ДЕФОРМИРУЕМОСТЬ ЛЕССОВЫХ ПОРОД

НА УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЯХ ПРИОБСКОГО ПЛАТО

 

В.И. Осипов,  И.И. Молодых,  Г.И. Швецов,

Т.А. Горбунова,  Б.Ф. Азаров,  С.Г. Платонова

 

ИГ РАН,

Алтайский государственный технический университет им. И.И.Ползунова

 


Приобское плато характеризуется сложной геоэкологической и инженерно-геологи-ческой обстановкой. Высокая техногенная нагруженность площадей обуславливает активизацию опасных природно-техногенных геологических процессов и явлений, вызывающих существенные социальные, экологические ущербы и негативные ситуации в экосистеме многих городов края, в том числе, на территории г. Барнаула. Этому способствуют: значительная расчлененность рельефа, изменчивость уровненного режима р. Оби, сложность геологического и геоэкологического развития региона, наконец, наличие в составе покровной толщи неустойчивых в геодинамическом отношении просадочных многослойных лессовых пород.

В данном регионе и на территории г. Бар- наула не проводились комплексные инженерно-геологические исследования опасных природно-техногенных геологических процессов и явлений, не разработаны общие тенденции стратегии и тактики защиты объектов многоотраслевой инфраструктуры города в условиях активизации ОГП при интенсивном техногенезе.

В рамках разработанной ПНИИИИС (1994 г.) схемы инженерной защиты г. Барнаула от опасных геологических и гидрологических процессов осуществляются лишь отдельные инженерные мероприятия. В основном работы сосредоточены на отселении жителей из оползневой зоны. Вместе с тем около 20 промышленных предприятий машиностроения, химической, легкой промышленности и энергетики расположены вдоль бровки берегового склона. Здания и сооружения этих предприятий, внутризаводские железнодорожные пути приближены к бровке склона до 10-150 м. Усугубляет ситуацию тот факт, что около 40% промышленных зданий, сооружений и инженерных коммуникаций в пределах берегового склона находятся в аварийном и предаварийном состоянии.

С учетом изложенного поставлена задача - раскрыть закономерности активизации ОГП в связи с необходимостью организации в последующем целенаправленных инженерно-геологических исследований и обоснованного прогноза их активизации при техногенезе.

В данном регионе доминируют следующие два парагенетических ряда опасных природно-техногенных геологических процессов и явлений:

1 - интенсивные и порой катастрофические (особенно во время подъема уровня в р. Оби при весенних паводках) проявления боковой эрозии и оползневые явления в береговых уступах и прилегающих участках террасовых и водораздельных склонов. Здесь преобладают точечные и локальные линейные трансформации геологической среды с потерей устойчивости пород в зоне влияния эродируемых береговых уступов, образованием систем трещин оползневого отпора и смещением пород в контурах оползневых цирков;

2 - просадочные деформации и оползневые нарушения в лессовом покрове в результате подъема уровня подземных вод и подтопления просадочных пород, как оснований сооружений. В границах этого парагенетического ряда преимущественно развиты крупноплощадные региональные изменения. За счет высокой влагоемкости и низкой водоотдачи лессовых пород произошел подъем уровня грунтовых вод, подтопление грунтов как оснований сооружений, потеря их устойчивости и, в итоге, просадочные и оползневые деформации.

Под влиянием развитой инфраструктуры города в условиях интенсивного техногенеза происходят значительные изменения геологической среды (Швецов, 1989 ), в т. ч. и природных  условий. Всякие изменения активизируют природные негативные геологические процессы и явления. Воздействия разнообразных и многочисленных факторов техногенеза вызывают активизацию геологических процессов и явлений и формирование природно-техногенных ОГП. Последние часто наносят огромный ущерб городскому хозяйству. Сущность самих процессов и явлений раскрывается на примере территории г. Барнаула.

Одним из основных природных факторов,  определяющих  развитие ОГП в районе г. Барнаула,  является  р. Обь.   Исторически г. Барнаул сравнительно редко подвергался влиянию паводочных подъемов воды в р. Оби. По мере развития города в русле и на пойме реки появилось более 60 инженерных сооружений. Особенно интенсивно строительство шло в 1960-1980-е гг. В настоящее время существует проблема взаимодействия объектов города с речным потоком р. Оби, особенно в паводочный период.

Подтопление жилых построек и хозяйственных помещений города начинается при абсолютных отметках уровня воды в р. Оби 133,09 м. Происходит затопление значительных площадей правобережной поймы. При подъеме воды до абсолютных отметок 133,29-133,49 м начинается затопление левобережной поймы (пос. Ильича, территория кожевенного завода). Далее при повышении уровня идет подтопление помещений судоремонтного завода (правобережная пойма), территории спичечной фабрики (долина р. Барнаулки).

