Геологическая деятельность морей, озер, водохранилищ

Берега морей, озер и водохранилищ часто служат местом для про-ложения автомобильных дорог и строительства дорожных сооружений. Строительство и эксплуатация этих объектов на берегах водных бассейнов имеет свои специфические особенности. Для краткости изложения слова «море» и «океан» объединяют в термин «море».

Морские бассейны. Моря — это одна из главных геологических сил, преобразующих верхнюю часть земной коры. Площадь морских бассейнов в 2,4 раза больше площади суши, в них сосредоточено огромное количество воды: около 1,4 млрд км3. Эта огромная масса воды находится в непрерывном движении, совершая определенную геологическую работу.

Существенное влияние на море оказывает тектоническая деятельность земной коры. В течение миллионов лет моря как бы перемещаются с одного места на другое. Это приводит к тому, что в одних местах берега поднимаются, как бы выходят из моря, а море при этом отступает от берега. Такое движение моря называется регрессией.

Строение морского берега

Рис. 70. Строение морского берега:

1—2 — надводные террасы; 3— пляж; 4— 6 — подводные террасы; 7 — направление волны

В других местах прибрежная часть опускается, погружается в море. Этот процесс называется трансгрессией. Эти процессы имеют принципиальное значение для строительства автодорог и аэродромов на берегах морей. При регрессии моря эти сооружения сохраняют устойчивость, и море им не угрожает.

При трансгрессиях вследствие погружения берегов под уровень моря берега подвергаются активному размыву, т. е. абразии (от лат. аЬгаБіо — соскабливать).

Тектонические движения земной коры и абразия берегов формируют их геологическое строение. На рис. 70 видно, что берег и прибрежная подводная часть моря содержат террасы. У самой воды располагается пляжная зона. Эта часть перекрывается максимальной волной (или приливом в океане). Выше пляжа имеют место уступы — это морские надводные террасы, каждая из которых в свое время была пляжем, и поднялись они вверх в период регрессии моря. При трансгрессии террасы располагаются на дне моря. Прибрежную мелководную часть моря до глубины 200 м называют шельфом.

При трансгрессии моря пляжи всегда узкие или даже совсем отсутствуют. Это хорошо наблюдать на берегах Черного моря в районе Туапсе — Сочи. Такие берега подвергаются воздействию активной абразии (рис. 71).

Абразия морских берегов — это размыв берегов, совершаемый прибойными волнами, приливами и отливами, а также вдольберего-выми течениями.

Прибойные волны бьют в берег непрерывно и с большой разрушительной силой. Волны, особенно при штормах, перекатываются через весь пляж. При трансгрессиях берега всегда обрывистые или с очень крутыми откосами и постепенно за счет размыва отступающие в глубину суши, т. е. волны как бы съедают сушу. Скорость такого процесса от сантиметров до нескольких метров в год. Так, например, на Черноморском побережье, где берега сложены скальными порода-

Размыв морского берега

Рис. 71. Размыв морского берега

ми — до 4 м/год, на Азовском море суглинистые берега разрушаются со скоростью до 10—12 м/год. На скорость размыва влияют два фактора: тип горных пород и сила механического удара волн. Наиболее медленно разрушаются скальные породы. Удары волн достигают 5—6 т/м2, а на берегах океанов даже до 10 т/м2 и более.

При ширине пляжей более 20 м волны свою энергию гасят в их пределах, но это можно наблюдать только при регрессии моря. Следует отметить, что кроме механической силы морская вода оказывает на горные породы и строительные материалы химическое воздействие (растворение). Процесс разрушения усиливают многие морские растения и организмы, например планктон, создавая слои обрастания, может разрушать не только горные породы, но и бетон. Разрушительную силу волн увеличивают также удары обломков горных пород (галечник, гравий, песок).

Морские отливы-приливы не обладают такой разрушительной силой, как волны, но их воздействие на горные породы вполне ощутимо, хотя этот процесс проявляется в основном в виде трения обломков (частиц) друг о друга. Приливы и отливы в России проявляются в морях Тихоокеанского бассейна.

Вдольбереговые течения имеют незначительные скорости — от сантиметров до десятков сантиметров в секунду, разрушительная ра-

бота этих течений невелика. Наибольшее значение течения имеют в переносе обломков. Во взвешенном состоянии они транспортируют растворенные вещества и песчано-глинистые частицы. Более крупные обломки течения передвигают волочением по дну. Скорость перемещения обломков при этом зависит от скорости течений и характера дна моря. На Черноморском побережье отмечены случаи перемещения отдельных обломков на 700 м/сут. Перенос обломков течениями отражается на размере пляжей в сторону их увеличения или уменьшения. Уменьшение размера пляжа приводит к усилению абразии берега. В связи с этим на пляжах не разрешается устраивать карьеры по разработке строительных материалов (гравия, песка).

