Характеристика вод зоны аэрации, обзор лабораторных методов анализа гранулометрического состава обломочных пород, расчёты плоских подземных потоков (как безнапорных, так и напорных), классификация раз

Введение

Современное состояние строительной отрасли характеризуется активной урбанизацией, техническим прогрессом и растущими требованиями к качеству, безопасности и экологической устойчивости создаваемых объектов. В таких условиях инженерная геология и гидрогеология становятся не просто вспомогательными научными направлениями, а фундаментальными дисциплинами, без знания и применения которых невозможно грамотно спроектировать и построить ни один объект капитального строительства — будь то гражданское здание, промышленный комплекс, транспортная магистраль или гидротехническое сооружение. Глубокое понимание процессов, происходящих в земной коре, свойств грунтов, характера и направления движения подземных вод, а также прогнозирования возможных опасных геологических процессов, позволяет специалистам проектировать устойчивые и долговечные объекты, минимизируя затраты и снижая риски.
Инженерная геология и гидрогеология изучают состав, структуру, физико-механические свойства и водонасыщенность грунтов, поведение подземных вод, а также их влияние на строительные конструкции. В рамках данных наук осуществляется систематическое наблюдение за изменениями в геологической среде, разрабатываются методы оценки и прогнозирования инженерно-геологических процессов, формируются подходы к рациональному использованию и защите водных ресурсов. В условиях глобального изменения климата, роста техногенной нагрузки на природу и интенсификации строительной деятельности возрастает значимость интеграции научных исследований в прикладные задачи. Пренебрежение геологическими условиями при строительстве может привести к деформациям, осадке, растрескиванию и даже разрушению сооружений. Особенно критичным становится вопрос взаимодействия строительных конструкций с подземными водами, поскольку движение и уровень последних зависят от множества факторов: от атмосферных осадков до сезонных колебаний и техногенного воздействия.
На сегодняшний день одной из ключевых задач инженерной геологии остаётся оценка гидрогеологических условий участка застройки, выявление зон с повышенным риском подтопления, просадки, оползней, а также прогнозирование изменения физико-механических характеристик грунтов под воздействием строительной нагрузки. Лишь комплексное исследование инженерно-геологических и гидрогеологических параметров позволяет добиться точности в проектировании фундаментов, подземных сооружений и систем дренажа. Крайне важную роль в этом процессе играют такие понятия, как воды зоны аэрации, гранулометрический состав пород, типология подземных потоков и классификация грунтов. Их научный анализ и прикладная интерпретация служат залогом надёжности строительных решений.
Следует отметить, что инженерно-геологические изыскания не ограничиваются лишь сбором данных. Они предполагают глубокую аналитическую работу, применение современных лабораторных и полевых методов, расчётов, моделирования и картографирования. Это требует междисциплинарного подхода, включающего геофизику, химию, математику и инженерную механику. Только такой комплексный взгляд позволяет обеспечить научную обоснованность и практическую применимость результатов. Тем самым инженерная геология и гидрогеология становятся неотъемлемыми участниками процесса принятия проектных и технологических решений на всех стадиях строительства.
Цель настоящей работы — всестороннее, структурированное и научно обоснованное рассмотрение шести взаимосвязанных тематических направлений в рамках дисциплины «Основы инженерной геологии и гидрогеологии», каждое из которых имеет критическое значение для успешного осуществления строительных проектов. В их числе: характеристика вод зоны аэрации, обзор лабораторных методов анализа гранулометрического состава обломочных пород, расчёты плоских подземных потоков (как безнапорных, так и напорных), классификация раздельно-зернистых пород, изучение инженерно-геологических процессов при строительстве, таких как подтопление и затопление, а также принципы организации инженерно-геологических исследований на строительных площадках.
Актуальность темы обусловлена необходимостью углублённого понимания природы геологических и гидрогеологических процессов, их прогнозирования и учёта при инженерной деятельности. Особенно в условиях нестабильной геоэкологической обстановки, изменения режима подземных вод в урбанизированных территориях, а также на фоне роста рисков, связанных с климатическими аномалиями и техногенной нагрузкой. Неправильная оценка инженерно-геологических условий может привести к ошибочным проектным решениям, что влечёт за собой как прямые экономические потери, так и потенциальную угрозу жизни и здоровью людей.
Задачи:
1. Провести комплексный анализ состава и роли вод зоны аэрации в инженерно-геологических условиях;
2. Рассмотреть методы лабораторного определения гранулометрического состава обломочных пород, включая их классификацию и интерпретацию результатов;
3. Дать детальное объяснение моделей расчёта подземного плоского потока при различных гидродинамических условиях;
4. Классифицировать раздельно-зернистые породы по морфологии, происхождению и инженерной значимости;
5. Исследовать инженерно-геологические процессы подтопления и затопления, причины их возникновения, методы прогнозирования и меры противодействия;
6. Проанализировать структуру и содержание инженерно-геологических изысканий при строительных работах, включая нормативную и методологическую основу.