Во время высоких паводков происходит естественное усиление активных планово-высотных переформирований русла р. Оби в районе г. Барнаула. Активизация руслового процесса (изменение морфологического строения русла и речной поймы) негативно влияет на работу практически всех инженерных сооружений, расположенных в русле, по берегам и на пойме реки. Как правило, проявление боковой эрозии (размыв коренного берега) и оползневые деформации тесно связаны между собой. Так, в районе городского водозабора № 2 идет процесс развития речных излучин. Скорость размыва вогнутых береговых  излучин до 70 м/год.  Следствием смещения реки к левому коренному берегу является активизация оползней. За период 1897-1986 гг. левый коренной берег р. Оби в районе г. Барнаула подвергся значительному  разрушению. Хотя интенсивность его размыва на 1-2 порядка ниже, чем интенсивность переформирования поймы и островов в русле р. Оби, на участке от санатория “Барнаульский “ до устья р. Барнаулки протяженностью около 4 км за 100 лет берег отступил на 70-120 м. С середины 50-х годов отмечено увеличение темпов разрушения коренного берега в пределах городской черты.

Схематично распространение ОГП на Приобском плато и территории г. Барнаула показано на рис. 1. Геоморфологические особенности исследуемой территории иллюстрируются табл. 1 и рис. 2.

 

Таблица 1 Геоморфологическое районирование территории

 

Генетическая

категория

рельефа

Морфо-структура

Морфогенетические

типы рельефа

Условные

 обозначения

Абс.

отметки,

м

Возраст

рельефа

Аккумулятивно-денудационный

Приобское

плато А

Пологоволнистая, глубокореечненная поверхность водораздельных пространств

 

 

 

 

 

1. Касмaлинско-Барнаульский увал

А - I - 1

170-284

QII - QIV

 

 

2. Барнаульско-Алейский увал

A - I - 2

- // -

- // -

Эрозионно-аккумулятивный

 

Условно-бугристая, участками заболоченная поверхность древней долины Барнаулки

Б - II

170-180

QII - QIV

 

 

Пологонаклонная условно-бугристая поверхность I погребенной террасы Барнаулки

Б - III

140-170

QIII - QIV

 

 

Плоская поверхность пойм р.р. Барнаулки и Пивоварки

Б - IV

130-220

QIV

 

Террасиро-ванная олина р. Оби - Б

Плоская, участками заболоченная поверхность пойм р. Оби

Б - I

128-135

QIV

 

 

 


 


Рис.1. Инженерно-геологические особенности техногенно-нагруженных территорий

Приобского плато и г. Барнаула

 

Геолого-генетические комплексы лессовых пород краснодубровской свиты нижне-среднего плейстоцена:

1 - QI-IIkrd3;   2 - QI-II3-4krd2;    3 - QI-II2krd2; 4 - QI-II1krd2; 5 - нерасчлененный комплекс пород QIII-IV.

 

Элементы и формы рельефа : 6 - овраги; 7 - оползневые склоны; 8 - малые реки; 9 - сезонные естественные водотоки;   Геологические границы : 10 - лессовое плато; 11 - долина р. Барнаулки (первая, вторая и третья надпойменные террасы).   Прочие обозначения: 12 - граница промзоны;  13 - границы города;   14 - подтапливаемые площади;   15 - территории с высоким положением уровня природно-техногенного водоносного горизонта;   16 - участки активного размыва береговых уступов и склонов р. Оби паводковыми водами;  17 - местоположение промышленных объектов с высокой техногенной нагрузкой на геологическую среду:

     1 - Барнаульский шинный завод; 2 - ТЭЦ-3; 3 - АО “Химволокно”;  4 - ТЭЦ-2;  5 - Алтайский моторный завод;

     6 - мясокомбинат

 

 


 

 


Рис.2. Геоморфологическая схема.

Масштаб 1:50 000  (по данным Бородавко В.Г., 1990 г.)

 

Условные обозначения к геоморфологической схеме

Формы рельефа


I. Аккумулятивные

            1. Речные

- пойма

- надпойменная терраса

2.Пролювиальные

                - конус выноса

             3. Эоловые

- пески бугристо грядовые

                4. Гравитационные

- оползни

                - осыпь, обвалы

 

     1      - номер оползневого района

II. Денудационные

1. Эрозионные

- лога

- овраги

2. Суффозионные

- воронки, блюдца

- граница между морфо-

- генетическим типами

- граница оползневой зоны

А-I-1,     - индекс геоморфологи-

А-III         ческого типа рельефа

      I       - граница оползневой зоны

 


 

Охарактеризуем лессовую толщу Приобского плато.

