книги из ГПНТБ / Мавлянов, Г. А. Инженерно-геологические свойства лессовых пород орошаемых территорий Узбекистана

АКАДЕМИЯ НАУК УЗБЕКСКОЙ ССР

ИНСТИТУТ СЕЙСМОЛОГИИ

Г. А. МАВЛЯНОВ, X. А. ХАСАНОВА

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛЕССОВЫХ ПОРОД ОРОШАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЙ УЗБЕКИСТАНА

ИЗДАТЕЛЬСТВО .ФАН* УЗБЕКСКОЙ ССР

Т А Ш К Е Н Т - 1974

ВВЕДЕНИЕ

Средняя Азия отличается разнообразием природных условий. На­ ряду с обширными равнинами имеются предгорные; горные и вы­ сокогорные районы, где встречаются многоводные реки, и необъят­ ные безводные пространства.

Своеобразие климатических условий, природное и искусствен­ ное орошение создают благоприятные условия для развития ценных технических культур. В Средней Азии развиты почти все виды промышленности и отрасли сельского хозяйства, а Узбекистан за­ нимает первое место в СССР по площади поливных земель (более 35 млн. га) и является основной хлопковой базой страны. В пер­ спективе площадь орошаемых земель в республике должна воз­ расти более чем в два раза при площади пригодных для орошения земель более 8, млн. га.

Программа XXIV съезда КПСС и решения последующих пле­ нумов ЦК КПСС и ЦК КП Узбекистана предусматривают даль­ нейшее развитие хлопководства за счет повышения плодородия зе­ мель и освоения новых орошаемых площадей. Освоение земель Голодной, Каршинской и Шерабадской степей, низовьев Амударьи и Зеравшана и других массивов даст возможность использовать новые миллионы гектаров земель под различные виды технических культур. Освоение территорий при современном уровне иррига­ ционно-мелиоративного строительства не представляет особых трудностей. Однако рациональное их освоение и размещение объек­ тов строительства ирригационно-мелиоративных сооружений не­ возможно без выявления инженерно-геологических условий этих территорий.

Правительством Советского Союза для освоения и орошения новых земель планируется осуществление ряда грандиозных по своим масштабам проектов: комплексное использование природных ресурсрв бассейнов рек Амударьи и Сырдарьи и переброска части стока сибирских рек в бассейн Аральского моря, что позволит пре­ образовать природу на обширной территории Узбекистана. Успе­ хи в проектировании и возведении различных видов сооружений в пределах осваиваемых земель главным образом зависят от позна­ ния их инженерно-геологических условий.

Деятельность человека, направленная на преобразование при­ роды на благо общества, может вызвать и трудноисправимые нару­

3

Г л а в а I

ВЛИЯНИЕ ОРОШЕНИЯ НА СОСТАВ И СВОЙСТВА ЛЕССОВЫХ ПОРОД

ИСТОРИЯ ИЗУЧЕННОСТИ

Лессовые породы в Средней Азии ввиду повсеместного распро­ странения имеют исключительно большое практическое значение в. народном хозяйстве.

В настоящее время многие труды исследователей дореволю­ ционного периода имеют только историческое значение, освещая, первые этапы в изучении геологии и минеральных ресурсов Сред? ней Азии.

Более полные сведения о четвертичных отложениях Средней Азии, и в частности Узбекистана, появились после Октябрьской ре­ волюции в связи с переустройством ирригационных и оросительных, систем и освоении новых целинных и залежных земель.

Сростом экономики и развитием отраслей народного хозяйства,

вУзбекистане, особенно хлопководства, начало развиваться стро­ ительство различных видов как гидротехническо-ирригационных, так и промышленно-гражданских сооружений. Объектом стро­

ительства большинства этих сооружений явились лессовые породы. Все это привело к развитию у нас гидрогеологических и инженер­ но-геологических исследований, проводимых в оснорном проект­ ными и производственными организациями — Средазгидроводхлопок, Таджикгипроводхоз, Узгоспроект, Узгидротрест, Узгипроводхоз, Саогидэп и др.

Наиболее полные описания состава и физико-механических свойств четвертичных отложений имеются в работах Саогидэпа и Средазгипроводхлопка в связи с проектированием Каттакурганского, Южносурхавского, Кайракумского, Уч-Кызылского, Чимкур-: ганского водохранилищ, Туркменского, Амударьинского и многих других каналов.

