ВЫБОР ПРИЗНАКОВ ТИПИЗАЦИИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ГОРОДСКИХ ТЕРРИТОРИЙ

Шешеня Н. Л.

ОАО «Производственный и научно-исследовательский институт по инженерным изысканиям в строительстве», Москва. Тел./факс 8(499)369-76-21,

e-mail:sheshenya@mail.ru

Типизацию инженерно-геологических условий городских территорий при-менительно к задачам прогноза вероятных их изменений при дополнительных техногенных нагрузках от зданий и сооружений, включая и мероприятия инженерной защиты, надлежит выполнять на регионально-геологической основе. Это означает, что регион, который характеризуется строго опреде-ленным формационным набором отложений, сформировавшихся в одинаковых тектонических условиях и измененных при одинаковом режиме и направ-ленности новейших и современных тектонических движений, а также при сходных климатических условиях и существующем функциональном профиле застройки, будет иметь вполне определенный набор инженерно-геологических типов городских территорий.

Следовательно, в один инженерно-геологический тип предлагается объеди-нять территории (участки), которые:

1. Сложены одним набором литолого-генетических или петрографических типов пород в одинаковой степени литифицированных, гипергенно измененных процессами выветривания, разгрузки и под воздействием различных техно-генных факторов. При этом если в зоне взаимодействия зданий и сооружений будут находиться массивы дисперсных грунтов с преобладанием ионно-элект-ростатических и структурных молекулярных связей, следует руководствоваться эмпирически подтвержденными закономерностями [1].

2. Располагаются в пределах современных одинаковых тектонических структур и геоморфологических элементов рельефа с учетом их техногенного изменения (например, засыпанные древние эрозионные формы). Данные приз-наки важны, исходя из закономерности: периодам резкой активизации новей-ших тектонических поднятий структурных блоков соответствуют периоды активизации экзогенных геологических процессов (склоновых гравитационных, карстово-суффозионных, эрозионных, абразионных и других).

Воссоздание палеогеодинамической обстановки рассматриваемой террито-рии является необходимым требованием инженерно-геологических изысканий и учета при типизации инженерно-геологических условий городских террито-рий. Участки, объединенные по подобию геоморфологических особенностей элементов рельефа, их относительному возрасту, форме в плане, крутизне будут иметь примерно одинаковую мощность, степень выветривания и разгру-зки естественных напряжений в массивах пород, одинаковые вероятности образования процессов – склоновых гравитационных, делювиальных, селевых, эрозионных и т.п. При этом необходимо располагать результатами палеогео-морфологического анализа развития рельефа в четвертичную эпоху, особенно, эрозионных форм - долин рек и оврагов (балок). Многие древние долины рек и оврагов были погребены под толщей покровных супесчано-суглинистых грунтов, а современные – засыпаны при планировочных работах без учета гидрогеологических условий. Такой анализ изыскатели, как правило, не выполняют. Поэтому часть ответственных зданий оказываются висячими, располагаясь на крутых склонах (бортах), как это было, например, с Дворцом пионеров в Ростове Великом, который испытал аварийные деформации во вре-мя его эксплуатации. Указанный анализ позволил бы изыскателям оконтурить положение древней погребенной эрозионной сети, а здания и сооружения поместить за их пределами. При характеристике современных эрозионных форм надлежит иметь данные, которые являются критериями для обоснования необходимости инженерной защиты от вероятных проявлений склоновых гравитационных процессов. К их числу относятся профили, высота и крутизна склонов и бортов оврагов. При этом следует учитывать такую эмпирически подтвержденную закономерность:

склоны и борта оврагов, вскрывающие дисперсные грунты и имеющие ступенчато-выпуклые, ступенчато-вогнуто-выпуклые (вогнутость вверху, выпу-клость внизу), ступенчато-выпукло-вогнутые (вогнутость внизу) формы в плане, находятся в состоянии динамического равновесия при высоте до ≤7м и крутизне ≤8⁰ или в неустойчивом состоянии при высоте >7м и крутизне > 8⁰. При указанных выше параметрах склоны прямолинейной формы в плане в сложившихся природно-техногенных условиях относятся к категории склонов динамического равновесия, которое может перейти в неустойчивое состояние при строительном их освоении без выполнения соответствующей инженерной подготовки территории; склоны вогнутой в плане формы при указанных параметрах и с опиранием на поймы являются относительно устойчивыми. В условиях их строительных подрезок внизу при одновременной пригрузке ввер-ху, техногенном обводнении вскрываемых массивов грунтов они также перей-дут в категорию неустойчивых.