Минералогический состав глинистой фракции лессовых пород краснодубровской свиты представлен гидрослюдой, смешаннослойными образованиями гидрослюдисто-монтмориллонитового, в качестве примесей встречаются каолинит и монтмориллонит (Горбунова, 1975). Лессовые породы не засолены,  общее    количество водорастворимых

солей характеризуется плотным остатком водных вытяжек и изменяется от 0,09 до 0,159%. Структура грунта (по Ларионову, 1966) зернисто-пленочная, с коагуляционно-кристаллизационными воднорастворимыми пленками, значительно реже - зернисто-пленочная и агрегативная. Почти повсеместно грунты макропористые. Внутренняя часть пор, как правило, свободная, не уплотнена и не инкрустирована. Такая структура легко разрушается  при увлажнении  на глубине   4-5 м. Встречается легкая инкрустация карбонатами одиночных пор.

Гранулометрический состав лессовых суглинков характеризуется содержанием глинистых частиц - 16-23%, пылеватых - 66-72%, песчаных - 10-25%. В естественном залегании они находятся в агрегированном состоянии.

Плотность пород с глубиной увеличивается, при этом отмечена общая тенденция увеличения плотности с уменьшением абсолютных отметок. Грунты обладают невысокой водопрочностью. Время размокания образцов (размер 3´3´3 см в воздушно-сухом состоянии), в большинстве случаев, составляет 1-2 минуты. Размокание, как правило, идет бурно, россыпью. Для отдельных, более плотных разностей суглинков, скорость размокания увеличивается до 10-15 минут. В связи со слабой водопрочностью лессовидные суглинки и супеси легко размываются текучими водами, что приводит к сравнительно быстрому развитию эрозионных процессов и к просадкам грунтов в основании сооружений при замачивании их в процессе эксплуатации зданий и сооружений. Общим для лессовых пород краснодубровской свиты является просадочность I типа и лишь на отдельных участках проявляется просадочность II типа или грунты непросадочные. Мощность просадочной толщи по территории не одинакова. В выделенных инженерно-геологических подрайонах значение ее варьирует от 5-7 м до 12 м и связана со стратиграфическим положением толщи лессовых пород, что и прослеживается при характеристике 200 метровой зоны уступов коренного берега реки Оби (табл. 2).

 


 

Таблица 2 Характеристика берегового уступа коренного берега р. Оби в районе г. Барнаула (в пределах лессовых пород Приобского плато)

 

 уч-ка

Длина по бров-ке, м/высота уступа, м

Состояние склона и положение относительно уреза воды

Геолого-генетический комплекс

Метологический состав пород и мощность просадочной толщи

Гидрогеология

Опасные геологические процессы

1

2

3

4

5

6

7

I

5280/

до 110

На протяжении около 11 км в основании склона низкая и высокая пойма с абсолютными отметками поверхности 130-135 м. Ширина поймы

до 1,5 км.

QIIIkrd3

верхнечетвер-тичные отложения

 

Суглинки и супеси лессовидные верхней Краснодубровской подсвиты мощностью до 15 м. Мощность просадочной толщи 8 м.

Выходы подземных вод в основании берегового склона по контакту Краснодубровской и Кочковской свит.

Локализованный водоносный горизонт на отм. 180 м мощностью 4,5 м.

Оползни-сдвиги на всей высоте склона, оползни-цирки,

оползни-блоки.

2

1980/

60-110

Подмыв берегового склона практически отсутствует. Крутизна склона 30-40 %.

QII3-4krd2

среднечетвер-тичные отложения

 

Суглинки и супеси лессовидные верхней толщи средней Краснодубровской подсвиты, мощность 15 м. Залегают на Q2krd2, мощность просадочной толщи 9-10 м.

Локализованы водоносные горизонты, питающиеся атмосферными осадками и утечками из пром. установок и инж. коммуникаций. Запасы подземных вод значительны.

1) Подмыв берега отсутствует (район антропогенных оползней и промоин).

2) Подтопление жилого массива (пос. Ильича) и пром. предприятия (деревообрабаты-вающий завод)

3

1800/

60-110

 

QII2krd2

среднечетвер-тичные отложения

Суглинки и супеси лессовидные средней толщи средней Краснодубровской подсвиты. Мощность 12-15 м, залегают на Qikrd2. Мощность просадочной толщи 7-8 м.

На отметке 140-150 м выходы подземных вод по кровле Кочковских глин, дебит 20-25 л/сек.

Суффозионные оползни;

оползни-потоки, сплывы, оплывины;

антропогенные оползни.