Защита морских берегов от разрушения. Автомобильные дороги нередко приходится прокладывать вблизи берегов, которые подвержены воздействию абразии. В таких случаях автодороги лучше строить дальше от берега, а если такая возможность отсутствует, то вдоль берегов следует возводить защитные сооружения.

Для укрепления берегов от абразии используют ряд способов. По принципу работы берегоукрепительные сооружения разделяют на пассивные и активные.

Пассивные сооружения — это волноотбойные вертикальные стены, расположенные вдоль берега, в конце пляжей и принимающие на себя удары морских волн (рис. 72). Для отбрасывания волн в сторону моря наружной части этих стен иногда придают криволинейную форму. Стены делают из монолитного железобетона, а наружную их часть во избежание истирания бетона песчано-гравийным материалом часто облицовывают камнем из скальных пород.

Активные сооружения предназначены для сохранения пляжей. К сооружениям активного типа относят буны, тетраподы и волноломные стены.

Буны — это сооружения, которые имеют длину 20—30 м, ширину 8—10 м и высоту над водой после укладки на дно моря 0,5—0,7 м. Один конец буны погружен в пляж. Конструкция буны представляет собой железобетонные или металлические сваи, установленные в виде короба, который заполняется каменной наброской с покрытием бетонной плитой. На Черноморском побережье буны делают в виде железобетонных ящиков-понтонов с заполнением бетоном или бутобетоном. Буны устанавливают нормально или под углом к линии берега. Волны, ударяясь о буны, теряют скорость, в берег бьют с ослабленной силой и переносимый ими обломочный материал откладывают между бунами, что в конечном итоге увеличивает зону пляжа.

Тетраподы — железобетонные фигуры с четырьмя выступами в форме усеченных конусов, симметрично размещенных в пространству

Волноотбойная стена на морском пляже

Рис. 72. Волноотбойная стена на морском пляже

Тетраподы на берегу моря

Рис. 73. Тетраподы на берегу моря

ве (рис. 73). Благодаря такой форме они заклиниваются при наброске друг с другом, создают преграду воде, хотя частично ее пропускают. Промежутки между ними заполняются обломочным материалом. Тетраподы хорошо держатся на крутых откосах.

Волноломы — это железобетонные стены, которые ставят в воде в 30—40 м от берега. Верх стены размещен на глубине 0,3—0,5 м. Эти стены подсекают проходящую волну, завихряют ее, и в силу этого она теряет ударную силу.

Следует отметить, что все защитные сооружения в конечном итоге могут быть разрушены абразией. Поэтому за ними требуется постоянное наблюдение, ремонт и даже капитальное восстановление.

Морские отложения. В морских бассейнах образуются все виды осадочных пород — обломочные, хемогенные и органогенные. На начальной стадии накопления это рыхлые осадки, впоследствии они превращаются в горные породы. В прибрежной части за счет абразии создается масса обломочных пород. Это галечники, гравий, пески. В зоне шельфа, т. е. на мелководье, где морское волнение уже незначительно, формируются пески разной крупности, появляются глинистые отложения и органический материал. В этой зоне создается значительное количество илов, иногда очень большой мощности. В глубоководной части морей образуются породы химического (известняки, мергели) и органического (известняки-ракушечники, трепелы) происхождения. Все эти породы, как правило, занимают огромные площади и имеют большие мощности.

Озера — углубления на поверхности земли, заполненные водой и не имеющие прямых связей с морями. Озера занимают 2% поверхности суши. Их много на территории России — в Карелии, Новгородской и Тверской областях, Сибири. Берега многих крупных озер используют для автомобильных дорог.

Озера подобно морям совершают геологическую работу, как разрушительного, так и созидательного характера, только в неизмеримо меньших масштабах. Разрушительная работа озер проявляется в абразионной деятельности волн, нагоняемых ветрами, постоянно дующими в определенных направлениях.

Геологическая деятельность озер создает по их берегам террасы: 1) абразионные, выработанные в коренных берегах, и 2) аккумулятивные, сложенные озерными осадками.

