757

Глава 2. ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ ЗЕМНОЙ КОРЫ. МИНЕРАЛЫ, ГОРНЫЕ ПОРОДЫ, ГРУНТЫ

2.1.Минералы

Всоставе земной коры из 108 известных в науке химических элементов преобладают всего 8, и они составляют 98,8 % ее объема

(табл. 2).

Химические элементы в земной коре встречаются в виде самородных минералов (состоящих из одного элемента) или соединения нескольких элементов, более сложных по составу минералов.

Минералы — это природные тела, однородные по химическому составу, внутреннему строению и физическим свойствам. В земной коре минералы встречаются в виде месторождений полезных ископаемых, ачащевсоставегорныхпород.Вэтомслучаеминералыопределяют физико-механические свойства пород.

Химическийсоставминераловвыражаютхимическойформулой.В зависимости от химического состава выделяются следующие группы минералов:

1)самородные элементы;

2)сульфиды;

3)окислы и гидроокислы;

4)галоиды;

5)карбонаты;

6)сульфаты;

7)силикаты;

8)фосфаты;

9)вольфраматы.

Внастоящее время известноболее трех тысячминералов. Около30 принимаютучастиевобразованиигорныхпород,ихназываютглавными породообразующими минералами.

Взависимости от условий образования различают:

Приложение

[15]

41.СНиП 11-7–81. Строительство в сейсмических районах. М.:Стройиздат, 1982.

42.СНиП 2.01.15–90. Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от

опасных геологических процессов. Основные положения. М., 1991.

43. СНиП 11-02–96. Инженерные изыскания для строительства. Основные поло-

жения. М., 1996.

44.Солоненко В.П. Инженерная сейсмология и сейсмогеокриология БайкалоАмурской железной дороги // Инженерная геология. М.:Изд-во АН СССР, 1979. С. 3–15.

45.Сотников А.Б. Гидрогеологические прогнозы при строительстве в суровых климатических условиях. М.: Недра, 1984.

46.СП-11-105–97. Свод правил. Инженерно-геологические изыскания для строительства. М., 1997.

47.СП 32-108. Свод правил. Метрополитены. Инженерные изыскания, проектирование, строительство, приемка в эксплуатацию. М., 2000.

48.Теоретические основы инженерной геологии. Физико-химические основы / Отв. ред. В.И. Осипов. М.: Недра, 1985.

49.Трофимов В.Т. Закономерности пространственной изменчивости инженерногеологических условий Западно-Сибирской плиты. М.: Изд-во МГУ, 1977.

50.Черноусов С.И. Моренные отложения самаровского оледенения Западной Сибири, их состав и свойства // Известия Новосибирского отдела географического общества СССР. Вып. 5. Новосибирск, 1971. С. 54–64.

51.Черноусов С.И. Основы инженерной геологии для транспортных строителей. Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2007.

52.Черноусов С.И. Грунтовый массив, грунты, геологические процессы в тоннелях. Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2010.

53.Черноусов С.И., Ланис А.Л. Грунты в транспортном строительстве. Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2010.

54.Чернышев С.Н. Трещины горных пород. М.: Наука, 1983.

55.Шанцер Е.В. Очерки учения о генетических типах континентальных осадочных образований. М.: Наука, 1966.

—минералы магматического происхождения, образующиеся при остываниии раскристаллизациимагматическогорасплава (кварц, полевые шпаты);

—минералыосадочногопроисхождения, образующиесяпривыпадении в осадок химических соединений из водных растворов (галит, малахит, кальцит, гипс);

—минералы метаморфического происхождения, образующиеся при воздействии на ранее существовавшие минералы факторов внутренней энергииЗемли:давления, температуры, газов(серпентин, мусковит).

Химический состав и особенности строения кристаллической решетки минералов определяют их физические (цвет, твердость и др.) и строительные свойства. Минералы магматического происхождения, силикатногосоставахарактеризуютсяповышеннойтвердостью,высоким сопротивлением к истиранию и, как правило, являются устойчивыми по отношению к воде (кварц, полевые шпаты).

Минералы осадочного происхождения, представленные солями серной кислоты (сульфаты), угольной кислоты (карбонаты), имеют незначительную твердость, легко истираются от механического воздействия, растворяются в воде(галит, гипс, кальцит). В горных породах, сложенных такими минералами, образуются пустоты, полости, что в конечном итогеприводит кдеформации инженерных сооружений.

