10641

150

На поверхности надпойменных террас и водно-ледниковых отложений элювиально-делювиальные супеси, реже суглинки, в составе которых содержится примесь мелкой гальки, относятся к подзоне пылевато-глинистых продуктов, и по сравнению с грунтами подзоны глинистых продуктов выветривания имеют повышенные значения удельного сцепления и углов внутреннего трения. Грунты подзоны глинистых продуктов выветривания относятся к элювиальным прочноструктурным глинистым и песчаным грунтам.

Элювиально-делювиальные глинистые грунты способны набухать при замачивании их жидкими отходами технологических производств. Наибольшее набухание этих грунтов происходит при замачивании щелочными растворами.

В находящихся в течение длительного времени открытых котлованах элювиально-делювиальные глинистые грунты подвергаются дополнительному (атмосферному) выветриванию, что приводит к увеличению их дисперсности и уменьшению прочностных и деформационных свойств.

Суффозия - процесс выноса частиц подземными водами. Процесс сопровождается оседанием поверхности земли и образованием провалов, воронок.

Различают 2 вида суффозии - механическую и химическую. При механической суффозии фильтрующаяся вода отрывает от породы и выносит во взвешенном состоянии целые частицы (глинистые, пылеватые, песчаные), при химической - вода растворяет частицы породы (гипс, соли, карбонаты) и выносит продукты разрушения.

Основной причиной суффозионных явлений следует считать возникновение в подземных водах значительных сил гидродинамического давления и превышение величины некоторой критической скорости воды.

Суффозия может происходить вблизи поверхности земли и в глубине массива (чаще всего это процесс карстово-суффозионный).

Суффозионные процессы часто возникают на склонах речных долин и оврагов, на берегах водохранилищ, на откосах котлованов. Образуются воронки (с=0,5-5,0 м, глубина до 1,5-2,5 м), блюдцеобразные понижения (1=10-20 м, реже до 50-100 м). Иногда плотность мелких воронок достигает

10-20 на 1000 м2.

Суффозионные явления отрицательно сказываются на устойчивости зданий и сооружений. С суффозией следует активно бороться. Основой всех мероприятий является прекращение фильтрации воды. Это достигается различными путями: регулирование поверхностного стока и гидроизоляция поверхности земли, устройство дренажей для осушения пород или уменьшения скорости фильтрации, перекрытие мест выхода подземных вод присыпкой песка. На участках с развитым суффозионным процессом применяются особые виды фундаментов, применяется упрочение ослабленных суффозией пород (силикатизация, цементизация, глинизация)

Заболачивание - процесс образования переувлажненных участков земной поверхности, зарастающих болотной растительностью. Причина -

151

подъем уровня грунтовых вод, затрудненная инфильтрация атмосферных осадков, затрудненный поверхностный сток. По условиям питания болота подразделяются на верховые, низинные и переходные.

Верховые болота питаются атмосферными осадками и талыми водами, низинные - преимущественно грунтовыми водами, переходные имеют смешанное питание.

На заболоченных участках зеркало грунтовых вод почти совпадает с поверхностью земли. Иногда заболоченные участки образуются в местах выхода на поверхность подземных вод, где отсутствует, либо очень слаб отток выклинивающихся вод.

Наиболее распространены заболоченные земли в долинах рек, особенно на пойменных террасах, в оврагах, на их днищах.

Заболоченные участки являются неблагоприятными местами для возведения зданий и сооружений. В случае необходимости застройки определяют основные факторы заболачивания и после этого разрабатываются мероприятия по осушению.

Границы заболачивания могут существенно меняться по годам и по более продолжительным периодам времени (зависимость от циклов векового подъема уровня подземных вод, от цикличности выпадения осадков), но всегда по особенностям рельефа и литологии пород можно оконтурить потенциально заболачиваемые участки поверхности.

Солифлюкция - медленное передвижение поверхностного слоя пород на склонах под влиянием попеременного промерзания, протаивания и силы тяжести. Скорость передвижения от нескольких см до нескольких м в год. С солифлюкцией связано образование специфических форм рельефа (валов, гряд и др.)

