Полная версия

Главная arrow Экология arrow Геоэкологические проблемы трансформации рельефа урбанизированных территорий (на примере городов Западной Сибири)

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Морозное пучение

Территория г. Омска, как и вся Омская область, принадлежит к зоне сезонно промерзающих грунтов. Нормативная глубина промерзания установленная для г. Омска составляет 186,1 см (табл. 3.11).

По мнению Д.А. Гиличинского, необходимо отметить также, что засоление почв является охлаждающим фактором. «Так прогрев солонцов идет медленнее, чем зональных почв, а полное оттаивание наступает на декаду позднее. По нашим замерам, в скважинах при прочих равных условиях среднегодовая температура пород за счет засоления грунтовых вод понижается на 0,3° С в слабозасоленных почвах северной лесостепи и примерно на Г С на солончаках южной» [43].

В пределах территории г. Омска за последние годы отмечено многократное повышение уровня грунтовых вод, увеличение агрессивности, изменение свойств грунтов. В сочетании с большой глубиной промерзания эти явления активизировали процессы морозного пучения.

Характеристика глубины промерзания грунтов по метеостанции Омск [88]

Метеостанция

Глубина промерзания грунтов, см

СНиП 2.02.01-83

И.В. Кар- нацевич, ОмГАУ

Наблюдаемые из максимальных за зиму

Суглинки и глины

Супеси, пески мелкие и пылеватые

Пески гравелистые крупные и средней крупности

Крупно-обломочные

грунты

Средняя

Наименьшая

Наибольшая

Омск

193,8

235,9

252,8

286,5

186,1

164

78

260

Морозное пучение — один из распространенных видов объемных деформаций глинистых, пылеватых и мелкопесчаных грунтов, обусловленных объемным расширением грунта в связи с переходом воды в лед (увеличение объема на 9%) [52, с. 54].

Обводнение этих грунтов приводит к существенному изменению их консистенции, снижению прочности и ухудшению деформационных свойств. После подтопления грунтовыми водами консистенция глинистых пород изменяется от твердой и полутвердой до текучей, уменьшаются сцепление и модуль деформации. Непу- чинистые и малопучинистые грунты становятся сильнопучини- стыми.

Пучение пород при замерзании и уменьшение объема грунта при оттаивании являются основной причиной деформации сооружений, поскольку в процессе промерзания грунта происходит миграция влаги, главным образом пленочной, к участкам промерзания. В результате замерзания мигрирующей влаги в грунте возникают линзы, прослойки и другие формы включений льда. Сопровождающее замерзание увеличение объема грунта приводит к пучению [117]. При последующем оттаивании в этих грунтах происходит обратный процесс, сопровождающийся их разуплотнением, осадкой и снижением несущей способности.

Изменение свойств грунтов, по мнению О.В. Тюменцевой, обусловлено слабой водоустойчивостью глинистого цемента, связывающего пылеватые и глинистые частицы пород. Интенсивность изменений зависит от гранулометрического, химического и минералогического составов грунтов, их структурно-текстурных особенностей, напряженного состояния, а также от химического состава и температуры техногенных вод, формирующихся на подтопленных территориях [201].

С целью выяснения динамики свойств глинистых грунтов при подтоплении лабораторией СибАДИ были проведены исследования по определению прочностных и деформационных характеристик грунтов естественной влажности и водонасыщенности. Результаты исследований свидетельствуют о значительном снижении модуля общей деформации аллювиальных суглинков (в 1,5—2 раза) после их водонасыщения. Сцепление водонасыщенных суглинков уменьшилось на 17—24% по сравнению с грунтами естественной влажности, угол внутреннего трения снизился незначительно (1—2°). Сцепление аллювиальной супеси снизилось до нуля, угол внутреннего трения уменьшился в среднем на 3° [203, с. 58].