В Приташкентском районе четвертичные отложения изучены наиболее детально. Здесь исследования начались с 1923—1927 гг. в связи с инженерно-геологическими, гидрогеологическими и нефте­ носными работами.

Четвертичные отложения изучались также в связи с проекти­ рованием водохранилищ, электростанций и оросительной сети. К такому типу работ следует отнести исследования Г. И. Архан­

5

гельского, В. Л. Дмитриева, Ф. И. Воронова и др. по каскаду Базауской ГЭС, А. С. Аделунга, Н. М. Игнатикова, В. Д. Чечет и др. по Чарвакской котловине, Д. Н. Крутова, В. М. Толстунова по Чардарьинскому и др. Изучением генезиса, геоморфологии, стра­ тиграфии, минералогии и инженерно-геологических свойств лессо­ вых пород Средней Азии занимались В. А. Обручев, Ю. А. Сквор­ цов, Г. А. Мавлянов, Ф. И. Воронов, Н. И. Кригер, М. Р. Моска­ лев, О. К. Ланге, С. М. Юсупова, А. И. Исламов и др.

Наиболее весомой работой по лессам явилась монография Г. А. Мавлянова (1958). Последователями и учениками Г. А. Мавлянова (А. И. Исламовым, П. М. Карповым, М. 3. Назарорым, Э. В. Кадыровым, М. Р. Умаровой, С. М. Касымовым, М. Ш. Шерматовым и др) также проводились специальные исследования ге­ незиса, состава и свойств1лессовых пород.

В Голодной степи четвертичный покров изучался главным обра­ зом Узгидротрестом, Средазгипроводхлопком в процессе гидрогео­ логической и инженерно-геологической съемок. Специальные ис­ следования вещественного состава и инженерно-геологических свойств лессовых пород Голодной степи проводились Г. А. Мавляновым (1949 г.), П. М. Карповым (1964 г.) и М. Р. Умаровой

(1964 г.).

Ферганская долина исследовалась в основном в связи с поисками полезных ископаемых, главным образом нефти и газа. Часть работ посвящена обоснованию проектов инженерных сооружений по во­ доснабжению населенных пунктов, освоению новых земель и т. д. В них охарактеризованы литологические разности, вещественный состав и физико-механические свойства четвертичных отложений. Это работы В. Л. Дмитриева, И. Н. Куликова и В. М. Толстунова (1934 г.) о литолого-геоморфологическом строении Ферганы, Н. П. Василькцвского (1935 г.) о стратиграфическом расчленении этих отложений, В. А. Гейнца (1951 г.) о подземных водах Фер­ ганской долины, их режиме и роли в народном хозяйстве.

В 1952 г. В. М. Толстуновым и В. А. Гейнцем проведена гидро­ геологическая съемка для обоснования общей схемы орошения зе­ мель Центральной Ферганы. Ценные данные о стратиграфии, со­

Изучению состава и свойств лессовых пород долины р. Зеравшана посвящены кандидатские диссертации С. М. Касымова

(1963 г.), М. X. Хашимова (1968 г.) и X. А. Хасановой (1971 г.).

В связи с освоением земель Каршинской степи Узгидротрестом проводятся гидрогеологические и инженерно-геологические работы. Результаты этих исследований обобщены ц работах Э. В. Мавля­ нова (1969 г.), К. П. Пулатова (1968 г.), И. У. Усманова (1970 г.).

Лессовые породы Южного Узбекистана (хр. Бабатаг с пред­ горьями и примыкающие к ним участки долины Амударьи и ее притоков — Шерабаддарьи, Сурхандарьи) изучены П. М. Карпо­

6

вым, Ф. Ф. Коррель (1967 г.). Кроме того, институтом «Средазгипроводхлопок» (Н. М. Игнатиков, А. П. Сеславин, А. И. Исламов и др.) в течение 1954—1956 гг. проводились инженерно-геологиче­ ские исследования для обоснования проектов водохранилища и других сооружений на р. Сурхандарье.

В низовьях Амударьи в последние годы в связи с освоением но­ вых земель и проектированием мероприятий по улучшению мелио­ ративных условий Узбекским гидрогеологическим трестом прово­ дятся комплексные гидрогеологические и инженерно-геологические исследования. В результате получены данные о вещественном составе и водно-физических свойствах четвертичных отложений.

