Просадки

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Кривой дом, образовавшийся в результате оседания шахт в XIX веке в Стаффордшире стал туристической достопримечательностью.

Просадка — вертикальное движение поверхности Земли вниз. Просадка предполагает незначительное горизонтальное движение или его отсутствие,[1][2], что отличает его от потери устойчивости склона.[3]

Процессы, приводящие к просадке, включают:

  1. растворение нижележащих карбонатных пород подземными водами;
  2. постепенное уплотнение отложений;
  3. вывод жидкой лавы из-под затвердевшей корки горных пород;
  4. добыча; перекачка подземных флюидов, таких как грунтовые воды или нефть;
  5. искривление земной коры тектоническими силами. Проседание в результате тектонической деформации земной коры известно как тектоническое проседание [1] и может создавать условия для накопления отложений и, в конечном итоге , литификации в осадочную породу.[2]

Причины[править | править код]

Растворение известняка[править | править код]

Просадки вызывает серьёзные проблемы в карстовых местностях, где растворение известняка потоком жидкости в недрах создаёт пустоты (т. е. пещеры ). Если крыша пустоты станет слишком слабой, она может разрушиться, и вышележащие скалы и земля упадут в пространство, вызывая оседание на поверхности. Этот тип просадок может вызвать воронки глубиной в несколько сотен метров.[4]

Добыча[править | править код]

Проседание, вызванное горными работами, относительно предсказуемо по своей величине, проявлению и степени, за исключением случаев, когда происходит внезапное обрушение столба или приповерхностного туннеля (обычно очень старые выработки [5] ). Проседание, вызванное добычей полезных ископаемых, почти всегда очень локализовано на поверхности над заминированной территорией, а также имеет запас снаружи.[6] Вертикальная величина оседания сама по себе, как правило, не вызывает проблем, за исключением случаев дренажа (включая естественный дренаж) — скорее, это связанные с этим поверхностные деформации сжатия и растяжения, кривизна, наклоны и горизонтальное смещение, которые являются причиной наихудших ущерб окружающей среде, зданиям и инфраструктуре.[7]

Там, где планируется добыча полезных ископаемых, с оседанием, вызванным горными работами, можно успешно справиться при условии сотрудничества всех заинтересованных сторон. Это достигается за счёт сочетания тщательного планирования горных работ, принятия превентивных мер и проведения ремонтных работ после добычи.[8]

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

Добыча нефти и природного газа[править | править код]

Если природный газ добывается из месторождения природного газа, начальное давление (до 60 МПа (600 бар )) в месторождении с годами будет падать. Давление помогает поддерживать слои почвы над полем. Если газ извлекается, отложения под давлением вскрышных пород уплотняются и могут привести к землетрясениям и оседанию на уровне земли.

С момента начала эксплуатации газового месторождения Слохтерен ( Нидерланды ) в конце 1960-х годов уровень земли превысил 250 км 2 сократилась на нынешний максимум на 30 см.[9]

Добыча нефти также может вызвать значительное проседание. Город Лонг-Бич, штат Калифорния, испытал падение на 9 метров (Шаблон:Convert/) в течение 34 лет добычи нефти, в результате чего инфраструктуре в этом районе был нанесён ущерб на сумму более 100 миллионов долларов. Проседание было остановлено, когда вторичные восстановительные скважины закачали достаточно воды в нефтяной пласт, чтобы стабилизировать его.[10]

Землетрясение[править | править код]

Проседание земли может происходить по-разному во время землетрясения. Большие участки земли могут резко опуститься во время землетрясения из-за смещения вдоль линий разломов. Проседание грунта может происходить также в результате оседания и уплотнения рыхлых отложений в результате сотрясения земли при землетрясении.[11]

Управление геопространственной информации Японии сообщило о немедленном проседании грунта, вызванном землетрясением Тохоку в 2011 году.[12] В Северной Японии оседание 0,50 м (1,64 футов) наблюдали на побережье Тихого океана в Мияко, Тохоку, в то время как Рикузентаката, Иватэ измерял 0,84 м (2,75 футов). На юге в Соме, Фукусима, 0,29 м (0,95 футов) наблюдалось. Максимальная величина просадки составила 1,2. м (3,93 футов), в сочетании с горизонтальным диастрофизмом до 5,3 м (17,3 футов) на полуострове Осика в префектуре Мияги .[13]

Проседание, связанное с грунтовыми водами[править | править код]

Проседание, связанное с подземными водами, - это проседание (или опускание) земли в результате извлечения подземных вод. Это растущая проблема в развивающемся мире, поскольку в городах увеличивается население и потребление воды без надлежащего регулирования и обеспечения выполнения насосных работ. По одной оценке, 80% серьёзных проблем с оседанием земли связаны с чрезмерным забором грунтовых вод [14], что делает эту проблему растущей во всём мире.