Минералы широко применяются в строительстве, некоторые при изготовлении строительных материалов (гипс, кальцит, малахит и др.),большинствоиспользуютсяв видестроительныхкаменныхматериалови естественныхоснований инженерныхсооружений, а некоторыеминералы являютсяпротивопоказанными, реакционноспособными (вредными) для применения в строительстве (пирит, опал, галит).

2.1.1.Внешний вид минералов, их физические свойства

Минералы в природе встречаются в виде:

—отдельных кристаллов, четко ограненных многогранников: куб (галит, пирит), ромбоэдр (кальцит), дипирамида (кварц), структура кристаллическая;

—друз — наростов кристаллов в виде щеток на поверхности горной породы;

—жеод — наростов кристаллов на стенках сферической полости внутри породы;

—зернисто-кристаллических агрегатов различной крупности кристаллов (кальцит в мраморе);

—сплошных скрытокристаллических агрегатов, кристаллы которых различимы только под микроскопом (кальцит в известняке);

—аморфных, натечных масс, в которых зерна неразличимы даже под микроскопом.

Форма зерен минералов может быть:

—зернисто-однородная — минеральная масса состоит из изометрических зерен;

—волокнистая — минералы имеют форму волокон (асбест);

—шестоватая — зерна имеют форму иголок, шестиков (роговая обманка);

—чешуйчатая — зерна имеют форму чешуек (слюды);

—пластинчатая — кристаллы имеют форму пластинок (гипс);

—землистая — минеральная масса представлена мелкими частицами,растирающимисяпальцами.

Для определения минералов необходимо различать следующие их свойства.

Цвет минерала в образце зависит от его основного химического состава. Присутствиевминералекатионов магния, железа обусловливает черный, темно-зеленый, бурый цвета, алюминия, кальция, калия — светлые тона: белый, розовый.

Оказывают влияние на цвет минералов механические примеси, поэтому встречаются образцы одного и того же минерала, имеющие различную окраску (зерна кальцита обычно бесцветные, белые; с примесью органики — серые, черные; с примесью окислов железа — розовые,красные,бурые, чемиобъясняетсямногоцветностьикрасота мрамора).

Прозрачность — способность минералов пропускать свет. Выделяют минералы прозрачные — мусковит, кварц (горный хрусталь), полупрозрачные — халцедон, ортоклаз и непрозрачные — пирит, роговая обманка, графит.

Блеск минерала обусловлен особенностями отражения света от свежей поверхности образца. Различают следующие виды блеска:

—металлический — как блеск от полированной поверхности металла, им обладают сульфиды металлов (пирит);

14.ГОСТ 20522–96. Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний. М., 1996.

15.ГОСТ 21.302–96. Условные графические обозначения в документации по инженерно-геологическим изысканиям. М., 1997.

16.Гуменский Б.М. Основы инженерной геологии для строителей железных дорог. Л.: Недра, 1962.

17.Денисов Н.Я. Инженерная геология. М.: Высш. шк., 1960.

18.Добрецов Н.Л., Кидряшкин А.Г. Глубинная геодинамика. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1994.

19.Добров Э.М. Инженерная геология. М.: ИЦ «Академия», 2008.

20.Дудлер И.В. Классификация грунтов. М.: Изд-во МГСУ, 1995.

21.Золотарев Г.С. Методика инженерно-геологических исследований. М.: Изд-во МГУ, 1999.

22.Инженернаягеологиядлястроителейжелезныхдорог/Д.И.Шульгин,В.Г. Гладков, А.Н. Никулин, В.А. Подвербный. М.: Желдориздат, 2002.

23.Инженерная геология СССР. В 8 т. / Под ред. Е.М. Сергеева. М.: Изд-во МГУ, 1976–1978.

24.Инженерная геология СССР. Западно-Сибирская и Туранская плиты/ Подред. В.Т. Трофимова. М.: Недра, 1990.

25.Коломенский Н.В. Специальная инженерная геология. М.: Недра, 1969.

26.Кусковский В.С. Геодинамика берегов крупных глубоководных водохранилищ Сибири // Географические проблемы при сельскохозяйственном освоении Сибири. Новосибирск: Наука, 1977. С. 113–155.

27.Лёссовые породы СССР. Т. 1. М.: Недра, 1986.

28.Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. Инженерная петрология. Л.: Недра,

1970.

29.Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. Инженерная геодинамика. Л.: Недра,

1977.