Солифлюкционное течение почвы начинается с самого начала протаивания грунтов на склонах 2-3°. При больших углах склонов скорость перемещения протаявшего материала увеличивается и солифлюкция может перейти в оползневой процесс. Передвижение протаявшего грунта происходит дифференцированно в зависимости от состава слагающих горных пород и не совсем равномерно: более т/з материал передвигается быстрее вместе с водой, более грубозернистый и крупнообломочный обычно задерживается на месте до момента полного протаивания.

Эоловый процесс - перенос частиц ветром. В зависимости от скорости ветра и размера частиц перенос их совершается во взвешенном состоянии или путем перекатывания.

Во взвешенном состоянии переносятся глинистые, пылеватые и тонкопесчаные частицы на сотни и даже тысячи километров. Песчаные частицы переносятся в основном перекатыванием по земле, либо на небольшой высоте. Наиболее наглядным примером эолового процесса является образование дюн, барханов. Районом развития процесса являются пустыни, аллювиально-флювиогляциальные равнины, надпойменные и пойменные террасы.

152

Образовавшиеся эоловые отложения делят на неподвижные (дюны, барханы) и закрепленные (грядовые, бугристые пески).

Подвижные пески заносят поля, оазисы, каналы, дороги, здания, часто появляются вследствие уничтожения травяного покрова при выпасе скота, при движении транспорта, при работе землеройных машин.

Строительство и эксплуатация зданий и сооружений в районах с развитым эоловым процессом требуют постоянной борьбы с подвижными песками.

Используются следующие методы:

-посадка растительности(кустарники, трава);

-установка на пути движения песков деревянных щитов;

-обработка песков различными закрепляющими растворами и веществами;

-применение геосинтетических материалов (сеток, пленок и т.д.)

Морозное пучение - поднятие или вспучивание грунтов и расширение промерзающего слоя в результате расширения воды при переходе ее в лед и набухание содержащихся в грунте коллоидов, что сопровождается раздвиганием частиц скелета грунта, под влиянием миграции влаги в период промерзания или воздействием воды, поступающей к промерзающему слою со стороны.

Морозное пучение наблюдается на участках с неглубоким залеганием грунтовых вод (< 1,5-2,0 см), в конце очень холодных зимних периодов, характеризующихся большой глубиной промерзания, после осенних периодов с большим количеством осадков и переувлажнением пород в зоне промерзания.

Особенно заметно проявление морозного пучения по дорогам (образуются небольшие всхолмления, гряды и др.), приводящее к разрушению участков дорог значительной протяженности.

Основной мерой борьбы является снижение уровня грунтовых вод, поднятие полотна дорог над окружающей местностью, заложение фундаментов ниже максимальной глубины промерзания и зоны пучения.

Абразионный процесс и переработка берегов - наблюдаются по берегам морей, озер, водохранилищ.

Абразионный процесс - процесс механического разрушения волнами и течениями горных пород. Особенно интенсивно абразия проявляется у самого берега под действием волн. Горные породы испытывают удар волны, коррозионное разрушение под действием камней и песчинок, растворение и другое воздействие. Менее интенсивно протекает процесс в подводной части.

В водохранилищах абразионный процесс имеет свою специфику. Водохранилища стремятся выработать новый профиль берегов и размыв береговой линии происходит особенно интенсивно. Процесс начинается вслед за заполнением водохранилища и интенсивность его несколько уменьшается после создания подводной отмели (через 8-12 лет). Скорость размыва пород зависит от их прочностных характеристик. Берега, сложенные песчанными отложениями, размываются очень быстро и береговая линия отступает за год на 4-10 м. Низкие берега, сложенные полускальными

153

породами размываются медленнее и абразионный уступ отступает со скоростью 1-3 м/год.

