Грунтове́дение, научное направление инженерной геологии, исследующее состав, состояние, строение и свойства грунтов и сложенных ими грунтовых толщ верхних горизонтов земной коры. Грунтоведение также изучает современную динамику грунтов и грунтовых толщ, закономерности их формирования и пространственно-временнóго изменения под воздействием современных и прогнозируемых природных и антропогенных (техногенных) геологических процессов в связи с осуществлённой, текущей или планируемой инженерно-хозяйственной деятельностью человека. Грунтоведение – геологическая наука о грунтах, изучающее грунт как динамическую, историко-геологическую систему, сформировавшуюся на определённом этапе развития Земли, претерпевшую постгенетические преобразования под влиянием природных и техногенных процессов и вследствие этого приобретшую современные особенности, с которыми исследователь сталкивается в научных или практически ориентированных инженерно-геологических работах. Главное отличие грунтоведения от других наук, также изучающих грунты (например, от механики грунтов и геотехники), заключается в подходе к грунту как к геологическому объекту. Собственные категории грунтоведения, характеризующие состав, строение, состояния и свойства грунтов, отличаются от аналогичных понятий и терминов литологии, петрографии и других наук тем, что в грунтоведении грунты рассматриваются как многокомпонентные системы, содержащие наряду с твёрдой минеральной частью жидкую и газовую компоненты, а также живую составляющую, которые взаимодействуют между собой.

Взаимодействие грунтоведения с другими науками

Грунтоведение взаимодействует с геологическими науками, а также с механикой грунтов, механикой скальных грунтов, геоэкологией, материаловедением и др.; использует достижения петрологии, литологии, минералогии, геокриологии, гидрогеологии, геотектоники; применяет методы фундаментальных наук – химии, физики и математики. Для решения задач грунтоведения внедряются информационные и вычислительные технологии.

Законы грунтоведения

Теоретическую и методологическую базу грунтоведения составляют законы грунтоведения. Основной закон грунтоведения: состав, строение, состояние и свойства грунтов определяются их генезисом, характером постгенетических процессов и современным географическим положением. Пространственное положение, включая глубину залегания грунта, определяет тепло- и влагообеспеченность объекта, его тектонический режим и характер внешних воздействий.

Структура грунтоведения

В структуре грунтоведения выделяют 3 научных раздела: общее грунтоведение, геодинамическое грунтоведение и региональное грунтоведение.

Общее грунтоведение исследует общие особенности состава, состояния, строения и свойств грунтов и их ассоциаций, закономерности их формирования и пространственно-временнóго изменения под воздействием природных и антропогенных современных и прогнозируемых геологических процессов. В рамках общего грунтоведения исследуются общепланетарное разнообразие химико-минерального и структурно-текстурного многообразия грунтов и их свойств и влияние на них различных факторов.

Геодинамическое грунтоведение изучает закономерности пространственно-временнóго изменения состава, состояния и свойств грунтов под влиянием природных и антропогенных современных и прогнозируемых геологических процессов. Оно является одновременно частью инженерной геодинамики.

Региональное грунтоведение представляет собой систему знаний об особенностях пространственного распределения грунтов (как элемента инженерно-геологических структур), пространственно-временных закономерностях формирования их состава, состояния и свойств и их изменения под воздействием природных и антропогенных геологических процессов. Именно региональное грунтоведение позволяет охарактеризовать вещественный состав, состояние, строение и свойства пород, слагающих инженерно-геологические структуры разных иерархических уровней.