Колебания грунтовых вод также могут косвенно влиять на разложение органического материала. Обитание низменностей, таких как прибрежные или дельтовые равнины, требует дренажа . Возникающая в результате аэрация почвы приводит к окислению её органических компонентов, таких как торф, и этот процесс разложения может вызвать значительное проседание земли. Это особенно актуально, когда уровень грунтовых вод периодически адаптируется к опусканию, чтобы поддерживать желаемую глубину ненасыщенной зоны, подвергая всё больше и больше торфа воздействию кислорода. Кроме того, осушенные почвы уплотняются в результате повышенного эффективного напряжения .[15][16] Таким образом, оседание земли может стать самовоспроизводящимся со скоростью до 5 баллов. см/год. Раньше управление водными ресурсами регулировалось в первую очередь такими факторами, как оптимизация урожая, но в той или иной степени также стало учитываться предотвращение оседания грунта.

Неисправность, вызванная[править | править код]

Когда в Земле существуют дифференциальные напряжения, они могут компенсироваться либо геологическими разломами в хрупкой коре, либо пластичным течением в более горячей и жидкой мантии . Там, где возникают разломы, может произойти абсолютное проседание висячей стенки нормальных разломов. В обратных или надвиговых разломах относительное опускание может быть измерено в подошве.[17]

Изостатическое проседание[править | править код]

Кора плавает в астеносфере, при этом соотношение массы ниже «поверхности» пропорционально её собственной плотности и плотности астеносферы. Если к локальному участку корки добавляется масса (например, путём отложения ), корка оседает для компенсации и поддержания изостатического баланса .[2]

Противоположность изостатического опускания известна как изостатический отскок — действие земной коры, возвращающееся (иногда в течение тысячелетий) к состоянию изостазии, например, после таяния больших ледяных щитов или высыхания больших озёр после последний ледниковый период. Озеро Бонневиль — известный пример изостатического отскока. Из-за веса воды, которая когда-то содержалась в озере, земная кора опустилась почти на 200 футов (61 м) . для поддержания равновесия. Когда озеро высохло, корка отскочила. Сегодня на озере Бонневиль центр бывшего озера составляет около 200 футов (61 м) выше бывших краёв озера.[18]

Сезонные эффекты[править | править код]

Многие почвы содержат значительное количество глины. Из-за очень малого размера частиц на них влияют изменения влажности почвы. Сезонное высыхание почвы приводит к уменьшению как объёма, так и поверхности почвы. Если фундаменты зданий находятся выше уровня сезонного высыхания, они смещаются, что может привести к повреждению здания в виде сужающихся трещин.

Деревья и другая растительность могут оказывать значительное локальное влияние на сезонное высыхание почв. В течение ряда лет по мере роста дерева происходит кумулятивное усыхание. Это может привести к обратному проседанию, известному как вздутие или вздутие почвы, когда дерево падает или срубается. По мере преодоления кумулятивного дефицита влаги, который может длиться до 25 лет, уровень поверхности вокруг дерева поднимется и расширится в стороны. Это часто повреждает здания, если фундаменты не были укреплены или спроектированы таким образом, чтобы справиться с этим эффектом.[19]

Тонущие города[править | править код]

Тонущие города — это городская среда, которая находится под угрозой исчезновения из-за быстро меняющегося ландшафта. Крупнейшими причинами того, что эти города становятся непригодными для жизни, являются комбинированные эффекты изменения климата (проявляющиеся в повышении уровня моря, усилении штормов и штормовых нагонов), оседании земель и ускоренной урбанизации. Многие из крупнейших и наиболее быстро растущих городов мира расположены вдоль рек и побережий, что делает их уязвимыми для стихийных бедствий. По мере того, как страны продолжают инвестировать людей, активы и инфраструктуру в эти города, потенциальные потери в этих областях также возрастают.[3] Тонущие города должны преодолеть серьёзные барьеры, чтобы должным образом подготовиться к сегодняшнему динамичному климату окружающей среды.