Переработка берегов - очень сложный процесс, в котором кроме размыва принимают участие осыпи, обвалы, оползни. Поэтому существенное значение имеет морфология склона, геологическое строение, гидрогеологические условия и физико-механические свойства пород.

В пределах водохранилищ на переработку берега влияют волны, течение, колебания уровня воды в водохранилище, а именно: в верхней части водохранилища для периода паводка типичен речной режим с речной эрозией, в средней части водохранилища действуют паводковые течения и волнение, в нижней части действуют ветровые волны и колебания уровня.

Скорость переработки берегов при всех равных условиях возрастает с уменьшением высоты берегового откоса и определяется устойчивостью пород против размыва. При средней высоте откоса над бечевником 2-4 м скорость разрушения береговой полосы за один сезон составляет: для лессовых пород - до 8 м и более, в различных песках - 2 м, в глинистых породах до 1 м, в полускальных породах - до 0,1 м.

На Горьковском водохранилище за период с 1956 по 1980 гг. левый берег, сложенный аллювиальными отложениями, отступил на 60-78 м. правый, сложенный полускальными глинистыми породами, на 25-27 м.

На Чебоксарском водохранилище после его заполнения в первые два года в надводной части процесс переработки берега был незначительным. Сказывалась затопленная часть берега (террасы пойменные, надпойменные, оползневые), которая препятствовала образованию высоких волн. Затем начался интенсивный размыв, а вслед за ним активизировался оползневой процесс в нижней части правобережного склона и образование осыпей по левому берегу.

Существует ряд мер, которые позволяют бороться с переработкой берегов водохранилищ. За основу берут расчетные схемы, позволяющие прогнозировать характер переработки берегов. На основе этого разрабатываются защитные мероприятия. Для защиты от абразии применяются дамбы обвалования с различного рода покрытиями и защита берегов с применением покрытия из железобетонных плит, камня и др. Для защиты от оползней выполняются такие специальные мероприятия (перечислены при описании оползней), в хвостовой части водохранилища проводятся мероприятия по защите от речной эрозии.

Водохранилища в большинстве случаев создают подпор грунтовых вод и в связи с этим возникает процесс подтопления.

Растворение горных пород вызывает множественные сложные явления в геологической среде: оседание земной поверхности и образование локальных ее деформаций, изменение напряженного состояния вышележащей толщи и разуплотнение толщи пород под карстующимися породами, образование трещин в потолочные полости и обрушение ее, образование полостей и ослабленных зон в нескальных грунтах и др.

154

Для зданий и сооружений, не имеющих противокарстовую защиту, карстовые провалы и локальные оседания, возникающие, как правило, внезапно, труднопрогнозируемы и являются в большинстве случаев разрушительными.

Оползни. Оползни Нижегородской области, как и всего Поволжья, приурочены в основном к песчано-глинистым породам меловой, юрской, триасовой и пермской систем.

Причины возникновения оползней на территории города Нижнего Новгорода общие для всего Поволжья, однако, наряду с природными факторами, большое значение приобретают антропогенные. Возникновение антропогенных оползней вызвано разнообразными причинами. Примером может служить оползень, возникший в городе Нижнем Новгороде (г. Горький) в 1974 году на Окском съезде к Молитовскому мосту через Оку на склоне в дорожной выемке глубиной 30 метров. Ширина оползня по низу 115 метров, по верху 70 метров, длина 70 метров, объем 60 тыс.м3. Причинами возникновения оползня явились: значительная крутизна откоса (35 - 41 ), заложенная в процессе строительства съезда, выветривание пород в обнаженном откосе, увлажнение пород склона осенними атмосферными осадками и подземными водами и др.

Весной 2000-го года крупный оползень произошел на левом борту Почаинского оврага (рис. 25,26).

156

Рис. 26. Оползень на левом склоне Почаинского оврага в городе Нижнем Новгороде. Апрель 2000 г.

157

10. 3. ПРИРОДНЫЕ ГРУНТОВЫЕ УСЛОВИЯ НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ

Согласно ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация, «Грунт – горные породы, почвы, техногенные образования, представляющие собой многокомпонентную и многообразную геологическую систему и являющиеся объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека».

