Гидрогеологические и инженерно-геологические условия нижней части бассейна реки Томи

Абдель Азиз Фавзи Махмуд Эль Шинави Эль Хайес

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Гидрогеологические и инженерно-геологические условия нижней части бассейна реки Томи
ВАК РФ 25.00.07, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Гидрогеологические и инженерно-геологические условия нижней части бассейна реки Томи"

На правах рукописи

Абдель Азиз Фавзи Махмуд Эль Шинави Эль Хайес

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НИЖНЕЙ ЧАСТИ БАССЕЙНА РЕКИ ТОМИ (ТОМСКАЯ ОБЛАСТЬ)

25.00.07 Гидрогеология 25.00.08 Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

1 7 мдм 2012

Томск-2012

005042838

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Национальном исследовательском Томском политехническом университете»

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Степан Львович Шварцев

Официальные оппоненты: Кусковский Виктор Семенович, доктор геолого-

минералогических наук, профессор, Институт нефтегазовой геологи и геофизики им. A.A. Тро-фимука СО РАН (г.Новосибирск), главный научный сотрудник

Щербак Геннадий Гаврилович, доктор геолого-минералогических наук, профессор, Томский государственный архитектурно-строительный университет, профессор кафедры инженерной геологии и геоэкологии

Ведущая организация: Тюменский государственный нефтегазовый университет

Защита диссертации состоится «30» мая 2012 г. в 13е2 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.269.03 при ФГБОУ ВПО «Национальном исследовательском Томском политехническом университете», по адресу: 634034, г. Томск, пр. Ленина, 2а, строение 5, 20 корпус, 504 аудитория.

С диссертацией можно ознакомиться в Научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО «Национального исследовательского Томского политехнического университета» (634050, г. Томск, ул. Белинского, 55).

Автореферат разослан «_

Ученый секретарь диссертационного совета

_ 2012 г.

^¿^j/5 . Лепокурова Олеся Евгеньевна

'¿Г

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В последние годы резко возрастает интерес к исследованиям свойств фунтов Западной Сибири. Интенсивное освоение обширных неосвоенных районов Томской области, прокладка автодорог, строительство населенных пунктов, промышленных комплексов, в том числе Северской АЭС, и других инженерных сооружений выявило широкое распространение фунтов обладающих особыми свойствами, поэтому изыскания и строительство сооружений имеет ряд особенностей и затруднено на всех этапах, вплоть до эксплуатации сооружений. В связи с этим возрастает необходимость оценки таких фунтов, их состава, физико-механических свойств с целью прогнозирования их поведения в основаниях сооружений, а также оценка гидрогеологических условий района работ, уровней залегания подземных вод, их химического состава, фильтрационных характеристик верхних водоносных горизонтов и т.д. В связи с необходимостью территориального планирования Томской области для установления функциональных зон, зон планируемого размещения объектов капитального строительства для государственных или мунициппальных нужд, зон с особыми условиями исползования территорий, работа становится весьма актуальной.

Цель работы. Заключается в изучении гидрогеологических и инженерно-геологических условий нижней части бассейна реки Томи (Томская область).

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить гидрогеологические и инженерно-геологические условия района работ на основе анализа и систематизации ранее проведенных исследований, а также результатов полевых и лабораторных работ, проведенных автором;

2. Выявить особенности химического состава подземных вод;

3. Проанализировать условия залегания и состав фунтов, определить физические и физико-механические свойства верхней части разреза четвертичных отложений;

4. На основе лабораторных испытаний фунтов выявить взаимосвязи между показателями свойств и получить рефессионные зависимости, позволяющие прогнозировать их механические характеристики;

5. Выявить специфические фунты, развитые на территории нижнего течения р. Томи, и дать рекомендации по проведению мероприятий для улучшения их свойств.

Методы исследований:

1. Отбор проб воды проводился в соответствии с ГОСТ Р 51592-2000 в полиэтиленовые канистры и стеклянные бутыли в зависимости от цели исследования.

2. Анализ всех типов вод выполнялся в аккредитованной лаборатории ТПУ методами: рН - потенциометрическим; Са2+, НСОз", В042", СГ, С02 и перманганатная окисляемость - титриметрическим, Иа+, К+ - атомно-абсорбционным, Ы02", 1ЧН4+, Р043, 51 - фотометрическим, Ре - полярофафическим, Мп, Сё, Си, Тп, РЬ, Аб, и - инверсионно-вольтамперометрическим; другие металлы -масспектрометрическим, фенолы - флюорометрическим; углеводороды - методом газовой хроматофафии.

3. Опробование и лабораторные исследования состава, физических и механических свойств фунтов определялось в соответствии с действующими

нормативными документами. Определение состава и механические испытания фунтов проводились в лаборатории «Грунтоведение и механика фунтов» кафедры ГИГЭ ТПУ ИПР (свидетельство о состоянии измерений за №330). Показатели свободного набухания фунта определялись в соответствии с египетским кодексом. Для определения минерального состава использовался метод дифракции рентгеновских лучей и электронный сканирующий микроскоп.

4. Экзогенные процессы изучались в ходе маршрутных наблюдений, во время которых проводилось их описание, привязка и опробование.

5. В ходе работ использовались профаммы: Freehand Macromedia, Corel Draw Graphic Suite, Aquachem, RockWare, Winsieve, Origin lab и Statistics

Положения, выносимые на защиту:

1. На исследуемой территории развиты типы вод: речные, озерные, болотные, фунтовые и артезианские. По составу они преимущественно пресные, слабокислые и околонейтральные, отличаются повышенными содержаниями органических веществ, Fe. Мп и др. элементов, обусловленным относительно низким водообменом и преимущественно глеевой геохимической обстановкой.

2. Исследуемый район характеризуется широким распорстранением мощной толщи четвертичных отложений разного генезиса, слабовсхломленным рельефом, высокой степенью заболоченности и обведненности, неглубоким залеганием подземных вод, что создает неблагоприятные условия для хозяйственного освоения этой территории.

3. На исследуемой территории широко распространены специфические фунты, определяющие особенности проведения инженерно-геологических изысканий и строительства: просадочные, органические и органоминеральные, набухающие и склонные к пучинистости.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые установлен широкий комплекс химических макро- и микрокомпонентов, органических веществ в различных по условиям залегания подземных водах, определены гипотетические содержания в них солей.

2. Новейшими методами изучены физические и физико-механические свойства фунтов отложений поймы, болотных, второй террасы, федосовской и смирновской свит. Выявлены связи между показателями свойств, получены регрессионные уравнения, позволяющие прогнозировать свойства фунтов.

3. При определении свободного набухания применялась методика, изложенная в Египетском кодексе, что позволило обнаружить фунты склонные к набуханию. Выявленные специфические фунты в ряде свит позволили корректировать схему районирования территории для массового строительства.

Апробация работы. Материалы диссертации представлены на следующих международных и всероссийских конференциях и семинарах: 13th International conference on water-rock interaction WRI-13, Guanajuato (2010, Mexico); Международный симпозиум им. академика М.А. Усова студентов и молодых ученых (2010, 2012, Томск); Научная Инициатива Иностранных студентов и аспирантов российских вузов (2010, 2011, Томск), International Conference under the aegis of the international association for engineering geology and the environment (IAEG) (2011, Москва).

Публикации. Результаты диссертационной работы опубликованы в 2-х журналах, рекомендованных ВАК России и в 7 сборниках докладов, трудов и материалов международных и всероссийских конференций и совещаний.

Личный вклад автора заключается в участии в полевых гидрогеологических и инженерно-геологических работах, в совместной с научным руководителем постановке задач диссертации, проведении экспериментов и обработке результатов эксперимента, формулировании выводов и положений, выносимых на защиту, написании статей по теме диссертации, выступлении на семинарах и международных конференциях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы. Объем диссертации составляет 218 страниц, включая 83 рисунков, 41 таблиц и списка литературы из 84 наименований.

Автор выражает глубокую благодарность за постоянное внимание, полезное обсуждение результатов исследований, ценные советы и замечания при написании данной работы своему научному руководителю д.г.-м.н., профессору, зав. кафедры ГИГЭ ИПР ТПУ СЛ. Шварцеву.

Особую признательность хочется выразить своему второму научному руководителю к.г.-м.н., доцету кафедры ГИГЭ ИПР ТПУ Крамаренко В.В., а также ассистенту кафедры ГИГЭ ИПР ТПУ Наймушиной О.С. за постоянную поддержку и неоценимую помощь, оказанную на разных этапах подготовки диссертационной работы

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, представлена цель исследования, научная новизна, практическая значимость, положения, выносимые на защиту, апробация результатов работы, структура и объём диссертации.

В первой главе представлен обзор, проведенных ранее гидрогеологической и инженерно-геологической изученности территории нижнего течения р. Томи. Оценке инженерно-геологических условий территории посвящены диссертации Г.А. Сулакшиной (на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук), Е.С. Цоиур, Т.Я. Емельяновой (для левобережной территории Томской области), В.Н. Коломенской (юго-восточной правобережной части), JI.A. Рождественской, Н.В. Крепша (г. Томск), В.А. Льготина (вся Томская область), J1.A. Строковой (Томское Приобье), представленные на соискание ученой степени кандидатов геолого-минералогических наук.

В второй главе представлена физико-географическая характеристика района исследования, в том числе: климат, рельеф, почвенный и растительный покров, гидрология и химический состав речных вод.