Смотрите также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 Ошибка: не задан параметр |заглавие= в шаблоне {{публикация}}. — ISBN 0922152349.
  2. 1 2 3 Ошибка: не задан параметр |заглавие= в шаблоне {{публикация}}. — ISBN 9780199653065.
  3. Fleming, Robert W. (1991). “Slope movements”. The Heritage of Engineering Geology; the First Hundred Years: 201—218. DOI:10.1130/DNAG-CENT-v3.201.
  4. Waltham, T. Sinkholes and Subsidence / T. Waltham, F.G. Bell, M.G. Culshaw. — 2005. — ISBN 978-3-540-20725-2. — doi:10.1007/b138363.
  5. Herrera, G.; Tomás, R.; López-Sánchez, J.M.; Delgado, J.; Mallorquí, J.; Duque, S.; Mulas, J. Advanced DInSAR analysis on mining areas: La Union case study (Murcia, SE Spain). Engineering Geology, 90, 148-159, 2007.
  6. Graduated Guidelines for Residential Construction (New South Wales) Volume 1. Дата обращения: 19 ноября 2012.
  7. G. Herrera, M.I. Álvarez Fernández, R. Tomás, C. González-Nicieza, J. M. Lopez-Sanchez, A.E. Álvarez Vigil. Forensic analysis of buildings affected by mining subsidence based on Differential Interferometry (Part III). Engineering Failure Analysis 24, 67-76, 2012.
  8. Bauer, R.A. (2008). “Planned coal mine subsidence in Illinois: a public information booklet” (PDF). Illinois State Geological Survey Circular. 573. Дата обращения 10 December 2021.
  9. Subsidence lecture Архивировано 30 октября 2004 года.
  10. Ошибка: не задан параметр |заглавие= в шаблоне {{публикация}}. — ISBN 0314921958.
  11. Earthquake Induced Land Subsidence. Дата обращения: 25 июня 2018.
  12. Необходимо задать параметр title= в шаблоне {{cite web}}. [1] (яп.). Geospatial Information Authority of Japan (14 апреля 2011). Дата обращения: 17 апреля 2011.
  13. Report date on 19 March 2011, Diastrophism in Oshika Peninsula on 2011 Tōhoku earthquake and tsunami, Diastrophism in vertical 2011-03-11 M9.0, Diastrophism in horizontal 2011-03-11 M9.0 Geospatial Information Authority of Japan
  14. USGS Fact Sheet-165-00 December 2000
  15. Tomás, R.; Márquez, Y.; Lopez-Sanchez, J.M.; Delgado, J.; Blanco, P.; Mallorquí, J.J.; Martínez, M.; Herrera, M.; Mulas, J. Mapping ground subsidence induced by aquifer overexploitation using advanced Differential SAR interferometry: Vega Media of the Segura river (SE Spain) case study. Remote Sensing of Environment, 98, 269-283, 2005
  16. R. Tomás, G. Herrera, J.M. Lopez-Sanchez, F. Vicente, A. Cuenca, J.J. Mallorquí. Study of the land subsidence in the Orihuela city (SE Spain) using PSI data: distribution, evolution, and correlation with conditioning and triggering factors. Engineering Geology, 115, 105-121, 2010.
  17. Lee, E.Y., Novotny, J., Wagreich, M. (2019) Subsidence analysis and visualization: for sedimentary basin analysis and modelling, Springer. doi:10.1007/978-3-319-76424-5
  18. Adams, K.D. (2016). “Isostatic Rebound and Palinspastic Restoration of the Bonneville and Provo Shorelines in the Bonneville Basin, UT, NV, and ID”. Developments in Earth Surface Processes. 20: 145—164. DOI:10.1016/B978-0-444-63590-7.00008-1. ISBN 9780444635907.
  19. Page, R.C.J. (June 1998). “Reducing the cost of subsidence damage despite global warming”. Structural Survey. 16 (2): 67—75. DOI:10.1108/02630809810219641.


  • 1 2
  • 1 2
  • Page, R.C.J. (June 1998). “Reducing the cost of subsidence damage despite global warming”. Structural Survey. 16 (2): 67—75. DOI:10.1108/02630809810219641.