Інженерно-геологічні умови території України визначаються геологічною будовою, фізико-механічними властивостями порід (ґрунтів), що можуть виступати основами і середовищем інженерних споруд (об’єктів), характером протікання геологічних процесів, тектонічним режимом, рельєфом, гідрогеологічними та гідрологічними умовами, сейсмічністю. На конкретних територіях і ділянках вони зазнають постійних сезонних, багаторічних, вікових і більш тривалих змін внаслідок різноманітних зовнішніх впливів, а також впливів господарської діяльності. Особливо значні зміни фізико-механічних властивостей ґрунтів відбуваються внаслідок зміни режиму ґрунтових вод і підтоплення. Складність, особливість, сприятливість, малосприятливість і несприятливість інженерно-геологічних умов залежить від комлексу факторів, що визначають ці умови на конкретних ділянках, а також приймається стосовно видів і методів використання цих ділянок для конкретних видів будівництва.

Геологічна будова території України визначається її положенням у південно-західній частині Східноєвропейської платформи і частково в гірських районах Карпат і Криму.

Тектонічний режим характеризується повільними диференційними вертикальними висхідними і низхідними рухами земної кори.

Рельєф відповідно визначається також цими обставинами, а також дією денудаційних процесів – вивітрюванням, гравітаційним зносом, абразією, ерозією. Значних змін рельєф зазнає внаслідок господарської діяльності. За впливом на забудову важливими є елементи рельєфу – схили. Розподіл площ за похилом поверхні в окремих регіонах України визначається за показниками вертикального і горизонтального розчленування поверхні, характером розвитку гідрографічної мережі. Відповідно до Державних будівельних норм (ДБН 360–92 “Містобудування. Планування і забудова міських і сільських поселень”), сприятливими для забудови є ділянки поверхні з похилом 0,5–8% (0°18'–4°36'), малосприятливими – з похилом 8–15% (4°36'–8°36'). Ділянки з похилом поверхні понад 15% (8°36') вважаються несприятливими для забудови.

Тектоніка та неотектоніка є визначальними при формуванні рельєфу і розвитку геологічних процесів, які впливають на інженерні об’єкти, життя та діяльність суспільства. Так, ендогенні геологічні процеси сприяють збільшенню контрастності рельєфу і створюють найбільш значні його форми, відповідно – умови для розвитку екзогенних процесів. Різна спрямованість тектонічних рухів сприяє вертикальному розчленуванню рельєфу й активізації окремих груп екзогенних процесів: для районів підняття – це ерозія, зсуви, обвали; для районів опускання – підтоплення, засолення, просідання лесових порід. Отже, неотектонічні та сучасні тектонічні рухи суттєво впливають на формування рельєфу та гідромережі, визначаючи тенденції екзогенних геологічних процесів.

Сучасні рухи земної кори на території України переважно блокові. Просторова диференціація швидкостей сучасних рухів земної кори пов’язана з інтенсивністю проявів сучасних геологічних процесів, особливо ерозійних, що є провідними екзогенними змінами, які визначають основні геоморфологічні риси території.

Характер усіх сучасних геологічних процесів тісно пов’язаний з динамікою тектонічних структур різних рангів‚ що підтверджує їх інтенсивний прояв у зонах активних тектонічних порушень, розломів.

Гідрогеологічні умови – це один з важливих факторів розвитку екзогенних геологічних процесів. Вони зумовлюють глибину розкриття та ступінь дренування товщ порід, що карстуються, інтенсивність підтоплення та заболочування і найбільш чутливі серед інших геологічних факторів до втручання людини. Зміна режиму підземних вод, яка спричинюється насамперед господарською діяльністю, може за короткий час викликати зміну інженерно-геологічних умов на значній площі, що зумовлює активізацію геологічних процесів.

