10634

В Нижегородской области развит карст карбонатный, сульфатный и карбонатно-сульфатный. Глубина залегания карстующихся пород составляет, как правило, 40-45 м. Наиболее широко карстопроявления распространены в центральной и южной частях Нижегородской области, где карстующиеся породы перекрываются хорошо проницаемыми песчаными образованиями, особенно в долинах рек, а также на участках тектонических структур 2 го и 3го порядка, характеризующимися близким залеганием или выходом на земную поверхность карстующихся пород.

Карстопроявления в соответствии с ТСН 22-308-98НН представлены в виде классификации для использования при промышленном и гражданском строительстве (табл.70).

Основой оценки закарстованных территорий для строительства является инженерно-геологическое районирование территории.

Районирование территории производится с учетом комплекса различных факторов, влияющих на развитие карстового процесса, и критериев, определяющих его состояние на данный момент. При этом поверхностные карстопроявления рассматриваются как интегральный показатель состояния карстового процесса, а датированные провалы – как индикатор его современной активности. Дешифрирование аэрофотоматериалов, изучение крупномасштабной топоосновы и маршрутное обследование позволяют получить необходимые исходные данные для районирования.

При инженерно-геологическом районировании территории по условиям, степени и характеру развития карста должны быть установлены категории устойчивости территории относительно карстовых провалов по интенсивности провалообразования и по степени диаметра карстовых провалов в соответствии с табл. 71 и 72.

141

Результаты районирования дают возможность проектным организациям определить степень пригодности выделенных площадей для возведения зданий и сооружений, выбрать и запроектировать наиболее целесообразный в данных условиях комплекс защитных мероприятий.

Требования к районированию определяются его масштабом, а также зависят от местных условий и специфических потребностей проектной задачи. Масштаб районирования задается в зависимости от стадии проектирования.

Выделение районов, участков и т.д. производится путем наложения на карту условий развития карста, степени и характера его развития, их составления и увязки. Следует учитывать, что контуры распространения карста не всегда совпадают с геологическими и геоморфологическими границами.

143

Таблица 71

Принципиальной основой районирования является историкогеологический анализ основных условий развития карста. Этих условий (по Д.С. Соколову, 1962) четыре: наличие растворимых горных пород, их водопроницаемость, движение в них или контактирующих с ними поверхностных вод, их растворяющая способность. При отсутствии хотя бы одного из основных условий карст не развивается, при наличии всех четырех условий - развитие карста неизбежно.

По скорости протекания наиболее опасен соляной карст. Для Нижегородской области наиболее характерны 2 основных литологических типа карста: карбонатный и сульфатный, а также смешанный - карбонатно-суль- фатный.

Сульфатный карст протекает в гипсах и ангидритах, которые в целом относительно монолитны, подвергаются интенсивному выщелачиванию преимущественно в кровле слоя, особенно на участках повышенной

144

трещиноватости (речные долины, участки эрозионных врезов и др.). Вследствие этого в верхней зоне толщи карстовый процесс протекает наиболее активно с образованием каналов, полостей, а при обрушении потолочин — карстовых провалов на поверхности земли.

Карбонатный карст (растворяются известняки и доломиты) протекает медленнее.

Наиболее интенсивно карстовые процессы протекают при переслаивании карбонатных и сульфатных пород. В результате обрушения полостей породы приобретают брекчиевидный облик, а наличие в воде сульфатов намного ускоряет процесс выщелачивания брекчиевидных карбонатов, превращая их в доломитовую муку.

Нижегородская область входит в карстовую область АлатырскоГорьковских поднятий. В пределах области выделяются несколько районов по особенностям развития карстовых процессов.

Окско-Клязминский район. Вскрытые эрозией реки Оки гипсангидритовые отложения залегают в ряде мест непосредственно под аллювием. Наиболее активен карст в районе города Дзержинска, на территории которого и прилегающих к нему промышленных предприятий ежегодно образуются в среднем 3...5 свежих провалов.

Окско-Сережинский район. В долинах рек Оки и Сережи обнажаются карбонатные отложения казанского яруса, а местами на поверхность выходят гипсы и ангидриты нижней Перми. В этом районе отчетливо проявляется приуроченность карстовых явлений к склонам речных долин.