Воды малых рек по химическому составу являются гидрокарбонатными магниево-капьциевыми, нейтральными и слабощелочными. Качество вод левобережных притоков р. Томи на территории исследования формируется под влиянием поверхностного стока атмосферных осадков с загрязненных территорий, а также сброса хозяйственно-бытовых стоков, что проявляется в увеличении содержаний в воде органических веществ, нитратов, аммония, железа, сульфатов, нефтепродуктов и др. Воды правобережных притоков являются пресными с очень малой и малой минерализацией, которая меняется от 15 мг/лв р. Шишкобойка до 200 мг/л в р. Камышка, гидрокарбонатными кальциевыми (максимальное значение НСО'з достигает 146,0 мг/л), по величине рН - от кислых до слабощелочных: значения этого параметра изменяются от 4,4 в верховьях рек до 7,7 в приустьевых участках, по жесткости воды мягкие. Специфические условия природного характера, связанные с заболоченностью территории Обь-Томского междуречья, способствуют увеличению в воде данных рек растворенных органических веществ (гуминовые и фульвокислоты) и железа общего, содержание которыхвыше, чем в водах р. Томи.

По комбинации анионов и катионов были определены гипотетические комбинации солей в воде, которые в процентном выражении составляют: Са(НСОз)2 от 41 до 79 %, 1\^(НС03)2 от 5 до 43 %, остальные соли составляют менее 12 %.

В третьей главе представлено геологические строение, стратиграфия, тектоника, геоморфология и современные геологические и инженерно-геологические процессы, гидрогеологические процессы (заболачивание и болото-образование), гравитационные и криогенные процессы.

В четвертой главе описаны гидрогеологические условия территории. Особенностью гидрогеологических условий рассматриваемого района является его приуроченность к области сочленения двух крупных гидрогеологических структур: Западно-Сибирского артезианского бассейна и Колывань-Томской складчатой зоны. Карта гидрогеологических условий территории представлена на (рис. 1).

В районе работ выделяются следующие водоносные горизонты и комплексы:

Водоносный комплекс неоген-четвертичных отложений включает в себя гидравлически

взаимосвязанные водоносные и

водоупорные горизонты озерно-болотных

Рис. 1. Схематический гидрогеологический разрез исследуемой территории: 1- суглинок; 2- песок; 3- торф; 4- направление движения вод; 5- верховодка; 6 - >ровень футовых вод 7 - родник

отложений, отложений пойм рек; надпойменных террас, древних ложбин стока и аккумулятивных равнин. Водоносный комплекс распространен повсеместно в пределах Обь-Томского междуречья и на правобережье р. Томь. Воды голоценовых озерно-болотных отложений развиты на поймах рек, террасах, ложбинах стока и водоразделах. Сложены они торфом, илами, илистыми суглинками мощностью до 6 м, характеризуются низкой водоотдачей. Водовмещающие породы пойменных осадков сложены песками и гравийно-галечниковыми отложениями мощностью от 5 до 23 м.

Водоносный комплекс палеогеновых отложений является основным источником водоснабжения г. Томска и частично г. Северска. Данный комплекс приурочен к отложениям новомихайловской, юрковской и кусковской свит, сложенных песками, алевритами, глинами с прослоями бурых углей и лигнитов.

Водоносный комплекс меловых отложений объединяет водоносные горизонты симоновской и сымской свит. Данный комплекс широко распространен в пределах характеризуемого района, отсутствуя в юго-восточной части Обь-Томского междуречья.

Подземные воды трещиноватой водоносной зоны палеозойских образований распространены

повсеместно, выходя на дневную поверхность на правом берегу р. Томи и резко погружаясь в северном и северо-западном направлениях.

Условия питания и разгрузки подземных вод

Основную роль в питании подземных вод всех выделенных водоносных горизонтов и комплексов играет инфильтрация атмосферных осадков. В направлении р. Томи разности абсолютных отметок уровней воды в первом от поверхности водоносном горизонте и нижезалегающих горизонтах существенно

уменьшаются. В период половодья уровни воды в реке превышают уровни подземных вод в аллювиальном водоносном

горизонте, что приводит к смене направления фильтрационного потока. В это время река, вместо области разгрузки, становится областью питания подземных вод. Анализ карты гидроизопьез,

Условные обозначения

120 Уровни подземных вод неоген-четвертичного комплексе Реки

Населенные пункты

Понижение уровни подземных вод в неоген-четвертичном водоносном комплексе, м

л Северские водозаборы

Направление движения грунтовых еод

Рис. 2. Карта гидроизогипс неоген-четвертичного водоносного комплекса.

Примечание: Карта построена Наймушиной О.С. на основе собственных данных, данных A.A. Лукина (1999) и ОАО «Томскгеомониторинг» на 2010 г. (2011)

построенной на основе данных ОАО «Томскгеомониторинг» на 2010 г., показывает, что в уровенных поверхностях верхнего водоносного комплекса отражается главная роль местного площадного питания (рис. 2). Структура фильтрационного потока водоносных горизонтов палеогенового комплекса в целом аналогична структуре неоген-четвертичного комплекса и характерна для потоков, получающих инфильтрационное питание с образованием водораздела и направлением их движения в сторону основных областей разгрузки - рр. Обь и Томь. Дренирующее влияние Томского и Северских водозаборов за время своего функционирования привело к образованию депрессионной воронки. Понижение уровней подземных вод составляет до 4 для неоген-четвертичного и до 10 м для палеогенового водоносного комплекса.

Химический состав болотных вод

Болотные воды изученной территории являются ультрапресными: общая минерализация колеблется от 15 до 45 мг/л, кислыми и слабокислыми, реже нейтральными (рН составляет 4,0-6,7), гидрокарбонатными магниево-кальциевыми или хлоридными магниево-кальциевыми, реже натриево-калиевыми, мягкими.

Химический состав подземных вод

Подземные воды неоген-четвертичного водоносного комплекса по химическому составу являются гидрокарбонатными, иногда хлоридно-гидрокарбонатными натриево-капьциевыми, магниево-кальциевыми, чаще всего умеренно жесткими. Среда вод нейтральная и слабощелочная. Минерализация изменяется от 0,1 до 0,6 г/л.

Подземные воды палеогенового комплекса в основном пресные гидрокарбонатные, реже хлоридные, смешанного с преобладанием магниево-кальциевого и натриевого катионного состава с минерализацией от 0,2 до 0,9 г/л, умеренно-жесткие.

Воды мелового водоносного комплекса пресные с минерализацией до 2 г/л, чаще 0,4-0,9 г/л, гидрокарбонатные с переходом в гидрокарбонатно-хлоридные, кальциево-магниевые и кальциево-натриевые, реже - натриевые.

Из вышесказанного вытекает первое защищаемое положение: На исследуемой территории развиты типы вод: речные, озерные, болотные, грунтовые и артезианские воды. По составу они преимущественно пресные, слабокислые и околонейтральные, отличаются повышенными содержаниями органических веществ, Ре. Мп и др. элементов, обусловлены относительно низким водообменом и преимущественно глеевой геохимической обстановкой.

В пятой главе приводится характеристика инженерно-геологических условий района нижнего течения р. Томи. Для решения поставленных задач проводилось опробование скважин, шурфов и обнажений на наиболее интересных, с инженерно-геологической точки зрения участках и на территориях проявления экзогенных процессов. Наиболее подробно изучены отложения поймы, болотные отложения, фунты второй террасы, федосовской и смирновской свит (рис. 3).

Лабораторные работы проводились на основе действующих методик определения характеристик грунтов. Были определены: гранулометрический состав песчаных фунтов, плотность (р), плотность твердых частиц (р.), плотность скелета {¡>и), влажность (м0, влажность на пределе раскатывания и текучести (т. и и<Д коэффициент пористости (е). Кроме физических характеристик были определены такие показатели как зольность (ЛвЛ ботанический состав и степень разложения (Оа,,)

І і

Рис. 3. Карта-схема опробования фунтов района нижнего течения р. Томи (в основе фрагмент карты четвертичных отложений, автор В.Н. Сильвестров, 1997)

торфов. Из механических характеристик, определенных в соответствии с ГОСТ 30416-96 (2010) получены показатели деформационных свойств: модули деформации, коэффициенты сжимаемости, коэффициенты консолидации, а также показатели структурной прочности полученные по методу Казагранде и Бекера; прочностные характеристики: сцепление, угол внутреннего трения получены при испытания консолидировано-дренированных и неконсолидировано-дренированных.

Прогнозирование поведения и выявление специфических грунтов на исследуемой территории велось при помощи следующих источников: относительная набухаемость и относительная просадочность под нагрузками определялись согласно | СП—11—105—97 по значениям влажности, коэффициентов пористости и плотности скелета. Образцы глинистых фунтов были исследованы в лаборатории на возможность набухания по методике [Египетский кодекс № 202.]. Относительная і деформация пучения глинистых фунтов определялась по значениям параметра Яи который рассчитывается согласно [ВСН 33-2.2.06-86].

Особенности инженерно-геологических условий территории. В пределах ' территории очень широко распространены поздне-четвертичные аллювиальные и озерно-аллювиальные отложения, слагающие серию надпойменных террас и пойму в речных долинах. Междуречные равнины сложены субаэральными, аллювиальными и преимущественно озерно-аллювиальных образованиями внеледниковой зоны.

Рельеф, геоморфология, строение и состав переслаивающихся дисперсных неоген-четвертичных образований территории нижнего течения р. Томи, определили особенности обводнения этих отложений, в результате чего уровни подземных вод, зачастую играют главную роль при обустройстве малозаселенных районов Томской области, оказывая влияние на поведение специфических фунтов в основаниях сооружений и развитие экзогенных процессов, таких как заболачивание, оползневые и эрозионные процессы. На условия строительства, в сфере влияния на сооружение, оказывают влияние фунтовые воды и "верховодка", уровни залегания которых в зависимости от расчлененности рельефа колеблются в широких пределах. Естественная дренированность исследуемой территории изменяется от хорошей до весьма слабой. При подъеме уровня фунтовых вод изменяются деформационные и прочностные свойства глинистых фунтов основания, возникают просадки лессовидных фунтов широко распространенных на территориях Обь-Томского и Томь-Чулымского междуречий и возвышенных участков долин, набухание фунта содержащих гидрослюды и монтморрилонит, увеличивается склонность к пучинистости в холодный период года.