На інженерно-геологічні умови впливає переважно режим перших від поверхні водоносних горизонтів зон активного водообміну, глибини їх залягання, сезонні і вікові зміни цих глибин, а також мінералізація підземних вод, швидкості фільтрації, активність взаємодії в системі “вода-порода”. Сприятливими вважаються умови, що допускають будівництво без проведення заходів зниження рівня ґрунтових вод; за необхідності вживання нескладних заходів зниження ґрунтових вод умови вважаються малосприятливими; несприятливі умови вимагають складних заходів щодо зниження рівня ґрунтових вод.

Гідрологічний режим водоймищ та водотоків впливає на інженерно-геологічні умови шляхом затоплення і підтоплення територій. Затоплення території до 0,5 м при повенях 1% забезпеченості створює умови малосприятливі для будівництва. Затоплення понад 0,5 м при повенях 1% забезпеченості і до 0,5 м при повенях 4% забезпеченості є несприятливими для будівництва.

До найвпливовіших факторів, що визначають інженерно-геологічні умови території належить сейсмічність. Найінтенсивніший вплив сейсмічності наявний у південно-західній частині України в межах вузьких зон сейсмогенеруючих глибинних розломів. Крім того, в різних частинах країни можуть відбуватися локальні землетруси.

Інтенсивність землетрусів виражають у балах, що визначає силу землетрусів на поверхні Землі (макроефект). Для визначення інтенсивності землетрусу в балах використовують поведінку будівель і ґрунтів під час землетрусів, відчуття людей тощо. Інженерно-геологічні умови в районах впливу сейсмічності уточнюються проведенням мікросейсморайонування та спеціального інженерно-геологічного вивчення території, при якому враховують характер рельєфу, ґрунтів, ступінь їх вологості, можливість проявів екзогенних геологічних процесів.

Особливим фактором виступає техногенна (наведена) сейсмічність, яка знижує сейсмічну стійкість порід верхньої зони геологічного розрізу (підвищення струшуваності або умовне підвищення бальності). Техногенне зростання сейсмічності відбувається в зонах підтоплення‚ осідання і зсування поверхні над гірничими виробками (в Донбасі при закритті шахт та виконанні вибухових робіт великої потужності; у Передкарпатті в районах нафтопромислів і соляних шахт), на ділянках перевантаження поверхні після заповнення чаш водосховищ.

Динамічні навантаження, яких зазнають геологічні тіла у хвильових полях при землетрусах, а також при вібрації від роботи механізмів і транспорту, викликають зміни фізико-механічних властивостей ґрунтів і характеру протікання геологічних процесів, що в основному визначає зміни інженерно-геологічних умов ділянок. Ці зміни можуть відбуватися як миттєво під час проходження сейсмічних хвиль (синдинамічні), так і через певний проміжок часу після їх затухання (постдинамічні). Найчастіше під час дії сейсмічних хвиль відбувається зниження стійкості ґрунтів в основах споруд, інколи до критичного стану. На схилах проявляються гравітаційні деформації і дислокації ґрунтів. Сильні землетруси при інтенсивності понад 6 балів за шкалою МSК нерідко провокують зсуви на схилах, де для цього склалися умови – наявні запаси рухомого матеріалу, достатня висота і крутість схилу, перезволоження і перевантаження ґрунтів, виникнення ослаблених поверхонь та зон, заколів і тріщин.

Постдинамічні деформації схилів виникають внаслідок того, що при проходженні сейсмічних хвиль у масиві гірських порід, що прилягають до схилу, відбуваються зміни, які ведуть до розвитку ослаблених зон, накопичення маси порід, що можуть бути охоплені зсувами. Найчастішими у цих випадках є порушення гідрогеологічного режиму водоносних горизонтів, що дренуються на схилах, руйнування усталених шляхів фільтрації ґрунтових вод і, як наслідок, підняття їхнього рівня, зростання гідростатичного та гідродинамічного тисків.

Території, які зазнають землетрусів – різких раптових підземних поштовхів і коливань земної кори, які є загрозою для життя і діяльності людей, змінюють інженерно-геологічні умови, належать до сейсмічних.