Тешинско-Сережинский район. Карстовые процессы протекают в карбонатных породах казанского яруса и гипсово-ангидритовых отложениях нижней Перми. Для района характерно широкое развитие карста по всей территории. На Бебяевском, Балахнинском и Новоселковском месторождениях гипса встречаются пещеры и полости высотой до 7 метров.

Пьянский район. Наиболее интенсивное развитие карстового процесса наблюдается на левобережье южной ветви реки Пьяны. Карст развит в карбонатных отложениях верхней Перми и гипс-ангидритовых отложениях нижней Перми.

Тешинско-Сатисский район располагается за пределами распространения гипсов и ангидритов нижнепермского возраста. Развитые здесь трещиноватые доломиты верхнепермского и верхнекаменноугольного возраста растворяются медленно с образованием рыхлой мучнистой или обломочной массы, сколько-нибудь значительных полостей в породах не встречается, и на поверхности проявления карста обычно не наблюдается.

В Нижегородской области преобладает покрытый карст, когда над карстующимися породами залегают некарстующиеся породы: суглинки, глины, пески и т.д. Наиболее часто встречающиеся поверхностные и подземные проявления карста - это карстовые провалы, воронки, озера, карстовые «рвы», локальные оседания, оседания, карстовые (карстово-суффозионные) просадки, полости, пещеры.

145

При возникновении карстовых провалов и просадок происходит полное нарушение сплошности грунта. Вокруг провальной формы, как правило, не происходит нарушение сплошности грунта, а вокруг карстопроявления отсутствуют трещины.

На карстованных территориях основную опасность для зданий и сооружений представляют карстовые деформации локального характера (провалы, карстовые просадки, локальные оседания).

Особенностями закарстованных районов Нижегородской области явля-

ются:

1. Активное техногенное воздействие на карстовый и карстовосуффозионный процессы на территориях интенсивного хозяйственнопромышленного освоения.

2. Возможность возникновения экологических катастроф при техногенном воздействии на закарстованные территории.

При техногенном воздействии на геологическую среду закарстованных территорий возрастает интенсивность карстового и карстово-суффозионного процессов, вследствие увеличения скорости растворения карстующихся пород

ивыноса заполнителя из трещин и карстовых полостей, повышения нагрузки на кровлю полостей, изменения состава, состояния и свойств горных пород и т.д.

Следствием активизации этих процессов является изменение гидрогеологических условий, увеличение статических напряжений в грунте, передача динамических воздействий на грунт, изменение физико-механических характеристик грунтов.

Наиболее интенсивное техногенное загрязнение происходит на территориях промышленных предприятий, в местах складирования промышленных

ибытовых отходов, на участках нефтехранилищ и др.

Загрязнение карстовых вод может привести к загрязнению подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения, расположенных на значительных расстояниях от источника загрязнения.

Освоение закарстованных территорий приводит к удорожанию стоимости 1 м общей приведенной площади за счет увеличения объема и стоимости проектных работ на 10% и, естественно, за счет повышенных затрат на реализацию противокарстовых мероприятий в период строительства.

Одним из эффективных направлений в освоении закарстованных территорий является техническая мелиорация оснований, которая применяется обычно в комплексе с конструктивными противокарстовыми мероприятиями.

Наиболее активные процессы и явления, протекающие на территории Нижегородской области: речная эрозия, выветривание и делювиальный снос, оползни, овраги, карст, переработка берегов Горьковского и Чебоксарского водохранилищ.

Эрозия горных пород. Водная эрозия (размыв) горных пород является одним из наиболее распространенных экзогенных геологических процессов,

146

наряду с процессами выветривания, охватывает огромные территории. Овраги и реки покрывают густой сетью Нижегородскую область. Геологическая деятельность поверхностных вод зависит от массы воды, от скорости ее движения, от уклонов местности.