Таким образом, четвертичные отложения Средний Азии изуче­ ны крайне неравномерно и нет работы, обобщающей накопленный материал по вопросу влияния орошения на изменение состава и свойств лессовых пород. Мы попытались в данной монографии восполнить некоторый пробел д этом аспекте.

ВЛИЯНИЕ ОРОШЕНИЯ НА ИЗМЕНЕНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ ЛЕССОВЫХ ПОРОД

Особенностью лессовых пород является изменение их свойств под влиянием орошения, т. е. склонность к просадке — опусканию поверхности при промачивании водой с? образованием широких и глубоких трещин, возникновению терра-совидных участкрв, попе­ речного и продольного разрывов русел оросительных каналов, появ­ лению трещин на площадях под гидротехническими, дорожными, промышленными и гражданскими сооружениями, что нередко вы­ водит их из строя.

Просадочные явления наблюдаются в Приташкентском районе, Ферганской котловине, Голодной степи, Зеравшанской долине, Карнабчульской степи, долине Сурхандарьи, Кафирнигана, Душанбин­ ки и многих других. На указанных территориях опускание поверх­ ности замоченного лессового массива достигает 0,5—1,0 м и более,

Вопрос об изменении состава и свойств лессовых пород в При­ ташкентском районе, Ферганской котловине, Карнабчульской и Го­ лодной степях, в долине рек Зеравшана, Сурхандарьи, Душанбин­ ки, Кафирнигана, Кашкадарьи и др. исключительно актуален. Более полное использование возможностей орошения данных тер­ риторий даст значительный прирост орошаемых земель, что в свою очередь будет способствовать претворению в жизнь решений XXIV съезда КПСС.

В данной работе мы ставили перед собой задачу выяснения из­ менений состава и свойств лессовых пород под действием ороше­ ния в некоторых районах Узбекистана. Состав и свойства пород изменяются не только в зависимости от длительности орошения, но и от генетического типа пород, а также места приуроченности. Так, состав и свойства пролювиальных лессовых пород изменяются иначе, чем аллювиальных и делювиальных. Кроме того, они раз­

7

личны и среди одного генетического типа пород, но приуроченных к разным физико-географическим условиям, т. е. в Приташкентском районе изменения одни, в Голодной степи — другие, в Фер­ ганской долине — третьи и т. д.

Наименее изменяются состав и свойства лессовых пород аллю­ виального происхождения и наиболее—пролювиального. Аллю­ виальные лессовые породы под природной нагрузкой просадочных

свойств не проявляют, коэффициент относительной просадочности колеблется от 0,0 до 0,015, в среднем 0,004, коэффициент сжимае­ мости—от 0,0 до 0,017, в среднем 0,007 см3!кг, пористость (%) со­ ставляет 40—50, в среднем 45, величина объемного веса (г/м3) естественно влажного грунта равняется 1,68 (от 1,44 до 1,96), ске­ лета грунта — 1,43 (от 1,37 до 1,62).

В солевом составе аллювиальных лессовых пород Приташкент-

хлоридов (7,0 мг/экв%). Сравнительно большая величина объем­ ного веса и относительно малая коэффициента просадочности и по­

8

ристости обусловлена условиями накопления лессовых пород данного типа. Поэтому они не опасны в просадочном отношении, и при строительстве каналов отпадает необходимость в улучшении строительных свойств данных грунтов.

Существенные изменения при орошении наблюдаются как в составе, так и в физико-механических свойствах лессовых пород

рассматриваемой площади. В гранулометрическом составе (%) этих пород после длительного орошения (20 лет) происходит уве­ личение содержания песчаной фракции от 8 до 25% в Голодностепском районе, от 10 до 17 — в Самаркандском и от 6 до 7 — в Приташкентском. За этот же срок процент пылеватой фракции (%) уменьшается соответственно от 80 до 63, от 77 до 70 и от 80 до 78. Количество глинистой фракции (%) увеличивается от 8,8 до 10,5 в. Голодностепском и Самаркандском районах и от 9,8 до 15 в При­ ташкентском (табл. 1). Изменения в минералогическом составефракций лессовых пород до и после орошения имеются, но труд­ но уловимы.

9'