30.Максимович Г.Л. Основы карстоведения. Пермь: Пермское книжное изд-во,

1963.

31.Ольховатено В.Е. Инженерная геология угольных месторождений Сибири и Дальнего Востока. Томск: Изд-во ТГУ, 1992.

32.Панюков П.Н. Инженерная геология. М.: Недра, 1978.

33.Пашкин Е.М. Обобщение опыта инженерно-геологических исследований при строительстве тоннелей значительной протяженности // Инженерная геология. М.: Изд-во АН СССР, 1991. № 2. С. 3–27.

34.Плейстоцен / К.К. Марков, А.А. Величко, Г.И. Лазуков, В.А. Николаев. М.: Высш. шк., 1968.

35.Попов И.В. Инженерная геология. М.: Изд-во МГУ, 1959.

36.Потапов А.Д., Паушкин Г.А. Основы генетического грунтоведения. М.: Изд-во МГСУ, 1995.

37.Потапов А.Д., Ревелис И.Л. Инженерно-геологические понятия и термины.

М.: Изд-во МГСУ, 1992.

38.Приклонский В.А. Грунтоведение. М.: Госгеолитиздат, 1955.

39.Сергеев Е.М. Грунтоведение. М: Изд-во МГУ, 1959.

40.Сергеев Е.М. Инженерная геология. М.: Изд-во МГУ, 1982.

Биологическая рекультивация осуществляется после технической рекультивации и заключается в восстановлении почвенно-раститель- ного слоя, посеве трав, посадке кустарников и деревьев, установке шумозащитных стен вдоль транспортных коммуникаций. Эти работы выполняются по особому проекту землепользователями.

Таким образом, задачи строителей по охране природной среды заключаются:

—в понимании важности проблемы по охране окружающей природной среды. Строители должны относиться к охране природной среды как к своей важнейшей служебной обязанности;

—бытьорганизаторами и руководителями всехприродоохранных мероприятий.

Библиографическийсписок

1.Абрамов С.П. Об инженерно-геологическом изучении аллювия равнинных рек: Тр. совещания по инженерно-геологическим свойствам горных пород и методам их изучения. Т. 2. М., 1957.

2.Аллювиальные и озерно-аллювиальные кайнозойские отложения Среднего Приобья / Б.В. Мизеров и др. Новосибирск: Наука, 1971.

3.Ананьев В.П., Передельский Л.В. Инженерная геология и гидрогеология. М.:

Высш. шк., 1980.

4.Ананьев В.П., Потапов А.Д. Инженерная геология. М.: Высш. шк., 2007.

5.Ананьев В.П., Потапов А.Д., Филькин Н.А. Специальная инженерная геология.

М.: Высш. шк., 2008.

6.Бевзюк В.М., Корвет Н.Г. Инженерно-геологическая оценка условий строительства транспортных подземных сооружений. Т. 2. СПб.: Изд-во СПГУПСа, 2000.

7.Берилко В.И., Янушевич Т.А. Геология для информатиков. Новосибирск: ЮжСибРИКЦ, 2001.

8.Быкова Н.М. Шерман С.И. Северо-Муйский тоннель — из ХХ в ХХI век. Новосибирск: Наука, 2007.

9.Волков И.А., Волкова В.С., Задкова И.И. Покровные лёссовидные отложения и палеогеография юго-запада Западной Сибири в плиоцен-четвертичное время. Новосибирск: Наука, 1969.

10.ВСН 190–78. Инструкция по инженерно-геологическим изысканиям для проектирования и строительства метрополитенов, горных железнодорожных и автодорожных тоннелей. М., 1978.

11.Геологическое строение и полезные ископаемые Западной Сибири. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999.

12.Гольдштейн М.Н., Штамбург Г.Н., Макаренко Н.А. Об использовании аргил-

литов и алевролитов в земляных сооружениях // Вопросы геотехники. Вып. 26. Днепропетровск, 1977. С. 27–34.

13.ГОСТ 25100–95. Грунты. Классификация. М., 1995.