Теоретико-методические задачи грунтоведения

Важнейшие теоретико-методические задачи грунтоведения следующие:

• дальнейшее изучение состава, строения, состояния и свойств глобального многообразия грунтов и слагаемых ими толщ (массивов, инженерно-геологических структур) верхних горизонтов земной коры, закономерностей их формирования, современной и прогнозируемой динамики их развития под влиянием эволюции природы и в связи с инженерно-хозяйственной деятельностью человека;

• развитие целенаправленных исследований по восстановлению истории формирования и созданию логико-графических моделей формирования свойств грунтов различных классов (скальных, дисперсных, мёрзлых), различных генетических типов (магматических, метаморфических, осадочно-вулканогенных и особенно осадочных – морских, аллювиальных, ледниковых и др.);

• создание на основе накопленных данных завершённых частных и общей теорий формирования состава, строения, состояния и свойств грунтов (частные теории должны описывать формирование названных особенностей грунтов строго определённых генетических, литологических и других типов, а общая теория должна отражать главные черты формирования всего глобального многообразия грунтов);

• разработка принципиально новых методов (в первую очередь полевых) и методик изучения состава, строения, состояния и свойств грунтов, позволяющих оценивать эти параметры непосредственно в толще грунтов;

• совершенствование теории и методов оценки устойчивости массивов грунтов к природным и техногенным воздействиям с точки зрения обеспечения устойчивого функционирования инженерных сооружений и их комплексов;

• разработка теории и методики оценки изменённости массивов грунтов под влиянием инженерно-хозяйственной деятельности человека и её инженерно-геологического значения;

• разработка новых методов и геологически обоснованных методик (технологий) управления состоянием и свойствами массивов грунтов с целью сохранения ими устойчивости в ходе природной эволюции и взаимодействия с инженерными сооружениями;

• совершенствование принципов поиска и методики изучения оптимальных по инженерно-геологическим, в том числе и грунтовым, условиям участков и массивов грунтов для размещения экологически небезопасных объектов и захоронения промышленных отходов;

• усовершенствование теории и методики инженерно-геологического обоснования инженерной защиты территорий, зданий и сооружений от природных и антропогенных геологических процессов для обеспечения нормального функционирования инженерных объектов и комплексов.

В связи с изменением основной парадигмы геологии, становлением и развитием тектоники плит перед грунтоведением встали новые задачи. Выделение новых различных геодинамических обстановок образования многих магматических (гранитов, базальтов и др.), вулканогенно-осадочных пород и толщ (офиолитов, аккреционных призм, турбидитов и пр.) потребовало исследовать закономерности формирования и изменчивости их инженерно-геологических особенностей в зависимости от генезиса.

Прикладные задачи грунтоведения

Прикладные задачи грунтоведения также многочисленны; выделяется 3 основных направления:

• инженерно-геологическое обоснование проектов инженерных сооружений и рационального использования верхних горизонтов земной коры для их размещения (в более широком плане – для осуществления инженерно-хозяйственной деятельности);

• оценка влияния природных и техногенных воздействий на состояние и свойства грунтов и их массивов как оснований и вместилищ инженерных сооружений;

• соучастие в осуществлении практического управления природно-технической или природной литосистемой с целью сохранения обеспечения ими своих функциональных особенностей.

Краткий исторический очерк

Грунтоведение как самостоятельная наука геологического цикла сформировалось в 1920-х гг. В истории его дальнейшего развития в России выделяют три этапа. В становление и развитие грунтоведения большой вклад внесли российские учёные П. А. Земятченский, М. М. Филатов, И. В. Попов, В. А. Приклонский, Н. Я. Денисов, Е. М. Сергеев, В. Д. Ломтадзе, Б. М. Гуменский, С. С. Морозов, А. К. Ларионов и их ученики. За рубежом наиболее крупные исследования по грунтоведению выполнены в США – А. Казагранде, У. Лэмбом, Дж. Митчеллом и др., в Норвегии – И. Розенквистом и др. В России сложились и развиваются крупные научные школы грунтоведения – в МГУ имени М. В. Ломоносова, Санкт-Петербургском горном университете, Российском геологоразведочном университете имени Серго Орджоникидзе, Московском государственном строительном университете, Ростовском государственном строительном университете, Всероссийском НИИ гидрогеологии и инженерной геологии, «Гидропроекте», «Мосгоргеотресте». Исследования в области грунтоведения ведутся в других университетах, научных и производственных организациях инженерно-геологического направления.