13. Природные геологические явления и инженерно- геологические процессы

Процесс выветривания

Под процессом выветривания понимают изменение состава и разрушение горных пород, происходящих под действием факторов выветривания, постоянно действующих на поверхности земли (колебание температур, замерзание воды и т.д.).

Интенсивность проявления процесса выветривания зависит от многих причин, в том числе от факторов выветривания, состава пород, геологического строения местности и т.д. Наиболее сильно выветривание проявляется у поверхности земли, где горные породы могут непосредственно контактировать с факторами выветривания. С глубиной процесс выветривания постепенно ослабевает и затухает. Глубина проникновения в толщу земли процесса зависит от степени трещиноватости пород и глубины трещин. Область активного современного выветривания достигает глубины 5-10 м. Проникновению в глубину выветривания способствует также инженерная деятельность человека.

Воздействие на толщу горных пород процесса выветривания приводит к образованию коры выветривания (см. рис). В её состав входят видоизмененные выветриванием горные породы или продукты их разрушения. Продукты выветривания горных пород, остающиеся на месте их образования, носят название элювия.

Почвы.

В процессе выветривания и почвообразования на поверхности земной коры формируются почвенные слои. По своему составу почвы представляют собой глинистые грунты, содержащие продукты разложения растений в виде гумуса. Почвы легко размокают в воде и совершенно непригодны для сооружения основания дороги.

Виды выветривания.

Физическое выветривание выражается преимущественно в механическом дроблении пород, без существенного изменения их минерального состава. Породы дробятся в результате колебания температур, замерзания воды, кристаллизации солей в капиллярах и т.д. Особенно сильное разрушение пород наблюдается при проникновении воды в микротрещины. Значительное разрушительное действие оказывает ветер своей механической силой и ударными действиями песчинок. Физическое выветривание преобладает в местностях с сухим и холодным климатом.

Химическое выветривание выражается в разрушении горных пород путем изменения их состава и растворения. Наиболее активными химическими реагентами являются вода, кислород, углекислота и органические кислоты. В породах кроме растворения протекают реакции обмена, замещения, окисления, гидратации и дегидратации. Интенсивность химического выветривания зависит от площади воздействия воды и растворов, их температур, а также от степени устойчивости минералов в отношении факторов выветривания. Наибольшее значение химическое выветривание имеет в условиях теплого и влажного климата.

Биологическое (органическое) выветривание проявляется в разрушении горных пород в процессе жизнедеятельности живых организмов и растений. Породы дробятся и подвергаются воздействию органических кислот. Действие биологического выветривания проявляется повсеместно.

Наибольшему разрушению подвергаются химические и органические породы, сцементированные обломочные и в значительно меньшей степени рыхлые породы.

При выветривании в глинистых породах происходит раскрытие трещин, разрыхление, образование вторичных материалов. Все это резко ухудшает физико‑механические свойства глинистых пород.

Образование оврагов.

Процесс образования оврагов связан с эрозией, возникающей вследствие движения временных потоков, образующихся за счет выпадения атмосферных осадков. При своем развитии овраг может вскрыть грунтовые воды. В этом случае возникает постоянный водоток, который в свою очередь продолжает усиливать дальнейший рост оврага. Развитию оврага способствует сложение склонов рыхлыми и способными к размыву породами, устройство неукрепленных водоотводящих каналов, нарушение дернового покрытия, вырубка растительности. Скорость роста оврага зависит от активности водотока и характера размываемых пород и колеблется от 0,5-1 до 40 м/год.

В овраге различают устье и вершину. Овраг растет вершиной вверх по склону с одновременным углублением и расширением. Предельной глубиной оврага является уровень бассейна реки (озера и т.п.), в который впадает водоток оврага. Этот уровень называется базисом эрозии.

В период своего развития овраг имеет сравнительно небольшую ширину при большой глубине, обрывистые без растительности берега. Это – активный овраг. Со временем рост оврага затухает, и он превращается в балку, у которой ширина превосходит глубину, склоны задерновываются, покрываются кустарником.

Размывающая деятельность приводит к образованию овражного пролювия, который накапливается при выходе из устья в виде конуса выноса. Предотвратить появление и развитие оврагов можно профилактическими мерами. Запрещается распахивать склоны, устраивать необлицованные водоотводящие канавы, нельзя вырубать на склонах растительность, необходимо регулировать сток атмосферных вод напорными канавами и водоотводящими валами. На склонах и вокруг оврагов следует производить посадку деревьев и кустарников. При необходимости в оврагах устраивают различные подпорные стенки, закрепляют дно лотками и водоотводами.