—стеклянный,соответствующийблескугладкойповерхностистекла, характерен длябольшинстваминералов,имеющихгладкуюповер- хность—грани кристалла или плоскости спайности (кальцит, галит);

—жирный блеск — от неровной, вогнуто-выпуклой поверхности минерала, кажется, что она как бы смазана тонкой пленкой жира (кварц на изломе, нефелин);

—перламутровый — минералблестит, как перламутроваяповерхность раковины, образуя радужные переливы (пластичный гипс, мусковит);

—шелковистый блеск—уминералов тонковолокнистогои шестоватого сложения (асбест, роговая обманка);

—матовыйблеск—уминераловземлистогосложения(каолинит). Излом — вид поверхности на изломе минерала. Различают:

—раковистый — с вогнутой, выпуклой концентрической волнистой поверхностью (как излом толстого бутылочного стекла — кварц, халцедон);

—занозистый—поверхностьимеетвидориентированныхводном направлении иголок — «заноз» (асбест, роговая обманка);

—землистый — с матовой поверхностью, покрытый пылью (каолинит, лимонит);

—ровный (ступенчатый) по поверхности спайности (кальцит, ортоклаз);

—зернистый—уминераловоднородно-зернистогосложения(маг- незит).

Спайность. Спайностью называют способность кристаллических минералов раскалываться по одному или нескольким направлениям, образуяровные, параллельныезеркально-блестящиеплоскости,назы- ваемыеплоскостямиспайности.Спайностьотражаетвнутреннеестроение кристалла минерала и зависит от особенностей расположения атомов химических элементов в его кристаллической решетке.

Различают виды спайности:

—весьма совершенная—спайностьуминералов,легкорасщепля- ющихся на отдельные листочки (мусковит);

—совершенная — на поверхности минерала хорошо видны зер- кально-ровныеплоскости,имеющиесильныйстеклянныйблеск(каль- цит, ортоклаз, магнезит, лабрадор);

—несовершенная—уминерала вэтом случаепреобладаютповерхности неправильного раковистого излома с жирным блеском (нефелин, оливин);

—весьма несовершенная — у таких минералов при раскалывании получаются только неровные поверхности (кварц). Она визуально неотличима от несовершенной.

Твердость — способность минерала противостоять механическому воздействию (царапанью) острием какого-либо предмета известной твердости. Твердость принятоопределять по шкалеМооса, состоящей изнабора десяти минералов, согласнокоторой каждый последующийминералспособеноставлятьцарапинунаповерхностипредыдущего (табл. 3).

Для определения твердости на свежей поверхности образца проводитсяцарапинаостриемэталонногоминералаизшкалы.Рекомендуется начинать с эталона № 5 (апатит). После этого место воздействия эталона следует слегка протереть, чтобы убедиться, что царапина действительно осталась.

Если царапинаосталась,т.е.неизвестныйминералимееттвердость меньше 5, опыт повторяется с эталоном № 3 и т.д. до тех пор, пока не подбирается одинаковая твердость минерала и эталона. При этом рекомендуется проводить царапину по поверхности эталона неизвестным минералом.

В практике полевых определений твердости можно пользоваться предметами, твердость которых известна в цифрах шкалы Мооса: ноготь пальца (тв. 2,5), латунная монета (тв. 3), кусочекстекла (тв. 5), стальной нож (тв. 5,5–6).

Охрана почв. Почва — приповерхностный слой земной коры, обладающийплодородием.Длясозданияприродойплодородногослоя почв необходимо около ста лет. При строительстве сооружений слой почвыразрушаетсявтечениенесколькихчасов.Передстроительством любыхсооруженийрекомендуетсяпочвенныйслой срезать,складировать в бурты и после строительства сооружений использовать для рекультивации освоенных территорий.

Борьбасгеологическими процессами. Строителичастовозводят инженерные сооружения на территориях с развитыми природными геологическими процессами:боковой эрозией рек, развитым карстом, овражной эрозией, разрушительной деятельностью селей и оползней. С целью предохранения будущего сооружения строители проектируют и осуществляют мероприятия в борьбе с этими процессами.

Строительствои эксплуатация инженерных сооружений часто вызывает проявление инженерно-геологических антропогенных процессов: провалов городских территорий над подземными выработками, подтопление городских территорий подземными водами, прорывов плывунов в подземныесооружения, возникновение оползней на склонах рельефа, формирование наледей при дорожном строительстве в районахс многолетней мерзлотой. В этих случаях строителямследует прогнозировать проявление этих процессов и запроектировать способызащитысооружений и окружающей средыс учетомместныхинже- нерно-геологических условий.