Распространение, состав, физические и механические свойства грунтов. В диссертационной работе приведены подробные систематизированные данные по условиям залегания, составу (фанулометрическому и минералогическому), характеристики физических и физико-механических свойств для всех стратифафо-генетических комплексов четвертичных отложений на территории исследований расположенных в верхней части разреза. Результаты проведенных автором лабораторных определений состава и испытаний физико-механических свойств, приведенные в работе, показали что наилучшими показателями деформационных характеристик из исследованных автором образцов (отложения поймы, второй террасы, сузгунской и федосовской свит) обладают при одинаковых нафузках пески и суглинки второй террасы, супеси сузгунской толщи, а наихудшие показатели имеют суглинки федосовской свиты и поймы. Минимальные средние значения модулей деформации отмечены в суглинках федосовской свиты (Е при о,1 мпа = 0,3 МПа, Е „ри 0,2 мпа = 0,7 МПа и Е ,,, 0,з мпа = 1,1 МПа,), максимальные значения у суглинков второй террасы (Е прио,1 мт= 4,6 МПа, Е при о,2мпа= 5,8 МПа и Е прио,з мпа= 6,9 МПа), в песках минимальные значения модулей деформации отмечены в отложениях сузгунской толщи (Е при 0,1 мпа= 0,4 МПа, Е при о,2 мпа= 0,4 МПа и Е при о,з мпа= 0,4 МПа), максимальные значения в песках второй террасы (Е пр„ 0,1 мш= 8,4 МПа, Е „ри 0,2 мш= 14,6 МПа иЕ^ 0,з мш= 21,6 МПа,), у супесей минимальные значения модулей деформации отмечены в осадках второй террасы (Е Г1р„ 0,1 мпа= 4,4 МПа, Е прио,2мпа= 7,6 МПа и Е прио,змпа = 10,6 МПа,), максимальные значения у супесей сузгунской толщи (Е прио,1 мпа = 5,7 МПа, Е при о,2 мпа = 7,8 МПа и Е при о,з мпа = 11,2 МПа,). В работе приведены также данные по прочностным показателям для фунтов второй террасы и сузгунской свиты.

Результаты были обработаны в профамме ЗГа^иса, данные проверены на соответствие нормальному закону распределения, получены средние, максимальные и минимальные значения показателей физических и физико-механических свойств. Был проведен корреляционный анализ, который выявил наиболее тесные значимые связи

между характеристиками свойств, на основе этих взаимосвязей получены регрессионные зависимости между деформационными и прочностными показателями, а также между характеристиками деформационных и физических свойств (табл. 1):

На основании полученных данных было проведено сравнение значений показателей физических свойств с результатами ранее проведенных работ, которое выявило ряд различий, что позволило расширить разброс некоторых характеристик. В итоге была составлена сводная таблица (табл. 2), в которую кроме систематизированных материалов проведенных ранее исследований, также вошли данные полученные автором. Максимальные и минимальные значения показателей, позволили уточнить границы изменения характеристик физических свойств грунтов в данном районе.

Таблица 1. Регрессионные зависимости между показателями физических и деформационных свойств грунтов

Свиты Для характеристик физических свойств Для характеристик механических свойств

Аллювиальные отложения второй над пойменной террасы (а2!!!) р= 1.3+0.28*р„ р„= 0.47+0.61 V р„=1.77-11.64*ст„„ с»м= 0.04+0,05*е. сум=0.09-0.49*рсі, сто2=0.09-0.05*р<і, Еаі=14.14-0.41*\у, Ещ=31.09-|.05\у, Ещ= 40.76-1.37* Е4,= 2,16+0,24* рягі, р„=4.16+1249.69*р

Аллювиальные отложения поймы (а1У) Е= 0.24+3.18*0, е = 1.09-1.37*0

Аллювиальные отложения федосовсюэй свиты ОаИШ) Е= 0.88+2,05*о, е=0.81-1.18*о

Озерно-аллювиапьные отложения Сузгунская толша(1 .,11!ч7) Рі= -0.82+1.22*р, р = 0.88+1.1*р„ р,= 2.68-0.004* «<, е= 0.66-0.39*0, <&= 21.01+149.73*С, Ф= 11,62+384,12*С„ Е»,=1,53+34,90с, Еаз=2,43+44.59*С, Е<и=3,18+63,97*С, Е= 0.42+14.04*о

Специфические грунты. На территории нижнего течения р. Томи из специфических фунтов наибольшее распространение получили просадочные, органические и органоминеральные, набухающие и пучинистые. По материалам ранее проведенных работ засоленные фунты не распространены, встречаются редко техногенные, элювиальные фунты дочетвертичных отложений в работе не были исследованы, хотя на территории г. Томска встречаются.

Субтральные просадочные покровные образования распространены на всех водоразделах и террасовых комплексах надпойменных террас за исключением площадей, занимаемых эоловыми отложениями. Они представлены лёссовидными суглинками с прослоями супесей и песков, залегают на отложениях федосовской и кочковской свит, и на надпойменных террасах р.Томи. Генезис их сложный, с преобладанием элювиальных, делювиально-пролювиальных, пролювиально-аплювиальных, делювиальных и эоловых фаций. Просадочные субаэральные покровные образования подразделяются на два горизонта, отделенные друг от друга

гумусированными горизонтами или неясно выраженными погребенными почвами. Мощность пород верхнего лессового горизонта - до Юм, нижнего горизонта -6 м. Верхний лессовый горизонт широко распространен на водораздельных участках и верхних частях склонов, нижний в пониженных местах и тальвегах логов он выклинивается, уступая место нижнему лессовому горизонту или более древнем отложениям. Цитологически отложения верхнего лессового горизонта представлены незакономерным переслаиванием суглинков тяжелых, реже средних, и глин бурых, желтовато-бурых, пылеватых с хорошо выраженной пористостью. Нижний лессовый горизонт - буровато-серые, преимущественно карбонатные суглинки с прослоями и линзами супеси и песка. Суглинки плотные, пылеватые, послойно ожелезненные, со слабо выраженной горизонтальной или ленточной слоистостью, слабомакропористые, по состоянию суглинки имеют пестрый состав от твердого до текучего с преобладанием тугопластичных разновидностей.

Таблица 2. Характеристики физических свойств фунтов (сводная таблица по данным автора и [Альшанский, Егоров!) _

Свиты 1 1 % влажность Естественная Влажность границы ІРпласшчносш, Число § $ £ 1 «Г ВС (Л 1 1 Платности г/см1 п Пористость, е Коэффициент пористости.

1 я 1 рз грунта, часпщ | | рсі сухого гтунта.

Аллювиальнъе отсисения поймы (а!У) СУГЛИНОК 20,6- 36 29- 36 16- 24,7 7,8- 13,6 0.6- 0,8 2.(>2.65 1.24- 1,94 1,12-1,54

супесь 29- 32 20- 28,6 19-25 5,3- 6.2 -1,4- 0,1 0,29- 0,47 2.52-2.65 1.24-1,99 1 ,24-1,42 48-56 0,76- 0 85

глина 20-45 39-59 20-30 17-29 1,73-1,94 1,24-1,42

Озерно-бологнье СГЕПСЖШИЯ (в(У) торф 5,9- 19,5 - - - из- 1,89 -

Эаловье сплськени^уШ- IV) песск 1-36 • 0-0,99 1,48-2,13 - - 0,08-1

Субаэральные покровнье образования (5аШ- IV) суглинок 0- 34 23-40 12- 28 7- 17 1,6- 1,7 ( ■ 0,88 2,45-2,83 1,36-2.19 1,09-1,89 0,44-1,49

супесь 8- 32 16-32 13-27 1-6.9 -6- 3,4 0-0,87 2,45-2,79 1,64-2,14 1,37-2,00 • 0,35-1,04

Верхна+еоплейсг сценовые аллювиальные отокачия первой надпойменной террасы (а1 ИГ) суглинок 1-19,1 18-40 17-28 7-16 -1-І 028-0,85 2,66-2,92 1,96-2,09 1,37-2,00 0,1-1,08

супесь 18-20,5 1442 13-25 1-6 0,3-2^ 034-0,96 2^92,81 1,71-2,01 1,44-1,68 • 0,68-0,96

Аллювиальнъе отсисения второй надпойменной террасы (аТП) суглинок 1- 32 1648 13-39 7-17 0,2- 0,9 00,9 2.4-2,92 1 62-2 03 1,37-2,0 28- 67 0.35-0,58

супесь 13-32 1540 14-33 1-6,9 0.9- 1,3 0,08-1 2,53-2,81 1.5-2,12 1.32-2,07 33- 39 049-1 08

песок 9- 32 - 0,35-1,08 2 54-2,66 1,53-2,13 1,28-1,78 30-52 0,43-1,07

Озерно-аллювиальные отсисения сузгунсмэй ТОТЩИ суглинок 16- 34 24,3-57,9 17,1- 36 7,2-8,5 -1,4- 0,6 2,46-2,69 1.&4-2Д1 1,44-1,92 26-45 0,35-0,83

Аллювиальнъе отсисения федосовсюй свиты ПаЫВД) суглинок 1- 12.8 22-48 5- 28,8 7,2-17 0.2-0,9 0,12-0,85 2.53-2,82 0,98-2^2 1,07-1,99 5-66 0,34-0,93

супесь 9- 16.6 18-43 10-30 1-7 2.1-3.5 0.15-1, <М 2,46-2,87 1,44-2,18 128-2,08 44-50 0,31-1,08

гвсск 2-4,5 - - 2,56-2,71 1,22-1,93 1,21-1,61 39-53 0,64-1,12

Эоплейсгоцен- нюкнететверти чн ыеозерно- аллювиальные сллокения смирновской свиты (1аЕ-Пагтт) суглинок 24,9 - 25,2 26,8-31 17,8-22,7 7,5 - 10,2 0,8- 0,84 0,76- 0,85 2,45 - 2,46 1,66-1,74 1,36- 1,61 35 45 0,51-0,58

Версненеоплейстоцеиовые аллювиальные отложения второй надпойменной террасы (а3ш) в южной части г. Томска частично покрыты суглинками бурыми и серовато-бурыми, средними, мелкими и тяжелыми, макропористыми. Мощность покрова колеблется от 0.0 до 4-6 м, верхняя часть на 2-3 м - выщелочена. Покровные суглинки в обнажениях имеют признаки лессовых пород с типичной макропористостью и столбчатой отдельностью.

