Раздел I

Н. Н. Маслов (Маслов, Котов, 1971): «Инженерная геоло­гия — наука о процессах и явлениях, протекающих в верхних го­ризонтах земной коры под влиянием природных и антропогенных факторов, способных угрожать нормальным условиям эксплуата­ции сооружений и угодий».

Е. М. Сергеев (1971): «...первоочередной задачей инженер­ной геологии является изучение динамики земной коры под влия­нием инженерной деятельности человека».

На основании этих и других определений инженерной геологии как науки можно сделать вывод о том, что инженерная геодинами­ка является первым по своему значению и постановке задач разде­лом инженерной геологии, а не вторым, как это принято считать. Об этом можно судить по огромному количеству публикаций в отечественных и зарубежных журналах, а также по трудам многих международных и национальных конгрессов, совещаний, конфе­ренций и семинаров, посвященных геологическим процессам и яв­лениям. Из учебной литературы особо следует отметить учебники по инженерной геологии И. В. Попова (1951), Н. В. Коломенского и И. С. Комарова (1964), в которых разделы о геологических про­цессах и явлениях представлены очень широко на базе богатого фактического материала. Эти источники информации до сих пор не потеряли своей ценности для специалистов всех уровней. Окончательное признание специалистами самостоятельности на­учного направления под названием «инженерная геодинамика» связа­но с выходом капитального учебника В. Д. Ломтадзе в 1977 году.

Этому событию предшествовала разработка учебных планов для студентов, обучающихся по специальности «Гидрогеология и ин­женерная геология». В эти планы вторая часть учебной дисципли­ны «Инженерная геология» вошла под названием инженерной гео­динамики. Основные положения, выдвинутые В. Д. Ломтадзе в первом учебнике по инженерной геодинамике, можно свести к следующему:

1. инженерная геодинамика является сложнейшим разделом инженерной геологии, в котором изучаются геологические процес­сы и явления как природные, так и возникающие при строитель­стве сооружений и хозяйственном использовании территорий;

инженерная геодинамика базируется на результатах теоре­тических исследований в области инженерной геологии и смеж­ных наук, а также опыта проектирования, строительства и эксплу­атации сооружений различного назначения;

инженерная геодинамика призвана решать задачи строи­тельства сооружений в особых геологических условиях;

в теоретическом плане инженерной геодинамике предстоит разработать научные основы и методы управления геологическими процессами, их прогнозирования и охраны территорий;

при изучении производственной деятельности человека сле­дует иметь в виду, что по своим масштабам она соизмерима с при­родными факторами, совершая огромную геологическую работу, и вместе с тем противоречива, являясь то разрушительной, то сози­дательной;

выделение так называемых инженерной-геологических про­цессов и явлений в самостоятельную группу не имеет научной ос­новы; интенсивность или скорость развития процессов характери­зуют только их динамику и не могут являться признаком выделе­ния.

Таким образом, при обособлении инженерной геодинамики в самостоятельный раздел инженерной геологии была определена область ее исследований, которая не претерпела существенных принципиальных изменений по сравнению с происходившим при оценке инженерно-геологических условий территорий и результа­тов их изменений под техногенным воздействием. И это было за­ложено в основных задачах инженерной геологии ее основопо­ложником Ф. П. Саваренским. Вспомним его рекомендации при выполнении инженерно-геологических изысканий: оценка усло­вий строительства с целью выбора наиболее оптимального вариан­та расположения сооружения и предвидение (прогноз) их измене­ния в период строительства и эксплуатации проектируемого со­оружения.

Роль человеческой деятельности, которая подчеркивается мно­гими исследователями, в особенности после выхода известной мо­нографии А. В. Сидоренко'«Человек, техника, Земля», была отме­чена И. В. Поповым еще в 1951 году. В своем учебнике он подчер­кивает «внедрение понятия инженерной деятельности человека

как геологического фактора» как одну из прогрессивных черт раз­вития отечественной инженерной геологии за последние 10— 15 лет (речь идет о периоде активной деятельности Ф. П. Саварен- ского и его последователей). В связи с этим И. В. Попов (1951) высказал идею о новом понимании будущих задач инженерной гео­логии «как науки, изучающей взаимодействие инженерных соору­жений и хозяйственно-технической деятельности вообще с природ­ной геологической обстановкой, а именно активное воздействие человека на эту обстановку соответствующими техническими ме­роприятиями».

В начале 80-х годов, вслед за учебником В. Д. Ломтадзе (1977) вышел из печати учебник для вузов Г. С. Золотарева, крупного ученого в области исследования геологических процессов и явле­ний в инженерно-геологическом аспекте. Хотя этот капитальный труд был назван «Инженерная геодинамика», собственно к этому разделу инженерной геологии относится только его вторая часть (правда, основная, занимающая 3/4 всего объема). В ней, как от­мечает сам автор, «сохранены принципиальные идеи, изложенные в трудах Ф. П. Саваренского, В. А. Приклонского и И. В. Попова» (Золотарев, 1983). И действительно, в учебнике Г. С. Золотарева рассмотрены основные эндогенные и экзогенные процессы, приве­дена общая классификация этих процессов и их техногенных ана­логов, разработанная Г. С. Золотаревым ранее (1979 г.). В ней впервые (насколько нам известно) появился термин «техногенный аналог» геологического процесса. Этим подчеркивается возросшая роль человека в изменении геодинамической обстановки террито­рий. Учебник Г. С. Золотарева богат фактическим материалом, примерами из практики и иллюстрациями различных объектов.

Анализ имеющихся сведений показывает, что процесс станов­ления учения о геологических процессах и явлениях в инженерно-ге­ологическом аспекте происходил на геологической основе, подготов­ленной работами таких крупных геологов, как В. И. Мушкетов, Д. JI. Иванов, Ф. Ю. Левинсон-Лессинг, Н. Ф. Погребов, А. П. Пав­лов, К. И. Богданович и др. Раздел инженерной геологии, изучаю­щий природные геологические процессы и явления, определяю­щие инженерно-геологические условия освоения территорий, а также процессы и явления, возникающие в результате взаимодей­ствия инженерных сооружений с этими условиями, сформировал­ся трудами Ф. П. Саваренского и И. В. Попова. Этот раздел и сле­дует считать предшественником самостоятельного научного и при­кладного направления — инженерной геодинамики. Научные положения, выдвинутые Ф. П. Саваренским и И. В. Поповым, дали толчок к проведению огромного объема исследований геологичес­ких процессов и явлений на территории Евразии в связи со стро­ительством разных по назначению и масштабам инженерных сооружений. По результатам этих исследований опубликовано большое количество монографий и статей, проведено много сове­щаний, семинаров и конференций. Окончательное оформление

инженерной геодинамики произошло в результате появления двух учебников для вузов — В. Д. Ломтадзе (1977) и Г. С. Золотарева

(1983).

НОВЫЙ ЭТАП В РАЗВИТИИ ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОДИНАМИКИ

Любая наука в своем развитии проходит разные этапы, которые определяют специфику ее роста, совершенствование теоретичес­кой и методической базы, технической оснащенности, практичес­кую востребованность и т. п. Уточняются место в науке, область знания, объект, предмет и методика исследований, новые задачи, новые направления. Для инженерной геодинамики этот этап насту­пил в конце 70-х—начале 80-х годов и хорошо отражен в извест­ной книге Г. К. Бондарика «Общая теория инженерной (физичес­кой) геологии» (1981) и в серии монографий под редакцией Е. М. Сергеева «Теоретические основы инженерной геологии» (1985 г.), а также в книге, посвященной геологическим основам геодинамики (Геологические закономерности..., 1976). Далее в журнале «Инженерная геология» (№ 1, 1987) В. Д. Ломтадзе пуб­ликует статью «Теоретические основы инженерной геодинамики», в которой излагает свой взгляд на содержание этого научного на­правления. Эти и некоторые другие более поздние работы будут использованы нами в следующих главах первого раздела.

Пятая глава книги Г. К. Бондарика (1981) озаглавлена «Дина­мика инженерной (физической) геологии, или экзогеодинамика». Такое название свидетельствует о том, что автора в первую оче­редь не устраивает существующее название «инженерная геодина­мика». Она, по его мнению, изучает только природно-технические геосистемы и инженерно-геологические процессы и составляет только прикладную часть более широкого научного направления экзогеодинамики, которое состоит из трех частей: общей экзогео­динамики, региональной экзогеодинамики и динамического грун­товедения. Из дальнейшего изложения, однако, следует, что экзо­геодинамика не шире, а уже инженерной геодинамики, поскольку в нее не входят эндогенные процессы, а в остальном она пол­ностью покрывает инженерную геодинамику по определению объ­екта и задач. Сравним некоторые формулировки Г. К. Бондарика с ранее приведенными, ставшими уже традиционными в инженер­ной геологии. Экзогеодинамика — это научное направление, изу­чающее «формы движения геологической материи в пределах ее приповерхностной части в физическом времени в связи с осущест­вляемой и планируемой деятельностью человека». Объектом экзо­геодинамики являются «приповерхностные динамические геосис­темы, взаимодействующие с внешними средами, и процессы экзо­генного геологического взаимодействия». Далее идет расширение объекта и включение в него «искусственно создаваемых природно­технических геосистем и соответственно инженерно-геологичес­

ких процессов». По мнению В. Д. Ломтадзе (1977), в разделе ин­женерной геодинамики «изучаются геологические процессы и яв­ления как естественные (природные), так и возникающие в связи со строительством сооружений и хозяйственным использованием территорий». Или, как считает Г. С. Золотарев (1983), инженерная геодинамика «посвящена последовательному анализу и оценке геологических процессов и явлений взаимодействия геологической среды с природными и техногенными факторами, в том числе с инженерными сооружениями».

Период конца XX века характеризуется особой обстановкой, в которой геологические процессы и явления, вызванные многогран­ной деятельностью человеческого общества, представляют реаль­ную угрозу своим масштабом и интенсивностью для жизнедеятель­ности на Земле. Прогноз, предупреждение и ограничение этой уг­розы становятся важнейшей экологической задачей человека, вооруженного определенными знаниями и техникой. По всей ви­димости, настало время, когда в инженерной геологии на первый план должны выйти проблемы и результаты взаимодействия в виде различных процессов и явлений, определяющих экологическую безопасность жизнедеятельности и масштабы защитных меропри­ятий, обеспечивающих ее.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ

Под взаимодействием понимают обмен массой, энергией или информацией между различными средами (системами) или между компонентами одной среды. Если геологическая среда взаимодей­ствует с внешними средами (атмосферой, гидросферой, техносфе­рой), то такое взаимодействие называют динамическим, а взаимо­действия внутри геосреды — функциональными. В результате вза­имодействий возникают различные процессы и явления. На рис. 1.1 показана схема взаимодействия верхней части земной коры с раз­ными средами. Это пример динамического взаимодействия. Одна­ко нас будут интересовать не только последствия динамического взаимодействия. Такие процессы, как карст, уплотнение пород их собственным весом, вынос песка подземными водами и другие, ко­торые происходят в результате функционального взаимодействия компонентов одной среды (литосферы), также представляют боль­шой теоретический и практический интерес.

Попытаемся понять взаимодействие человека с разными среда­ми и его последствия. Здесь ситуация сложнее и многообразнее, особенно в эпоху интенсивного техногенеза. На рис. 1.2 схематич­но изображены традиционно рассматриваемые природные систе­мы (сферы): литосфера (JIC) (в инженерной геологии обычно рас­сматривается только ее часть, называемая геологической средой, в пределах которой можно говорить об условиях жизнедеятельно­сти, или об условиях человеческой деятельности), атмосфера (АС),

IV,

Космос (КС)

ющего разделения может являться следующая ситуация. Человек построил плотину и создал водохранилище на реке, т. е. он воз­действует на поверхностную гидросферу, в результате реакции ко­торой происходит не только изменение гидрологии местности, но и литосферы: заболачивание, подтопление, переработка берегов водохранилища, повышение сейсмичности и т. д. Строительство химического завода — это воздействие человека на геологическую среду, в результате которого произойдет уплотнение грунтового основания, просадка в лёссах, оползни на склонах. Но во время функционирования завода также произойдут выбросы в атмосфе­ру, которые в свою очередь вызовут загрязнение почв и поверхност­ных водоемов, а в конечном итоге все эти изменения отразятся на условиях жизнедеятельности человека и скажутся на развитии жи­вотного и растительного мира. Подобные взаимодействия описаны И. В. Поповым (1951) следующим образом: «Физико-геологичес­кие явления нельзя рассматривать изолированно, не считаясь со связью данного явления с другими явлениями в процессе истори­ко-геологического развития местности».

Воздействия можно разделить на две категории по критерию непосредственного влияния или опосредованно через влияние дру­гой среды (или других сред). Человек взаимодействует с литосфе­рой или другой средой непосредственно, напрямую (1—4) и полу­чает соответствующую реакцию также непосредственно (Г—4'). Однако очень часто взаимодействие между двумя средами может осуществляться посредством других сред. Работая в шахте, чело­век взаимодействует с геологической средой, но он может спус­тить в нее воды поверхностных водоемов или загрязнить их шахт­ными водами. А еще он может загрязнить атмосферу газами возго­рающихся терриконов. Проведенный анализ рис. 1.2 убеждает нас в справедливости известного принципа: «Все связано со всем».

В рамках инженерной геологии мы изучаем природу и результа­ты взаимодействия между геологической и техногенной средой или между элементами одной геологической среды. Последствия этих взаимодействий различаются по своей природе, масштабам и зна­чению. Проанализируем сказанное на примере структурной схемы динамического взаимодействия (рис. 1.3). Строительные и горные работы, а также эксплуатация (корректнее говорить о функциониро­вании) зданий и сооружений происходят в литосфере, и специфика взаимодействия определяется, с одной стороны, инженерно-геоло­гическими условиями территории, а с другой — характером и мас­штабами техногенной среды. Однако в любом случае последствия взаимодействия выражаются двумя типами процессов:

а) функционированием техногенной среды, т. е. устойчивостью системы и способностью выполнить свое назначение;

б) изменением осваиваемых (освоенных) территорий и меро­приятиями по их восстановлению.

Различия в результатах (последствиях) взаимодействия двух сред может быть охарактеризовано следующим образом. Для тех-

Условия жизнедеятельности на осваиваемых территориях

отражающих неизбежность возникновения геологических процессов и явлений при наличии противоречия или несоответст­вия в геологической среде;

динамики геологических процессов во времени, отражаю­щих обусловленность и закономерности их развития в определен­ных условиях и по определенным причинам;