4

3720/

50-60

На протяжении 2,3 км в юго-восточной части участка склон обнажен, обрывистый, ближе к устью р. Барнаулки задернован. Бичевник имеет значительные размеры.

QIIIkrd2

среднечетвер-тичные отложения

Суглинки и супеси нижней толщи средней Краснодубровской подсвиты. Мощность 12-15 м. Мощность просадочной толщи 6-7 м и 9-10 м.

Выклинивание водоносного горизонта по кровле кочковских глин и несколько выше по кровле суглинков. Примерный расход родников в межень 10-15 л/сек.

Образование суффозионных оползней в сочетании с эрозионной деятельностью р. Оби.


Другим геоморфологическим элементом территории г. Барнаула является эрозионно-аккумулятивная долина р. Барнаулки, сложенная мелко- и тонкозернистыми песками трех прислоненных террас. Между Приобским плато и террасами склоны представлены песчано-суглинистыми грунтами.

Первая и вторая террасы имеют водоносный горизонт, дренируемый р. Барнаулкой. На третьей террасе и склонах грунтовые воды типа “верховодки” приурочены к линзам заглинизированных прослоев. Грунтовые воды встречаются на глубине 13-15 м и дренируются р. Барнаулкой и р. Обью.

Длительное стояние высоких уровней в р. Оби с апреля по июль является первопричиной подтопления центральной части города грунтовыми водами. Река Барнаулка и ручей Пивоварка, протекающие через центральную часть города, являются естественными дренами. В период стояния высоких уровней воды в р. Оби р. Барнаулка оказывается в подпоре. Как итог происходит резкий подъем уровня грунтовых вод (УГВ) на значительной части территории города. Схема подтопления территории центрального района представлена на рис. 3.

Дадим характеристику грунтовых вод этой части города. Водоносные горизонты пойменных отложений 1-ой, 2-ой, 3-ей террас р. Барнаулки объединяются в один первый от поверхности водоносный комплекс аллювиальных отложений с границами:

·       верхняя - свободная поверхность на глубинах от 0,0 до 10,6 м;

·       нижняя - водоупор - суглинки и глины Кочковской свиты.

Годовая амплитуда колебаний от 0,22 до 3,04 м. Максимальные амплитуды колебаний на участках территории с гидрологическим речным режимом вблизи естественных дрен р. Оби и р. Барнаулки. Минимальные уровни устанавливаются в марте, максимальные - в мае-августе.

Наложение на неблагоприятные природные условия техногенных факторов (дополнительная инфильтрация утечек водонесущих коммуникаций, уменьшение испарения под зданиями и покрытиями, задержки подземного стока заглубленными частями зданий и т. д.) изменяют водоносный баланс в сторону накопления грунтовых вод.

Существующая застройка территории подтопления представлена селитебной зоной, куда входит 4 района (рис. 3):

1.    Поселок Кирова - состоит из застройки частного сектора;

2.    Микрорайон Алтайского завода агрегатов (АЗА) с многоэтажной застройкой, благоустроен;

3.    Район преимущественно одноэтажной застройки от р. Пивоварки до Красноармейского проспекта;

4.    Район малоэтажной застройки с единичными многоэтажными домами от проспекта Красноармейского до р. Оби. Наиболее благоустроенный район.

Промышленная зона, в основном, сконцентрирована рядом с 1-м и 2-м селитебными районами вдоль р. Барнаулки. Наибольшую территорию занимает завод АЗА с прилегающими предприятиями. Его площадь 20 га, водопотребление 4200 м3/сут. Территория завода подтоплена. Кроме высокого уровня грунтовых вод имеется экологическое загрязнение атмосферы. В холодное время года в тихую безветренную погоду в долине р. Барнаулки наблюдается скопление смога, как результат работы около 30 котельных, работающих на угле.

Следует также отметить, что в период строительства дорожных развязок к коммунальному мосту на правом берегу р. Барнаулки в течение трех лет в связи с нарушением природного ландшафта (выемки, подсыпка грунта) наблюдались пыльные бури и большая площадь подвергалась эрозионному размыву атмосферными и талыми водами.

Другая естественная дрена, условно называемая ручьем, - Пивоварка, за последние 30 лет подверглась интенсивному хозяйственному освоению. Долина Пивоварки относится к мелкому порядку, имеет длину около 12 км, почти полностью находится в городской черте. В рельефе долина выражена слабо, не имеет террас, выработана в песчано-глинистых отложениях. Ширина русла от 0,5 до 3 м, берега в основном пологие. Крутые берега подмываются и обрушаются, что заставляет местных жителей устраивать подпорные стенки.