В соответствии с инженерно-геологической классификацией, природные грунты Нижегородской области подразделяются (табл. 73):

Основными особенностями природных дисперсных связных и несвязных грунтов являются сложность геологического разреза, относительно низкие, по сравнению со скальными грунтами, показатели прочностных и деформационных свойств, высокая и неравномерная сжимаемость под нагрузками, обводненность, неглубокое залегание уровней грунтовых вод, широкое развитие физико-геологических процессов и явлений.

«Схема грунтовых условий Нижегородской области» (рис.27) иллюстрирует большую пестроту генезиса, литологического состава грунтов, их мощности, глубины залегания первого от поверхности водоносного горизонта.

Северная половина области характеризуется широким распространением песчано-глинистых грунтов речных долин и зандровых флювиогляциальных равнин. Глинистые грунты приурочены преимущественно к водораздельным склонам, к обширным площадям развития ледниковых отложений.

158

Вюжной половине области песчаные грунты наибольшим

распространением пользуются в районах флювиогляциальных равнин, главным образом, на юго-западе, в центре и на юге территории. Отложения речных долин – преимущественно песчано-глинистые и глинистые грунты. Высокие водоразделы и пологие склоны покрыты глинистыми грунтами: суглинками проблематичного и элювиально-делювиального генезиса.

Неоднородность геологического строения Нижегородской области, определяющая разнообразие условий строительства, эксплуатации и реконструкции сооружений, вызывает необходимость ее инженерногеологического районирования по грунтовым условиям. Методика инженерно-геологического районирования Нижегородской области соответствует принципам инженерно-геологического районирования Поволжья и Прикамья [Гидрогеология СССР. Том XIII. Поволжье и Прикамье, 1970].

При районировании Нижегородской области по грунтовым условиям отражены основные черты ее строения: рельеф, геологическое строение, гидрогеологические условия, современные физико-геологические процессы и явления.

При выделении регионов использован структурно-тектонический признак, определяющий единообразное устройство осадочного чехла. Выделение таксонов: областей и районов выполнено до глубины эрозионного вреза. Подробная характеристика районов дополняется сведениями «Схемы грунтовых условий Нижегородской области» (рис.27.), где помимо генетической принадлежности грунтов, указан их литологический состав, мощность, глубина залегания первого от поверхности водоносного горизонта.

Согласно «Схемы инженерно-геологического районирования» (рис. 28.), территория Нижегородской области располагается в пределах регионов: I

– Московской синеклизы (северо-западная часть области) и II – Западной части Волжско-Камской антеклизы.

159

Рис.27. Схема грунтовых условий Нижегородской области

Стратиграфо-генетические комплексы горных пород: 1 – современные аллювиальные отложения поймы. Пески, суглинки, глинистые пески. Мощность 9,5-40 м; 2 – верхнечетвертичные аллювиальные отложения I и II надпойменных террас. Пески, суглинки, гравий, галька. Мощность 20-50 м; 3 – среднечетвертичные аллювиальные отложения. Пески, суглинки, гравий. Мощность 10-35 м; 4 – среднечетвертичные аллювиально-флювиогляциальные отложения. Пески. Мощность 12-18 м; 5 – современные болотные отложения. Торф. Мощность 0,5-13 м; 6 – среднечетвертичные флювиогляциальные отложения. Пески. Мощность 5-7 м, реже 15-20 м; 7 – верхнесреднечетвертичные проблематичные отложения. Лессовидные суглинки. Мощность 0,5-16 м; 8 – среднечетвертичные ледниковые отложения. Суглинки. Мощность 2-16 м; 9 – современныесреднечетвертичные покровные элювиальноделювиальные отложения. Суглинки, лессовидные суглинки. Мощность 1-8 м.

Подразделение первых от поверхности стратиграфо-генетических комплексов нелитифицированных отложений по петрографическому составу и мощности.