Инженерно-геологические наблюдения

В инженерной геологии горные породы рассматриваются как грунты в виде многокомпонентных систем, состоящих из твердого, жидкого, газообразного и живого компонентов. Свойства грунтов зависят от их генезиса выражаются через зависимость свойств грунтов от состава и строения. Под генезисом в геологии обычно понимают происхождение горных пород, т. е. образование и формирование их в определенных условиях под влиянием геологических процессов. Четвертичные породы вследствие преобладания в них различных структурных связей наиболее пестрые по своим инженерно-геологическим свойствам. Среди них мы встречали породы со структурными связями химической природы: обломочные сцементированные, пылеватые и глинистые сцементированные, а также химические и биохимические породы. Их свойства зависят от состава (различная растворимость кремнистых, карбонатных, сульфатных и галоидных пород), структуры (например, крупно- и мелкокристаллические известняки, обладающие различной прочностью), типа цемента (кремнистого, глинистого) и т. д.

Инженерно-геологические особенности пород четвертичной системы без жестких связей во многом определяются принадлежностью к тому или иному генетическому типу. Генетический тип, согласно А. П. Павлову, представляет собой совокупность отложений, образовавшихся в процессе взаимодействия с определенными геологическими агентами. При этом выделяются морские аллювиальные, озерные, ледниковые, водно-ледниковые, элювиальные, делювиальные, пролювиальные, гравитационные, эоловые, осадочные породы. Особенности среды и условий первичного осадконакопления наследуются и отражаются в составе пород, их строении и свойствах.

Эоловые пески полиминеральные, мелкозернистые, хорошо отсортированные, окатанные, со скрытой слоистостью (образец 4). Аллювиальные русловые пески имеют характерную косую слоистость, незначительное содержание пылеватых и глинистых частиц, плохую сортировку и различную окатанность, увеличение дисперсности по течению реки. Песчаные породы межморенных горизонтов обладают высокой прочностью и слабой сжимаемостью (образец 7). Даже при наличии одних и тех же структурных связей пески различного генезиса (и другие литологические разности осадочных пород) обладают разными инженерно-геологическими особенностями и свойствами. Например, эоловый песок имеет гигроскопическую влажность 7,9%, а песок моренный 3,1%.

Особенности климатических, физико-геологических условий, рельефа, распространение определенных комплексов горных пород и расположение тектонических структур контролируют распространение различных геологических процессов. Современные инженерно-геологические процессы представляют собой наиболее быстро развивающийся компонент, во многом обусловливающий динамичность всей инженерно-геологической обстановки.

Несмотря на относительно выровненный характер, земная поверх­ность в пределах района практики испытывает разнообразное и интенсивное воздействие различных природных и техногенных геологи­ческих процессов. По основному источнику энергии эти процессы подраз­делены на три класса: эндогенный, экзогенный и техногенный. При этом особенности эндогенных процес­сов согласуются со структурой фундамента и нижних горизонтов чехла; экзогенные контролируются преимущественно строением рельефа, по­кровных отложений и хозяйственной деятельностью, а техногенные - раз­мещением общественного производства.

Среди экзогенных геологических процессов наиболее распростра­ненными на рассматриваемой территории являются аквальные (водная ли­нейная эрозия, плоскостной смыв), гравитационные (оползневые, обвально-осыпные), эоловые и биогенные (торфонакопление) процессы. Причины развития их обусловлены не только природными факторами, но и инженерной дея­тельностью человека.

Эрозионные процессы широко развиты на изучаемой территории и проявляется как в виде боковой эрозии в долине р. Сож, так и на участках распространения временных водотоков.

Речная боковая эрозия проявляется в подмыве и разрушении бере­гов, т.е. в расширении долины. Речная боковая эрозия характерна для долины реки Сож (маршрут 3 «Медгородок – залив Сож»; рис.). Русловые процессы дейст­вуют круглогодично, но наибольшая их интенсивность отмечается в пе­риоды половодий и паводков, когда наблюдается увеличение расходов и скоростей течения рек. Уровни реки поднимаются на 3,5-5,5 м, в результа­те чего пойма затапливается, происходит разрушение и подмыв уступов террас и склонов коренных берегов. Важными факторами боковой эрозии служат геоморфологическое строение речной долины, состав и свойства горных пород, слагающих русло и берега, а также хозяйственная деятельность человека.

 

 

Рисунок 11 – Подмывающийся берег в заливе Сож

 

Огромную работу по преобразованию рельефа, а следовательно, и осложнению инженерно-геологической обстановки территории, наряду с речной эрозией, проводят временные водотоки. С их деятельностью связа­но образование промоин, а также мелких и глубоких ветвящихся и нередко энергично растущих оврагов на склонах гряд, холмов, речных долин, карь­еров, а также плоскостной смыв продуктов выветривания на склонах. Это явление наблюдалось в маршруте №5 при картировании искусственного карьера (рисунок 12).