Верхненеопчейстоценовые аллювиальные отложения третьей надпойменной террасы (а3ш) также покрыты глинистыми грунтами, которые в зависимости от коэффициента пористости разделяются на две разности: лессовые суглинки с е<0.7 характеризуются коэффициентом уплотнения при нормальном давлении р=1 кг/см2 от 0.01 до 0.035-0.055 кг/см2, лессовые суглинки при е>0.7 и том же вертикальном давлении: изменяется от 0.35 до 0.07-0.08 кг/см2. Обе разновидности встречаются повсюду, но территориально не обосабливаются. Лессовые породы третьей террасы р.Томи относятся к первому типу фунтовых условий, поскольку не обладают способностью деформироваться при замачивании под воздействием бытовых нагрузок. Коэффициент относительной просадочности возрастает с повышением давления.

Нижне-среднечетвертичные озерно-аплювиальные отложения федосовской свиты (1а1-11/с1) перекрываются глинистыми фунтами, которые также дают просадку под дополнительной нафузкой. Суглинки по показателю текучести твердые, коэффициент пористости составляет 0,70-1,34 д. ед., среднее значение - 1,09 д. ед. При дополнительной нафузке глинистые фунты в полученных интервалах значений влажности и коэффициентов пористости могут давать просадку: при 0,1 МПа, относительная просадочность е,/ составит от 0,004 до 0,033 д. ед, при ОД МПа - от 0,008 до 0,066 д. ед, при 0,3 МПа - от 0,010 до 0,085 д. ед.

Эоплейстоцен-нижнечетвертичные озерно-агшювиальные отложения смирновской свиты (.\aE-llsmr■) перекрыты суглинками текучепластичными. При дополнительной нафузке при коэффициентах пористости 0,8-0,9 д. ед. они могут давать просадку: при 0,1 МПа относительная просадочность &/ составит от 0,004— 0,008 д. ед; при ОД МПа - от 0,008 до 0,017 д. ед, при 0,3 МПа - от 0,011 до 0,022 д. ед.

Таким образом, к первому типу фунтовых условий по просадочности можно отнести также территории, на которых развиты покровные отложения нижне-среднечетвертичные озерно-аплювиальные отложения федосовской смирновской свиты и кочковской свит, покровные фунты второй и третьей террасы и субаэральные отложения. Их верхний лессовый горизонт широко распространен на водораздельных участках и верхних частях склонов и отличается большей просадочностью при нарузках, чем нижний, практически не просадочный. К просадке склонны глинистые фунты и пески пылеватые, пески более крупных фракций зачастую находятся в рыхлом состоянии, являясь также неблагоприятным основанием для сооружений.

Оргшшмиперальпые грунты представлены на территории работ озерно-болотными отложениями: в основном торфяными фунтами всех типов, малозольными, степень разложения различная, в основном торфа среднеразложившиеся, сфагновые торфа чаще слаборазложившиеся. Результаты определения характеристик физических свойств показали, что значения

коэффициентов пористости торфяных грунтов изменяются от 5,9 до 33 д. ед., среднее значение - 19,5 д. ед., если исключить максимальные значения, полученные для сфагновых залежей верховых болот, получится, что значения е изменяются от 5,9 до 19,5 д. ед., среднее значение - 8,8 д. ед. Эти данные наиболее характерны для торфяных фунтов на участках переходных и низинных типов залежи. Таким образом, все образцы торфа относятся к очень влажным и избыточно влажным, следовательно, по прочности они относятся ко 2 и 3 строительным типам, т.е. при нафузках от сооружений происходит частичное или полное выдавливание торфяных отложений под насыпью или фундаментом в зависимости от скорости нафужения. Нормативные значения коэффициента фильтрации торфа в естественном залегании предварительно определяются по степени разложения торфа по таблице СП 11-105-97: у древесного торфа со степенью разложения 40% коэффициент фильтрации - 0,002 м/сут, у торфяного очеса и у сфагнового торфа со степенью разложения до 20% от 0,2 до 5,0 м/сут, у всех остальных видов со степенью разложения от 20 до 30%, что наиболее типично для торфов района правобережья, - от 1.8 до 8 м/сут. Механические свойства торфяных фунтов предварительно можно оценить по классификации для дорожного строительства. Торф очень влажный будет иметь модули деформации при нафузках 49 и 98, КПа в интервалах, соответственно, 108-88 и 186-167 КПа, модуль осадки 400470 и 500—550 мм/м. Торф избыточно влажный будет иметь модули деформации при нафузках 49 и 98, КПа в интервалах, соответственно, 85-90 и 150-170 КПа, модули осадки 470-490 и 550-570 мм/м и выше. Кроме этого, для 4 образцов травяного, древесного и мохового торфа, а также для пофебенного получены характеристики деформационных и прочностных свойств, приведенные в работе.

Определив недренированную прочность с„ торфов для исходной влажности (с„ равна [8-12 и менее 8 КПа] можно определить проходимость техники по классификации Амаряна JI.C. Условия проходимости торфяных залежей на площадках относятся к тяжелым и особым: в первом случае возможен проезд специальной болотной техники с удельным давлением менее 15 КПа; в особых условиях возможен проезд плавучей гусеничной техники или машин с арочными мношкатковыми шинами, проезд обеспечен в зимнее время. Результаты полевого зондирования при помощи крыльчатки показали, что прочностные характеристики торфа низинных залежей изменяются от 7,1 до 44 КПа, максимальные значения получены в древесных торфах. В верховых торфах значения с„ варьируют от 4,0 до 18,5 КПа. Необходимо отметить, что прогноз с,, по влажности дал несколько заниженные результаты.

Таким образом, к специфическим особенностям торфяных фунтов данной территории относятся: высокая пористость и влажность; малая прочность и большая сжимаемость (часто за счет разложения в зоне аэрации малоразложившихся торфяных и древесных торфов); высокая гидрофильность (особенно сфагновых торфов), что позволяет оценивать рассматриваемые фунты, как малопригодные для строительства

Пучинистые грунты. Для сооружений III уровня ответственности допускается определять значения степени пучинистости Ej в зависимости от параметра Rj . Принадлежность глинистого фунта к одной из фупп оценивается параметром R/, определяемым по формуле [ВСН 33-2.2.06-86]:

Л, =0,012-(ц/-0,1) +

М!.

£ р

где и>, и'7. - влажности в пределах слоя промерзающего фунта, соответствующие природной влажности, и влажности на границах раскатывания и текучести, доли единицы; - расчетная критическая влажность, ниже значения которой, прекращается перераспределение влаги в промерзающем фунте, д. ед., М0 -безразмерный коэффициент, равный при открытой поверхности промерзающего фунта абсолютному значению среднезимней температуры воздуха. Показатель Я/ определялся для следующих стратифафо-генетических комплексов:

1. Аллювиальные отложения пойм (а1У) представлены в основном глинистыми фунтами. Супеси по показателю текучести твердые, по показателю Я/ относятся к слабопучинистым и практически непучинистым. Суглинки по показателю текучести твердые, туго-, мягкопластичные и текучие; по показателю Я/ относятся к слабо- и среднепучинистым до глубины 2,5 м, и сильнопучинистым на глубинах более 2,5-3 м (что менее опасно, так как глубина промерзания в районе составляет 2,30-2,40 м).

2. Верхнечетвертичные аллювиальные отложения второй надпойменной террасы (а2Ш) сложены песчаными и глинистыми фунтами. Супеси по показателю текучести твердые и пластичные, суглинки туго- и мягкопластичные. По показателю Я/ фунты являются слабопучинистыми до глубины 1,0 м, на глубинах более 1,0 м фунты относятся к среднепучинистым, и даже к сильнопучинистым.

3. Нижне-среднечетверттные озерно-ачлювиальные отложения федосовской свиты (Ы-Щф представлены песчаными и глинистыми отложениями. По показателю Я/ суглинки относятся к слабо- и среднепучинистым.

4. Эоплейстоцен-нижнечетвертичные озерио-аллювиальные отложения смирновской свиты (1аЕ-Штг) представлены суглинками текучештастичными. По показателю Я/ фунты относятся к слабопучинистым.

Необходимо отметить, что пылевато-глинистые грунты со степенью влажности 5>0,9, или в которых уровень подземных вод, расположен у фаницы сезонного промерзания фунта считаются сильнопучинистыми. Верхняя часть покровных глинистых фунтов может обладать пучинистыми свойствами в различной степени, так как по показателю состояния фунты отнесены к мягкопластичным, текучепласгичным и текучим, и в целом по материалам проведенных ранее работ склонными к пучению являются практически все тонкодисперсные увлажненные фунты.

Набухающие грунты. Характеристики набухания определяют по результатам испытаний образцов фунта в приборах свободного набухания (ПНГ) при насыщении фунта водой или химическим раствором. Образцы глинистых фунтов (115 штук) были обследованы на склонность к свободному набуханию согласно методике [Египетский кодекс], в соответствии с которой, сухой фунт в количестве 30 мг просеивается через сито 0,425 мм и затем засыпается в мерную колбу объемом 100 мл. Грунт заливается дистиллированной водой и тщательно перемешивается, чтобы не осталось пузырьков воздуха и после этого добавляется вода до 100 мл. объема Грунт выдерживается в течение суток при комнатной температуре, после чего определяется его объем после набухания. За конечный результат принимается среднее значение

относительного изменения объема набухания фунта (е™) выраженное в процентах, полученное в результате трех опытов. По полученным результатам фунты согласно классификации подразделяются на 3 фуппы: е„,< 50 % - фунты не склонны к набуханию и строительство сооружений на таких фунтах не вызовет проблем; 50 % < е„,< 100 % - фунты относятся к набухающим и при строительстве возможны проблемы; &„> 100 % - фунты являются чрезвычайно набухающими и сооружения на таких фунтах подвержены риску серьезных деформаций.