Періоди і частота коливань сейсмічних хвиль змінюються залежно від геологічного середовища. Так, частота коливань у магматичних породах (граніти, діорити, сієніти, базальти) становить 200–3000 c­1, а в водонасиченихпісках, супісках, суглинках – 10–100 c­1.    

Для споруд небезпечними є прискорення, що виникають у породах основ. Сейсмічні прискорення залежать від амплітуди і періоду коливань.

Основами споруд на території України в переважній більшості є четвертинні відклади, що на 63% її площі представлені ґрунтами лесової формації. Ці ґрунти водонестійкі – легко і швидко розмиваються, розмокають, у районах їх поширення широко розвинуті яружно-балкові утворення, швидко руйнуються береги річок, озер, водосховищ, багато проявів зсувів, зпливів, соліфлюкції, зрушень ґрунтів на схилах.

Лесові ґрунти характеризуються також особливими властивостями – здатністю при додатковому зволоженні до зниження несучої спроможності і швидких деформацій осідання (просідні властивості). Лесові ґрунти, властивості просідання яких виявляються в основах споруд при замочуванні й додатковому навантаженні від споруд, належать до І типу, а ділянки поширення таких ґрунтів розцінюються як малосприятливі для будівництва. Леси, що просідають при замочуванні під власною вагою, належать до II типу, і ділянки їх поширення розцінюються, як несприятливі для будівництва. Лесові ґрунти як особливі відклади, утворені за певних кліматичних умов, плащоподібно перекривають елементи рельєфу рівнинних територій. Їхня потужність змінюється від кількох метрів до кількох десятків метрів. На території України найбільша потужність лесів у нижньому Подніпров’ї. При оцінюванні ділянок з лесовим покривом слід ураховувати також умови залягання покриву, зокрема характер підстеляючих порід з погляду їхньої міцності та фільтраційних властивостей.

Для забезпечення стійкості споруд, в основах яких залягають леси, проводиться відповідна підготовка, що включає: а) трамбування, віброущільнення, палі; б) хімічну, термо- і електрообробку; в) заміну просідних ґрунтів; г) конструктивні пристосування споруд до природного стану ґрунтів – вибір конструкцій, що відповідає несучій спроможності ґрунтів, малочутливих до деформацій.

Особливо несприятливі ґрунти для основ споруд – відклади боліт, із яких найбільш характерним і визначальним є торф. Це порода органічного генезису, що утворюється в болотах і на заболочених ділянках у результаті накопичення та розкладу органічних залишків, головним чином рослинних, і має піщано-глинисті домішки. Відповідно до нормативних документів, торфом називається порода, що має понад 60% рослинних залишків. Породи, що вміщують 10–60% рослинних залишків, називаються заторфованими.

Виділяються три типи боліт. І тип боліт – товщина болотних відкладів незначна (до 3 м), торф стійкої консистенції з несучою спроможністю понад 0,025 МПа і може бути частково або повністю видалений (виторфування), рельєф мінерального дна спокійний. ІІ тип боліт – відносно невелика (5–6 м) товщина болотних відкладів, але торф на болотах цього типу нестійкої консистенції з несучою спроможністю 0,01–0,025 МПа. Це – багно, або драговина чи трясовина. Рельєф мінерального дна таких боліт відносно спокійний. Болота ІІІ типу мають товщину болотних відкладів понад 6 м нестійкої консистенції, вкриті шаром води; несуча спроможність їх не перевищує 0,01 МПа. Ці болота утворюються переважно внаслідок заболочування водоймищ. Рельєф дна в них найчастіше нерівний, із наявністю похованих схилів значної крутості. У межах України найбільше боліт і заболочених ділянок на Поліссі, в долинах степових річок та в гірських районах Карпат; загальна площа боліт – близько 10 тис. кв.км. Значна частина їх осушена і використовується в сільському і лісовому господарстві. В окремих болотах видобувають торф; здійснюються заходи щодо охорони болотних масивів як важливих накопичувачів вологи.