Рекультивация нарушенных земель. Под рекультивацией понимаюткомплексработ,направленныхнавосстановлениеприповерхностного слоя земной коры, нарушенного в процессе инженерной деятельности человека, втомчислеи строительнойдеятельности. Мероприятияпорекультивацииразрабатываются припроектированиистроительных объектов и отражаются в рабочих чертежах в видесамостоятельных разделов. В разработке мероприятий принимают участие строители-проектировщики, геодезисты, инженеры-геологи, почвоведы. Все работы по рекультивации подразделяются на два вида: на техническую и биологическую рекультивацию.

Техническаярекультивация(еечастоназывают горнотехнической) заключается в планировке рельефа территории строительства, выполаживании откосов рельефа, укреплении склонов от размыва водой и ветровой эрозии. Ввыполнении этихмероприятий главная роль отводится строителям объекта.

—Департамент Госсанэпиднадзора Министерства здравоохранения и социального развития РФ;

—Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет);

—Министерство РФ по делам гражданской обороны, чрезвычайных ситуаций и ликвидации последствий стихийных бедствий (МЧС России).

Кроме государственных имеются стандарты отдельных отраслей народногохозяйства, которыедетализируютстандартыприменительно к местным условиям.

С целью повышения эффективности службы наблюдений за изменениями окружающей среды службой Росгидромет введена единая государственная система экологического мониторинга.

Мониторинг — система наблюдений, оценки и прогноза измененияприроднойсреды,окружающейчеловека.Вструктуремониторинга в России организована сетьнаблюдательныхстанций вовсехкрупных населенных пунктах страны, контролирующих состояние атмосферы, гидросферы, биосферы, земной коры. Результаты работы станций мониторинга используютсяорганамивласти дляпринятиямерпо устранению нарушений природной среды. В настоящее время осуществляетсяпрограмма«ЛитомониторингРоссии»,внеевходятвопросынаблюдения, контроляи прогноза измененияземной коры, подвергающейся нарушениям под влиянием строительной деятельности человека.

Задачи строителей по охране природной среды. При производ-

стве строительных работ нарушения природной среды практически неизбежны. Строителям необходимо решать следующие проблемы:

—охраны геологической среды;

—охраны почв;

—борьбы с природными инженерно-геологическими процессами;

—рекультивации нарушенных земель.

Геологическаясредавключаетгорныепородыземнойкоры,являющиеся основанием и средой инженерных сооружений. При проектировании объектов строительства следует учитывать физико-механи- ческие свойства грунтов и их изменение в процессе эксплуатации инженерных сооружений. При строительстве подземных и промыш- ленно-гражданских сооружений сейсмических регионов следует учитывать интенсивность землетрясений.

В природе преобладают минералы с твердостью не выше 7. Минералысбольшейтвердостьювстречаютсяредко.Так,твердость9имеет единственный минерал — корунд, твердость 10 — алмаз.

Имеютсяметодыболееточногоколичественногоопределениятвердости царапания при помощи приборов — склерометров.

Плотность.Плотностьюминералаrназываетсямасса единицыего объема.Величинаплотности зависитотхимическогосостава.Присутствие в составе минералов металлов (Fe, Mg, Mn) повышает их плотность. Поэтомупризнаку минералыделятся на три группы:легкие — плотность до 2,5 г/см3 (гипс, галит); средней плотности — от 2,5 до 4,0 г/см3 (кварц, кальцит, полевые шпаты); тяжелые — плотность более 4,0 г/см3 (пирит, барит и др.).

Воздействие слабой соляной кислоты. При взаимодействии сла-

бойсолянойкислотысминераламигруппыкарбонатов(кальцитCaCO3, магнезитMgCO3 идр.)происходитвыделениеуглекислогогаза,сопровождающееся образованием мелких пузырьков на поверхности капли кислоты (вскипание).

Растворимостьвводе. Некоторыеминералы ипородыосадочного и метаморфического происхождения растворяются в воде. В зависимости от количества растворенного вещества в 1 л воды различают:

—легкорастворимые(галит, сильвин)—растворимостьболее10г/л;

—среднерастворимые (гипс) — растворимость от 1 до 10 г/л;

—труднорастворимые (карбонаты) — от 0,01 до 1 г/л;

—нерастворимые(алюмосиликаты)—растворимостьменее0,01г/л. На интенсивностьрастворениявлияют температура воды,еехими-

ческий состав и трещиноватость минералов.

Реакционная способность минералов. Большая группа минера-

лов обладает агрессивностью по отношению к строительным конструкциям, их присутствие обуславливает химическое и физическое разрушениеметаллических и бетонныхконструкций или значительно снижаетихпрочность.Такиеминералыназываютвреднымипримесями. К ним относятся:сульфиды (пирит и др.), сульфаты (гипс, ангидрит), окислы железа (лимонит), аморфные разновидности кремнезема (опал, халцедон), галоиды (галит, сильвин), сера, асбест, слюда.