Морозное пучение в сезонно промерзающих грунтах — в значительной мере техногенный процесс, так как в его формировании большая роль принадлежит антропогенным факторам (изменение термического, влажностного режима грунтов и пр.) [93, с. 137]. Пучение усиливается миграцией влаги из уличных засорившихся дренажных канав. Также имеет значение искусственное увлажнение грунтов, снегоуборка, понижение испаряемости вследствие асфальтирования и др.

Немаловажным фактором в изменении пучинистости является снятие снежного покрова. Так, на опытных участках разница между оголенными от снега и участках со снегозадержанием доходила до 30-150 см [57].

Физически морозное пучение выражается в неравномерном поднятии промерзающего грунта, причем напряжения и деформации, возникающие в процессе пучения, оказывают существенные воздействия на фундаменты и наземные конструкции сооружений [211, с. 134].

На определение глубины заложения фундаментов и в соответствии с возможным воздействием морозного пучения грунтов на эксплуатационную надежность сооружений, на интенсивность этого процесса оказывают влияние факторы:

  • • гранулометрический состав грунта;
  • • плотность грунта;
  • • влажность грунта;
  • • глубина залегания подземных вод;
  • • температурный режим в период промерзания.

Все грунты подразделяются на пучинистые и непучинистые. К пучинистым относятся все глинистые грунты, мелкие и пылеватые пески, а также крупнообломочные грунты с пылевато-глинистым заполнителем, при влажности грунтов выше расчетного значения. Сильнопучинистые — пылевато-глинистые грунты (суглинки, супеси и глины) со степенью влажности более 0,9, уровень подземных вод которых расположен у границы сезонного промерзания грунта (табл. 3.12).

Таблица 3.12

Характеристика грунтов по степени пучинистости [62,144]

Наименование грунта по степени морозной пучинистости

Пределы положения уровня грунтовых вод ниже расчетной глубины промерзания

Консистенция

глинистого

грунта

песок

мелкий

песок

пылеватый

супесь

суглинок

глина

Сильнопучини-

стый

<0,5

< 1

< 1,5

>0,5

Среднепучини-

стый

<0,5

0,5-1

1-1,5

1,5-2

0,25-0,5

Слабопучини-

стый

<0,5

0,5-1

1-1,5

1,5-2,0

2-3

0-0,25

Крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, а также пески гравелистые, крупные и средние, не содержащие пылеватоглинистых фракций, относятся к непучинистым при любом положении уровня подземных вод. При водонасыщении в условиях замкнутого объема эти грунты относятся к группе слабопучинистых [146, с. 144].

При глубине заложения фундаментов в пределах сезоннопро- мерзающего слоя пучинистого грунта на фундамент действуют силы морозного пучения, нормальные в его подошве. В результате действия этих сил сооружение способно подвергаться вертикальным, как правило, неравномерным перемещениям. Проектирование фундаментов по деформациям грунтов основания от морозного пучения целесообразно в слабо- и среднепучинистых грунтах, а в сильнопучинистых грунтах допускается лишь для однодвухэтажных деревянных зданий, а также сооружений, фундаменты которых приспособлены к восприятию больших неравномерных деформаций [179, с. 168].

На территории г. Омска пучинистыми свойствами обладают отложения верхнечетвертичного периода:

  • • суглинки аллювиальных отложений II надпойменной террасы, входящие в зону промерзания и при глубине грунтовых вод до 3,5—5,0 м;
  • • супеси субаэральных отложений, входящие в зону промерзания. Распространены главным образом в подтопленной зоне юго- восточной части водораздельной равнины и обладают пучинистыми свойствами сильной степени;
  • • суглинки и глины субаэральных отложений, входящие в зону промерзания (табл. 3.13).

