постоянное изменение как направления так и абсолютных значений компонент напряжений. В тоже время, напряжения являются продуктом тектонических процессов и связаны со свойствами горных пород, поэтому можно говорить о напряженном состоянии массива горных пород.

В дальнейшем, говоря о взаимодействии элементов геологической среды и объектов , будем оперировать понятием - фактор геологической среды. Фактор геологической среды это свойство, процесс или состояние, присущее данному объему литосферы или территории земной поверхности, имеющее численное, функциональное или вероятностное описание. Чаще всего фактор геологической среды привязан к координатной сетке и имеет временную шкалу.

Наиболее важные факторы геологической среды, которые существенным образом могут влиять на состояние объектов следующие.

1. Тип горных пород, грунтов и почв, их структура, текстура, физико-механические и геохимические свойства.

2. Тектоническая нарушенность и неоднородность породного массива.

3. Параметры гидрогеологических свойств и процессов.

4. Эндогенные и экзогенные процессы, тепловое поле.

5. Особенности геологических структур.

6. Рельеф земной поверхности.

7. Геодинамическая активность, сейсмичность.

9. Геофизические поля.

Земная кора имеет блоковое строение, которое обусловлено всей геологической эволюцией района. Наиболее активным структурообразующим элементом геологической среды являются тектонические разломы и трещины. Они могут быть активными и пассивными по отношению к структурно-тектоническим блокам земной коры, которые они ограничивают. Существует два взгляда на то, какие разломы называть активными. Одни исследователи предлагают считать активными те разломы, которые порождают сейсмические явления. Другие предлагают добавить к ним разломы, образующие характерные формы рельефа не только при быстрых сейсмодилокационных процессах, но и за счет медленных криповых тектонических движений.