Заполнители (в бетоне) относятся к вредным, если количество растворенного кремнезема в них превышает 50 ммоль/л.

Для бетона транспортных сооружений содержание сернокислых и сернистых соединений в заполнителе в пересчете на SO3 не должно

превышать 1 %, содержание слюд не должнопревышать 2 % помассе мелкого заполнителя.

Радиоактивныесвойстваминераловигорныхпородобусловле-

ны присутствиемв них урана, радия, радона и других радиоактивных элементов. Как правило, наибольшей радиоактивностью обладают магматические породы кислого состава (гранит).

При использовании горных пород в качестве облицовочного материала или инертных заполнителей длябетоновнеобходимопроверять величинупоказателяудельной активности естественных радионуклидов, содержащихся в этих породах.

2.1.2. Описание минералов

Самородныеэлементы—этоминералы, состоящиеизотдельных химических элементов. К ним относятся: графит, сера, алмаз, золото.

Графит—C. Твердость—1,плотность—2,2г/см3,цветстальной, железисто-черный, черта черная, блестящая. Блеск сильный полуметаллический.Непрозрачный,мягкий,жирныйнаощупь,пачкаетруки. Встречается в виде чешуйчатых листоватых и плотных масс.

Спайность весьма совершенная. Образуется при метаморфизме органического вещества. Встречается в составе метаморфических пород в виде неправильных включений, линз и пластов.

В воде не растворяется, устойчив к химическому выветриванию. Используется при производстве карандашей, изготовлении электродов, плавильных тиглей, графитной смазки.

Сульфиды — соединения металлов (Fe, Cu, Pb, Zn и др.) с серой. Для сульфидов характерна высокая плотность, сильный металлический блеск. Сульфиды являются вредными примесями.

Самым распространенным из них является пирит.

Пирит — FeS2 (синонимы: серный колчедан, железный колчедан). Твердость — 6, плотность — 5 г/см3, цвет латунно-желтый, блеск металлический, излом раковистый, спайность несовершенная. Пирит встречается в виде кристаллов, мелкозернистых скоплений, жилок, отдельныхвключенийвсоставегорныхпород.Происхождениемагматическоеиметаморфическое.НаповерхностиЗемлиминералнеустойчив, под воздействием кислорода и воды разлагается с образованием серной кислоты и других химически активных соединений, разрушающих строительные конструкции и горные породы, поэтому применять горные породы с включением пирита для производства бетона транспортных и гидротехнических сооружений запрещено.

ные объемывмещающих пород поднимаются на поверхность Земли и отсыпаются в виде терриконов. При воздействии ветров происходит загрязнение атмосферы.

В20-х гг. XX в. для получения электроэнергии в районах европейской части России были проведены крупномасштабные работы по осушению болотных массивов для разработки торфа.

В2000–2010 гг. потребность в источнике энергии за счет торфа исчезла, возникли пожары торфяныхзалежей, населениегородов Русской платформы, в том числег. Москвы, задыхается от угарногогаза. Стоит проблема обводнения осушенных торфяных болот.

При инженерно-хозяйственном освоении территорий с многолетнемерзлыми грунтами происходят необратимые изменения инженер- но-геологических условий. Происходит деградация мерзлоты, развивается термокарст, осадка сооружений, на дорогах формируются громадные наледи.

Приведенныепримерыпоказывают, чтоинженерно-хозяйственная деятельность человека соизмерима с природными геологическими процессами, изменяющими природную среду.

20.2.Задачи строителей по охране природной среды, мониторинг,рекультивацияземель

Внастоящее время каждое инженерное мероприятие должно оцениватьсянетолькосточки зрениявозможности егоосуществления,но

ис позиций того, какое влияние оно окажет на окружающую среду. Возможность и целесообразность строительства сооружений опреде- ляетсянетолькофизико-механическимисвойствамигрунтов,ноитем, как сооружение впишется в природную обстановку, какие изменение произойдут в природной среде.

Инженерно-геологические изыскания относятся к виду строительной деятельности и подлежатобязательномулицензированию, вкотороевходиттребованиепоохранеирекультивации средыпривыполнении строительных работ.

