- зміні складу літогеної основи міських територій за рахунок відсипання і намиву техногенних відкладів і аерозольних випадань з атмосфери;
- зміні характеристик фізичних полів у межах міських агломерацій.
Під впливом перетворення рельєфу, регулювання поверхневого стоку, витоків з водоносних комунікацій відбувається зміна гідрогеологічного режиму міської території. Наслідком є підвищення рівня ґрунтових вод, а нерідко і підтоплення певних ділянок міста. Пов'язане з цим водонасичення порід знижує їх міцність і приведе до деформації і руйнування будинків і споруд [14].
Фізичний вплив великого міста з розвинутою транспортною мережею, великим промисловим і енергетичним потенціалом виявляється в місцевій зміні температурного, електричного і магнітного полів. Виникають вібраційні поля. Створюється так називане фізичне забруднення геологічного середовища міста.
Виявляючись на локальній території, ці техногенні фізичні поля по інтенсивності значно перевершують природні аналоги, створюючи на території міста високі градієнти характеристик. Техногенний вплив надає геологічному середовищу додаткову кількість енергії через статичні (вага споруд), динамічні (вібрація), температурні й електричні поля. Нагромадження надлишкової енергії в середовищі, яка служить основним фундаментом або вміщає інженерні споруди і комунікації, несе в собі небезпеку погіршення якості цього середовища.
Вплив вібраційного поля на літогенну основу міського середовища є різним в залежності від типу порід, на які впливає вібрація. Скельні і напівскельні ґрунти з пружними властивостями, передають вібрацію від джерела до об'єкта впливу без значного поглинання енергії коливань. При вібраційному впливі на дисперсні породи найчастіше відбуваються необоротні зміни їхньої структури, наслідком чого є зменшення міцності, нерівномірне ущільнення і т.п. При нахилі масиву порід та прояві таких геологічних процесів, як зсуви, обвали, карст, пливунні явища, вплив вібрації може викликати переміщення порід і тим самим значно підсилити інтенсивність і негативні наслідки цих явищ. Основним джерелом вібрації стосовно літогеної основи території й інженерних об'єктів, які знаходяться в ній, є транспортні магістралі. За верхню межу припустимого вібраційного впливу на геологічне середовище приймається 73 дБ, що відповідає швидкості переміщення часток породи приблизно 225 * 10-6 м/с. Ці умови створюються, коли поряд з автомобільним транспортом або незалежно від нього функціонує рейковий транспорт із регулярним рухом. Стимулює прояв обально-зсувних процесів у сполученні з вібрацією підрізування схилів при прокладці транспортних магістралей, виїмка великої кількості породи при будівництві й інші зміни рівноваги в межах масивів порід і ґрунтів.
Теплове забруднення геологічного середовища в містах являє собою підвищення її температури щодо природних значень. На території великого міста порушення температурного режиму може спостерігатися до глибини 100-150 м і більш. При цьому на горизонтах 10-30 м спостерігається тенденція до розширення по площі геотермічних аномалій з підвищенням на 2-6° С фонових значень температури гірських порід і підземних вод.
Під впливом надлишкового тепла може відбуватися локальне просушування порід зі зміною їх міцності. З підвищенням температури ґрунтових вод зростає швидкість хімічних реакцій у зоні їхнього контакту з матеріалами підземних споруд. Встановлено, що швидкість корозії будівельних марок сталі лінійно зростає при зміні температури від 0 до 80°С. Збільшення температури порід і підземних вод активізує діяльність мікроорганізмів, які є агентами біокорозії. Найбільш розповсюдженими джерелами теплового забруднення геологічного середовища міських територій є магістральні теплопроводи і мережі гарячого водопостачання.
На ділянках проморожування ґрунтів при будівництві котлованів в обводнених умовах і прокладці трас метрополітену в складних інженерно-геологічних умовах під впливом холодоносія з температурою від -10 до -26°С істотно змінюються властивості водонасичених порід, порушуються сформовані режими водо-, массо- і теплообміну, мікробіоценозів [14].
Електричне поле блукаючих струмів у землі пов'язано з рейковим електротранспортом. Вплив його виражається в підвищенні корозійної активності середовища. Небезпека корозії виникає при щільності блукаючих струмів 5-10-2 А/м2, тоді як їхня щільність, яка спостерігається реально, у містах у 200 разів вища. При високому рівні електричного впливу швидкість корозії сталі складає до 2 мм у рік, а терміни безаварійної служби трубопроводів скорочуються вдвічі. Витоки з трубопроводів у свою чергу служать новими джерелами забруднення геологічного середовища міст.
Для запобігання критичних ситуацій, які представляють загрозу для життя людей і приводять до деформації і руйнування будинків і споруд, важлива достовірна оцінка сучасного стану геологічних об'єктів і процесів, прогноз їхньої зміни в часі при взаємодії з об'єктами техносфери.