Абразионные террасы в озерах образуются в процессе поднятия или опускания уровня воды. Это происходит в силу природных атмосферных причин, тектонических движений земной коры и в последнее время за счет производственной деятельности человека. Так, постройка Иркутской ГЭС обусловила поднятие уровня воды в озере

Байкал на 1 м. Это вызвало новую волну абразионных переработок берегов. В отдельных местах размыв берега достиг десятков метров и стал угрожать, в частности, целостности автомобильных дорог.

Автомобильные дороги, построенные на абразионных террасах, обычно находятся в устойчивом состоянии и, если проложены на известном удалении от берегов озер, абразия им не угрожает. В тех случаях, когда действие абразии становится опасным, следует использовать меры защиты, такие же как при морской абразии, но все сооружения будут иметь меньшие размеры. Чаще всего сооружают волноотбойные стены и волноломы в виде наброски камней.

Аккумулятивные террасы в озерах образуются за счет своих осадков, накопленных в процессе абразии. Это породы обломочного происхождения, чаще всего в виде грубых обломков и различной крупности песков. На дне озер развиты глинистые накопления, пески, илы и ряд специфических образований, характерных только для озер — особые мергели, мел, торф, сапропели и др.

Важнейшей особенностью мелководных озер является способность в определенных геологических и природных условиях переходить в стадию болот.

Строительство автодорог на аккумулятивных террасах осуществляется редко, так как это неблагоприятные условия. Также сложным является строительство автодорог при пересечении мелководных озер и их прибрежных участков, где развиты так называемые «слабые» грунты (торфяные, органоминеральные, илы и др.). Эти грунты имеют избыточное увлажнение, низкую несущую способность, высокую сжимаемость и т. д., что очень осложняет строительство автодорог и делает его очень дорогостоящим.

Водохранилища. Воды рек, подпруженные плотинами, создают водохранилища той или иной глубины, с различными размерами водной поверхности. Устройство самой маленькой плотины на небольшой речке, как и сооружение грандиозных плотин на самых мощных реках, вызывает однотипные геологические процессы, хотя и различного масштаба. На участке созданного водохранилища река прекращает свое существование, обращаясь в проточное озеро. На акватории водохранилища речной режим сменяется на озерный, а на больших водохранилищах он ближе к морскому.

Все водохранилища можно разделить на существующие десятки лет и созданные недавно. В старых водохранилищах все основные и активные геологические процессы себя уже исчерпали, сформировались профили берегов, намыты пляжи, абразия проявляется лишь на отдельных участках, да и то незначительно. Опасные для автодорог

Размыв берега водохранилища

Рис. 74. Размыв берега водохранилища

места уже имеют защитные сооружения, за состоянием которых еле-дует только наблюдать и периодически проводить ремонтные работы.

После заполнения водой вновь созданных водохранилищ сразу начинается переработка берегов (абразия) и формирование акваторий. Возникновение большой водной поверхности приводит к образованию ветровых волн. Расстояние, на котором действие ветра вызывает волнение, называют величиной разгона волны. Размыв (абразия) берегов водохранилища увеличивает водную поверхность, что вызывает увеличение разгона и высоты волн. Таким образом, процесс переработки берегов является прогрессирующим.

В водохранилищах, простроенных на равнинах, происходят сложные процессы разрушения и созидания. Причем все начинается с абразии берегов, которая проявляется весьма интенсивно. Этому способствует легкая размываемость осадочных пород, слагающих берега (рис. 74). Примером может служить Цимлянское водохранилище на юге европейской части России, берега которого сложены лессовыми породами. Скорость размывания на начальной стадии абразии за один сезон составляла до 8 м/год и иногда даже больше.

Следует отметить, что размыв берегов водохранилищ происходит на разных уровнях, т. е. размыву подвергаются целые толщи пород в интервале от 2 до 7 м. Это связано с колебаниями уровней воды в водохранилищах как по сезонам года, так и в течение ряда лет.

При проектировании автодорог в районе вновь созданного водохранилища важное значение имеет прогноз переработки берегов во времени и по проявлению: определяют общую ширину полосы возможного размыва берега и интенсивность процесса переработки за 1 год, 10 лет и т. д.

Защита автодорог от абразии. Строительство автомобильных дорог в районе водохранилищ следует осуществлять за пределами полос размыва согласно прогнозу и оценке абразионных процессов в береговой части. В тех случаях, когда размыв все же угрожает целостности автодорог, берега следует укреплять. Способы укрепления практически те же, что в морях и озерах — подпорные стены, каменные наброски, тетраподы и т. д.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >