Природно-техническая система, по В. Д. Ломтадзе, - «природный комплекс, в пределах которого размещены искусственные объекты, созданные в результате выполнения строительных и других инженерных работ. В географии (а теперь и в инженерной геологии) такую систему рассматривают как модель, характеризующую взаимодействие природы (геологической среды) с сооружениями.»
Примерами природно-техногенных комплексов могут служить:
судоходные пути, обустроенные на реках путем создания различных гидротехнических сооружений, таких как шлюзы, каналы, плотины и т.д.;
сельскохозяйственные земли, так как представляют собой территории, преобразованные для производства сельскохозяйственной продукции путем создания систем орошения, осушения, путем планировки и выравнивания значительных площадей;
водохранилища ГЭС, удовлетворяющие энергетические, транспортные и водно-ресурсные потребности общества.
По признаку локализации природно-техногенные комплексы можно подразделить
на наземные
водные
подземные
и смешанного типа.
По уровню антропогенной нагрузки природно-техногенные комплексы можно подразделить на следующие категории:
1) малоосвоенные территории с низкой плотность населения, где техногенная (экономическая составляющая) либо совсем не представлена, либо исчезающе мала;
2) ландшафты, в пределах которых отсутствуют крупные населенные пункты, а также в которых велика доля территорий, вовсе не затронутых хозяйственной деятельностью;
3) ландшафты, в пределах которых преобладает сельскохозяйственное производство, а доля промышленности незначительна;
4) территории, на которых преобладает аграрный сектор экономики, но вместе с тем присутствуют отдельные крупные объекты промышленности;
5) природно-техногенные комплексы, в которых в примерно равной степени представлены как средней величины города с развитой промышленностью, так и аграрные территории;
6) природно-техногенные комплексы с присутствием крупных городов и сельскохозяйственных площадей;
7) наличие крупных городов с развитой промышленностью, окруженных индустриально освоенными территориями (например, Москва с Московской областью, Санкт-Петербург с Ленинградской областью).
Система – это предмет, состоящий из других предметов, которые находятся в определенных отношениях и обладают фиксированными свойствами.
ПТС – это любая комбинация из техногенного устройства и природного геологического тела. ПТС – это сооружения и геологическая среда, которая находится под его влиянием.
ПТС разделяются на несколько категорий( структурных уровней):
ПТС, подсистемы: отдельное сооружение и сфера взаимодействия ГС с этим сооружением, следует считать элементарной;
Локальная ПТС, формирующаяся и функционирующая под влиянием взаимодействий комплекса сооружений (город, гидроузел, промышленный комплекс) с литосферой. Локальная ПТС состоит из элементарных, отношения, которые и составляют ее структуру;
региональная. Подсистемы: локальные ПТС, находящиеся в регионе, и природные геосистемы, в которые вкраплены локальные ПТС. Главные взаимодействия региональной ПТС - управляющие, косвенные, иногда заранее не учтенные взаимодействия.
Элементарные ПТС граничат с друг другом или пересекаются, так что на функционирование некоторой элементарной ПТС оказывают влияние соседние. Область ГС, взаимодействующая с комплексом сооружений, в большинстве случаев не имеет разрывов непрерывности, представляет собой связную область геологического пространства.
Примером локальной ПТСможет служить система в границах города, включающая все его сооружения, некоторую часть воздушного бассейна, реки и водоемы, фрагменты биосферы и область литосферы до глубины, в пределах которой проявляется взаимодействие с сооружениями (развиты инженерно-геологические процессы).
Региональные ПТС,как правило, не составляют связную область пространства и не могут непосредственно взаимодействовать между собой. Они приводят к изменению хода естественных процессов в регионе и к возникновению ИГ (техногенных) процессов.
СП 11-105-97 часть 6 Инженерно-геологические изыскания для строительства. Правила производства геофизических исследований
ГОСТ 12071-2014. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов
Категорию ПТС определяет ее структура, а не занимаемая площадь. Например, такая элементарная ПТС, как водохранилище — сфера взаимодействия геологической среды, — может занимать площадь в сотни или даже тысячи квадратных километров. В то же время несколько отдельно расположенных сооружений, суммарная площадь которых не превышает 1-2 км2, а сферы взаимодействия не пересекаются, образуют региональную ПТС
Инженерно-геологическая съемка — комплексный метод получения информации о наборе компонентов инженерно-геологических условий некоторой территории путем наблюдений, описания свойств геологической среды и дешифрирования АКФМ (аэрокосмоматериалов), дополненных другими методами (горно-буровыми, геофизическими, опробованием). Территорией съемки может быть район предполагаемого хозяйственного освоения; вариант трассы линейного сооружения; вариант строительной площадки, реже — выбранная строительная площадка.
Съемка ведется с целью:
обоснования схем развития и размещения отраслей промышленности и народного хозяйства (зонирование территории);
сравнительной оценки геологических условий строительства сооружений на намеченных вариантах, проводимой для выбора площадки размещения сооружения (трассы);
решения вопросов размещения отдельных сооружений на строительной площадке;
решения специальных вопросов, преследующих цель разработки прогноза изменения свойств геологической среды при освоении территории.
В зависимости от цели инженерно-геологическую съемку проводят в среднем или крупном масштабе. Средними считается группа масштабов 1:100 000 - 1:500 000. Крупными - крупнее 1:50 000. Государственная инженерно-геологическая съемка проводится в масштабе 1:200 000. В районах с простыми инженерно-геологическими условиями масштаб государственной съемки может быть 1:500 000, а со сложными — 1:100 000. При отсутствии геологической и гидрогеологической карт выполняется комплексная геологическая, гидрогеологическая и инженерно-геологическая съемка. Государственная инженерно-геологическая съемка — съемка общего назначения, выполняемая для обоснования схем развития и размещения отраслей различной хозяйственной деятельности, схем расселения, а также схем развития и размещения производительных сил. Съемки крупного масштаба, как правило, являются специальными, т. е. проводятся с целью решения задач проектирования отдельных видов строительства. Основным продуктом инженерно-геологической съемки всегда является карта инженерно-геологических условий с пояснительной запиской.
Инженерно-геологическая съемка включает:
наземные и аэровизуальные наблюдения
дешифрирование АКФМ
горные и буровые работы
инженерно-геологическое опробование
геофизические работы
некоторые специальные методы (зондирование, пенетрационно - каротажный и др.).
Состав работ, входящих в инженерно-геологическую съемку, может несколько изменяться в зависимости от природных, в том числе и геологических, условий и масштаба съемки. В ходе инженерно-геологической съемки должна соблюдаться определенная последовательность отдельных видов работ. Это позволяет опираться на результаты ранее проведенных работ при планировании (корректировке методики проведения) последующих. Методики средне- и крупномасштабной инженерно-геологических съемок существенно различаются, поэтому они будут рассмотрены отдельно.
При среднемасштабной инженерно-геологической съемке полевым работам обычно предшествует дешифрирование АКФМ, цель которого заключается в составлении предварительной схематической карты инженерно-геологических условий или в худшем случае — схемы размещения отдельных компонентов инженерно-геологических условий; выявлении структуры ландшафта (составление схемы ландшафтного районирования) и установлении местоположения ключевых участков общего (эталонов и граничных) и специального назначения, опорных маршрутов аэропрофилей, наземных и опорных профилей, ориентированных по главным направлениям изменчивости.
Затем проводят маршрутное обследование территории и работы на опорных профилях (геофизические методы, зондирование, пенетрационно-каротажный метод). По результатам этих исследований уточняют положение ключевых участков, получают информацию о пространственной изменчивости геологических параметров по главным направлениям, необходимую для установления ширины квазиоднородной зоны и выбора местоположения ключевых участков — эталонов. На ключевых участках и в местах, интересных с геологической точки зрения, проводят наземные наблюдения и описание свойств геологической среды, горно-буровые работы, инженерно-геологическое опробование.
Крупномасштабная инженерно-геологическая съемка
При крупномасштабной инженерно-геологической съемке выполняют практически те же работы, что и при среднемасштабной. Однако соотношение работ, выполняемых разными методами, изменяется. Крупномасштабная инженерно-геологическая съемка в подавляющем большинстве случаев является специализированной. Она выполняется с целью получения инженерно-геологической информации, нужной для проектирования конкретных сооружений, для расчетов инженерно-геологических процессов. Возрастает роль количественных оценок в инженерно-геологической информации, повышаются требования к ее точности и доверительной вероятности.
Изменение требований к инженерно-геологической информации находит отражение в объемах съемочных работ и методах их выполнения. Возрастает вклад горно-буровых работ и специальных методов инженерной геологии, позволяющих получать количественные оценки компонентов инженерно-геологических условий. При проведении крупномасштабной инженерно-геологической съемки исследования охватывают всю площадь съемки, а не только ключевые участки. Это касается расположения точек наземных наблюдений, горно-буровых работ и опробования, инженерно-геологических специальных работ.
Инженерно-геологические карты классифицируются по
-назначению,
-содержанию,
-масштабам.
По назначению различают общие и специальные инженерно-геологические карты. Общие карты являются многоцелевыми и содержат инженерно-геологическую информацию, необходимую для обоснования различных видов инженерно-хозяйственного освоения территории. На специальных инженерно-геологических картах показываются какие-либо отдельные инженерно-геологические характеристики (карта оползней) либо даётся информация для какой-то определённой цели (например, инженерно-геологические карты для открытой разработки полезных ископаемых, для промышленно-гражданского строительства и др.).
В зависимости от содержания различают частные (аналитические) и основные комплексные (синтетические) карты. На частных картах показываются и оцениваются отдельные инженерно-геологические компоненты. Основные комплексные карты делятся на карты инженерно-геологических условий, где отражены все инженерно-геологические элементы территории как природной геологической системы, и карты инженерно-геологического районирования, на которых выделяются территории на основе общности их инженерно-геологических условий (выделенные территории, районы, участки классифицируются и оцениваются по сложности инженерно-геологических условий для различных видов инженерного освоения). Очень важны прогнозные инженерно-геологические карты, отображающие и оценивающие ожидаемые изменения геологической среды в результате техногенного воздействия на неё. Эти карты также могут быть частными (например, карты прогноза просадок в лёссах на орошаемых территории и т.п.) и комплексными (карта изменения инженерно-геологических условий горнорудного района).
В зависимости от масштаба различают: обзорные карты (1:1 000 000 и мельче), составляемые для общей инженерно-геологической характеристики крупных природно-экономических регионов (Западной Сибири, Нечернозёмной зоны РСФСР и т.п.) или всей страны (например, инженерно-геологические карты СССР масштаба 1:2 500 000); мелкомасштабные (1:500 000 — 1:100 000), используемые для планирования размещения сооружений, предпроектных проработок, при проектировании детальных инженерно-геологических работ, региональных прогнозах; среднемасштабные (1:50 000 — 1:25 000), необходимые для оптимального выбора строительных площадок, принятия принципиальных проектных решений, составления локальных прогнозов и др.; крупномасштабные (1:10 000 и крупнее), предназначенные для инженерно-геологического обоснования условий строительства и эксплуатации конкретных сооружений (шахт, карьеров, гидроузлов и т.д.).