Данная методика позволяет оценить способность фунта к набуханию начиная от его сухого состояния, а не от состояния природной влажности при отборе образца которая в приповерхностных слоях изменяется с изменением уровней фунтовых вод и инфильтрацией осадков. Данная методика позволяет оценить всю амплитуду набухания фунта и оценить его склонность к усадке. В России есть аналогичные способы определения набухаемости фунтов, но они не являются обязательными.

Результаты исследований показали, что средние величины свободного набухания определенные по методике для отложений поймы изменяются от 33 до 40 %, для глинистых отложений второй надпойменной террасы составляют 32-73 %, для отложений федосовской свиты значение величины свободного набухания составляет 27-73 %, отложения смирновской свиты составляет 33.33-70 % и для озерно-аллювиапьных отложений сузгунской толщи 33-80% (табл. 2).

Таким образом, максимальные значения показателей свободного набухания определены для глинистых отложений второй надпойменной террасы, тобольской смирновской, федосовской свит и сузгунской толщи (70, 73 и 80%), что позволяет отнести их к средненабухающим. Здесь нужно отметить, что фунты смирновской толщи согласно ГОСТ 25100-95, были оценены как ненабухающие именно из-за их высокой естественной влажности, следовательно, при дегидратации фунта возможны также процессы усадки. К сильнонабухающим относятся фунты тобольской свиты (табл. 3).

Таблица 3. Классификация исследованных фунтов по набуханию

Свита Наименование грунта Значения £„% Характеристика согласно классификации Египетского кодекса

Аллювиальные отложения поймы (аГУ) суглинок 35(16) £„ <50% не вызовет проблем

33^0

супесь 37(11) £„<50% не В1.ПО лет проблем

20-56

Аллювиальные отложения второй надпойменной террасы (аЧП) суглинок 45(16) £„ <50% не вызовет проблем

27-67

супесь 41(13) £„<50% не вызовет проблем

32-73.

Аллювиальные отложения федосовской свиты (1а1-1Ш) суглинок 45(10) £„<50% не вызовет проблем

26-73

супесь 29(6) £„<50% не вызовет проблем

27-Ю

Эоплейсгоцен-нижнечегвертичные азерно-адлговиальные отложения смирновской свиты ПаЕ-Пятг) суглинок 51(5) 50 % < Е„< 100 % при строительстве возможны проблемы

33-70

Озерно-аллювиальные отложения сузгунской толщи суглинок 60(23) 50 % < е„< 100 % при строительстве возможны проблемы

3333-80

Аллювиальные сгшожения тобольской свиты (а (}ЩЬ). суглинок 113(6) £<№>100%, чрезвычайно набухающие

80-133

Автором был проведен корреляционный анализ и выявлены взаимосвязи между показателями влажности и коэффициентом относительного набухания, на основе чего были получены корреляционные зависимости между относительным набуханием и числом пластичности, а также между коэффициентом относительного набухания и влажностью на границе раскатывания: £¡„-32,5+1,131р и е„„-23.7+0.741У1.

Обнаружена интересная особенность: для показателя свободного набухания отчетливо прослеживается граница между суглинками и супесями, у которых £»,<40%, следовательно, они не вызовут проблем при строительстве сооружений (рис.

4).

Одним из важнейших внутренних факторов набухания является минеральный состав глин. Влияние его на процесс набухания связано главным образом с величиной их удельной поверхности, а также количеством и видом обменных ионов, т. е. с величинами их поверхностной и ионной активности. При инженерно-геологических изысканиях минералогический состав грунтов не входит в число обязательных определений показателей фунтов и определяется довольно редко из-за его высокой стоимости и малодоступности оборудования. В то же время, именно содержание минералов фупп смектитов и гидрослюд определяют их склонность к набуханию при обводнении и усадке при дегидратации, а также к возникновению давления набухания, которые влияют на деформации фунтов в основаниях сооружений и на значения осадок. Поэтому, задачей работы является изучение минералогического состава фунтов нижнего течения р. "Гоми, обуславливающего их специфические свойства и прогноз возможности развития инженерно-геологических процессов, таких как набухание или усадка.

Рис. 4. Зависимость между коэффициентом относительного набухания и числом пластичности Исследования проводились автором с применением рентгенострукгурного анализа и электронной микроскопии. На основании анализа рентгеновских дифракционных картин и сопоставления их с эталонами, по пикам было установлено наличие в образцах кварца из неглинистых минералов, монтмориллонита и каолинита - из глинистых минералов. Исследование минералогического состава глинистых минералов выполнялось также под сканирующим электронным микроскопом (Philips XL 30 ESEM), посредством получения трехмерного изображения естественных поверхностей с хорошей контрастностью. На микрофотофафиях легко диагностируется кварц в сростках вместе с я/тигенным каолинитом (рис. 5 и 9).

Установлено, что в образцах монтмориллонит является основным структурообразующим аутигенным минералом, либо занимающим поровое пространство (рис. 7), либо покрывающим зерна кварца и полевого шпата (рис. 6 и 8), Также встречен в образцах композитный вермикулит в каолините. На микрофотографии вермикулит отражен с зубчатыми краями, которые являются результатом укладки рядов более мелких кристаллов (рис. 10). Вермикулиты, также как и смектиты, способны к межпакетной сорбции материала, имеют как внешнюю, так и внутреннюю поверхности и характеризуются высокими значениями емкости катионного обмена и удельной поверхности [Pettijohn, F.G., Bates, T.F. 1955].

В инженерной геологии СССР приводятся данные о содержании во всех четвертичных отложениях Обь-Чулымсой области гидрослюд, монтмориллонита (за исключением верхних горизонтов), каолинита и иллита. Отложения террас содержат также в основном гидрослюды с примесью монтмориллонита, иногда галлуазита (не набухающего, но склонного к усадке). Ниже приводятся данные из проведенных работ на исследуемой территории, которые содержат сведения о минеральном составе глин или о их склонности грунтов к набуханию: современные аллювиальные отложения пойменных 'содержат монтмориллонита, величина набухания которого -2-6%.

Рис. 10 Композитный вермикулит и

каолинит (аллювиальные отложения поймы (alV), супесь

Рис. 8. Монтмориллонит, на Рис. 9 Спиральный рост и

кристаллах полевого шпата двойники аугагенного каолинита

(озерно-аллювиальные (аллювиальные четвертичные

отложения смирновской свиты отложения второй

ОаЕ-Пйшг), суглинок. надпойменной террасы (а2Ш),

суглинок

Субаэральные покровные образования(заП1-1У): представлены гидрослюдами с примесью каолинита; верхненеоплейстоценовые аллювиальные отложения первой надпойменной террасы (а'ш): состоит из гидрослюд, а также каолинита; в ерхненеоплейстоценовые аллювиальные отложения третьей надпойменной террасы (а3ш): преимущественно гидрослюдистый состав с примесями каолинита, монтмориллонита;. нижне-средненеоплейстоценовые озерно-аллювиальные отложения федосовской (тайгинской) свиты (1а,.,¡¡ф: глинистые минералы представлены гидрослюдой, с величиной набухания - 0.1-1.0%, эоплейстоценовые озерно-аллювиальные отложения вероснекочковской подсвиты (1аЕкс2): глинистые

Рис. 5 Ауптгенный каолинит на кристалле кварца (аллювиальные отложения поймы (а!V) супесь

Рис. 7,Монтмориллонит (аллювиальные отложения второй надпойменной террасы (a2III), суглинок

Рис. 6 Монтмориллонит на кристалле кварца (озерно-аллювиальные отложения федосовской свиты (lal-IIfd),

минералы представлены гидрослюдой с незначительной примесью каолинита, с тратиграфо-генетический комплекс озерно-аллювиальньа отложений лагернотомской свиты (РзЮ величина относительного набухания глин изменяется от 0,009 до 0,1 при влажности набухания, равной 0,27-0,36 д.е., соответственно, т.е. среди глин этого комплекса могут быть встречены как ненабухающие, так и средненабухающие разновидности.

Из сказанного можно сделать вывод, что практически все фунты на территории нижнего течения р. Томи содержат гидрослюды, монтмориллонит, смешаннослойные минералы, гаплуазит, вермикулит которые обусловливают их склонность к набуханию или усадке. Здесь могут быть встречены от ненабухающих до сильнонабухающих разновидностей, и эти характеристики не являются для всех фунтов постоянными в течении года. В то же время обычные методы исследования фунтов не учитывают возможность изменения влажности в результате погодных условий или мелиоративных работ, поэтому правильный прогноз поведения фунта при дегидратации позволит дать методика изучающая фунт начиная с его воздушносухого состояния.

Экзогенные процессы. Маршрутные исследования, проведенные автором работы совместно с сотрудниками Томского политехнического университета, показали, что на территории нижнего течения р. Томи распространены такие экзогенные процессы как оврагообразование и речная эрозия, оползневые процессы, а также процессы заболачивания, обусловленные влиянием подземных и поверхностных вод.

В районе исследований интенсивно развиваются геологические и инженерно-геологические процессы, что связано с геоморфологическими (значительное превышение склонов речных долин над местными базисами эрозии и значительной крутизной склонов от 6° до 60°, геологическими (наличие в разрезе легко разрушающихся лессовидных суглинистых и песчанистых фунтов с различными физическими и прочностными характеристиками), тектоническими особенностями территории, а также хозяйственной деятельностью человека.

Отличительная особенность этой территории - сильное увлажнение пород, в связи с чем происходит интенсивное развитие таких процессов как: (боковая эрозия речных берегов, овражная эрозия), склоновых (оползни, осыпи, обвалы), заболачивание и болотообразование, сезонное пучение и подтопление. Обводненность пород, залегающих в сфере влияния сооружений, обусловлена широким развитием верховодки и фунтовых вод первого от поверхности водоносного горизонта. Верховодка наиболее широко развита на низких террасах и в средне- верхнечетвертичных лессовидных суглинках и супесях водоразделов. Широкому распространению верховодки способствует рельеф - западины и понижения, в которых скапливаются талые и дождевые воды.

