Раздел 2. Геолого-генетическая характеристика лессовых пород

В естественных природных условиях широко развиты многообразные геологические процессы, на которые накладывается техногенное воздействие. В итоге, приходится иметь дело со сложными инженерно-геологическими процессами. На Предалтайской равнине широко развиты водная и ветровая эрозии, заболоченность, затопление, подтопление, просадочность, промерзание, морозное пучение, оползни, обвалы, суффозия, засоление. Многообразие процессов обусловлено геологическим строением, климатическими и гидрогеологическими условиями, неотектоникой, хозяйственной деятельностью человека.

Из всего разнообразия геологических и инженерно-геологических процессов наибольшее значение для строительства и эксплуатации построенных зданий и сооружений имеют процессы затопления, подтопления и оползневые процессы, которые имеют широкомасштабный характер и высокую активность в городах и других населенных пунктах.

Изучение закономерности развития подтопления в зоне аэрации, техногенных факторов воздействия на геологическую среду, выделение главных региональных геологических и инженерно-геологических процессов позволило провести инженерно-геологичес-кое районирование Предалтайской равнины (табл. 1).

За основную таксономическую единицу принят район - территория, на которой определяющее значение имеет тот или иной процесс. Главные процессы на Предалтайской равнине - это затопление, подтопление, опо-лзни. Подрайоны выделяются с учетом других процессов, особенностей инженерно-геологических, гидрогеологических, гидрологических условий, которые оказывают существенное влияние на оценку геоэкологической обстановки.

Таблица 1

Район	Индекс	Подрайон	Индекс
Затапливаемые территории пойм	1	Продолжительность затопления более 15 дней, слой воды до 2-3 м при ГВВ 1% обеспеченности. Поймы Оби, Бии, Катуни.	1-а
рек		Продолжительность затопления менее 15 дней, слой воды до 0,5-1,0 м при ГВВ 1% обеспеченности. Поймы Чарыша, Чумыша, Ануя и других рек.	1-б
Подтопленные территории (уровень грунтовых вод на глубине	2	С поверхности залегают покровные лессовые глинистые породы (суглинки, супеси) с низкими фильтрационными свойствами (Кф = 0,03-0,43 м/сутки). Древние ложбины стока, Кулундинская равнина, надпойменные террасы.	2-а
менее 3 м)		С поверхности залегают песчаные отложения с повышенными фильтрационными свойствами (Кф = 0,7-2,2 м/сутки). Древние ложбины стока, надпойменные террасы.	2-б
Подтопленные территории (уровень грунтовых вод на глубине более 3 м)	3	С поверхности преобладают покровные просадочные суглинки с низкими фильтрационными свойствами ( Кф = 0,03-0,12 м/сутки). Глубина залегания грунтовых вод 20-30 м. Приобское плато, Обь-Чумышское плато, Обь-Чумышская озерно-аллювиальная равнина (5-ая «бийская» терраса), предгорные равнины Алтая.	3-а
		С поверхности преобладают покровные просадочные супеси с более высокими фильтрационными свойствами, чем суглинки подрайона 3-а (Кф = 0,08-0,43 м/сутки). Глубина залегания грунтовых вод до 10 м. Кулундинская равнина.	3-б
Потенциально подтопляемые территории	4	С поверхности залегают эоловые пески. Грунтовые воды на глубине 3-5 м и более. Древние ложбины стока, надпойменные террасы рек.
Оползневые территории	5	Долина реки Обь.

Район 1 - затапливаемые территории.

Это поймы рек, затапливаемые в период половодий и паводков. В зависимости от продолжительности затопления и толщины слоя воды на пойме, выделяются два подрайона: 1-а и 1-б.

Подрайон 1-а. Поймы долин рек Оби, Бии и Катуни. Продолжительность затопления 26-67 дней, обычно 30-35 дней. Ширина поймы достигает 5-10 км. При горизонте высоких вод (ГВВ) 1% обеспечивается толщина слоя воды на пойме до 2-3 м. Два пика половодья - таяние снегов на равнине и таяние снегов и ледников в горах.

После спада воды территории пойм остаются подтопленными с высоким стоянием уровня грунтовых вод (менее 2-3 м). При строительстве мостовых переходов насыпи автомобильных и железных дорог перекрывают поток воды на пойме, создают подпор, несколько удлиняют срок полного схода воды с поймы, усиливают заболачивание. В период высоких вод интенсивно разрушаются берега рек.

Подрайон 1-б. Поймы долин Чарыша, Чумыша, Ануя, и других рек затапливаются в период паводья и половодья. Масштабы затопления значительно уступают подрайону 1-а. Продолжительность затопления менее 15 дней, толщина слоя воды при ГВВ 1% обеспеченности до 0,5-1,0 м. Опасные геологические процессы аналогичны подрайону 1-а.

Район 2 - подтопленные территории.

Глубина залегания грунтовых вод менее 3,0 м. В зависимости от пород, слагающих зону аэрации выделяется два подрайона: 2-а, 2-б.

Подрайон 2-а. Верхняя часть разреза (зона аэрации) сложена покровными лессовыми суглинками (супесями) с прослоями песков пылеватых и мелких. Коэффициент фильтрации в зоне аэрации 0,03-0,43 м/сутки. Подтопленные территории приурочены к ложбинам древнего стока, Кулундинской впадине, надпойменным террасам рек. Грунты в зоне аэрации повышенной влажности, консистенция до текучепластичной и текучей. В зимний период такие грунты подвергаются морозному пучению. При достижении капиллярной каймы дневной поверхности происходит засоление грунтов, что характерно для юго-западных частей ложбин древнего стока и Кулундинской впадины. С засолением и повышенной влажностью связаны высокие коррозийные свойства грунтов по отношению к черным и цветным (свинец, алюминий) металлам. При вскрытии водоносных песков котлованами и траншеями образуются плывуны.

Подрайон 2-б. Зона аэрации сложена песками пылеватыми, мелкими с прослойками Супесей, суглинков. Уровень грунтовых вод залегает на глубинах 0,7-3,0 м, годовые колебания уровня 0,6-0,8 м. Коэффициент фильтрации песков 0,7-2,2 м/сутки. Условия инфильтрации и оттока вод значительно лучше, чем в подрайоне 2-а. Подтопленные территории приурочены к ложбинам древнего стока и надпойменным террасам рек. Опасные геологические процессы аналогичны подрайону 2-а.

Район 3 - потенциально подтопляемые территории.

Район характеризуется мощной зоной аэрации, сложенной слабопроницаемыми грунтами - лессовыми суглинками и супесями. С поверхности залегают покровные лессовые просадочные грунты. В естественных условиях глубина залегания грунтовых вод достигает до 20-30 м и более. При попадании в грунты техногенных вод в условиях слабой проницаемости происходит накопление воды в зоне аэрации и формируется техногенный водоносный горизонт, уровень грунтовых вод поднимается близко к дневной поверхности и территории подтапливаются. В зависимости от пород, отличающихся фильтрационными свойствами и мощностью зоны аэрации, выделяются два подрайона: 3-а и 3-б.

Подрайон 3-а. Подрайон охватывает обширные пространства Приобского и Обь-Чумышского плато, Обь-Чумышской озерно-аллювиальной равнины, предгорья Алтая и Салаира, покрытые чехлом лессовых глинистых пород. Верхняя часть разреза сложена покровными субаэральными лессовыми просадочными суглинками мощностью 5-8 м до 10-15 м. Грунтовые условия по просадочности 1 типа, местами 2 типа. В естественных условиях грунтовые воды залегают на глубинах до 20-30 м и более. Коэффициент фильтрации суглинков 0,03-0,12 м/сутки.

В результате накопления техногенных вод в слабопроницаемых грунтах зоны аэрации происходит затопление подвалов, подземных коммуникаций. Скорость подъема уровня в зависимости от количества утечек составляет от 0,09-0,35 м/год. Лессовые просадочные грунты, используемые в качестве оснований фундаментов, при замачивании резко снижают свои физико-механические свойства, здания и сооружения деформируются от неравномерных осадок (просадок) и приходят в аварийное состояние. Сильно увлажненные грунты подвергаются морозному пучению. В следствие слабой водопроницаемости грунтов вертикальный и горизонтальный дренажи не эффективны или полностью непригодны.

Подрайон 3-б. Подрайон приурочен к Кулундинской впадине и крайней юго-западной части Приобского плато, где встречаются отложения кулундинской свиты, перекрытые покровными лессовыми образованиями. В разрезе преобладают супесчаные породы с коэффициентом фильтрации 0,08-0,43 м/сутки. Глубина залегания грунтовых вод в пределах от 3-5 до 10 м. Мощность просадочных грунтов от 2-3 до 4-5 м, грунтовые условия по просадочности 1 типа. Фильтрационные свойства лессовых супесчаных пород значительно (в 2-3 раза) превышают аналогичные характеристики подрайона 3-а. Замачивание лессовых супесей в меньшей мере влияет на снижение прочностных и деформационных свойств, чем суглинков в подрайоне 3-а. При подтоплении территорий возможно применение дренажа. Физико-геологические и инженерно-геологические процессы и явления аналогичны подрайону 3-а.

Район 4 - потенциально неподтопляемые территории.

Район характеризуется распространением эоловых песков и приурочен к ложбинам древнего стока и надпойменным террасам крупных рек. Мощность песков 4-9 м. Зона аэрации сложена хорошо отсортированными мелко- и среднезернистыми песками, глубина залегания грунтовых вод 3-5 и более метров, коэффициент фильтрации 1-5 м/сутки. Обеспечен хороший отток инфильтрующихся вод. Величины колебания уровней грунтовых вод от 0,16 до 0,96 м/год. При нарушении дернового покрова пески подвергаются дефляции.

Район 5 - оползни.

Район вытягивается узкой полосой вдоль левого коренного склона долины р. Оби, представляющего собой уступ Приобского плато. На крутом склоне плато образуется пластовый выход подземных вод краснодубровской свиты, подстилаемый водоупорными глинистыми породами кочковской свиты (региональный водоупор), кровля которых залегает выше уровня воды в Оби. В результате суффозионного выноса песка из водоносного горизонта и подмыва коренного склона рекой, образуются оползни (обвалы). Особенно активны оползневые процессы в г. Барнауле под воздействием хозяйственной деятельности человека (утечки воды, подрезка склонов, пригрузка из отвалами и т. д.).

Предложенное инженерно-геологическое районирование Предалтайской равнины на основе учета главных геологических и инженерно-геологических процессов позволяет на предпроектных и ранних стадиях проектирования решать вопросы по выбору оснований, типов фундаментов, мероприятий по инженерной подготовке осваиваемых территорий и способов борьбы с опасными геологическими процессами, прогнозировать техногенное влияние на геологическую среду и разрабатывать концепцию литомониторинга.