В результате плоскостного смыва на поверхности склонов происхо­дят размыв, транзит и аккумуляция материала, а также вынос его в эрози­онную сеть. Основной морфологический эффект плоскостного смыва вы­ражается в выполаживании территории (медленная денудация повышен­ных участков и заполнение котловин) и формировании значительных де­лювиальных шлейфов у подножия склонов. Плоскостной смыв отмечается преимущественно на распаханных поверхностях моренных и водно­ледниковых равнин при крутизне от 1⁰ и более. Наиболее активному пло­скостному смыву подвергаются крутые части склонов, откуда рыхлый ма­териал перемещается к подножью, в ложбины, балки и овраги, что приво­дит к накоплению делювиально-пролювиальных отложений. Согласно «Карты динамики рельефа Белоруссии», для территории Гомельского рай­она характерны незначительные (0,1 мм/год) величины плоскостного смыва, увеличивающиеся на востоке и юго-востоке района до 1,0 мм/год. Интенсивность этих процессов зависит преимущественно от климатических и морфометрических особенностей, а также вида сельскохозяйственных угодий, предшествующей агротехниче­ской обработки и др.

 

 

Рисунок 12 – Промоина на склоне искусственного карьера

 

Почти также широко, как и аквальные процессы, на рассматривае­мой территории протекает гравитационная денудация, подразделяющаяся на природную и инженерно-геологическую. Природные формы гравитаци­онной денудации обусловлены подмывом берегов рек и вековой перера­боткой склонов и развиты преимущественно в речных долинах, оврагах и балках.

Инженерно-геологические гравитационные процессы проявляются особенно интенсивно на вскрышных уступах карьеров, насыпях и выемках шоссейных и железных дорог, откосах каналов, дамб, плотин, техногенных отвалах, складируемых на поверхности земли.

К группе гравитационных процессов, развитых на территории относится и крип или медленное перемещение материала на скло­нах под влиянием силы тяжести в результате периодического изменения температур и влажности. Крип приурочен, как и плоскостной смыв, к уча­сткам пологоволнистой и пологоувалистой водно-ледниковой равнины. Для рассматриваемого процесса характерна частая смена знака движения по профилю склона и во времени; кроме того, интенсивность перемещения материала на одном и том же месте в разные годы может быть разная. Обычно же эта величина не превышает 2 мм/год. Крип может оказы­вать влияние на покровные отложения на глубину не более 0,5 м. Морфо­логически он наиболее заметно выражается в виде террасет, которые фор­мируются в результате неравномерного движения грунтов и возникающих при этом зон сжатия и растяжения.

Дефляционные процессы (реальные и потенциальные) охваты­вают, главным образом, прилегающую к г. Гомелю пойму Сожа и терраси­рованные поверхности. Интенсивному развитию ветровой эрозии способ­ствуют механический состав поверхностных отложений, состояние поч­венно-растительного покрова, значительные скорости ветра, сочетаний термических условий и увлажнения.

Эоловые процессы, объединяющие дефляцию, перенос и аккумуля­цию материала, в районе исследований проявляются в образовании дюн (рисунок 13) и песчаных гряд, высотой 2-3 м, иногда до 10 м, различной ориентировки и размеров. Еще одна группа современных геологических процессов в пределах и вблизи территории, как и на всем юго-востоке Беларуси, свя­зана с формированием болот и торфяников. Эти процессы начались в поозерскоепозднеледниковье и продолжались в течение всего голоцена, ко­гда определялся основной облик ландшафтов территории. На территории исследований болота и заболоченные земли тяготеют к поймам рек, пониженным уча­сткам террас, водно-ледниковой равнины, озерных котловин, денудацион­ных ложбин, термокарстовых и суффозионных западин.

 

 

Рисунок 13 – Дюна на территории полигона «Осовцы»

Факторы заболачивания территории разнообразны, однако в основе их лежат две причины. Во-первых, превышение увлажнения земной по­верхности над испарением. Заболачивание происходит при избыточном увлажнении верхнего слоя атмосферными осадками или водами поверхно­стного стока при высоком стоянии уровня грунтовых вод, а также в ре­зультате затопления или подтопления речными водами и, в отдельных слу­чаях, за счет выхода на поверхность напорных вод. Во-вторых, заболачи­вание развивается на выровненных поверхностях и при небольших укло­нах террас. Воды могут задерживаться на таких участках продолжительное время, в результате чего и возникают болота (рисунок 14).

 

 

Рисунок 14 – Болото

Основная часть торфяных массивов района по типу питания, характеру растительности, составу тор­фа относится к низинному типу и, лишь малая часть, преимущественно на водоразделах, - к переходному. Мощность торфа составляет в среднем 1-2 м. Вместе с тем отмечаются массивы, приуроченные к площадям наиболее пониженного рельефа, где мощность слоя торфа увеличивается до 4-5 м.

В целом для исследуемой территории можно отметить, что почти на всех болотах болотообразовательные процессы в основном находятся в стадии регрессии - наблюдается уплотнение торфа.

Благодаря хорошей дренированности территории, процессы торфо- накопления протекают медленно.

Довольно активно на территории протекают современные техногенные процессы, которые обуславливают преобразование земной поверхности, формирование своеобразных насыпных грунтов и форм рельефа (рисунок 15).

 

 

Рисунок 15 – Насыпной грунт в пределах искусственного карьера

Одной из особенностей проявления техноген­ного фактора на изученной территории являются горные выработки, связанные с добычей песка и глин, которые находятся на территории практики. В земной поверхности на этих участках возникают карьеры, которые рекультивированы в водоемы.

 

 

Рисунок 16 – Карьер рекультивированный в водоем.

Примером также может служить бывший склад песка около деревни Осовцы, рекультивированный в водоем (маршрут №5 «Медгородок – Карьер»).