Масштаб и ущерб от эрозии колоссальны. Так, на территории России и сопредельных стран [Ф.В.Котлов, 1978] эродированные земли составляют около 165 млн. га, площадь с развитием оврагообразования – 50 млн. га, собственно оврагами занято 6 млн га. Площадь оврагов и промоин ежегодно увеличивается на 100 тыс га, сильно смытых земель – на 200 тыс. га, всех эродированных земель – на 1 млн га.

Основными факторами, определяющими интенсивность эрозии являются: 1) Климатические условия; 2) Геоморфология территории; 3) Характер почвенно-растительного покрова; 4) Свойства горных пород; 5) Гидрологические характеристики водных потоков; 6) Антропогенная деятельность.

Согласно Ф.В. Котлову, различают антропогенную и естественную эрозию.

Антропогенная эрозия возникает при воздействии хозяйственной деятельности на геологическую среду, вследствие чего происходит активизация естественных факторов, либо создаются новые факторы и условия, образующие эрозию.

Антропогенная эрозия возникает при искусственном изменении рельефа (подрезке склонов, устройстве насыпей, вертикальной планировке территорий и др.), изменении и уничтожении растительного и травяного покрова, почв и грунтов, поверхностного стока, микроклимата и др.

Наиболее часто встречающиеся виды эрозии – плоскостная и линейная. Плоскостная эрозия, как правило, связана с развитием земледелия.

Наибольшие площади эродированных пашен на территории Нижегородской области распространены в подзоне серых лесных почв. В Павловском, Сосновском, Дальнеконстантиновском, Перевозском и других районах смытые почвы составляют от 30 до 50% площади пахотных земель. В подзоне черноземов (Сеченовский, Починковский, Шатковский, Гагинский районы) процент их несколько меньше, но и здесь в отдельных районах водная эрозия развита достаточно сильно.

Наиболее благополучна обстановка в низменном левобережье реки Волги. Процессы плоскостной эрозии здесь развиты слабо.

Плоскостная эрозия в правобережье рек Оки и Волги наносит огромный ущерб народному хозяйству. По данным А.С.Фатьянова, в южной половине области ежегодно с каждого гектара смывается около 6 - 7 тонн пахотного слоя.

Плоскостная эрозия, равно как и линейная, наиболее интенсивно происходит весной при таянии снега, и в меньшей степени при летних ливнях и осенних дождях.

147

Оврагообразование, дорожная и речная эрозии являются разновидностями линейной эрозии.

Естественная овражная эрозия встречается практически на всей территории Нижегородской области, но наиболее развита в левобережье реки Ветлуги, на высоких правых склонах рек Оки и Волги, в правобережье реки Волги. Скорость развития (роста) оврагов определяется интенсивностью оврагообразующих факторов и может в ряде случаев составлять несколько метров в год (рис. 24).

Рис. 24. Овраги города Нижнего Новгорода

Наибольшее воздействие на активность овражной эрозии антропогенных факторов наблюдается в пределах городских территорий. Активизация овражной эрозии на территории города происходит при подрезке и распашке склонов, уничтожении растительности, сбросе сточных вод и снега в овраги, размыва горных пород при авариях на водопроводных и канализационных сетях.

На территории города процесс эрозии может либо активизироваться, либо затухать. В городах овраги активизируются, возникают вновь и засыпаются в процессе градостроительного освоения территории. В городах Поволжья овражно-балочная сеть занимает 10 - 30% территории.

148

Некоторые исследователи (Б.Ф.Косов и др.) выделяют дорожную эрозию как разновидность линейной эрозии. Она возникает в дорожных незакрепленных выемках, насыпях, кюветах. Это преимущественно борозды, рытвины, овраги.

Речная эрозия наиболее активно протекает на реках с естественным гидрологическим режимом. На Горьковском и Чебоксарском водохранилищах протекают процессы переработки берегов с одновременным формированием вдоль берегов аккумулятивных отмелей.

Интенсивность размыва берегов водохранилищ прямо пропорциональна энергии ветрового волнения и зависит от мощности волнения. Размываемость пород зависит от их структуры, состава, свойств, от степени выветрелости.

