1.3.1 Геологічні процеси, що ускладнюють освоєння територій під будівництво магістральних трубопроводів

Геологічні процеси, що проходять на зсувних ділянках можна поділити на поверхневі (екзогенні) та глибинні (ендогенні). Поверхневі процеси викликані силами, впливами та діями, направленими на верхні шари порід, і обумовлені силою тяжіння, гідродинамічною дією води, вивітрюванням та інші.

Глибинні процеси відбуваються під впливом внутрішніх сил Землі. До них відносять формування й рух земної кори, магматичні, метаморфічні, геотермічні та інші процеси. На будівельне освоєння територій, з точки будівництва магіс-тральних трубопроводів, в основному впливає швидкість нетектонічних рухів, величину якої можна визначити геодезичними методами. Розрізняють коливальні рухи, зрушення (вертикальні, горизонтальні), розриви, насуви та інше.

Рисунок 1.1 – Структурна технологічна схема будівництва лінійної частини трубопроводу в гірській місцевості

Шляхом аналізу було встановлено, що швидкість коливального руху досягає близько 1 см в рік, швидкість зсуву вздовж розривних дислокаціях ще менша, а швидкість складчастих рухів складає до 1 м в сторіччя. Величина зміни нахилу поверхні землі від вказаних рухів в межах будівельної смуги дуже мала, тому ці рухи практично не впливають на напружений стан магістральних трубопроводів і при будівництві не враховуються. Винятки становлять зсуви вздовж розривах й розломах, пов'язані із розвантаженням напруженого стану товщ порід при землетрусах. Такі зсуви відбуваються практично миттєво і складають від декількох сантиметрів до декількох метрів. Ширина зони, вздовж якої відбувається зсув, залежить від типу переміщень. При зсуваючи зсувах величина цієї зони менша, ніж при насувах. Підземні трубопроводи та інші комунікації, що перетинають зону розривів, під час землетрусів зазвичай виходять з ладу. Тому при виборі траси трубопроводів й комунікацій слід обходити ділянки, де розвинені активні розриви. Ефективні інженерні заходи, що зменшують загрозу розривів підземних трубопроводів й комунікацій при зсувах порід під час землетрусів, ще поки не розроблені.

Основну увагу звернемо на поверхневі зсувні процеси так, як вони найбільше зустрічаються при будівництві магістральних трубопроводів

Поверхневі геологічні процеси в залежності від домінуючої складової сили або інших чинників поділяють на гравітаційні (обвали, обвали, лавина, осипи, куруми, крип), процеси, що викликаються дією поверхневих (ерозія, абразія, поверхневий змив, заболочування, селі), підземних (карст, суффозія, пливуни) вод та вітру (золові процеси, перенесення пісків), а також фізико-хімічними діями (вивітрювання, деформації мерзлоти та інше).

Гравітаційні процеси розвиваються на схилах і відкосах. Інтенсивність їх розвитку залежить від крутизни і висоти схилу, а також його конфігурації, що визначає собою силову сторону явища. Міцністю порід, що складають схил, визначаються його граничні схили, які можуть зберігатися протягом деякого проміжку часу.

Дія поверхневих вод на породи проходить таким чином. На берегах озер, водосховищ та інше відбувається інтенсивна переробка берегів внаслідок хвильової абразії. Швидкість абразії залежить від інтенсивності хвильової дії, конфігурації підводного схилу берега й складу порід з якого складений схил. Інтенсивний рух вод вздовж схилу в постійних та тимчасових водних потоках викликає розмив поверхневих порід, переміщення й переукладання розмитого матеріалу. На гірських схилах, складених із дисперсних пухких матеріалів, при значних величинах нахилу русел інтенсивний тимчасовий водостік сприяє формуванню селів. За відсутності можливості стоку вздовж схилу, в зонах помірного клімату, утворюються болота.

На ділянках, де залягають розчинні гірські породи і при дії підземних вод, що знаходяться в постійному русі, породи вилуговуються внаслідок чого утворюються порожнечі. На поверхні таких ділянок виникають яри, впадини й провали. Процеси вилуговування та розчинення гірських порід із супутніми ним явищами називаються карстом.

Підземні води, що містять гумінові кислоти, хлориди, сірководень, сульфати та агресивну вуглекислоту стають агресивними по відношенню до підземних частин трубопроводів, газонафтосховищ, будівель та інженерних споруд, влаштованих із вапняної кладки, бетону, залізобетону та деяких металів. Процес вимивання дрібних частинок з масиву гірської породи із проявами таких супутніх явищ, як просідання поверхні ґрунту, утворення ям, ніш та інше називається суфозією, яку розділяють на хімічну та механічну.

При механічній суфозії виносяться дрібні частинки породи. Якщо на ділянці винесення породи походить із масиву за рахунок руху потоку води з певною фільтраційною швидкістю, таке явище носить назву підземної суфозії. В природі ширше поширена контактна суфозія, при якій винесення дрібних частинок відбувається в зоні контакту порід різного модуля крупності. Контактна суфозія може розвиватися на ділянці виходу потоку фільтраційних вод на схил. У цій зоні збільшується градієнт потоку фільтрації, що сприяє розвитку суфозії, утворенню ніш та провалів.

При хімічній суфозії частина породи виноситься у вигляді розчину. Відзначають змішаний та так званий хіміко-механічний тип суфозії, при якому проходить руйнування цементуючих зв’язків в зоні контакту частинок в породі, що створює умови для розвитку механічної суфозії.

Пливунні явища характерні для порід певного гранулометричного складу, що знаходяться у водонасиченому стані. Окрім гранулометричного складу на пливунні властивості порід впливають мінералогічний склад, градієнт потоку фільтрації, вивітрювання та динамічна дія. При підйомі рівня підземних вод змінюються фізико-механічні властивості порід, виникають додаткові силові навантаження на них – зрівноважуючий та гідродинамічне навантаження, що може привести до розвитку обвалів та просадок.

Інтенсивний відбір підземних вод для водопостачання, при якому відбір води перевищує її поповнення за рахунок інфільтрації й перетікання з інших горизонтів, викликає осідання поверхні землі. Таке осідання приводить до заболочування територій, дані процеси спостерігається в районах видобування нафти та газу. Осідання територій із деформаціями підземних трубопроводів й комунікацій та споруд спостерігається також при видобування корисних копалин шахтним способом.