3. Имеют одинаковую обводненность пород, условия питания и дрениро-вания грунтовых и подземных вод в виде мочажин, родников (нисходящих и восходящих), эпизодические (сезонные) или постоянно действующие ручьи по тальвегам оврагов, заболачивание, их техногенное загрязнение. Это тем более важно, поскольку техногенная засыпка при планировочных работах без мероп-риятий отвода данных вод является причиной подтопления подземных частей зданий, построенных на этих участках, вероятной активизации оползней по бортам или по тальвегу оврагов.

Грунтовые воды в песчаных, супесчаных, глинистых образованиях четвер-тичных геолого-генетических комплексов в пределах городских и промыш-ленных территорий, как правило, характеризуются пространственно-временной неоднородностью и изменчивостью содержания в них сульфатных, карбона-тных и железистых соединений. Установленные в процессе инженерных изысканий на многих объектах страны пределы колебания в воде железистых соединений изменяются от 36 до 21000мг/л, сульфатных и карбонатных – от долей до нескольких сотен мг/л; отмечено превышение ПДК по марганцу и железу в 50 и 40 раз соответственно, по кадмию - в 5 раз, по сере – в 75 раз, по биогенному элементу фосфора – в 7 раз. Однако грунтовые воды являются сла-бо агрессивными к бетонам нормальной плотности и агрессивными к железо-бетонным конструкциям строительных объектов. Наиболее распространенными загрязняющими компонентами в грунтовых водах городов являются SO^2-₄, Cl^-, HCO₃^-, NO₃^-, NO₂^-, HPO₄^2-, H₂S и сульфиды, кремнекислота, натрий, кальций, магний, железо, марганец, тяжелые металлы, мышьяк, ПАВ, СПАВ, нефте-продукты, фенолы, амины. Бактериологическое загрязнение обычно вызывается бактериями группы кишечной палочки.

При строительном освоении названных территорий и при устройстве одно-слойных дренажных сооружений следует помнить, что через 5-10 дней после ввода их в эксплуатацию вокруг них образуются зоны кольматации не столько за счет выноса мелких и пылеватых частиц, а за счет формирования геля при выпадении в осадок железистых, сульфатных или карбонатных соединений. Такие зоны способствуют образованию в массивах грунтов "водяных мешков" с эпизодическими прорывами грязевых потоков на склонах, бортах оврагов и откосах строительных выемок крутизной ≥2⁰ даже при движении грузовых автомашин.

Объединение территорий с подобными структурно-тектоническими, геомор-фологическими и климатическими условиями и имеющими одинаковый набор грунтов в зоне взаимодействия строительных и иных хозяйственных объектов следует выполнять согласно таким положениям:

массивы пород содержат одинаковое количество горизонтов грунтовых и подземных вод, примерно вскрываются на одинаковых отметках, имеют сход-ные условия для поверхностного стока дренируемых вод; одинаковые водоо-бильность, напоры, уклоны поверхностей их пьезометрических уровней, выще-лачивающую агрессивность к породам, их примесям, цементу и металлам; в отдельные инженерно-геологические типы объединяются массивы, подземные и грунтовые воды которых:

а) имеют резкую анизотропию в содержании карбонатных, сульфатных и железистых соединений, способных при выходе на поверхность или в однос-лойные дренажи выпадать в осадок и кольматировать породы в приповерх-ностных частях массивов (или дрен); б) повышенное содержание сульфатных соединений и свободной углекислоты (наряду с повышенным содержанием сухого остатка).

4. Поражены определенным набором опасных природных и природно-техногенных геологических процессов (ОПТГП), характеризующихся подоб-ными условиями их формирования, развития и активизации, одинаковыми моделями и величинами риска освоения и эксплуатации территории при выборе мероприятий инженерной защиты от опасных проявлений ОПТГП. Для прогно-зов изменения инженерно-геологических условий в пределах территории каждого инженерно-геологического типа и для оценки риска нежелательных последствий от ОПТГП необходимы данные: об архитектурных, конструк-тивных особенностях строительных объектов, их материале, жизненном цикле в ретроспективе; о бывших и существующих природных и техногенных нагру-зках и процессах. Указанная информация составляет представление о функции-ональном профиле деятельности человека в пределах рассматриваемых терри-торий. С учетом этого производится выделение инженерно-геологических ти-пов территории.

Территории любого типа инженерно-геологических условий будут иметь оптимально необходимую и достаточную информацию для выбора строго опре-деленного вида ее строительного освоения и мероприятий защиты.

Для получения перечисленной информации целесообразно ведение системы мониторинга за инженерно-геологическими условиями осваиваемых терри-торий и принятия своевременных управленческих решений. Территории лю-бого участка типизации обособляются с учетом величин различных видов риска проявления процессов, величин экономических, социальных, моральных, экологических ущербов и задач дальнейшего хозяйственного их освоения.

Список литературы

1. Шешеня Н. Л. Основы инженерно-геологического прогнозирования. М.: Наука, 1984, 111с.