В современном формировании русла ручья и склонов долины большое значение играет хозяйственная деятельность человека. Значительную мощность и распространение имеют насыпные грунты (шлак, зола, бытовые отходы, песок, супесь, суглинок), которые прикрывают практически все естественные отложения.

Еще в 50-е годы ручей был чистым, имел естественные берега и чистые склоны. В современном состоянии русло является местом  свалки  и  канализации  для местных


 

 

 

 

 - номер района селитебной зоны

 

 

 - р. Барнаулка

 

 

 

 - подтопленный участок с максимальной

 глубиной залегания грунтовых вод (У.Г.В.)

 от 0.0 до 2.0 м

 

 

 

- потенциально подтопляемый участок

с максимальной глубиной залегания грунтовых вод (У.Г.В.) от 0.0 до 5.0 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3. Схема подтопления территории Центральногог района г. Барнаула.

 

 

 


жителей и промышленных предприятий. Значительную долю в водном потоке в течение всего года занимают сбросовые техногенные и хозяйственно-фекальные воды.

Территории, примыкающие к долине Пивоварки, подвержены подтоплению и даже заболачиванию. Одна из причин развития негативных физико-геологических процессов - изменение гидрологического режима ручья в результате хозяйственного освоения его долины. Поверхностный сток затруднен из-за спланированности территории, застройки жилыми домами, наличия оврагов, замкнутых повышений в рельефе, кюветов вдоль проезжих частей улиц, поднятия бровки берега. Все это приводит к аккумуляции ливневых и талых вод.

В долине Пивоварки преобладает одноэтажная жилая застройка. Ее влияние на режим грунтовых вод проявляется в виде инфильтрации воды из водонесущих сетей и огородов, конденсации и накопления влаги под зданиями и искусственными покрытиями. С увеличением темпов застройки как промышленной, так и многоэтажной, на прилегающей к участку территории растет водопотребление и, как следствие, утечки из водонесущих сетей, растут и площади с асфальтобетонным покрытием. Все это в конечном итоге увеличивает положительную составляющую баланса грунтовых вод. Такую же роль играет инфильтрация промышленных стоков с многочисленных промышленных и автотранспортных предприятий, тяготеющих к долине Пивоварки, а также нарушения поверхностного стока и уменьшение инфильтрации талых и дождевых вод в местах их формирования и выпадения за пределами долины за счет значительных площадей с асфальтобетонным покрытием.

Вывод ливневой канализации в долину Пивоварки по ул. Малахова, Северо-Западной и в бортах депрессии в парке “Юбилейный” увеличил поверхностный сток ручья.

Фактически промышленно-гражданская застройка имеет огромное влияние на формирование режима грунтовых вод и является основным фактором в развитии процесса подтопления территории.

Систематическое засорение русла бытовыми отходами и строительным мусором привело к подъему ложа и как следствие к повышению абсолютных отметок уровней воды. Следовательно, дренирующая способность ручья со временем снижается.

С учетом вышеизложенного сформировался нарушенный поверхностный естественно-климатический режим подземных грунтовых вод. Глубина залегания максимального УГВ на площади распространения гидрологического вида режима составляет от 0,46 до 1,5 м, на абсолютных отметках - 161,85-171,51 м.

Минимальные уровни залегают на глубине 0,83-2,05 м, на абсолютных отметках - 161,48-170,96 м. Величина весеннего подъема УГВ мало отличается от годовой амплитуды  колебаний и составляет 0,5-0,6 м.  Годовая амплитуда колебания уровня от 0,37 до 0,65 м. Продолжительность стояния высоких УГВ 150-180 суток.

По опросам местных жителей в 1960-1961 гг.  при проходке скважин для индивидуального водоснабжения в пределах распространения нарушенного гидрологического режима грунтовые воды не были встречены на глубинах до 10-12 м. В середине 80-х годах минимальные уровни грунтовых вод в пределах исследуемой территории вскрывались на глубине 1-2 м. Таким образом, УГВ повысились более чем на 10 м за 25 лет, в среднем 0,4 м/год. Схема гидроизогипс на территории, прилегающей к р. Пивоварке, представлена на рис. 4.

Характерным примером развития ОГП и, в частности, повышения УГВ в результате утечек из водонесущих коммуникаций крупных промышленных объектов может служить  ТЭЦ-3 г. Барнаула. До начала строительства (1976 г.) подземные воды до глубины 30 м не встречались. В период строительства и эксплуатации (1976-1986 гг.) утечки из более чем 20 видов подземных водонесущих коммуникаций сформировали “верховодку” на глубинах от 0,8 до 20 м. В целом за 1984-1992 гг. подъем УГВ составил более 8 м.