Значні ускладнення під час проектування основ виникають на ділянках поширення закарстованих і таких, що карстуються, порід. Під час оцінювання територій за їхньою придатністю для будівництва виділяють: 1) території стійкі і відносно стійкі, в межах яких розчинні породи слабозакарстовані і середньорічна щільність провалів на площі 1 кв.км не перевищує 0,01, а також такі, де слабозакарстовані породи залягають на глибині понад 10 м і перекриті щільними і стійкими породами; при плануванні забудови таких територій їх закарстованість можна не враховувати; 2) території з дещо зниженою стійкістю, де розчинні породи мають підвищену закарстованість, середньорічна щільність провалів на площі 1 кв.км досягає 0,01–0,05, товщина покривних відкладів мала або недостатня порівняно з товщиною активної зони споруд; рекомендується обмежувати висоту будинків і щільність житлової забудови до 20%; 3) території недостатньо стійкі, характеризуються підвищеною закарстованістю порід, де середньорічна щільність провалів та осідань поверхні досягає 0,05–0,1 і вони виявляються часто; зведення будинків заввишки до 5 поверхів можливе тільки у виняткових випадках; щільність житлової забудови – до 10%; 4) території нестійкі, де розчинні породи мають підвищену закарстованість, часті провали і осідання поверхні; будівництво капітальних будинків і споруд не допускається.

На території України карст поширений головним чином у Карпатах, Криму, на Поділлі, Слобожанщині та в Донбасі.

В умовах розчленованого рельєфу, на високих і крутих схилах розвинені гравітаційні явища – обвали, осипи, зсуви, а амплітуда піднять великих тектонічних блоків визначає можливість розвитку схилових процесів. Активізація схилових ерозійно-гравітаційних процесів, особливо в гірських умовах, відбувається часто при аномальному розвитку гідрометеорологічних процесів – злив, повеней, буревіїв.

На гірських річках, у басейнах яких накопичується багато пухкого піщано-глинистого, глинисто-уламкового та уламкового матеріалу, можливі селі.

На рівнинах спостерігається підтоплення‚ дефляція, просідання лесових порід, засолення, у річкових долинах бокова ерозія переважає над донною.

Залучення територій із розвитком природних процесів у сферу господарської діяльності зумовлює неминучі зміни навколишнього середовища, які супроводжуються їх техногенним посиленням із руйнівними, а інколи – з катастрофічними наслідками. Під впливом техногенних факторів спостерігається  розширення площ, охоплених збільшенням інтенсивності їх проявів.

Особливо складними інженерно-геологічними умовами вирізняються території, що порушені гірничими роботами. В Україні такі території займають значні площі (Донбас, Кривий Ріг, Львівсько-Волинський вугільний басейн, райони видобутку бурого вугілля, марганцевих руд, місця розробки будівельних матеріалів тощо), інженерно-геологічні умови яких зазнали значних змін.

Відкриті гірничі роботи настільки змінюють ландшафт, що він стає непридатним для використання без рекультивації. Характерні риси такого ландшафту – глибокі відпрацьовані кар’єри, часто затоплені, заболочені, з ускладненим водообміном, відвали покривних порід, що займають площі в 3–4 рази більші від площ кар’єру. Для запобігання негативним наслідкам осідання відвалів необхідно передбачати їх багаторазове планування. Території, підроблені гірничими виробками, використовуються під забудову після закінчення деформації (зрушення) поверхні. Не допускається будівництво на підроблюваних територіях, на яких, за прогнозами, можуть утворюватися провали і зсуви або перевищуватимуться допустимі значення очікуваних деформацій земної поверхні. Території, які підроблені виробками на глибинах, менш небезпечних, можна використовувати під забудову після закінчення процесів зрушення або після виконання заходів, що виключають утворення провалів. Загалом інженерно-геологічні умови території України характеризуються переважно незначною, середньою і підвищеною складністю; високою складністю вирізняються тільки гірські райони Українських Карпат і Криму, окремі райони Волині і Поділля.

 

П.В. Блінов, М.Г. Демчишин, Л.М. Климчук, В.І. Почтаренко, В.М. Шестопалов