По коэффициенту размываемости КР, представляющему собой количество кубометров размываемых горных пород, которое приходится на единицу длины берега (метр) при суммарной работе всех волн равной единице (тоннаметр), горные породы подразделяются на:

1.Очень легко размываемые – пески тонко- и мелкозернистые, пылеватые, супеси и суглинки лессовидные. КР = 0,00650 - 0,00300 м3/тм.

2.Легко размываемые – пески среднезернистые, суглинки пористые и рыхлые, суглинки легкие, супеси со щебнем. КР = 0,00300 - 0,00100 м3/тм.

3.Средне размываемые – суглинки тяжелые, суглинки с валунами

кристаллических пород, глины, пески с гравием и галькой. КР = 0,00100 -

0,00050 м3/тм.

4.Трудно размываемые – песчаники глинистые, опоки трещиноватые, песок с галькой и валунами, глины и мергели плотные. КР <0,00050 м3/тм.

Прибрежная отмель, формирующаяся за счет размыва берега, характеризуется сортировкой обломочного материала. В удалении от берега откладываются мелкозернистые пески и илы, которые лежат в виде шлейфа наклонными слоями вниз по подводному склону. Верхняя часть шлейфа, как правило, сложена более грубозернистыми осадками.

Выветривание горных пород. Как правило, на поверхности земли залегают выветрелые горные породы. Мощность и свойства зон выветрелых пород определяются их типом, агентами выветривания, длительностью процессов выветривания, уклонами поверхности земли, скоростью и способом сноса выветрелого материала.

Под термином «выветривание» понимаются обычно процессы дезинтеграции и химического изменения горных пород, вызванные естественными и антропогенными факторами. В пределах Нижегородской области преобладает физическое выветривание, химическое и органогенное

имеют подчиненное значение.

Физическое выветривание является главным образом результатом изменения напряженного состояния верхних слоев горной породы. При достижении напряженного состояния предельных величин, превышающих прочность породы, последняя дробится. Напряженное состояние пород

149

изменяется вследствие возникновения разгрузки при удалении вышележащих пород под действием процессов эрозии и при строительстве котлованов, замерзающей в трещинах воды, изменения объема горных пород при колебаниях температуры, разрушительного действия корневой системы растений и др.

Современная кора выветривания покрывает повсеместно территорию Нижегородской области, за исключением участков речных долин и флювиогляциальных равнин, сложенных с поверхности кварцевыми песками, устойчивыми к процессам выветривания.

Ввиду трудности разделения элювиальных и делювиальных отложений, повсеместно выделяется комплексная толща пород элювиальноделювиального генезиса, состав которых определяется составом подстилающих материнских пород. В северной половине области элювиально-делювиальные суглинки наибольшим распространением пользуются на северо-востоке территории, покрывая сплошным плащом комплекс четвертичных отложений: среднечетвертичные моренные и флювиогляциальные, средне-верхнечетвертичные аллювиальные отложения речных террас, восточнее подстилающими породами являются терригенные отложения триаса.

В южной половине области элювиально-делювиальные отложения представлены преимущественно лессовидными суглинками, покрывающими достаточно мощным слоем водораздельные склоны, поверхности древних террас, водно-ледниковые отложения и морену. На значительной части территории лессовидные суглинки залегают на эродированной поверхности пермских, юрских и меловых отложений.

Особенностью элювиально-делювиальных грунтов – продуктов выветривания и плоскостного смыва являются:

-значительная неоднородность по прочностным и деформационным характеристикам;

-понижение прочности в открытых котлованах с течением времени;

-возможность перехода элювиально-делювиальных супесей и песков в текучее состояние при водонасыщении и создании соответствующих гидродинамических условий;

-возможным проявлением просадочных свойств у пылеватых элювиальноделювиальных песков с коэффициентом пористости е > 0,6 и степенью влажности Sr < 0,7.

Элювий Нижегородской области, совместно с делювиальными образованиями, представлен грунтами дисперсного класса, группами связных

инесвязных, подгруппой осадочных, типом минеральных, видами глинистых

ипесков.

Глинистые грунты элювиально-делювиального происхождения подзоны глинистых продуктов представлены преимущественно слабоструктурными суглинками, реже супесями и глинами, которые в значительной степени деградированы.