Промплощадка ТЭЦ-3 служит примером кардинального изменения инженерно-геоэкологических условий при замачивании лессовых грунтов результате подтопления (Осьмушкин, 1996). Замачивание грунтов привело к неравномерным осадкам фундаментов главного корпуса ТЭЦ-3. По данным геодезических наблюдений (1981-1995 гг.) годовые осадки колонн изменились от 9 до 65 мм.

Неравномерные просадки лессовых грунтов приводят в аварийное состояние многочисленные здания и сооружения г. Барнаула. Осадки зданий достигают нескольких десятков мм и носят, как правило, неравномерный характер.

 


 

Условные обозначения

 

 

Гидроизогипсы грунтовых вод

и их абсолютные отметки,

 приведенные по состоянию

на 25.03.1986 г. (минимальные значения уровней).

 

То же, по состоянию на 15.05.1986 г. (максимальные

значения уровней).

 

 

 

Рис. 4. Схема гидроизогипс на территории, прилегающей к р. Пивоварке

от ул.Северо-Западной до ул. Советской армии.

Масштаб 1:12 000

 


Дадим характеристику оползневых деформаций в зоне влияния береговых склонов и уступов в долине р. Оби.

Левобережный склон р. Оби на всем протяжении городской черты (21,5 км) высокий (60-120 м) и крутой (30-90о). Оползневая зона находится на стыке Приобского плато и долины р. Оби с ее притоком р. Барнаулкой.

Геологическое строение представлено четвертичными отложениями верхнеплиоценовыми Краснодубровской и Кочковской свит.

Базисом оползневых тел служат голубые плотные суглинки. К песчаным пластам краснодубровской свиты приурочено 1-2 маломощных (175 м) безнапорно- и слабонапорных водоносных горизонта. Разгрузка подземных вод этих горизонтов происходит круглогодично на склон и в подошву склона.

Практически весь левый берег р. Оби в городской черте изрезан оползневыми цирками и оврагами. Левобережный склон Оби подвержен наибольшей овражной эрозии. Здесь, в основном, развиты глубокие, но короткие овраги. Это обусловлено тем, что на плато уклон местности большей частью направлен от бровки плато, а не к ней. Поэтому водосборная площадь относительно небольшая. А интенсивность роста вершины оврага зависит от количества поступающих талых и дождевых вод, которые и размывают породы склона. Здесь в пределах Приобского плато можно выделить 3 участка (Осьмушкин и др., 1993).

Первый участок - между мясокомбинатом и ТЭЦ-2. Большинство оврагов этого участка имеют ограниченную длину - 60-100 м. Лишь один овраг имеет длину 900 м. Ширина оврагов 100-750 м, врез - 30-80 м. Многие из них ветвятся, имея короткие отвершки.

Большинство оврагов находится в стадии выработки профиля равновесия с интенсивной донной эрозией и Y-образной формой в поперечнике. Отдельные овраги - в стадии затухания процесса оврагообразования. В нижней части их уклон уже относительно пологий, скорость водных потоков небольшая.

Многие овраги вскрывают водоносные горизонты краснодубровской свиты, в результате по дну их текут постоянные водотоки, которые способствуют развитию донной и боковой эрозии.

В местах выходов в оврагах подземных вод или скрытого стока промышленных стоков иногда наблюдаются суффозионные процессы и развитие небольших оползней.

Отдельные овраги имеют расширенную среднюю часть (с видом мелкой ложбины), а в устьевой части - суженную горловину.

Второй участок расположен между железнодорожной выемкой и ул. Шевченко. Овраги второго участка аналогичны оврагам первого, но более короткие (длина не превышает 50-200 м) с меньшим врезом (20-50 м).

Характерный овраг этого участка, расположенный субпараллельно руслу Оби по ул. Маяковского,  имеет  длину 600 м, врез - 10-40 м, ширину - от 50 до 200 м.

Далее, выше по течению Оби от ул. Шевченко до р. Барнаулки Обской склон сложен песками и оврагообразование здесь не получило развития.

Третий участок Обского склона находится в нагорной части Барнаула, между пер. Присягина и городским  водозабором №1.

Водосборная часть этих оврагов также незначительна ввиду уклона местности в сторону от реки. Поэтому также ограничена и длина оврагов от 100 до 600 м. Лишь овраг у 1-го водозабора имеет длину 900 м. Врез оврагов 30-60 м. Большинство их также в стадии выработки профиля равновесия. Образование ряда оврагов на данном участке связано с  антропогенной деятельностью. Примером являются овраги у Барнаульского санатория (на склоне Оби выше устья р. Барнаулки).