Таблица 3.13

Распространение грунтов, обладающих свойствами морозного вспучивания

Г еоморфологический элемент

Район

распространения

Степень

морозного

пучения

1

Высокая пойма

Ул. Лукашевича — граница городских земель

Средняя,

сильная

2

Высокая пойма

5-й микрорайон

Средняя,

сильная

3

2-я надпойменная терраса

Старый Кировск:

5-я Кировская-Перова

Средняя,

сильная

4

1-я, 2-я надпойменные террасы, коренной склон, водораздельная равнина

Московка-2, Южный, Радуга, Порт-Артур

Средняя,

сильная

5

Водораздельная равнина

Пос. Булатово, Линейный, юго-запад пос. Осташкове

Средняя,

сильная

6

Водораздельная равнина

Пос. Кордный, 40 лет Октября, запад пос. Осташково

Средняя

7

2-я надпойменная, коренной склон водораздельной равнины

Ул. Масленникова —

4-я Транспортная —

Б. Хмельницкого — Маршала Жукова

Средняя

8

Коренной склон водораздельной равнины, водораздельная равнина

Мкр Попова: ул. Ней- бута — Масленникова — Б. Хмельницкого — Сыропятский тракт

Средняя

Г еоморфологический элемент

Район

распространения

Степень

морозного

пучения

9

Водораздельная равнина

Чкаловский: ул. Романенко — Окружная — Сыропятский тракт

Средняя

10

Водораздельная равнина

Север Амурского пос., р-н садов по Пушкинскому тракту

Средняя

11

1-я надпойменная равнина

Ул. Красный Путь —

12-я Северная — Герцена

Слабая

12

1-я надпойменная равнина

Пос. Юбилейный

Средняя

13

Водораздельная равнина

Юго-запад Северного промышленного узла

Средняя

14

Водораздельная равнина

Ст. Комбинатская

Средняя

15

Водораздельная равнина

Север Северного промышленного узла

Слабая

16

1-я надпойменная равнина

Новоалександровка

Слабая

Степень пучинистости зависит от положения уровня грунтовых вод и изменяется от слабой до сильной. Преобладает сильная степень, так как уровни грунтовых вод в зонах их распространения находятся выше 3—3,5 м. Средней степенью характеризуются грунты на отдельных участках второй надпойменной террасы р. Иртыш, при глубине грунтовых вод 3,5—5 м, а также грунты, залегающие на северо-восточной окраине города. Слабопучинистые суглинки распространены довольно ограничено на крутых склонах долины р. Оми и в центральной части левобережья р. Иртыш на второй надпойменной террасе с глубиной грунтовых вод более 5 м.

Исходя из данных, изложенных в работе [148], была составлена картосхема распространения на территории г. Омска грунтов, обладающих пучинистыми свойствами, дополнившая карту в Генплане [50] и схему в работе [196].

Таким образом, средней степени морозного пучения подвержены 42% территории прииртышского правобережья и 22,6% — левобережья (см. табл. 3.13). Сильному пучению преимущественно подвержены грунты левобережья, и в общей структуре городской территории сильнопучинистые грунты составляют 3%. Таким образом, суммарная доля территории г. Омска, подверженная морозному пучению средней и сильной степени, составляет 31,4%.

Пучение в Ханты-Мансийске более всего распространено в пределах второй надпойменной террасы и частично поймы. Пучения также можно наблюдать в пределах Самаровского останца, однако существенного влияния на геологическую среду и ландшафты этот процесс не оказывает [63].

Наледи появляются в суровые зимы, когда температура воздуха около -40°С и ниже. Наледи не оказывают прямого воздействия на геологическую среду и ландшафты ПП, однако следует иметь в виду, что при значительном их количестве они «вмешиваются» в водный баланс территории. В нашем районе наледи связаны с источниками. Крупные наледи у выходов подземных вод были зафиксированы в конце суровой зимы 2003 года (середина марта). Толщина льда у выхода источника Чапаевский (№ 3) составила 1,5 м, максимальная ширина 30 м, а длина около 45 м. Общий объем наледи составил более 600 м3. Также в это время (16.03.03) значительные наледи наблюдались на месте выхода источников Набережный (№ 1), Назымовский (№ 10) (фото 3, 4, 5). Наледи присутствовали и на других источниках — Айнуровский (№ 8) и Гордиенковский (№ 14).

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>