ВРоссийской Федерации действует единая система государственных стандартов (ГОСТ) в области охраны природы и рационального использования природных ресурсов.

К государственным органам управления, контроля и надзора в области охраны природной среды относятся:

— Министерство природных ресурсов РФ;

среды: понижение уровня подземных вод, оживление процессов карстообразования, суффозии и сдвижения земной поверхности.

При освоении городских территорий происходит нивелировка рельефа: овраги, балки засыпаются, положительные формы рельефа срезаются.

Существенно изменяется природнаясреда при строительствеавтомобильных, железных дорог и трубопроводов. При строительстве четырехполосных автодорог с обочинами отводится в отчуждение полоса земель шириной 22 м. На двухпутную железную дорогу отводится полоса шириной около 12 м. Кроме того, отводятся территории для добычи грунтов для возведения насыпей, добычи в карьерах щебеночно-гравийного балласта. Вдоль строительной трассы формируются временные дороги, строительные площадки для накопления строительныхматериаловиосуществляетсяработамощнойдорожной строительной техники. При строительстве дорог происходит уничтожение лесов от 3 до 20 га на 1 км дороги и значительное отчуждение сельскохозяйственных земель.

Таким образом, строительство автомобильных и железных дорог представляет собой большую производственную стройплощадку протяженностью несколькодесятковкилометров, загрязняющуюокружающую природную среду. В процессе эксплуатации дорог происходит продолжение загрязнения окружающей среды. Установлено, что выбросы загрязняющих веществ различными видами транспорта распределяются следующими объемами: автомобильный — 58 %, железно- дорожный—25%,дорожно-строительныйкомплекс—14%,воздуш- ный — 2 %, водный около 1 %.

Прямой ущерб окружающей среде оказывают аварии на транспорте: катастрофы на автодорогах (56 %), аварии на магистральных трубопроводах(15%), крушенияна железныхдорогах(16%), авиационные катастрофы (13 %).

При строительстве искусственных водохранилищ происходит затопление территорий пойм и первых надпойменных террас речных долин; подтопление окружающих территорий за счет подъема уровня грунтовых вод.

По берегам водохранилищ происходит их переработка, развитие оползней, происходит заболачивание прибрежных территорий.

Огромноепреобразованиеприродной средыпроисходитпри добыче полезных ископаемых: каменного угля, железных руд. Колоссаль-

Окислы представляют собой соединения химических элементов с кислородом. Самыми распространенными являются кварц, халцедон, опал.

Кварц — SiO2. Твердость — 7, плотность — 2,65 г/см3, спайность отсутствует (весьма несовершенная), излом раковистый, блеск на изломежирный. Цветмолочно-белый (жильный кварц), чащеводянопрозрачный (мелкие жилы и зерна в породе).

Часто кварц встречается в виде прекрасно ограненных кристаллов — горный хрусталь (бесцветный, прозрачный), морион (черный непрозрачный), аметист (фиолетовый); в видекристаллических зерен

всоставе горных пород (например, в граните, кварцевом порфире); в виде зернисто-кристаллических агрегатов (кварцит).

Происхождение кварца магматическое, метаморфическое. Кварц нерастворим в воде, устойчив при химическом выветривании, трудно поддается механическому истиранию.

При разрушении магматическихпород переходит всостав осадочных:суглинков, глин, песков, встречаются и чистыекварцевыепески.

Применяетсявстроительствекакинертныйзаполнитель бетонов,в стекольной промышленности, в производстве огнеупоров. В составе горных породиспользуется дляоблицовки полов станций метрополитенов.

Опал—SiO2nH2O. Твердость—5,плотность—2г/см3.Спайность отсутствует,изломраковистый,блескжирный,полупрозрачный.Цвет изменяется в широком диапазоне — бесцветный, желтый, бурый, коричневый(засчетсодержанияокисловжелезаимарганца).Встречается в виде аморфных натечных масс, окатанных галек.

Происхождение осадочное, образуется при выпадении в осадок гидрогелякремнезема.Вводерастворяется. Припотереводы, которой содержится в нем до 30 %, переходит в халцедон.

Опал является реакционноспособным минералом, применение его

вбетонах для транспортных и гидротехнических сооружений запрещено. В составе бетонов происходит разложениеопала, что приводит к растрескиванию бетона и разрушению строительной конструкции. Драгоценный опал используется для ювелирных изделий.

