Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с атмосферным проседанием .
Обветшавший дом, названный Кривым домиком , возник в результате оседания горных выработок в 19 веке в Стаффордшире, Англия.
Дорога Мам Тор разрушена проседанием и сдвигом , недалеко от Каслтона , Дербишир

Проседание - это внезапное опускание или постепенное оседание поверхности земли с незначительным горизонтальным движением или без него. Определение проседания не ограничивается скоростью, величиной или площадью, участвующей в нисходящем движении. Это может быть вызвано естественными процессами или деятельностью человека. Первые включают в себя различные карстовые явления, таяние вечной мерзлоты , консолидацию , окисление органических почв, медленное искривление земной коры ( изостатическое регулирование ), нормальные разломы , проседание кальдеры или выход жидкой лавы из-под твердой коры. Человеческая деятельность включает подземную добычу полезных ископаемых или добычу подземных флюидов, напримернефть , природный газ или грунтовые воды . [1] [2] Проседание грунта вызывает глобальную озабоченность геологов , инженеров- геологов , геодезистов , инженеров , градостроителей , землевладельцев и общественности в целом. [3]

Причины [ править ]

Растворение известняка [ править ]

Оседание часто вызывает серьезные проблемы в карстовых землях, где растворение известняка потоком жидкости в недрах создает пустоты (например, пещеры ). Если кровля пустоты станет слишком слабой, она может обрушиться, и вышележащие скала и земля упадут в пространство, вызывая проседание поверхности. Этот тип проседания может вызвать провалы в грунт, глубина которых может достигать нескольких сотен метров.

Горное дело [ править ]

Несколько типов подземных горных работ и, в частности, методы, которые намеренно вызывают обрушение извлеченной пустоты (например, добыча колонн, разработка длинных забоев и любой метод добычи металлов, который использует «обрушение», например, «блочное обрушение» или «подуровневое обрушение») ) приведет к проседанию поверхности. Проседание, вызванное горными работами, относительно предсказуемо по своей величине, проявлению и размаху, за исключением случаев внезапного обрушения опоры или приповерхностного туннеля (обычно это очень старые выработки [4] ). Проседание, вызванное добычей полезных ископаемых, почти всегда очень локализовано на поверхности над заминированным районом, а также имеет запас снаружи. [5]Вертикальная величина оседания сама по себе обычно не вызывает проблем, за исключением случая дренажа (включая естественный дренаж) - скорее это связанные поверхностные деформации сжатия и растяжения, кривизна, наклоны и горизонтальное смещение, которые являются причиной наихудшего. ущерб окружающей среде, зданиям и инфраструктуре. [6]

Там, где планируется горнодобывающая деятельность, проседание, вызванное горными работами, можно успешно контролировать при сотрудничестве всех заинтересованных сторон. Это достигается за счет сочетания тщательного планирования горных работ, принятия превентивных мер и проведения ремонтных работ после горных работ.

Стабилизация поврежденных домов над подземной шахтой в Браденвилле, штат Пенсильвания, США
Виды просадок грунта

Добыча природного газа [ править ]

Если природный газ добывается на месторождении природного газа, начальное давление (до 60 МПа (600 бар )) на месторождении с годами будет падать. Давление помогает поддерживать слои почвы над полем. Если газ добывается, осадочные породы под давлением уплотняются и могут привести к землетрясениям и оседанию грунта.

С момента начала эксплуатации газового месторождения Слохтерен ( Нидерланды ) в конце 1960-х годов уровень земли на площади 250 км² упал до нынешнего максимума на 30 см. [7]

Землетрясение [ править ]

Проседание земли во время землетрясения может происходить по-разному. Во время землетрясения большие участки суши могут резко опуститься из-за смещения вдоль линий разломов. Проседание земли также может происходить в результате оседания и уплотнения рыхлых отложений в результате сотрясения землетрясения. [8]

Управление геопространственной информации Японии сообщило о немедленном оседании грунта, вызванном землетрясением Тохоку 2011 года . [9] В Северной Японии проседание на 0,50 м (1,64 фута) наблюдалось на побережье Тихого океана в Мияко , Тохоку , в то время как в Рикудзентакате, Иватэ, измерено 0,84 м (2,75 фута). На юге в Sōma, Фукусима , наблюдалась высота 0,29 м (0,95 фута). Максимальное проседание составило 1,2 м (3,93 фута) в сочетании с горизонтальным диастрофизмом до 5,3 м (17,3 фута) на полуострове Ошика в префектуре Мияги . [10]

Проседание, связанное с грунтовыми водами [ править ]

Сан - Хоакин долине оседание
Основная статья: Проседание, связанное с грунтовыми водами

Проседание, связанное с грунтовыми водами, - это проседание (или опускание) земли в результате добычи грунтовых вод. Это растущая проблема в развивающемся мире по мере роста населения и водопользования в городах без надлежащего регулирования и обеспечения соблюдения насосных норм. По одной из оценок, 80% серьезных проблем проседания земель связаны с чрезмерным извлечением грунтовых вод [11], что делает эту проблему растущей во всем мире.