Рост этих оврагов происходит не только за счет природных факторов (сток талых, ливневых и родниковых вод), но и за счет аварийных утечек канализационных вод из маломощных водоприемных камер и колодцев станции перекачки сточных вод гор. управлением “Водоканал”, которые не справлялись с дополнительными притоками воды в весенний паводковый период. По этой же причине возникло 6 овражных отвершков длиной 37-80 м, шириной 25-30 м и глубиной 3-15 м. В отдельные весенние сезоны размыв бортов оврага достигал 15-30 м. Средняя величина роста отвершков оврага составляла 5,4-6,2 м в год. Под угрозой разрушения оказались станция перекачки, а также прачечная, гаражи и теплотрасса санатория. Частичной засыпкой вершины оврага рост  его приостановился, но при повторных утечках может возобновиться.

Ежегодно в городской черте происходит 10-20 оползневых подвижек. За последние 25 лет зафиксировано более 300 оползней. Объ-емы оползших масс грунта составляют от 10 до 200 тыс. м3. Имеются заколы крупных еще не сошедших блоковых тел до 1,5 млн. м3 в объеме и до 800 м по фронту. Последние годы характеризуются ухудшением оползневой обстановки. Свидетельством тому - увеличение количества оползней в год (до 30).

Генетически в пределах городской черты выделяются оползни эрозионные, суффозионные, антропогенные и полигенные.

По коэффициенту устойчивости на территории города преобладают оползни со значениями до 1, что характеризует склоны как неустойчивые. Коэффициент пораженности изменяется в пределах 0,14-0,61; следовательно, территория оползневой зоны относится к средне- и сильнопораженной.

Характер оползневого Обского склона на территории города в значительной степени в целом определяется геологическим строением, а в частности антропогенной нагрузкой на прибровочную часть склона.

Причина активизации оползневых процессов и их проявление приурочены к действующим инженерным сооружениям. Промышленные предприятия, расположенные в прибровочной части Обского плато, дополнительно обводняются береговой склон за счет промышленных утечек. Кроме того, предприятия допускают пригрузку оползневых склонов свалками промышленных отходов.

На участке оползневого склона от городского водозабора №1 до устья р. Барнаулки (1 оползневый район (рис. 2), протяженность около 4 км) основным фактором в образовании оползней являются абразионная деятельность р. Оби. Всего на этом участке прослеживается 6 крупных оползней-сдвигов, образовавшихся в 1991-1993 гг. Последний такой  оползень  в этом  районе был в июле 1974 г.

Интенсивное разрушение склона на этом участке идет в тех местах, где имеются выходы грунтовых вод, прослеживаются оползневые цирки шириной по фронту от 20-30 до 150-300 м с углублением в склон до 15-40 м. Наиболее интенсивно эрозионный размыв бичевника и склона происходит в паводки.

Для периода половодья характерны две паводочные волны. Первая волна вызвана таянием снега в равнинных и предгорных районах и проходит в конце апреля - начале мая. Вторая, летняя волна связана с таянием снега и ледников в горной части бассейна и проходит в конце мая - середине июня.

За 30 лет (1960-1980 гг.) бровка коренного берега в г. Барнауле отступила на 17-20 м.

Для участка оползневого склона от овчинно-меховой фабрики до железнодорожного моста протяженность 2,3 км (2 оползневый район, рис. 2) характерно образование суффозионных оползней. Подошвой и водоупором служат суглинки Кочковской свиты, которые обнажены в подножье берегового уступа почти на всем протяжении участка.

По всей длине склона отмечается выклинивание водоносного горизонта в виде двух пластовых выходов подземных вод: один по контакту Краснодубровской и Кочковской свиты, второй (выше) по кровле слоя суглинков.

На участке от нефтебазы до железнодорожного моста суффозионные оползни сочетаются с эрозионной деятельностью р. Оби, что резко увеличивает активизацию оползневых процессов. Оползневые цирки имеют протяженность по фронту 50-100 м, глубина захвата бровки до 15 м, мощность оползневого тела до 7-10 м.

На участке от железнодорожного моста до границы Ленинского и Октябрьского районов протяженностью около 5 км (3 оползневый район, рис. 2) в прибровочной части склона расположены многочисленные промышленные предприятия с большим объемом водопотребления.

По контакту Краснодубровской и Кочковской свит в основании берегового склона (абсолютные отметки 140-150 м) отмечаются выходы подземных вод с дебетом 20-25 л/сек, что приводит к вымыву песков в основании и обрушению берегового уступа.

На наиболее водообильных и активных участках берегового склона эти процессы приводят к образованию суффозионных оползней.