Оползни. В долине р.Томь интенсивно развивается размыв и разрушение берегов поймы и низких террас, сложенных рыхлыми песчано-суглинистыми породами.

Оползневые процессы достаточно широко проявляются на склонах долины реки Томи и её притоков - Киргизки, Ушайки, Басандайки, Тугояковки. Основными причинами оползней являются относительно большая высота (до 60 м) и крутизна склонов, существующая разфузка подземных вод в основании оползневого склона, наличие водопроницаемых лессовидных суглинков в верхней части разреза склона, присутствие в теле оползней водоносных прослоев и смачивание глинистых слоев,

являющихся поверхностями скольжения, в основании оползней. Участок Лагерного сада является наиболее подверженным развитию этих процессов.

Овраги пользуются широким развитием в пределах района. На площади работ также широко развиты процессы оврагообразования, которые находятся в различной стадии развития. Наличие в разрезе рыхлых, легко размывающихся макропористых фунтов в сочетании с деятельностью поверхностных вод и привело к образованию многочисленных оврагов. Приурочены овраги к бровкам террас и их склонам, к склонам речных долин. Растущие овраги - узкие и глубокие - лога корытообразной формы. Ширина оврагов от 10-15м до 40-100 м, глубина вреза от 8-10 м до 40 м. Склоны оврагов крутизной до 300-400. Основной причиной роста оврагов является размыв лессовых пород поверхностными водами, усиленный в ряде случаев процессами суффозии. Скорость роста оврагов в этих случаях 2.5-3.0м в год. Это явление распространено на водораздельных участках с относительно широким развитием просадочных фунтов. Процессы проявляются офаничено, в разных формах и продолжаются не один десяток лет и основными факторами, способствующими их развитию, стали: легкая размываемость несвязных фунтов, наличие временных водотоков, уклоны водораздельных склонов более 710°, удаление дерна и строительство редких грунтовых дорог; которые становятся непроезжими из-за многочисленных глубоких промоин. Согласно СНиП 22-01-95 «Геофизика опасных природных воздействий», экзогенные процессы не попадают в категорию опасных, тем не менее, по скорости развития овражной эрозии на отдельных участках (район Гродненки, рис. 11), степень ее проявления можно отнести к умеренно опаснот^^^^адЛ

Рис. 11. Овраг в урочище Гродненка в грозу Морозное пучение грунтов, связанное с их сезонным промерзанием, зафиксировано на различных участках территории, на участках, где фунтовые воды или верховодка залегают близко к поверхности земли в пределах зоны промерзания и широким развитием текучих тяжелых суглинков и реже супесей. При протаивании фунтов к концу весны на местах бугров пучения образуются ямы.

Наледи имеют сезонный характер, отмечен этот процесс во многих населенных пунктах на небольших реках , и огромным распространением пользуется в городе Томске во время зимних многочисленных утечек из существующих коммуникаций.

Подтопление территории, отмечается на участках развития суглинистых отложений в верхних частях инженерно-геологического разреза. Процессы подтопления развиты, в основном, на территории города Томска, что связано в основном с особенностями инженерно-геологических условий и с антропогенным воздействем, в результате которого нарушаются условия дренированности территории, повышаются уровни фунтовых вод и отмечено появление техногенной верховодки.

Заболачивание и болотообразование. На всех геоморфологических поверхностях развиты процессы заболачивания, в результате чего созданы обширные болотные массивы и заболоченные земли.

Болота преимущественно низшшого и переходного типа, реже верховые. Основными факторами, обуславливающими интенсивный характер развития этих процессов, являются преобладание выпадения осадков над испарением и равнинноаь территории при относительно слабой ее расчлененности и дренированное™. Слабый поверхностный сток атмосферных осадков объясняется также плохой водоотдачей торфяников. Одним из факторов условий заболадтвания территории является её техногенная нагрузка.

Формирование различных торфяных отложений в условиях одной физимэ-географичесиэй зоны определяется геоморфологическими особенностями, литологией пород минерального дна, гидрогеологическими и гидрологическими условиями питания болот. Большая часть изученной территории характеризуется пологоволнистым и дюнно-грядовым рельефом со слабой дренированностью поверхности. На водораздельных равнинах и высоких террасах развиты болота верхового и переходного типа. Торфяная залежь этих болот в центральной части сложена, в основном, переходными и верховыми торфами. Наиболее крупное болото этого типа на Обь-Томском междуречье это болото Круглое глубиной до 7,8м, на правобережье -Клюквенное.

Бедность песчаных и супесчаных фунтов ложбин древнего стока и водораздельных равнин привела к распространению незолы юй растительности на гривах сосновых лесов, а в межгривных понижениях мезолрофных и олиготрофных болот. На водораздельных пространствах рек Большой и Малой Юкеы, Большой Юксы и Оби встречаются болота проточных межгривных понижений и суффозионных западин. В основном, это сосново-кустарничково-сфагновые болота с хорошим развитием древесного яруса, маломощной торфяной залежью, представленной ангустифолиум, магелланикум и комплексным торфами, а также переходными средне- и силыюразложившимися пушицевыми, сосново-пушицевыми и древес!ю-пушицевыми торфами.

Наиболее крупными террасовыми массивами р. Оби являются "Клюквенное", "Большое Клюквенное" и "КЬржавинское", которые сливаются друг с другом, образуя единую болотную систему, заболачивание здесь составляет 75 %.

Переходные болота встречаются они на поверхностях Южной и Чернореченской древних долин стока. Фитоценоз переходных болот беднее, чем низинных, состав его смешанный. Низинные болота такие встречены на площади надпойменных террас рек Томи и Оби. Питание этих болот смешанное: как за счет атмосферных осадков, так и за счет подземных вод, пьезометрическая поверхность иэторых в областях самоизлива залегает выше дневной поверхности. Смешанное питание этих болот влияет на минерализацию и зольность торфяной залежи и ведет к её увеличению. Одним in крупнейших массивов ложбин древнего стока является TMP 'Таган", расположенное в 11 км на юго-запад от г. Томска и в 1 км на северо-запад от с. Б. Ключи.

В целом необходимо отметить, что заболачивание, бологообразование и торфообразование развивается в северных и восточных районах исследуемой территории (в основном на террасах), характеризующихся меньшими отметками поверхности, более слабым расчленением рельефа Большинство торфяных массивов относятся к переходным, точнее вступившим в эту стадию, в поймах и долинах рек чаще встречаются низинные болота. Верховые болота и участки с олигогрофными мэмплексами растительности встречаются значительно реже. Таким образом, болота в основном находятся на второй и третьей стадиях развития и продолжают развиваться. Болота в южной части в основном пойменные низинные, находятся на первой стадии развития, и в дальнейшем не будут распространяться на прилегающие территории.

В заключении нужно отметить, что экзогенные процессы, наблкдающиеся в пределах района исследований, связаны с особенностями рельефа местности, широким развитием лессовых, легизразмываемых водой грунтов, и характером первого от поверхности водоносного горизонта. Отмеченные факторы являются причиной широкого развития оврагообразования, береговой эрозии рек, оползней по склонам речных долин, заболачивания, подтопления и морозного пучения фунтов. Наиболее широкое развитие на террасах правобережья получили процессы заболачивания и торфяные отложения, являющиеся слабыми специфическими фунтами. Большинство торфяных массивов относятся к переходному типу, в поймах и долинах рек южной части района исследований на лево- и правобережье чаще встречаются низинные болота. Верховые болота и участки с олигогрофными комплексами растительности встречаются значительно реже на

террасах и водоразделах. Таким образом, болота в основном находятся на 1 и 2 стадиях развития и продолжают развиваться.

Основные результаты диссертационной работы

Основную роль в питании подземных вод всех выделенных водоносных горизонтов и комплексов играет инфильтрация атмосферных осадков.

Изученные природные воды являются ультрапресными и пресными с минерализацией 0,01- 0,2 г/л в речных и болотных водах и слабосолоноватыми с минерализацией до 2 г/л в подземных водах, слабокислыми и околонейтральными, реже кислыми и слабощелочными; по жесткости воды от мягких до умеренно жестких. По анионно-катионному составу воды в основном гидрокарбонатные магниево-кальциевыми, или хлоридными магниево-кальциевыми, реже натриево-кальциевыми, иногда хлоридно-гидрокарбонатные натриево-кальциевые. В водах очень высоки содержания Ре„-»„, количество которого составляет от 1,5 в речных водах до 20 мг/л в болотах.

Проведена систематизация материалов ранее проведенных работ и дана характеристика условий залегания, состава и свойств фунтов по структурно-генетическим комплексам четвертичных отложений верхней части разреза в районе исследований.

Определены характеристики состав, физические и физико-механические свойства верхней части разреза четвертичных отложений, и на основе сравнительного выявлено, что наиболее благоприятны для строительства фунты второй террасы и сузгунской свиты из исследованных структурно-генетических комплексов.

На основе лабораторных испытаний фунтов выявить взаимосвязи между показателями свойств и получить рефессионные зависимости, позволяющие прогнозировать механические характеристики.

На территории нижнего течения р. Томи из специфических фунтов наибольшее распространение получили просадочные, органические и органоминеральные, набухающие и пучинистые. По материалам ранее проведенных работ засоленные фунты не распространены, встречаются редко техногенные, элювиальные фунты дочетвергичных отложений в работе не были исследованы, хотя на территории г.Томска встречаются. На основе систематизации данных и полученных автором новых материалов в дополнение к схеме районирования территории для массового строительства с учетом анализа развития специфических фунтов на территории добавлены районы и подрайоны с распространением специфичесчких фунтов. Для таких фунтов в работе приведены рекомендации по проведению мероприятий с целью улучшению их свойств и предотвращения нежелательных процессов ведущих к деформациям оснований.

В итоге необходимо отметить, что экзогенные процессы, наблюдающиеся в пределах района, связаны с особенностями рельефа местности, широким развитием лессовых, легко размываемых водой пород, и характером первого от поверхности водоносного горизонта. Отмеченные факторы являются причиной широкого развития оврагообразования, береговой эрозии рек, оползней по склонам речных долин, заболачивания, морозного пучения фунтов. Наиболее широкое развитие на террасах

правобережья получили процессы заболачивания и торфяные отложения, являющиеся слабыми специфическими фунтами.

Список работ, опубликованных по теме диссертации Центральные издания, входящие в перечень ВАК

1. Э.Ш. Абдель Азиз, В.Ю. Жабин, В.В. Крамаренко. Особенности физических свойств грунтов территории нижнего течения р. Томи // Томск: Известия Томского политехнического университета. - No 1. Том 319,2011. - с. 178-182.

2. О.С. Наймушина, АЛ.Ф.М. Эль Шипави. Гидрогеологические условия нижней части бассейна р. Томи // Томск: Вестник Томского государственного университета, 2012. - принята к печати.

Издания за рубежом

3. O.S. Naymushina, S.L. Shvartsev, МЛ. Zdvizhkov, A. El-Shinawi. Chemical characteristics of swamp waters: A case study in the Tom River basin, Russia // Proceedings of the 13th international conference on water-rock interaction WRI-13, Guanajuato, Mexico. - Publ. by CRC Press. // Balkema book, 2010.-p. 955-958.

Всероссийские конференции и совещания

4.Назаров А.Д., Наймушина О.С., Абдель Азиз Фавзи Махмуд Эль Шиннави Эль Ханес. Гидрогеологические условия и перспективы хозяйственно-гольевого водообеспечения северной части г. Томска // «Питьевые подземные воды. Изучение, использование и информационные технологии»: Материалы международной научно-пракшческой конференции (18-22 апреля 2011г.). Часть 2., 2011. - с. 147-161.

5. Naimushina O.S., El-Shinawi A. Chemical composition of small rivers in Tyemnoe swamp area (Tomsk region) // Проблемы геологии и освоения недр: труды XIV международного симпозиума имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 65-летию Победы советского народа над фашистской Германией в Великой Отечественной войне 1941-1945 pp. Том I; 2-е издание. -Томск: Изд-во национального исследовательского Томского политехнического университета, 2010. - с. 649-651.

6. Абдель Азиз Фавзи Махмуд Эль Шипнави Эль Хайес. Химический состав малых рек района болота «Тёмное» // «Научная Инициатива Иностранных студентов и аспирантов российских вузов». - Томск: Изд-во национального исследовательского Томского политех! шческого университета, 19-21 мая 2010 г., 2010.-с. 257-259.

7. Абдель Азиз Фавзи Махмуд Эль Шиннавн Эль Хайес. Экзогенные процессы правобережной территории нижнего течения р. Томи // «Научная Инициатива Иностранных студентов и аспирантов российских вузов», Томск: Изд-во национального исследовательского Томского политехнического университета, 24-26 мая 2011г., 2011. -с. 257-259.

8. El. Shinawy, V. Kramarenko. Study of the exogenous processes on the right bank territory of the lower stream Tom river and their monitoring // Environmental Geosciences and Engineering Survey for Territory Protection and Population Safety (EngeoPro-2011) // International Conference under the aegis oflAEG, Moscow, Russia, September 6-8,2011 / Abstracts to Proceedings, 2011.-p. 240-244.

9. Наймушина O.C., Абдель Азиз Ф.М. Эль Шшшави. Условия питания и разгрузки

подземных вод пизовья р. Томи // Проблемы геологии и освоения недр: труды XVI международного симпозиума имени академика МЛ. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 110-летию со дня рождения профессора, Заслуженного деятеля науки и техники JI.JL Халфина и 40-летию научных молодежных конференций имени академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр». - Томск: Изд-во национального исследовательского Томского политехнического университета, 2012 - принята к печати.

Подписано к печати 20.04.2012. Формат 60x84/16. Бумага «Снегурочка». Печать XEROX. Усл. печ. л. 1,4. Уч.-изд. л. 1,26.

_Заказ 532-12. Тираж 140 экз._

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Система менеджмента качества Издательства Томского политехнического университета сертифицирована NATIONAL QUALITY ASSURANCE по стандарту BS EN ISO 9001 '.2008

ИЗДАТЕЛЬСТВ ОЖТГТУ. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30 Тел/факс: +7 (3822) 56-35-35, www.tpu.ru

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Абдель Азиз Фавзи Махмуд Эль Шинави Эль Хайес, Томск

Ы П-4Г\ 36

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

Абдель Азиз Фавзи Махмуд Эль Шиннави Эль Хайес

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НИЖНЕЙ ЧАСТИ БАССЕЙНА РЕКИ ТОМИ (ТОМСКАЯ ОБЛАСТЬ)

25.00.07 - Гидрогеология

25.00.08 - Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Научный руководитель: проф. С.Л. Шварцев

Томск 2012

СОДЕРЖАНИЕ

С.

Введение 4

Глава 1. Гидрогеологическая и инженерно-геологическая изученность

территории нижнего течения р. Томи 7

Глава 2. Физико-географическая характеристика района исследования 13

2.1. Климат 13

2.2. Рельеф 14

2.3. Почвы 16

2.4. Растительный покров 21

2.5. Гидрология 2 2 2.5.1. Химический состав речных вод 25

Глава 3. Геологическое строение 32

3.1. Стратиграфия 32

3.2. Тектоника 48

3.3. Геоморфология 58

Глава 4. Гидрогеологические условия территории 64

4.1. Водоносные горизонты и комплексы 64

4.2. Условия питания и разгрузки подземных вод 70 4. 3. Химический состав вод 74

4.3.1. Методика полевых исследований и методы анализа вод 74

4.3.2. Геохимия болотных вод 76

4.3.3. Геохимия подземных вод 82

Глава 5. Инженерно-геологические условия 87

5.1. Методика работ 8 7

5.2. Особенности инженерно-геологических условий района работ 91

5.2.1.Особенности инженерно-геологических условий и ^ районирование территории

5.2.2. Распространение, состав, физические и механические свойства 99 грунтов

5.2.3. Специфические свойства грунтов 158

5.2.4. Экзогенные процессы 181

5.2.5.Рекомендации по улучшению свойств оснований сооружений сложенных специфическими грунтами

Заключение 211

Список литературы 213

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы резко возрастает интерес к исследованиям свойств грунтов Западной Сибири. Интенсивное освоение обширных неосвоенных районов Томской области, прокладка автодорог, строительство населенных пунктов, промышленных комплексов, в том числе Северской АЭС, и других инженерных сооружений выявило широкое распространение грунтов обладающих особыми свойствами, поэтому изыскания и строительство сооружений имеет ряд особенностей и затруднено на всех этапах, вплоть до эксплуатации сооружений. В связи с этим возрастает необходимость оценки таких грунтов, их состава, физико-механических свойств с целью прогнозирования их поведения в основаниях сооружений, а также оценка гидрогеологических условий района работ, уровней залегания подземных вод, их химического состава, фильтрационных характеристик верхних водоносных горизонтов и т.д. В связи с необходимостью территориального планирования Томской области для установления функциональных зон, зон планируемого размещения объектов капитального строительства для государственных или мунициппальных нужд, зон с особыми условиями исползования территорий, работа становится весьма актуальной.

Цель работы заключается в изучении гидрогеологических и инженерно-геололических условий нижней части бассейна реки Томи (Томская область).

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

2. Выявить особенности химического состава подземных вод;

3. Проанализировать условия залегания и состав грунтов, определить физические и физико-механические свойства верхней части разреза четвертичных отложений;

4. На основе лабораторных испытаний грунтов выявить взаимосвязи между показателями свойств и получить регрессионные зависимости, позволяющие прогнозировать их механические характеристики;

5. Выявить специфические грунты, развитые на территории нижнего течения р. Томи, и дать рекомендации по проведению мероприятий для улучшения их свойств.

Методы исследований:

2. Анализ всех типов вод выполнялся в аккредитованной лаборатории ТПУ УНПЦ "Вода" методами: рН - потенциометрическим; Са2+, НС03", БОД СГ, С02 и перманганатная

окисляемость - титриметрическим; Na+, К+ - атомно-абсорбционным, NO2", NH¿f, РО43, Si -фотометрическим; Fe - полярографическим; Mn, Cd, Cu, Zn, Pb, As, Li - инверсионно-вольтамперометрическим; другие металлы - масспектрометрическим; фенолы -флюорометрическим; углеводороды - методом газовой хроматографии.

3. Опробование и лабораторные исследования состава, физических и механических свойств грунтов определялись в соответствии с действующими нормативными документами. Определение состава и механические испытания грунтов проводились в лаборатории «Грунтоведение и механика грунтов» кафедры ГИГЭ ТПУ ИПР (свидетельство о состоянии измерений за №330). Показатели свободного набухания грунта определялись в соответствии с египетским кодексом. Для определения минерального состава использовался метод дифракции рентгеновских лучей и электронный сканирующий микроскоп.

5. В ходе работ использовались программы: Freehand Macromedia, Corel Draw Graphic Suite, Aquachem, RockWare, Winsieve, Origin lab и Statistica.

Положения, выносимые на защиту:

1. На исследуемой территории развиты типы вод: речные, озерные, болотные, грунтовые и артезианские. По составу они преимущественно пресные, слабокислые и околонейтральные, отличаются повышенными содержаниями органических веществ, Fe. Mn и др. элементов, обусловленным относительно низким водообменом и преимущественно глеевой геохимической обстановкой.

2. Исследуемый район характеризуется широким распорстранением мощной толщи четвертичных отложений разного генезиса, слабовсхломленным рельефом, высокой степенью заболоченности и обведненносш, неглубоким залеганием подземных вод, что создает неблагоприятные условия дня хозяйственного освоения этой территории.