Колебания грунтовых вод также могут косвенно влиять на разложение органического материала. Для обитания в низинах , таких как прибрежные или дельтовые равнины, требуется дренаж . Возникающая в результате аэрация почвы приводит к окислению ее органических компонентов, таких как торф , и этот процесс разложения может вызвать значительное проседание почвы . Это особенно актуально, когда уровни грунтовых вод периодически адаптируются к проседанию, чтобы поддерживать желаемую глубину зоны ненасыщенности , подвергая все больше и больше торфа воздействию кислорода. Кроме того, осушенные почвы уплотняются в результате повышенного эффективного напряжения .[12] [13] Таким образом, просадка земли может стать самовоспроизводящейся, со скоростью до 5 см / год. Раньше управление водными ресурсами настраивалось в первую очередь на такие факторы, какоптимизация посевов, но, в различной степени, также следует принимать во внимание предотвращение проседания.

Сбойный индуцированный [ править ]

Когда на Земле существуют дифференциальные напряжения, они могут компенсироваться либо геологическими нарушениями в хрупкой коре , либо пластичным течением в более горячей и более текучей мантии . При возникновении разломов в висячей стене нормальных разломов может произойти абсолютное проседание. В обратном направлении, или надвигах, разломах, относительное проседание может быть измерено в подошве. [14]

Изостатическое проседание [ править ]

Кора плавно плавает в астеносфере с соотношением массы ниже «поверхности», пропорциональной ее собственной плотности и плотности астеносферы. Если масса добавляется к локальному участку корки (например, путем отложения ), корка опускается, чтобы компенсировать и поддерживать изостатический баланс .

Противоположность изостатическому проседанию известна как изостатический отскок - действие коры, возвращающейся (иногда в течение тысяч лет) в состояние изостояния, например, после таяния больших ледяных щитов или высыхания больших озер после последний ледниковый период. Озеро Бонневиль - известный пример изостатического отскока. Из-за веса воды, когда-то находившейся в озере, земная кора опустилась почти на 200 футов (61 м), чтобы поддерживать равновесие. Когда озеро высохло, корка восстановилась. Сегодня на озере Бонневиль центр бывшего озера примерно на 61 метр выше, чем края бывшего озера.

Сезонные эффекты [ править ]

Смотрите также: Керамзит

Многие почвы содержат значительное количество глины. Из-за очень маленького размера частиц на них влияют изменения влажности почвы. Сезонное высыхание почвы приводит к уменьшению как объема, так и поверхности почвы. Если фундамент здания находится выше уровня, достигаемого сезонной сушкой, он сдвигается, что может привести к повреждению здания в виде сужающихся трещин.

Деревья и другая растительность могут оказывать значительное местное влияние на сезонное высыхание почв. В течение нескольких лет по мере роста дерева происходит кумулятивное высыхание. Это может привести к обратному проседанию, известному как вспучивание или вздутие почвы, когда дерево опускается или падает. По мере того, как кумулятивный дефицит влаги устраняется, который может длиться до 25 лет, уровень поверхности вокруг дерева будет повышаться и расширяться в поперечном направлении. Это часто повреждает здания, если фундамент не был усилен или спроектирован таким образом, чтобы справиться с этим эффектом.

Воздействие [ править ]

Тонущие города [ править ]

Этот раздел представляет собой отрывок из книги « Тонущие города» [ править ]
Драйверы, процессы и воздействия тонущих городов [15]
Тонущие города - это городские районы, которым грозит исчезновение из-за быстро меняющихся ландшафтов . Самым большим вкладом в то, что эти города становятся непригодными для жизни, являются комбинированные последствия изменения климата (проявляющиеся в повышении уровня моря , усиление штормов и штормовых нагонов), оседание земель и ускоренная урбанизация . [16] Многие из крупнейших и наиболее быстрорастущих городов мира расположены вдоль рек и побережий, что подвергает их опасности стихийных бедствий. По мере того как страны продолжают инвестировать в эти города людей, активы и инфраструктуру, потенциальные убытки в этих областях также возрастают. [17] Тонущие города должны преодолеть серьезные препятствия, чтобы должным образом подготовиться к сегодняшнему динамичному климату окружающей среды.

См. Также [ править ]

  • Обвал
  • Боковая и нижележащая опора , родственное понятие в имущественном праве
  • Массовое истощение
  • Расчетный (структурный)
  • Воронка
  • Разжижение почвы
  • Рабочая группа ЮНЕСКО по проседанию земель

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Neuendorf, KKE, JP Mehl, Jr. и JA Jackson, ред. (205) Глоссарий геологии (5-е изд.) Александрия, Вирджиния, Американский геологический институт. 779 стр. ISBN  0-922152-76-4
  2. ^ Galloway, DL, Джонс, DR и Ingebritsen, SE, 1999 Оседание в Соединенных Штатах. Циркуляр 1182. Министерство внутренних дел США, Геологическая служба США, Рестон, Вирджиния. 177 стр.
  3. ^ Национальный исследовательский совет, 1991. Снижение потерь от проседания земли в Соединенных Штатах. Национальная академия прессы. 58 с.
  4. ^ Herrera, G .; Tomás, R .; Лопес-Санчес, JM; Delgado, J .; Mallorquí, J .; Duque, S .; Mulas, J. Расширенный анализ DInSAR по горнодобывающим районам: тематическое исследование La Union (Мерсия, Юго-Восточная Испания). Инженерная геология, 90, 148-159, 2007.
  5. ^ "Построенные рекомендации по жилищному строительству (Новый Южный Уэльс) Том 1" (PDF) . Проверено 19 ноября 2012 .
  6. ^ Г. Эррера, М. И. Альварес Фернандес, Р. Томас, К. Гонсалес-Нициеза, Дж. М. Лопес-Санчес, А. Э. Альварес Виджил. Судебно-медицинский анализ зданий, пострадавших от проседания горных выработок, на основе дифференциальной интерферометрии (Часть III). Анализ технических отказов 24, 67-76, 2012.
  7. ^ Оседание лекция архивации 2004-10-30 в Wayback Machine
  8. ^ "Вызванное землетрясением оседание земли" . Проверено 25 июня 2018 .
  9. ^ 平 成 23 年 (2011 年) 東北 地方 太平洋 沖 地震 に に 伴 う 地盤 沈下 調査[Оседание земли, вызванное землетрясением и цунами Тохоку 2011 года] (на японском языке). Управление геопространственной информации Японии. 2011-04-14 . Проверено 17 апреля 2011 .
  10. ^ Дата отчета 19 марта 2011 года [1] дислокация в Oshika полуострове на 2011 Тохоку землетрясения и цунами , дислокация в вертикальном 2011-03-11 M9.0 , дислокация в горизонтальной 2011-03-11 M9.0 геопространственной информации органа Японии
  11. ^ Информационный бюллетень USGS-165-00, декабрь 2000 г.
  12. ^ Tomás, R .; Márquez, Y .; Лопес-Санчес, JM; Delgado, J .; Blanco, P .; Майорки, JJ; Мартинес, М .; Herrera, M .; Mulas, J. Картирование оседания грунта, вызванного чрезмерной эксплуатацией водоносного горизонта,с использованием передовой дифференциальной интерферометрии SAR: тематическое исследование Vega Media на реке Сегура (юго-восточная часть Испании). Дистанционное зондирование окружающей среды, 98, 269-283, 2005
  13. ^ Р. Томас, Г. Эррера, Дж. М. Лопес-Санчес, Ф. Висенте, А. Куэнка, Дж. Дж. Майорки. Исследование проседания земли в городе Ориуэла (юго-восток Испании) с использованием данных PSI: распределение, эволюция и корреляция с обусловливающими и пусковыми факторами. Инженерная геология, 115, 105-121, 2010.
  14. ^ Ли, Е.Ю., Новотный, J., Wagreich, М. (2019) анализ Оседания и визуализация: для анализа осадочных бассейнов и моделирования, Springer. DOI : 10.1007 / 978-3-319-76424-5
  15. ^ Erkens, G .; Bucx, T .; Dam, R .; de Lange, G .; Ламберт, Дж. (12 ноября 2015 г.). «Тонущие прибрежные города» . Труды Международной ассоциации гидрологических наук . Copernicus GmbH. 372 : 189–198. DOI : 10.5194 / piahs-372-189-2015 .
  16. Перейти ↑ Fuchs, Roland (июль 2010 г.). «Города в опасности: прибрежные города Азии в эпоху изменения климата». Проблемы Азиатско-Тихоокеанского региона . 96 : 1–12.
  17. ^ Sundermann, Л., Schelske, О., & Hausmann, P. (2014). Не забывайте о риске - глобальный рейтинг городов, которым угрожают стихийные бедствия. Swiss Re.