Антропогенным по генезису был оползень 6.05.1973 г., сошедший в районе деревообрабатывающего завода и сопровождавшийся человеческими жертвами. Оползень образовался в результате смещения древесных отходов в смеси с глинистым грунтом при сбросе промышленных вод. Антропогенная деятельность в формировании оползней принимает все более доминирующий характер (Бородавко, 1990). Этот фактор проявляется как прямо, так и косвенно. За 1974-1984 гг. зафиксировано 10 оползней антропогенного генезиса. Наибольшее количество оползней (8) связано с обводнением и увлажнением склонов в результате выпадения атмосферных осадков, так и аварийных утечек их различных водонесущих коммуникаций. Последними буквально насыщена прибровочная часть плато, как на промышленных, так и в жилых массивах.

Вторыми по количеству (3) оползней из антропогенных факторов являются нагружение прибровочной части плато и верхней части насыпными грунтами, отходами производства и хозяйственно-бытовыми отходами. Это свалки КЖБИ-1, а/к 1343, ДЭУ Октябрьского района, нефтебазы, ул. Тачалова и другие. Они организованы без расчетов и должной инженерной подготовки склонов. Дренажные мероприятия по сбору и отводу поверхностного и подземного стока не предусматривались.

Откосы, как правило, имеют крутизну 20-40о и являются неустойчивыми и предельно устойчивыми.

При переувлажнении грунтов свалы или отдельные фрагменты скатываются вниз по склону, особенно часто в весенний период. Пример оползания свалок на ул. Тачалова, 1 (оползень  30.03.1981 г.), на нефтебазе (оползень  7.07.1980 г.) и другие.

Подрезкой склона южнее 1 отстойника ПО “Химволокно” в 4-ом оползневом районе при прокладке труб золопровода ТЭЦ-2 был спровоцирован небольшой оползень объемом около 1000 м3. Аналогичная ситуация возникает обычно при прокладке компрессоров, сбрасывающих промстоки от предприятий в р. Обь.

Рост оползневых цирков в сторону промышленных предприятий происходит со скоростью 2-5 м/год, на отдельных участках до 10 м.

Полигенный генезис, т. е. при действии совокупности оползнеобразующих факторов, имеет большинство оползней (18). Это сочетание суффозионно-эрозионной, суффозионно-антропогенной, эрозионно-антропогенной деятельности в различных вариантах. При этом преобладают суффозионно-антропоген-ные (10) и суффозионно-эрозионные (5) факторы. Оползни полигенного генезиса имеют самые разные размеры - от нескольких сотен кубических метров до нескольких тысяч кубических метров.

Выводы:

1. Геоэкологическая обстановка в пределах территории города осложнена существованием двух геоморфологических элементов (Приобское плато, сложенное лессовыми грунтами и долина р. Барнаулки), низким базисом эрозии р. Оби (абсолютная отметка регионального водоупора 114 м) и наличием ОГП (оползневые деформации берегового уступа, подтопление значительных по площади участков жилой застройки, просадками лессовых грунтов под жилыми зданиями и промышленными сооружениями).

2. С учетом вышеизложенного необходима организация целенаправленных инженерно-геоэкологических исследований интенсивного техногенеза с целью обоснования прогноза    активизации  ОГП  на  территории г. Барнаула.

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1.     Бородавко В.Г. Сводный отчет по стационарным наблюдениям за геодинамическими (оползневыми) процессами левого берега р. Оби в г. Барнауле от 1974-1984 гг. Кн. 2. Барнаул. 1989 (фондовые материалы).

2.     Горбунова Т.А. Характеристика лессовых пород г. Барнаула как основа инженерно-геологичесекого районирования его территории: Автореф. дис. ... канд. геол.-мин. наук. М., МГУ, 1975 г.

3.     Ларионов А.К. Инженерно-геологическое изучение структуры рыхлых осадочных пород. М., Недра, 1966.

4.     Осьмушкин В.С., Швецов А.Я., Ковтун Е.П. (Госстрой РСФСР. ПО “Стройизыскания” АлтайТИСИЗ) Отчет о работах по теме: Обобщение материалов инженерно-геологических изысканий территории г. Барнаула. 1 этап. Барнаул. 1992  (фондовые материалы).

5.     Осьмушкин В.С. Актуальные проблемы антропогенного воздействия на геологическую среду Предалтайской равнины // Сб. тез. пленарн. докл. Междунар. научно-практич. конф. Изд-во АлтГТУ. - Барнаул, 1996. - С. 49-59.

6.     Швецов Г.И. Лессовые просадочные породы южной оконечности Западно-Сибирской плиты и методы устройства оснований и фундаментов // Инженерная геология. - 1989. - № 5. - С. 52-60.