Халцедон—SiO2 —скрытокристаллическаяразновидностькварца, встречаетсяввиденатечныхмассижелваков.Цветсерый,голубовато- серый,светло-бурый.Твердость—7,плотность—2,5г/см3,спайность отсутствует (весьма несовершенная), излом раковистый, блеск жирный.

Разновидности халцедона: агат, ониксы — имеют полосатую расцветку; яшма — (зеленая, красно-бурая); кремень — халцедон с примесью грубых частиц песка.

Происхождение вулканическое и осадочное, часто встречается в составе галечников, гравия, песков.

Некоторыеразновидностихалцедона являютсяреакционноспособными.Прииспользованииеговбетонахнеобходимасоответствующая проверка.

Халцедонширокоиспользуетсякакоблицовочныйкаменныйматериал, в качестве балласта для дорог, в ювелирных изделиях.

Лимонит —2Fe2O33H2O(отгр. leimon— луг, сыроеместо). Коллоидный минерал. Сложение натечное, землистое. Твердость переменная, большей частью 4–5, плотность — 3,0–4,0 г/см3. Цвет бурый, охряно-желтый. Блеск матовый. Излом землистый. Происхождение осадочное, образуется при выветривании железосодержащих минералов.

Лимонит — аморфный минерал, распространен в составе осадочных пород (суглинков, глин, песков), окрашивает последние в бурые тона.

Лимонит (бурый железняк) принадлежит к числу важнейших руд железа. Глинистые бурые железняки и железистые глины идут на выделку красок: желтой (охры) и красной (железного сурика). В строительстве не применяется, является вредной примесью.

Галоиды—хлористыесоединенияразличныхметаллов(Na,K,Mg и др.). Образуются при выпадении в осадок солей. Являются легкорастворимымисоединениями.Приихрастворениивгрунтахобразуются пустоты, полости, ослабляющие грунтовые массивы, что является причиной деформации инженерных сооружений. Грунты, содержащие эти соединения, относятся к засоленным, при подготовке естественного основания их рекомендуется удалять.

Галит — NaCl(каменная или поваренная соль). Цветбелый, часто бесцветный, с примесью сильвина — розовый. Твердость — 2, плотность — 2,1 г/см3, спайность весьма совершенная. На вкус соленый (с содержанием сильвина —горько-соленый). Блеск стеклянный, поверхностькристаллов вовлажной атмосфереприобретает жирный блеск. Происхождение осадочное. Встречается в виде рассеянных мелких кристаллов всоставеосадочныхрыхлых грунтов(песков, суглинков), ввидежилвтрещинахскальныхгрунтовипластоввтолщеосадочных

Большая часть региона находится в пределах 7-балльной сейсмичности (Краснодар, Туапсе, Кисловодск), в районе городов Сочи, Махачкала возможны землетрясения в 8 баллов.

В регионе широко проявляются склоновые процессы (оползни, обвалы, снежныелавины)и водокаменныесели, разрушающиетранспортные сооружения.

Глава 20. ОХРАНА ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

20.1. Влияние инженерной деятельности человека на природнуюсреду

Инженерная деятельность человека в наше время приобрела мировое значение в изменении окружающей природной среды. По словам академика В.И. Вернадского,человекстал крупнейшей геологической силой, изменяющей девственную природу Земли.

Несмотря на точтоинженерная деятельность человека направлена наблагообщества, веерезультатечастовозникаютпобочныеявления, которыеприносят ущерб окружающей природной среде, а зачастую и построенным инженерным сооружениям.

Строительствоявляетсяважнейшимвидоминженернойдеятельности, влияющей на природнуюсреду. Наиболееинтенсивнопроявляетсяинженерноевоздействиенатерритории городов, особенноснаселением более 1 млн чел. (Москва, Санкт-Петербург, Мехико, Токио, Новосибирск и др.).

Врезультатеоткачкиподземныхводдляводоснабженияидренирования территорий формируются глубокие депрессионные воронки, что приводит к изменению режима подземных вод, вызывает осадки городских территорий, оживляет процесс карстообразования, суффозии и образование провалов.

Во многих городах России (Новосибирск, Омск, Барнаул, Ростов- на-Дону, Чита и др.) происходит подтопление городских территорий. Изменяются физико-механическиесвойства грунтов под сооружениями. Развиваются процессы просадочности, набухания грунтов, что приводит к деформации инженерных сооружений.

Впределахгородских территорий при строительстве метрополитенов и других подземных сооружений (подземных парковок, подземных переходови др.)происходит существенноеизменениеприродной