Гірські породи є одним із природних джерел опромінення жителів міст. Від вмісту в породах радіонуклідів радію, торію і калію залежить як зовнішнє, так і внутрішнє опромінення людей. Внутрішнє опромінення найбільшою мірою пов'язано з надходженням через органи дихання газу радону, що є продуктом радіоактивного перетворення елементів уранового ланцюга. Цей газ має здатність еманувати з порід, проникати через отвори в підлогах і стінах, через стики елементів конструкцій у приміщення і накопичуватися на перших поверхах будинків.
Безпосереднім джерелом виділення радону є радій-226. За вмістом цього ізотопу гірські породи сильно розрізняються. Особливо високі вмісти радію можуть бути в деяких різновидах гранітів, а з осадових порід - у глинистих сланцях, збагачених органічною речовиною. Рівень радоновиділення залежить не тільки від концентрації в них радіоізотопів, але і від структурно-тектонічних особливостей території. У зонах тектонічних розламів і підвищеної тріщинуватості порід виділення радону відбувається більш інтенсивно.
В Україні райони з підвищеним радоновиділенням присвячені в основному до території Українського кристалічного щита і північно-західної частини Донецького басейну.
Землетруси - короткочасні коливання земної кори, пов'язані зі стрибкоподібним вивільненням енергії в деякому просторі усередині Землі. При сильних землетрусах у їх вогнищі - гіпоцентрі - виділяється енергія до 1018 Дж. На поверхні Землі, особливо в області епіцентру, який знаходиться над гіпоцентром, виникають тріщини довжиною до декількох кілометрів, шириною до декількох метрів і глибиною до 10 м, провали, які поглинають будівлі і людей. Землетруси часто стимулюють розвиток зсувів, обвалів, повеней, цунамі.
Найбільш активно і з великою частотою землетруси виявляються в областях розвитку молодої (альпійської) складчастості й опускань земної кори. В Україні сейсмічно небезпечними зонами є Карпати і Крим.
Інтенсивність землетрусів визначається по 12-бальній шкалі Ріхтера, яка враховує характер та зовнішній ефект землетрусів: максимальне прискорення деформації ґрунту, степінь пошкодження та руйнування будівель, реакцію людей та тварин [5].
Інтенсивність землетрусів залежить від властивостей гірських порід, в яких поширюються сейсмічні хвилі, глибини залягання підземних вод, тектонічних порушень і глибини гіпоцентру землетрусу. У пухких породах, особливо обводнених, інтенсивність землетрусу зростає. Підвищенню сейсмічності території сприяє високий рівень стояння підземних вод, наявність різко обкреслених форм рельєфу - крутих схилів, пагорбів, ярів.
При виверженні вулкана викидається величезна кількість попелу, що розсіюється в повітрі, а найбільш легкі частки залишаються у верхніх шарах атмосфери роками.
Досить розповсюдженим явищем у нафтогазоносних районах є грязьовий вулканізм. Грязевулканічні будови можуть мати діаметр від сотні метрів до декількох кілометрів, але не завжди досить чітко виражені в рельєфі. В Україні грязьові вулкани локалізуються в Криму на Керченському півострові, у тому числі три з них розташовані на території м. Керчі. Грязьові вулкани починають діяти, коли пластовий тиск в глинистих породах, до яких вони звичайно присвячені, перевищує гідростатичний. Тоді гази, до складу яких входить метан, оксид вуглецю, азот, сірководень, аргон, викидають із глибини води, уламки порід, перетертий глинистий матеріал.
Одним з найбільш розповсюджених небезпечних процесів на території міських агломерацій є зсуви. Зсув - ковзний зсув мас порід вздовж природного схилу або штучного укосу під впливом сили ваги [2].
Тіло зсуву являє собою сповзаючу по схилу масу породи, обмежену знизу поверхнею ковзання. Поверхня тіла зсуву звичайно нерівна, з локальними зниженнями й одним або декількома терасовидними уступами. У місці відриву тіла зсуву утвориться негативна форма рельєфу, яку називають цирком зсуву. У нижній частині тіла зсуву спостерігається підвищення, яке називається валом випору.
За формою, об’ємом, типом, швидкістю руху й інших ознак зсуви дуже різноманітні. Об’єм зсувів може змінюватися від десятків до сотень тисяч кубічних метрів, швидкість руху - від міліметрів у тиждень до десятків кілометрів на годину. Крім діючих зсувів, виділяють завмерлі, рух яких протягом тривалого часу геодезичними методами не фіксується.
Причиною сходження зсуву є порушення рівноваги схилу. Фактори, які викликають утворення зсуву, можна розділити на природні й антропогенні.
До природних факторів відносять: ослаблення міцності порід, які складають схил, внаслідок перезволоження атмосферними опадами і вивітрювання, збільшення крутості схилу внаслідок підмиву його водою, сейсмічні поштовхи[2].