Список использованных источников

1. Белов А. А. Инженерно-геологические изыскания для различных видов строительства // Научное обозрение. 2016. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/inzhenerno-geologicheskie-izyskaniya-dlyarazlichnyh-vidov-stroitelstva (дата обращения: 30.04.2025).
2. Бочевер Ф. М. и др. Основы гидрогеологических расчетов. – Directmedia, 2016. // URL: https://books.google.ru/books?hl=ru&lr=&id=bZHQDAAAQBAJ&oi=fnd&pg=PA3&dq=Расчёт+естественного+плоского+безнапорного+и+напорного+потока+подземных+вод&ots=Yy5Z9uVPLJ&sig=4H_mkU5FywJt2_e_q2vr04Qpwfs&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false (дата обращения: 30.04.2025).
3. Гриневский С. О. Схематизация строения и параметров зоны аэрации для моделирования инфильтрационного питания подземных вод // Вестник Московского университета. Серия 4. Геология. 2010. №6. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/shematizatsiya-stroeniya-i-parametrov-zonyaeratsii-dlya-modelirovaniya-infiltratsionnogo-pitaniya-podzemnyh-vod (дата обращения: 30.04.2025).
4. Кошкина Н. В., Хрянина О. В. Инженерная геология с основами гидрогеологии. Методические указания к выполнению самостоятельной работы. – 2014. // URL: https://library.pguas.ru/xmlui/bitstream/handle/123456789/540/Кошкина%20Хрянина%20Инж%20геология%20с%20основами%20гидрологии%20МУ.pdf?sequence=1&isAllowed=y (дата обращения: 30.04.2025).
5. Ломова Л. А. Факторы формирования и классификация подземных вод //Краеведческие записки. – 2016. – С. 34-38. // URL: https://elibrary.ru/download/elibrary_25356483_48004128.pdf (дата обращения: 30.04.2025).
6. Москвина В. И. Подземные воды как объект правоотношений // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия D. Экономические и юридические науки. 2022. №5. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/podzemnye-vody-kak-obekt-pravootnosheniy
(дата обращения: 30.04.2025).
7. Редькин Г. И., Красюкова Е. И., Овчарова Н. В. Классификация горных пород по признакам их строения // Вектор ГеоНаук. 2018. №3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/klassifikatsiya-gornyh-porod-po-priznakam-ihstroeniya (дата обращения: 30.04.2025).
8. Шибалова Г. В. Значение инженерно-геологических изысканий при проектировании и строительстве сооружений // Природообустройство. 2018. №2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/znachenie-inzhenerno-geologicheskihizyskaniy-pri-proektirovanii-i-stroitelstve-sooruzheniy (дата обращения: 30.04.2025).
9. Шкуропадская К. В. и др. Сравнительный анализ методов определения гранулометрического состава почв //Живые и биокосные системы. – 2019. – №. 30. – С. 6-6. // URL: https://jbks.ru/assets/files/content/2019/issue30/article-6.pdf (дата обращения: 30.04.2025).