3. На исследуемой территории широко распространены специфические грунты, определяющие особенности проведения инженерно-геологических изысканий и строительства: просадочные, органические и органоминеральные, набухающие и склонные к пучинистости.

Научная новизна работы заключается в следующем:

2. Новейшими методами изучены физические и физико-механические свойства грунтов отложений поймы, болотных, второй террасы, федосовской и смирновской свит. Выявлены связи

между показателями свойств, получены регрессионные уравнения, позволяющие прогнозировать свойства грунтов.

3. При определении свободного набухания применялась методика, изложенная в Египетском кодексе, что позволило обнаружить грунты, склонные к набуханию. Выявленные специфические грунты в ряде свит позволили корректировать схему районирования территории для массового строительства.

Апробация работы. Материалы диссертации представлены на следующих международных и всероссийских конференциях и семинарах: 13th International conference on water-rock interaction WRI-13, Guanajuato (2010, Mexico); Международный симпозиум им. академика М.А. Усова студентов и молодых ученых (2010, 2012, Томск); Научная Инициатива Иностранных студентов и аспирантов российских вузов (2010, 2011, Томск); International Conference under the aegis of the international association for engineering geology and the environment (IAEG) (2011, Москва).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы. Объем диссертации составляет 223 страниц, включая 83 рисунков, 41 таблиц и списка литературы из 84 наименований.

ГЛАВА 1. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ И ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ ТЕРРИТОРИИ НИЖНЕГО ТЕЧЕНИЯ Р. ТОМИ

Наиболее ранние сведения о гидрогеологических условиях района приводятся у М.И. Кучина (1947), охарактеризовавшего водоносность четвертичных и дочетвертиченых отложений. В пределах Обь-Томского междуречья М.И. Кучин выделил Томский третичный бассейн, где указал на значительную обводненность нижненеоплейстоценовых галечников, положительно оценив возможность использования подземных вод междуречья для водоснабжения.

В 1948-1949 гг. при осуществлении геологической сьемки масштаба 1:200 000 Е.Д. Бургсдорфом и К.В. Ивановым отмечена водоносность меловых, палеогеновых, неогеновых и четвертичных отложений, на основе наблюдений этих исследователей М.П. Нагорский (1963) в Объяснительной записке к геологической карте проводит гидрогеологическую характеристику Обь-Томского междуречья. М.П. Нагорским обращено внимание на обводненность горизонта нижненеоплейстоценовых галечников и повышенную степень солености подземных вод нижнемеловых отложений.

Практическую значимость дальнейшего изучения гидрогеологических условий Обь-Томского междуречья показали материалы, полученные в 1956-1959 гг. при геологической съемке масштаба 1:200 000. На междуречье установлено несколько типов подземных вод: верховодка, грунтовые, межпластовые, артезианские воды, приуроченные к рыхлым отложениям чехла, трещинные воды зоны выветривания пород фундамента. При всем разнообразии выделенных типов подземные воды имеют сходный химический состав: воды, в основном, пресные гидрокарбонатные.

С 1940 г. предприятием «Водстрой», а с 1954 г. Томской экспедицией в различных районах Томской области бурились разведочно-эксплуатационные скважины для водоснабжения сельскохозяйственных и промышленных предприятий. Накопленный фактический материал обобщен в 1956-1957 гг. Ю.К. Смоленцевым, которым составлена гидрогеологическая карта основных водоносных горизонтов юго-восточной части томской области в масштабе 1:500 000. При гидрогеологическом районировании исследуемой территории и характеристике условий водоснабжения им использованы материалы Томской партии ТКЭ. В 1959 г. для южной части области Ю.К. Смоленцевым составлена карта гидрогеологического районирования по условиям водоснабжения масштаба 1:200 000.

В 1953-1958 гг. экспедицией № 31 Гидропроекта проведены инженерно-геологические изыскания для обоснования схемы использования р. Оби и ее притоков для гидротехнического строительства. По разбуренным Верхне-Сосновскому, Киреевскому,

Мельниковскому, Трубачевскому створам через долину р. Томи охарактеризованы пойменно-террасовые отложения и их фильтрационные свойства в зонах затопления.

В 1956-1957 гг., в дополнение к вышеуказанным работам, A.M. Демидов и Л.С. Скрипко провели инженерно-геологическую съемку долины р. Томи (выше г.Томска) в масштабе 1:100 000 для изучения условий сооружения водохранилища Томской ГЭС.

В 1958 г. В.П. Щипачевым на основе материалов ТКЭ составлены гидрогеологическая карта и кадастр подземных вод. В 1960-1962 гг. им же составлены гидрогеологические карты масштаба 1:2 500 000 и 1:500 000 для территории Томской области, дана классификация подземных вод. По результатам гидрогеологического районирования в качестве основного источника водоснабжения на Обь-Томском междуречье рекомендован олигоценовый водоносный горизонт.

С 1960 г. Томская геологоразведочная экспедиция (ТГРЭ) начала выполнять комплексные геологические, гидрогеологические и инженерно-геологические съемки. Первой была выполнена съемка масштаба 1:25 000 в границах Богашевского, Малиновского, Михайловского и других участков, прилегающих к г. Томску (ответственные исполнители - геологи А.П. Жмаев, М.В. Шадрина, М.В. Толкачев, М.М. Тельцова, Г.А. Ярмакова). В этих работах участвовали и сотрудники кафедры гидрогеологии и инженерной геологии ТПИ под руководством Г.А. Сулакшиной. Основная цель выполненных съемок - оценка инженерно-геологических условий разработки нерудных месторождений. Впервые изучались инженерно-геологические особенности покровных лессовых пород как основания для сооружений.

В 1962 г. Г.А. Сулакшина дала оценку изученности покровных отложений г. Томска и прилегающих территорий с детальной характеристикой условий их залегания, минералогического и химического состава и структурных особенностей.

С 1962 г. режимной партией ТКГРЭ проводятся работы по изучению режима подземных вод на Обь-Томском междуречье. В результате этих работ коллективом авторов каждый год издавался ежегодник, обобщенные материалы которых сводились раз в пять лет в сводные отчеты.

В 1963-1964 гг. геолого-гидрогеологическими и инженерно-геологическими съемочными работами масштаба 1:500 000 на площади установлены два водоносных горизонта, рекомендованных для централизованного водоснабжения. Для изученной территории проведено инженерно-геологическое районирование.

С 1964 г. и до начала 90-х годов в пределах ТомскТИСИЗом проводились инженерно-геологические изыскания под строительство жилых комплексов, пионерских

лагерей, отдельных инженерных объектов, подземных коммуникаций. Материалы изысканий содержат разрозненную информацию. Построены инженерно-геологические разрезы четвертичных отложений по долинам притоков р. Томи, рр. Еловка, Жуковка, Порос, Черная.

С 1964-1965 гг. на территории Томской области Томская геологоразведочная экспедиция начинает выполнять государственное геологическое картирование масштаба 1:200 ООО с элементами инженерно-геологического картирования с целью региональной оценки инженерно-геологических условий Томской области для общего планирования народного хозяйства.

С 1966 г. на Обь-Томском междуречье ТКГРЭ начаты поиски и разведка подземных вод для централизованного водоснабжения г. Томска. Исследования подтвердили высокую водообильность палеогеновых отложений. Объем гидрогеологической информации о водоносности палеогеновых отложений был существенно пополнен при последующих поисково-разведочных работах для целей водоснабжения с. Мельниково и пос. Калтай.

В 1967г. Л.А.Рождественской (ТПИ) выполнена диссертационная работа по изучению инженерно-геологических условий г. Томска и их изменению в связи с хозяйственным освоением территории. Материалы исследований позволили повысить качество инженерно-геологических изысканий для гражданского и промышленного строительства.

В 1966-1968 гг. на значительной территории Томской области Московским государственным университетом выполнена инженерно-геологическая съемка масштаба 1:500 ООО. Исполнители работ: Е.М. Сергеев, Г.Л. Афонская, A.C. Герасимова, В.Н. Коломенская, В.Т. Трофимов. По результатам съемочных работ составлена карта инженерно-геологических условий и выполнено инженерно-геологическое районирование центральной части Западно-Сибирской равнины, куда включается характеристика и части Томской области.

С 1969 г. и до средины 90-х годов Томское отделение Гипроводхоз проводило в южных районах области специальные исследования мелиоративного строительства. Такие работы выполнены на 26 участках площадью 120-700 га каждый.

В 70-х годах выполняются комплексные геологические, гидрогеологические и инженерно-геологические съемки юго-восточной части Томской области по отдельным листам масштаба 1:200 000 и более крупного (1:100 000, 1:50 000) участков: Киреевского (В.Н. Сильверстров), Томь-Яйского (Г.Д. Ваганов), Первомайского (A.C. Скогорева), Итатского (H.A. Ермашова), Нелюбинского (В.Л. Карлсон). Инженерно-геологические

исследования при этом имеют конкретное целевое назначение - обоснование планирования гражданского, трубопроводного и мелиоративного строительства.

Тематическая сводная работа с целью характеристики инженерно-геологических условий юго-восточной части Томской области выполнена сотрудниками кафедры гидрогеологии и инженерной геологии ТПИ Е.С. Цоцур, Т.Я. Емельяновой под руководством Г.А. Сулакшиной в 1971 г. Проведены обобщение, анализ, увязка разномасштабной инженерно-геологической информации, выделены основные стратиграфо-генетические комплексы пород с инженерно-геологической характеристикой, выполнено инженерно-геологическое районирование территории с целью планирования строительс

Информация о работе

Абдель Азиз Фавзи Махмуд Эль Шинави Эль Хайес
кандидата геолого-минералогических наук
Томск, 2012
ВАК 25.00.07

Диссертация

Гидрогеологические и инженерно-геологические условия нижней части бассейна реки Томи - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы