6.2. Влияние естественных условий на развитие подтопления г. Гомеля

Подтопление, как и любой другой геологический процесс, достига­ет максимального развития только в строго определенных климатических и физико-географических условиях. Основными природными факторами, которые определяют естественные условия формирования процесса под­топления, являются: климат, рельеф, геологическое строение (особенно поверхностных отложений), проявления неотектонических движений, гео­морфологические особенности, гидрогеология изучаемой территории.

Подтоплению более всего подвержены территории, расположенные в основном в зонах избыточного увлажнения, имеющие обильное атмо­сферное питание. Значительное количество атмосферных осадков (610 мм в год); развитие в разрезе поверхностных отложений слабопроницаемых, фильтрационно-анизотропных, неоднородных и влагоемких пород, слабо­проницаемых прослойков, на которых могут образовываться верховодки; относительно высокое положение уровней подземных вод и водоупоров (региональных и локальных); наличие естественных и искусственных барьеров, препятствующих оттоку подземных вод (их разгрузке); относи­тельно низкие гипсометрические отметки (значительная доля в городе пойменных земель), слабая расчлененность рельефа, слабая дренируемость территории, подпор подземных вод в паводковые период - все это способ­ствует развитию процесса подтопления [26, 150].

Геологические условия подробно описаны в части I. Здесь же рас­смотрены вопросы, связанные с дренированностью территории г. Гомеля. Естественная дренированность городских территорий оказывает сущест­венное влияние на формирование инженерно-геологических условий, в ко­торых производится строительство и эксплуатация инженерно- коммуникационных, социальных и других объектов. Развитие дренажных систем определяет многие свойства грунтов, режим поверхностного стока и уровни грунтовых вод в пределах города.

Существуют различные методы оценки дренажных систем и пропу­скной способности поверхностного стока. Для оценки дренированности территории города Гомеля нами (совместно с Павловским А.И.) использо­вался показатель густоты дренажной сети на единицу площади. Общая оценка показала, что длина дренажных систем (овраги, балки, каналы, ру­чьи и реки) на территории г. Гомеля составляет 149,3 км. Наиболее интен­сивно расчленена правобережная часть города в пределах моренной рав­нины, приуроченной к борту долины р. Сож. Густота дренажной сети в этой части города составляет 1,5-2,5 км/км², а плотность линейных форм 3­5 ед./км . Глубина вреза варьирует в пределах 10-20 м. Водосборные бас­сейны небольшие по площади (0,2-1,0 км ) и длина линий поверхностного стока со склонов по нормам к тальвегам составляет от 20 до 150 м. Прак­тически на всей территории между улицами Советской, Интернациональ­ной и долиной реки Сож существуют очень хорошие условия дренажа по­верхностного стока. Многие овражно-балочные системы являются местами разгрузки грунтовых вод. Хотя дренажная сеть этой территории несколько сократилась по сравнения с началом 20 века [11, 118], однако в законсер­вированном состоянии она сохранила свои дренирующие свойства.

Значительная часть территории г. Гомеля (район Сельмаша) при­урочена к моренной равнине, однако дренажная сеть здесь развита слабо. В начале 20 века на возвышенных плакорах существовали болота (Горелое и другие), которые осуществляли местное регулирование уровня грунто­вых вод (рисунок 6.1). Впоследствии они были засыпаны и застроены. Гус­тота дренажной сети здесь изменяется от 0 до 0,3 км/км . Дренажные сис­темы слабо выражены. Для западной части территории города, которая приурочена к зандровой равнине, густота дренажной сети составляет 0,5­2,0 км/км². Показатель густоты дренажной сети возрастает по мере при­ближения к бассейну Мильчанской канавы.

Территория долины реки Сож (район Новобелицы) за счет современ­ной мелиоративной сети характеризуется хорошей дренированностью, особенно в пределах поймы и частично надпойменных террас. Густота дренажной сети составляет 1,0-3,5 км/км .

Рисунок 6.1 - Карта окрестностей местечка Гомель [11].

В основу районирования территории города Гомеля по степени дре-

нированности положен комплекс параметров: густота дренажной сети

22 (км/км ), плотность дренажных форм (ед./км ), геологическое строение по­верхностной толщи четвертичных отложений (11-20 м), длина линий стока в водосборных бассейнах дренажных систем (м), глубина вреза дренажных систем (м), расстояние между ближайшими тальвеговыми линиями (м). На основании проведенного анализа в пределах территории г. Гомеля выделе­но три района по степени дренированности территории и состава толщи четвертичных отложений (рисунок 6.2).

Рисунок 6.2 - Карта-схема естественной дренированности террито­рии г. Гомеля (Составили Павловский А.И., Трацевская Е.Ю.).

1 - линии одинаковой густоты расчленения (изоденсы); 2 - тальвеги дренаж­ных систем; 3 - линии водораздела; 4 - болот, существовавшие на водоразделах в нача­ле 20 века.

I - район развития моренной равнины. Поверхностная толща чет­вертичных отложений (до 20 м) представлена в разрезе сверху вниз лессо­видными супесями и суглинками мощностью от 1,5 до 3 м. Подстилается моренными супесями и суглинками, часто сильно опесчанеными, мощно­стью от 5 до 15 м. Густота дренажной сети изменяется от 0 до 2,5 км/км². Здесь выделено 2 подрайона:

1_а - подрайон очень хорошего дренажа - расположен между доли­ной реки Сож и улицами Советская и Интернациональная. Густота дре­нажной сети составляет здесь 1,5-5 км/км , плотность форм линейной эро­зии 3-ед./км , глубина вреза эрозионных форм 10-20 м, длина линий по­верхностного стока между тальвегами и водоразделами изменяется от 20 до 150 м, расстояние между ближайшими тальвеговыми линиями состав­ляет 150-500м. Территория хорошо дренирована и для эрозионных форм характерны области разгрузки грунтовых вод;

1_б - подрайон со слабой разгрузкой грунтовых вод. Абсолютные от­метки земной поверхности достигают здесь максимумов. Густота дренаж-

22 ной сети составляет 0,03 км/км , плотность до 1 ед./км , глубина вреза эро­зионных форм 0,5-1,5 м, длина линий поверхностного стока 500-1500 м. Часто наблюдаются замкнутые понижения с местными регуляторами уровня грунтовых вод. Расстояние между ближайшими тальвеговыми ли­ниями изменяется от 800 до 1500 м. Территория слабо дренирована и для нее характерно вертикальное движение грунтовых вод, которое при интен­сивном выпадении атмосферных осадков приводит к заболачиванию тер­ритории.

2. - район развития зандровой равнины. По особенностям строения геологической толщи и развития дренажной сети выделяются 2 подрайона:

11_а - подрайон слабой дренированности территории (примыкает с запада и принадлежит равнине). Характеризуется слабой густотой дренаж­ной сети (0-0,5), наличием мощных песчаных отложений и высоким уров­нем грунтовых вод. Плотность дренажных форм до 1 ед./км . Глубина вре­за эрозионных форм равна 1-1,5 м. Длина линий поверхностного стока ме­жду тальвегами и водоразделами изменяется от 800 до 1200 м. Территория слабо дренирована и при высоком уровне зеркала грунтовых вод может за­болачиваться.

11_б - подрайон хорошей дренированности зандровой равнины (при­мыкает к Мильчанской канаве). Густота дренажной сети составляет 1-2

22 км/км , плотность 1-3 ед./км , глубина вреза эрозионных форм 0,5-1,5м.

Длина линий поверхностного стока колеблется от 500 до 1000 м. Высокая густота дренажной системы достигается за счет современной мелиоратив­ной сети.

2. - район долины реки Сож (включает пойму и надпойменные террасы). Территория хорошо дренирована. Густота дренажной сети со­ставляет 1-3,5 км/км , глубина вреза эрозионных форм 0,5-3,5 м, плотность дренажных форм 1-7 ед./км². Длина линий поверхностного стока изменя­ется то 1,5 до 2 км. Грунтовые воды залегают на глубине 1,5-2 км. Заболо­ченность территории связана с сезонными изменениями водного режима реки Сож.

6.3. Причины развития техногенного подтопления

города

Основной общей причиной формирования процесса техногенного подтопления является нарушение структуры водного баланса на освоенной территории, т.е. превышение питания подземных вод (грунтовых, верхо­водки, техногенных водоносных горизонтов) над их разгрузкой [106, 115 ].

Значительные масштабы и интенсивность процесса техногенного подтопления в городах определяются геологическим строением, но, в ос­новном, зависят от характера техногенных нагрузок, передаваемых горо­дом на геологическую среду. Подтопление чаще интенсифицируется там, где имеются недостатки в проектировании, строительстве и эксплуатации сооружений.

Главные техногенные факторы подтопления в городах разделены нами, с учетом работ Е.С. Дзекцера [38, 108, 115, 150], на технико- организационные и социальные.

Технико-организационные факторы - это неполнота исходной информации и недостаточность качества работ в цепи «инженерные изы­скания - строительство - эксплуатация».

При строительстве происходит ухудшение естественной дрениро- ванности территории. Главными причинами этого являются: изменение существующего рельефа поверхности, определяющего поверхностный сток (устройство насыпей, дамб, обратного уклона, засыпка оврагов и пр.), уничтожение существующей гидрографической сети (ликвидация мелких рек и ручьев, канализирование рек - помещение их в трубы, строительство водонепроницаемых набережных и т.д.). Подтоплению также способству­ют: длительный перерыв между земляными и строительными работами нулевого цикла, приводящий к накоплению поверхностных вод в котлова­нах и траншеях, их инфильтрация и увлажнение грунтов до критического состояния; создание участков намывных грунтов; экранирование поверх­ности земли зданиями, асфальтом, резко снижающими испарение грунто­вых вод; подача к строительной площадке больших количеств воды по временным и часто имеющим значительные утечки коммуникациям [115, 106]. Как отмечают исследователи [168], причиной 80% аварийных ситуа­ций является изменение режима подземных вод при проведении строи­тельных работ.

При эксплуатации инженерных сооружений активизация процесса подтопления может быть вызвана утечками из стационарных водонесущих коммуникаций, фильтрационными потерями из различных водоемов, на­копителей и резервуаров; спусками (сбросами) сточных вод в грунты; сверхнормативными (бесконтрольными) поливами зеленых насаждений, устройством снежных свалок; недостаточностью существующей дождевой канализации и/или ее неудовлетворительной работой; дефектами верти­кальной планировки; наличием различных экранирующих покрытий, за­метно снижающих испарение и способствующих конденсации влаги; бар­ражированием заглубленными конструкциями и сооружениями подземно­го потока (например, устройством свайных полей); отсутствием и/или не­достаточностью необходимых защитных мероприятий.

Одной из причин ошибок в указанной технологической цепи может быть отсутствие необходимого научно-методического сопровождения, а процесс подтопления является слабопрогнозируемым [106].

Социальные факторы - быстро возрастающее водопотребление в городах. Увеличение водопотребления при организации централизованно­го водоснабжения населенных пунктов. Среднесуточное нормативное во­допотребление населением составляет 300 л/сут на чел и водоотведение - 300 л/сут на чел. Утечки из водонесущих коммуникаций составляют по разным данным от 4% до 50-60 % [8, 37, 89, 96, 113], таким образом, они существенно влияют на развитие процесса техногенного подтопления.

Факторы подтопления можно разделить на основные и дополни­тельные. Основные - действуют в пределах всей территории, характери­зуемой данными условиями, а дополнительные - на локальных участках.

По степени воздействия факторы техногенного подтопления ран­жируются в основные ряды [34]: 1) подпор грунтовых вод при создании водохранилищ и массивов орошения; 2) инфильтрация утечек из водопро­водных, канализационных и тепловых сетей; 3) инфильтрация воды при поливах зеленых насаждений; 4) инфильтрация атмосферных осадков; 5) подпор грунтовых вод естественными водотоками; 6) циклические подъе­мы грунтовых вод. И в дополнительные: 1) инфильтрация воды из резер­вуаров, водоемов, хранилищ стоков, фонтанов, от технологических циклов промышленных предприятий; 2) барраж (подпор) водотока грунтовых вод сваями, подземными частями зданий и сооружений; 3) инфильтрация та­лых вод; 4) конденсация воды в засыпанных пазухах котлованов и траншей под отмостками на затененных участках и участках, находящихся под по­крытиями на участках производства; 5) конденсация паров воды в грунте (сезонная); 6) тепловлагоперенос на участках производств с разным темпе­ратурным режимом.

Подобно структуре естественного водного баланса, нами выделены три основные группы факторов, которые, по существу, являются причина­ми техногенного подтопления [150].

1. Дополнительное инфильтрационное питание грунтовых вод, обу­словленное систематическими и аварийными утечками воды из водонесу- щих коммуникаций. Развитию этого процесса способствуют интенсивная застройка городской территории, физический износ водонесущих комму­никаций, недостаточные темпы реконструкции и восстановления сетей, увеличение водопотребления при организации централизованного водо­снабжения; инфильтрация поверхностных вод вследствие нарушения по­верхностного стока: задержание земляными отвалами, проездами, насыпя­ми [8, 34, 41, 67, 75, 94, 105, 114, 115 и др.].

2. Нарушение условий дренирования территории (снижение есте­ственной дренированности в связи с перепланировкой поверхности земли, засорение и заиление рек, ручьев, дренажных каналов, заключение их в коллектора; несистемное решение вопросов вертикальной планировки и организации поверхностного стока при освоении территории и реконст­рукции зданий; отсутствие систем канализации и ливневого стока; плохая работа дренажных систем и локальных дренажей из-за ошибок, связанных с низким качеством проектирования и строительства и т.д.) [8, 34, 36, 99, 110, 115].

3. Нарушение условий подземного стока (наличие искусственных грунтов, подпор от водохранилищ, искусственных водоемов и каналов, барражный эффект свайных полей и глубоких фундаментов) [34, 94, 114, 115, 133, 136, 137 и др.].

Систематические утечки из водонесущих коммуникаций (водопро­водов, канализации, теплосетей), как одна из основных причин техноген­ного подтопления, широко рассмотрена в литературе По данным Г.С. Со- лопова [3], в балансе годового инфильтрационного питания систематиче­ские утечки составляют 50-60%, аварийные до 40%, атмосферные осадки - 5-10%. Интенсивная застройка городской территории неизбежно влечет за собой увеличение протяженности водонесущих коммуникаций и связан­ный с ними расход воды и ее неизбежные потери [113, 137].

Зачастую одной из причин подтопления является отсутствие водо­токов вдоль дорог и проездов. Например, ситуация с подтоплением в г. Гомеле усугубилась после повышения отметки дорог по улицам Ауэрбаха, Пивоварова. На территории РУП «Гомельский завод «Коммунальник» по­сле того, как северо-западнее завода был построен путепровод через же­лезную дорогу и произведена застройка прилегающей к заводу террито­рии, отмечается устойчивый подъем уровней грунтовых вод.

В результате засыпки оврагов, использования их территорий под застройку или огороды, асфальтирования и т.д. многие овраги не работают как дренажные системы, т.к. они лишены присущих им естественных пло­щадей водосбора. Их дренирующие способности как бы законсервирова­ны. Поверхностный сток на застроенных территориях осуществляется в ливневую канализацию, которая рассматривается как один из источников подтопления. С этой точки зрения ликвидация оврагов способствует раз­витию подтопления и процессов, связанных с ним.

Например, по ул. Хатаевича естественная дренажная система (овраг с присущей ему водосборной площадью) заменяется искусственной (лив­невой канализацией). В этом случае очень важно исключить возможность утечек из водонесущей коммуникации. Хорошо развитые овраги, как пра­вило, формируются в легко размываемых грунтах. При наличии утечек из водонесущих магистралей поверхностный или подземный (суффозия) раз­мыв грунтов чреват серьезными последствиями (рисунок 3.12).

В XIX-первой половине XX века на возвышенных плакорах морен­ной равнины существовали болота - Горелое и другие (рисунок 6.1), кото­рые осуществляли местное регулирование уровня грунтовых вод. Впослед­ствии они были засыпаны и территории застроены, чем и вызывается раз­вивающийся здесь процесс подтопления.

Снижение естественной дренированности территорий в результате замусоривания и заиления рек, ручьев, дренажных каналов имеет место, например, вдоль ручья Мостище, Мильчанской мелиоративной канавы, Лещинской ложбины по ул. Крайняя, притока Гомсельмашевской канавы между улицами Я.Коласа и Тракторная и др.

Ложбины стока, ручьи и речушки обеспечивают отвод поверхност­ного стока и дренаж грунтовых вод с окружающей территории. Заключе­ние их в коллектора провоцирует развитие процесса техногенного подтоп­ления. Так, например, часть стока Мильчанского ручья и Лещинской лож­бины забраны в коллектора. Недостаточно развитая система дождевой ка­нализации не компенсирует естественную дренированность территории, которая существовала до их строительства. Это приводит к застаиванию стока и подтоплению территории, особенно в период интенсивного выпа­дения атмосферных осадков. Периодическое подтопление устьевых участ­ков магистральных коллекторов высокими водами р. Сож осложняет си­туацию.

Способствует развитию подтопления и несистемное решение во­просов вертикальной планировки и организации поверхностного стока при освоении и реконструкции без учета последствий для территорий приле­гающих к объекту строительства. Такие случаи наиболее характерны для тех территорий, на которых строительство различных инженерных соору­жений велось в разное время. Так, например, ул. Балтийская, застройка усадебного типа. Раньше на улице была проложена дренирующая канава, по которой вода стекла в сторону ул. Бочкина. Позже канаву забрали в трубу. Когда строили 9-этажный дом, перегораживающий ул. Балтийскую, трубу обрезали, и 9-этажный дом перекрыл сток. Эта территория была проблемной в связи с подтоплением. После строительства дома ситуация ухудшилась.

Наличие искусственных грунтов не однозначно влияет на развитие процессов подтопления [150]. Насыпной грунт обычно представлен сме­сью песков разнозернистых, глинистых грунтов, битым кирпичом, строи­тельным мусором и т.д. Поэтому в таких грунтах, как правило, формиру­ются воды спорадического распространения и приурочены они чаще всего к прослоям песка. Например, по данным ДП «Гомельгеосервис», именно такие условия встречены при бурении скважин на крупзаводе (23.11.99) - при мощности техногенных отложений 3,6 м глубина залегания подземных вод - 0,8 м; или при бурении скважин на территории фабрики «Полесье» по ул. Катунина (8.02.00) - при мощности техногенных отложений 3,0 м глубина залегания грунтовых вод 2,2-2,8 м; на территории фабрики Го- мельобои (09.99) грунтовые воды вскрыты на глубине 5,65 м при мощно­сти насыпного грунта 7,2 м. Аналогичная ситуация наблюдалась по ул. Могилевской (9.06.94), на пересечении улиц Б. Хмельницкого и 60 лет СССР, в районе клуба завода «Кристалл» и т.д. Источниками питания этих вод могут быть как атмосферные и паводковые воды, так и утечки из водо- несущих коммуникаций (дымовая труба локомотивного депо - 22.10.98).

С другой стороны, есть много примеров тому, что при существен­ной мощности техногенных отложений грунтовые воды в них не вскрыты: АЗС ул. Малайчука (06.96 - мощность техногенных отложений 2,1 м), ко­тельная северная (01.96 - мощность - 2,5 м), Гомель-Ратон (06.99 - мощ­ность 2,5 м) и т.д.

Зачастую воды техногенных отложений имеют гидравлическую связь между собой, или/и с водоносными горизонтами, залегающими в подстилающих их природных грунтах, или с поверхностными водами (в т.ч. реки Сож). Например, мощность насыпного грунта по ул. Пушкина (радиотелецентр) резко меняется от 10,7 до 1,9 м (засыпанный овраг), вме­сте с тем, глубина залегания грунтовых вод остается почти одинаковой 8,1­8,5 м.

К искусственным относятся и намывные грунты. Масштабные ра­боты по намыву пойменных земель существенно изменили условия раз­грузки грунтового потока в долине р. Сожа, что в частности может вызы­вать подъем уровня грунтовых вод на территориях, распложенных выше по потоку. Поэтому по контуру намывных грунтов предусматривается прокладка дренажных канав. Как правило, в самих намывных грунтах под­земные воды залегают на небольших глубинах: от 1,0 до 5,8 м при мощно­сти техногенных отложений 1,6-6,5 м (Ледовый Дворец, микрорайоны 16, 17, 20).

Проблема подпора грунтовых вод барражирующим действием свайных полей и глубоких фундаментов широко рассматривается в науч­ной литературе [34, 94, 114, 115, 133, 136, 137 и др.]. Свайные фундаменты прорезают всю толщу четвертичных отложений, значительно уплотняя грунт, уменьшая его общую пористость под сооружениями. Этим создают­ся искусственные «шпунтовые» завесы на путях оттока грунтовых вод.

Интенсификация застройки, особенно переход на строительство зданий и сооружений повышенной этажности на свайных фундаментах, требуют если не опережающего, то хотя бы параллельного строительства дренажных сооружений. Полумеры, типа откачки вод из подвальных по­мещений зданий, со временем лишь усилят эффект подтопления ибо соз­дают зону промывки вокруг здания, увеличивают подток вод, а в последст­вии могут привести к осадкам фундаментов.

Значительное изменение подземного водного баланса территорий связано с созданием крупных отрицательных форм рельефа. Значительные по площади и глубине карьеры (особенно после окончания их эксплуата­ции) становятся приемниками поверхностных вод и местными источника­ми локального повышения уровня первого водоносного горизонта. В слу­чае интенсивного таяния снега и выпадения дождевых осадков существен­ное увеличение объема воды в искусственных водоемах и повышение их уровня оказывает повышающий гидравлический эффект, который может наблюдаться на удалении в несколько сотен метров (а в случае с крупными карьерами до нескольких километров) от искусственного водоема. В ре­зультате этого возможно временное подтопление грунтовыми водами раз­личных подземных сооружений и отрицательных форм рельефа как при­родного, так и техногенного происхождения. В Гомеле имеется несколько искусственных водоемов, которые могут являться причиной временного повышения уровня грунтовых вод и подтопления понижений и подземных сооружений (подвалов, погребов и т.д.). Вероятность подтопления возрас­тает в связи с тем, что жилая застройка располагается в непосредственной близости от некоторых искусственных водоемов. Во время сухих сезонов разрабатываемые карьеры, особенно, если из них откачивается вода, явля­ются причиной местного понижения уровня грунтовых вод.

Таким образом, процессы подтопления определяются комплексом взаимосвязанных причин. Поэтому изменение сложившейся тенденции и улучшение ситуации может быть достигнуто путем системных усилий, т.е. созданием системы инженерной защиты города.

6.4. Инженерно-геологические процессы и явления, вызываемые

подтоплением

6.4.1 Последствия подтопления

Опасность подтопления выражена, прежде всего, в воздействиях на геологическую среду, приводящих к неблагоприятным последствиям: из­менению химического состава подземных вод, увеличению влажности по­род. Это, в свою очередь, может привести к аварийным деформациям зда­ний, сооружений, дорог, инженерных сетей и в, конечном итоге, ухудшает социальные и экологические условия жизни людей. Таким образом, выде­ляют негативные первичные и вторичные последствия подтопления объек­тов хозяйства [75, 89, 96, 104, 110, 114, 158, 160].

Основные первичные последствия связаны с коррозионным разру­шением фундаментов и нижних частей наземных конструкций зданий и сооружений, приводящих к их ускоренному износу и деформированию, с затоплением подвалов, шахт лифтов, подземных сооружений и коммуни­каций неглубокого заложения, размножением кровососущих насекомых, появлением сырости и лишайниковых образований в жилых и рабочих по­мещениях, заболачиванием бессточных понижений рельефа, а также с де­градацией и гибелью древесно-травяной растительности в результате от­мирания их корневых систем в водонасыщенных и часто сильно техноген- но-загрязненных грунтах.

Вторичные последствия подтопления нередко приводят к сущест­венно большим потерям, чем первичные последствия этого процесса. Они связаны с оседаниями и провалами земной поверхности, образующимися в результате доуплотнения замачиваемых при подъеме уровня подземных вод грунтов в основание зданий и сооружений, гидродинамического и тик- сотропного (при динамических воздействиях) разжижения этих грунтов, обычно проявляющегося при возможности их выноса на склонах или в строительных выемках, а также с образованием новых и активизацией су­ществующих оползневых, карстовых, карстово-суффозионных, эрозион­ных и других геологических опасностей.

При подтоплении происходят:

• затопление заглубленных помещений, в результате которого по­является сырость и грибковые образования на стенах; исключается хране­ние в подвалах имущества и пищевых продуктов; создается благоприятная среда для развития комаров, заболевания людей; резко осложняются усло­вия содержания и ремонта систем водо- электро- и газоснабжения, ускоря­ется их износ;

• обводнение грунтов оснований, недопустимое снижение их проч­ностных и деформационных свойств, активизация опасных геологических процессов (карст, оползни, провалы, суффозия и пр.), что в свою очередь ведет к аварийным деформациям зданий, сооружений, дорог, инженерных сетей и в конечном итоге ухудшает социальные и экологические условия жизни людей;

• повышение на 1-2 балла сейсмичности застроенной территории, что приводит к заметному снижению сейсмоустойчивости существующих, не рассчитанных на эти воздействия зданий и сооружений;

• сокращение защитного слоя зоны аэрации, что способствуют про­никновению загрязняющих веществ вглубь массивов пород;

• загрязнение подземных вод, что при их разгрузке в реки, водохра­нилища и другие водные объекты ведет к угнетению биоценозов, ограни­чивая использование водоемов для купания и отдыха людей, для полива зеленых насаждений;

• повышение агрессивности грунтовых вод и коррозионной актив­ности грунтов по отношению к металлу и бетону заглубленных сооруже­ний и коммуникаций;

• опасное гидростатическое взвешивание различных емкостей и продуктопроводов, что ведет к возникновению аварийных экологических ситуаций;

• недопустимое увлажнение и засоление территорий городских парков, скверов, газонов, ведущее к угнетению зеленых насаждений и удо­рожанию их содержания, а нередко и заболачиванию и заторфовыванию территорий, в том числе и загрязненными канализационными стоками;

• затопление траншей инженерных коммуникаций, что провоцирует многочисленные аварии и наносит ущерб окружающей среде;

• загрязнение дренажным стоком рек-водоприемников при их экс­плуатации;

• подтопление кладбищ и скотомогильников, полигонов бытовых и промышленных отходов;

• подтопление памятников истории и культуры, уничтожение уни­кальных исторических ландшафтов; затопление заглубленных помещений памятников ведет к их разрушению, невосполнимой потере предметов древней культуры народа; вследствие увлажнения стен разрушаются фре­ски, недопустимо повышается влажность в помещениях, что вызывает преждевременное разрушение памятника;

• на территориях, где подземные воды загрязнены нефтепродукта­ми, подъем жидких и газообразных нефтяных углеводородов к поверхно­сти земли, что создает взрыво- и пожароопасную обстановку;

• подтопление в целом заметно ухудшает эпидемиологическую об­становку.

Таким образом, изменения гидрогеологической обстановки приво­дят к активизации существующих и возникновению новых не характерных для данной территории инженерно-геологических процессов и явлений. Большая часть из них является необратимыми, глубоко влияющими на со­стояние всей геологической среды города в целом.

6.4.2 Изменения показателей механических свойств грунтов

при подтоплении

Повышение уровня грунтовых вод вызывает увеличение влажности, ослабление межагрегатных связей, что, в свою очередь, ведет к изменению консистенции грунтов до текучей, снижению угла внутреннего трения и удельного сцепления, изменению сжимаемости грунтов. В результате раз­вития этих процессов могут происходить неравномерные деформации зда­ний и сооружений [86, 106 и др.].

Изучая процесс подтопления, важно установить форму, направле­ние и скорость подъема уровня грунтовых вод [86]. Равномерный характер подъема, как правило, вызывает равномерную осадку сооружения, которая в допустимых пределах не представляет опасности для эксплуатации. Опасность проявления неравномерных осадок возникает в случаях образо­вания водных куполов, а также при фронтальном движении грунтовых вод, горизонт которых занимает более высокое положение по отношению к от­метке подошвы фундамента. В случае купольной формы подъема грунто­вых вод часть здания может оказаться расположенной над незамоченной толщей грунтов. При этом может возникнуть неравномерность осадок раз­личных частей зданий. Аналогичное явление встречается в случае фрон­тального характера подъема уровня грунтовых вод.

Нормативными документами [120] при проектировании оснований, сложенных не полностью водонасыщенными (S_r<0,8) глинистыми грунта­ми, рекомендуется учитывать возможность снижения их прочностных и деформационных характеристик вследствие повышения влажности грун­тов в процессе строительства и эксплуатации.

По характеристикам механических свойств грунтов (углу внутрен­него трения - ф, удельному сцеплению - С, модулю деформации Е) и зна­чению расчетного сопротивления R₀ можно судить о несущей способно­сти, деформируемости грунта и возможности использования его в качестве основания фундамента. Явными показателями для этой цели служат мо­дуль деформации Е и расчетное сопротивление R₀. Грунты принято счи­тать малосжимаемыми (а, следовательно, надежными в качестве основа­ний сооружений), если модуль деформации Е>20 МПа; среднесжимаемы- ми - при 20>Е>5 МПа; сильносжимаемыми, если Е < 5 МПа [12]. Опирать фундаменты на сильносжимаемые грунты (к которым относятся, в том числе, пылевато-глинистые грунты с показателем текучести, превышаю­щем 0,75) небезопасно, и использовать эти грунты в качестве оснований капитальных зданий нормативными документами не допускается [12].

При подтоплении застроенных территорий происходит изменение влажности пород от первых процентов вплоть до полного водонасыщения. Таким образом, их несущая способность может значительно меняться и переходить через критическую отметку.

Анализ нормативных значений модуля деформации и расчетных сопротивлений пылевато-глинистых непросадочных грунтов (таблицы 6.1, 6.2) показывает, что увеличение влажности, а, следовательно, показателя текучести, например, для флювиогляциальных суглинков, от 0 до 75 при­водит к уменьшению модуля деформации от 27 до 17, т.е. в 1,7 раза (на 38%). Таким образом, грунт из категории малосжимаемых переходит в ка­тегорию среднесжимаемых. С другой стороны, по данным Дзекцера Е.С. [35], после подтопления происходит снижение величины модуля деформа­ции для непросадочных суглинков в 1,5-2,0, по другим данным [24, 86] от 2,0-3,5 до 4-5 раз соответственно. Кроме того, сцепление в этом случае может уменьшиться в 2-2,5 раза, угол внутреннего трения на 10-15 % [24].

Расчетное сопротивление, например, суглинков при коэффициенте пористости 0,7 при изменении показателя текучести от 0 до 1 уменьшается от 250 до 180 кПа, т.е. в 1,4 раза (28%) (таблица 6.2). Для песчаных грун­тов, например, песков плотных пылеватых, при изменении их состояния от маловлажного до насыщенного водой, расчетное сопротивление уменьша­ется в два раза (таблица 6.3).

Таблица 6.1 - Нормативные значения модуля деформации пылева- то-глинистых нелессовых грунтов (из СНиП 2.02.01-83 с сокращениями)

Происхож­дение грун­	Наименование грун­тов и пределы норма­тивных значений их		Модуль деформации грунтов Е, МПа, при коэффициенте пористости е, равном
тов	показателей текуче­сти		0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	0,95	1,05
. а	Суг­линки	0<Il<0,25 0,25<Il<0,5 0,5<Il<0,75	34 32	27 25	22 19 17	17 14 12	14 11 8	11 8 6	5
		0<Il<0,25	-	28	24	21	18	15	12
^alag	Глины	0,25<Il<0,5 0,5<Il<0,75	-	-	21	18 15	15 12	12 9	9 7
Флювиогля- циальные	Суг­линки	0<Il<0,25 0,25<Il<0,5 0,5<Il<0,75	-	40 35	33 28	27 22 17	21 17 13	14 10	7

Таблица 6.2 - Расчетные сопротивления R₀ пылевато-глинистых (непросадочных) грунтов (из СНиП 2.02.01-83 с сокращениями)

Пылевато- глинистые грунты	Коэффициент по­ристости е	Значения Ro, кПа, п г	ри показателе текучести рунта
		Il=0	Il=1
Супеси	0,5 0,7	300 250	300 200
Суглинки	0,5 0,7 1,0	300 250 200	250 180 100
Глины	0,5 0,6 0,8 1,1	600 500 300 250	400 300 200 100

Таблица 6.3 - Расчетные сопротивления R₀ песчаных грунтов (из СНиП 2.02.01-83 с сокращениями)

Пески	Значение R0, кПа, в зависимости от плот­ности сложения песков
	плотные	средней плотности
Мелкие: маловлажные влажные и насыщенные водой	400 300	300 200
Пылеватые:
маловлажные	300	250
влажные	200	150
насыщенные водой	150	100

Маковецкий О.А. приводит следующие данные, полученные при изучении четвертичных пылевато-глинистые грунтов тугопластичной и полутвердой консистенции мощностью 6-12 м (г. Пермь) [76]. В ходе экс­плуатации зданий происходили интенсивные протечки на вводах водоне- сущих коммуникаций, а, следовательно, затопление подвалов и техниче­ских подполий. Грунты, залегающие в основании зданий, приобрели мяг­ко- и текучепластичную консистенцию. Это привело к значительному, а главное неравномерному снижению прочности и деформационных харак­теристик: модуля деформации грунта на 35-40 %, удельного сцепления на 40-60 % (таблица 6.4).

	у, (кН/М3)	С, КПа	Ф, О	Е, МПа
Вне зоны подтоп­	19,1-9,3	26-28	19-21	8-10
ления
В зоне подтопления
Контур здания	18,3-18,6	14-16	13-15	5-6
Ввод коммуника­	17,1-17,4	11-13	11-13	3-5
ции

Изменения физико-механических свойств грунтов при подтоплении исследовались на территориях различных городов России. Данные, приве­денные в таблице 6.5, однозначно свидетельствуют об уменьшении несу­щей способности грунтов и увеличении их деформируемости.

С ростом влажности основания также происходит снижение вели­чины расчетного сопротивления сжатию грунтов в пределах 15-20 %, и в результате в ряде точек под зданием оно становится меньше, чем давление на основание от сооружения. Это приводит как к интенсивному развитию абсолютных осадок, так и к очередному увеличению их неравномерности по пятну здания. Существенная неравномерность осадок основания приво­дит к развитию повреждений в несущих конструкциях зданий.

Таблица 6.5 - Изменения физико-механических свойств грунтов при подтоплении территорий городов России [34]

Объект	Угол внутреннего трения,град	Сцепление, МПа	Модуль деформа­ции, МПа
Новосибирск	25 - 27 22 - 25	0,02 - 0,07 0,009 - 0,02	7,3 - 8,4 2,9 - 3,9
Краснодарский край	18 -19 15 -16	0,09 - 0,1 0,04 - 0,05	-
Сальск	28 25	0,03 0,01	-
Георгиевск	-	-	7,8 -14,1 3,7 - 4,3
Новочеркасск	-	-	1,5 -17,6 3,7 - 4,3
Одесса	-	-	10,8 -16,7 3,9 - 4,9
Примечание: над чертой - до подтопления; под чертой - после подтопления.

И.А. Бусел [9] исследовал зависимость изменения основных показа­телей физико-механических свойств от влажности в том числе моренных супесей и суглинков приповерхностных горизонтов днепровской морены в г. Гомеле. Характерными свойствами этих грунтов являются низкая сте­пень влажности и повышенная пористость. При этом наиболее значитель­ное уменьшение прочностных характеристик происходит в диапазонах из­менения степени влажности 0,4-0,5 и 0,6-0,7, причем больше реагирует на изменение влажности удельное сцепление. При полном водонасыщении (S_r=1) при испытаниях под водой существенного уменьшения прочностных и деформационных характеристик не установлено.

Бусел И.А. [9] рекомендует для практического использования ори­ентировочные значения коэффициента снижения модуля деформации К^Е_Ю, представляющего собой отношение Е при природной влажности к Е при прогнозной (в условиях полного водонасыщения):

при Sr = 0,4-0,5 К^Е _ш = 1,7-2,7, при Sr = 0,6-0,7 К^Е _ю = 1,4-1,6, при Sr = 0,8-0,9 К^Е _ю = 1,2-1,3.

К^Е _ю увеличивается при повышении влажности и удельных нагрузок на грунт.

6.4.3 Суффозия, поверхностная эрозия и плывуны

Механическая суффозия представляет собой процесс выноса под­земными водами мелких частиц из толщи песков [106]. В результате этого происходит разрыхление грунта и его оседание, как от собственного веса, так и от веса зданий и сооружений.

Образование суффозионных деформаций возможно при одновре­менной реализации следующих трех необходимых условий: присутствия в геологическом разрезе разнозернистых песчаных водонасыщенных пород; гидродинамического воздействия подземных природных или техногенных вод, движущихся со скоростью, достаточной для размыва и выноса этих пород; наличия свободного пространства, в которое может выноситься разрушенный материал [73, 114].

Естественные суффозионные процессы на изучаемой территории развиты незначительно и проявляются, в основном, на участках распро­странения покровных отложений, приуроченных к моренной равнине. Техногенная суффозия по своей интенсивности превосходит естественную. Она связана, в основном, с двумя видами воздействия на геологическую среду: искусственным обводнением грунтов или их извлечением из масси­ва.

Суффозию вызывают повышенные градиенты напора в фильтраци­онном потоке, обусловленные изменением гидродинамического режима водоносных горизонтов при утечках из водонесущих коммуникаций, вскрытии водоносных горизонтов выработками, работе дренажных систем. Суффозионный провал может последовать почти сразу же после любого из этих проявлений хозяйственной деятельности, но иногда реакция геологи­ческой среды запаздывает на годы и десятилетия [89].

Суффозионные процессы могут активизироваться весной и осенью после выпадения значительного количества атмосферных осадков, что с одной стороны повышает уровни залегания грунтовых вод, а с другой - увеличивает расход воды в ливневой канализации и соответственно объем утечек из нее.

Очень быстро образуются суффозионные провалы при крупных авариях водопроводных систем, когда вода вырывается из труб под боль­шим давлением. Струйный размыв грунта приобретает тогда катастрофи­ческий характер, распространяется по всех подземным каналам и сопрово­ждается интенсивным выносом дисперсного материала. Возникающие при этом полости мгновенно обрушаются. Тем не менее, это - не самый опас­ный вид суффозионного провалообразования, поскольку коммунальные

службы быстро реагируют на подобные аварии, устраняя их первопричи­^ну.

Гораздо хуже обстоит дело, когда утечка мала, но постоянна. Кар­тина развития суффозионного процесса в этом случае мало отличается от природной, только протекает интенсивнее. Например, суффозионные про­валы подобного типа уже несколько лет возобновляются после засыпок на одном и том же месте в начале улицы Садовой, по улицам Трудовой (во дворе домов №№ 3-5) (рисунок 3.11), Речицкое Шоссе (в районе Давыдов­ского рынка), ул. Советская (во дворе дома № 102) и т.д.

Необходимо отметить, что в ходе строительных работ часто созда­ются условия благоприятные для протекания суффозии, причем в тех мес­тах, где ее никогда не было. К подобному результату приводит отсыпка песчаных и крупнообломочных грунтов на слабопроницаемые основания, перекапывание глинистых грунтов, создание поверхностей контакта грун­та с различными искусственными материалами и многое другое [89].

Главной же причиной развития суффозионных провалов в Гомеле были и остаются утечки из водонесущих коммуникаций (особенно тепло­проводных и (или) имеющих большой износ). Высачивание под большим давлением и аварийные прорывы воды из этих коммуникаций постоянно приводят к размыву, разрушению и выносу вмещающих и перекрывающих их дисперсных грунтов (в т.ч. грунтов засыпки) и деформациям располо­женных над ними объектов городского хозяйства. Суффозия начинается при весьма низких градиентах фильтрации, всего 0,15-0,01 [34, 89]. Такие градиенты возможны при образовании даже небольших техногенных ку­полов грунтовых вод, и, следовательно, этот процесс может иметь при подтоплении достаточно широкое распространение в пылеватых, мелко­песчаных породах, супесях пылеватых.

Процесс суффозии может также начаться и в засыпанных больших оврагах, поскольку они продолжают служить, правда, в меньшей мере, ес­тественными дренами.

Суффозия, происходящая в грунтах отсыпки, зачастую приводит к деформациям тротуаров, лестниц, отмосток. Такие явления нами наблюда­лись по ул. Гайдара, 10; П. Бровки, 17; Советская, 97 (рисунок 6.3) и т.д.

Процесс суффозии изменяет физико-механические свойства грун­тов, ведет к их существенному ослаблению. Суффозия представляет собой подземный размыв грунта. Временные же водотоки способствуют размыву грунта на поверхности земли и формированию на склонах мелких и глубо­ких промоин, перерастающих в овраги. Чем больше уклоны, относитель­ная высота и протяженность склонов, количество стекающей со склонов воды, зависящее от количества, вида, интенсивности и распределения в те­чение года осадков, тем более интенсивно будут происходить плоскостной смыв и оврагообразование [133]. Утечки воды из водонесущих коммуни­каций, проложенных по поверхности, в таких случаях приводят к резкой активизации поверхностной эрозии. Подобное явление имеет место на эро­зионном правом берегу реки Сож в районе улиц имени Пушкина и Садовая (Рисунок 3.10), на бортах Лебяжьей канавки (ЦПКиО им. А.В. Луначар­ского).

Рисунок 6.3 - Деформация ступеней около дома № 97 по улице Со­ветская.

Как упомянуто выше, процесс суффозии начинается при низких гидравлических градиентах. Процессы техногенного подтопления приво­дят к увеличению гидравлических градиентов в водовмещающих породах, представленных слоями или линзами песков в ледниковых или воднолед- никовых отложениях. При высоких гидравлических градиентах песчаные грунты могут переходить в плывунное состояние при условии их вскрытия котлованами или горными выработками.

Появление плывунов нами наблюдалось при проходке шурфов во 2- м переулке Крупской; по ул. Балтийской, 32; по Речицкому Шоссе в рай­оне Кургана Славы.

Плывуны на территории города распространены локально. Мощ­ность плывунных пород небольшая. Плывуны могут привести к некоторым осложнениям при отрывке котлованов, прокладывании траншей под ли­нейные коммуникации, проходке горных выработок.

6.4.4 Наложенные процессы подтопления и повышения агрессивности

подземных вод

На урбанизированных территориях происходит совместный про­цесс - подтопление и приобретение подземными водами агрессивных свойств, т.е. способность разрушать бетон, и другие материалы заглублен­ных конструкций при химическом воздействии на них. Так, в Гурьеве за­грязнение грунтовых вод требует ежегодной перекладки до 20-40 % всех коммуникаций, приходящих в негодность в результате коррозии [13, 39, 87].

Основными показателями агрессивности подземных вод являются: бикарбонатная щелочность, водородный показатель, содержание свобод­ной углекислоты, содержание магнезиальных солей (в пересчете на ион Mg²⁺), содержание едких щелочей (в пересчете на ионы Na+, K+), содержа­ние сульфатов (в пересчете на ионы SO₄ "), а также содержание хлоридов, сульфатов, нитратов и др. солей и едких щелочей при наличии испаряю­щих поверхностей [124 и др.]. В зависимости от опасности условий, в ко­торых происходит агрессия (толщина конструкции, коэффициент фильтра­ции, напор, сорт цемента) и общей минерализации вода будет обладать выщелачивающей агрессивностью при минимальном содержании НСО₃^- от 0,4 до 1,5 мг-экв/л, общекислотной агрессивностью если величина рН на­ходится в пределах 6,8-5,0, углекислотной агрессивностью при содержа­нии агрессивной СО₂ 3,0-8,3 мг/л, магнезиальной агрессией при содержа­нии иона магния более 750 мг/л, сульфатной агрессией при содержании сульфатов более 250 мг/л [129].

Высокий уровень химической составляющей техногенной нагрузки, выражающийся в сочетании промышленного и коммунально-бытового за­грязнения, применения удобрений на приусадебных участках, ливневых стоков и пр., определил сильное общее загрязнение грунтовых вод в пре­делах города. Характер загрязнения зависит от преобладания в каждом конкретном случае того или иного фактора.

Масштабы химического загрязнения подземных вод на территории г. Гомеля были исследованы сотрудниками Гомельского университета в 1998-99 г.г. Практически на всей территории г. Гомеля свободная гравита­ционная вода почвогрунтов зоны аэрации и грунтовая вода является в раз­ной степени техногенно-загрязненной. Установлена большая вариация концентраций компонентов химического состава, на некоторых участках изменение естественного геохимического типа воды.

По полученным данным наиболее минерализованы грунтовые воды в микрорайоне Гомсельмаш, в колодцах по ул. 2-я Иногородняя, ул. Тан­ковая и пер. Титинский. Минерализация воды достигает 1,63-3,21 г/л, в макрокомпонентном составе преобладают нитраты (983 мг/л), сульфаты (733 мг/л) и хлориды (482 мг/л).

В д. Мильча поверхностные и грунтовые воды испытывают влияние прилегающих промышленных предприятий. Этот фактор является опреде­ляющим в формировании химического состава грунтовой воды. Минера­лизация ее колеблется в интервале 0,71-1,68 г/л, концентрация сульфатов достигает 548 мг/л, хлоридов - 128 мг/л.

В микрорайоне жилой застройки по ул. Подгорная и ул. Юбилейная грунтовая вода слабощелочная (рН = 8,05-8,50) с минерализацией 0,99-1,94 г/л, загрязнена сульфатами и хлоридами. Компонентный состав роднико­вой воды по ул. Подгорная отличается низким содержанием хлоридов (35 мг/л) и значительным содержанием нитратов (32 мг/л) и сульфатов (104 мг/л). По данным БелГИИЗа, родники, изливающиеся в пойме р. Сож, имеют близкий компонентный состав и минерализацию воды 0,79-1,34 г/л. В пойме р. Сож в районе Новобелицы зафиксирована грунтовая вода с ми­нерализацией 0,34-1,91 г/л, нейтральной или слабокислой реакции. Высо­кие содержания хлоридов (209-291 мг/л) и сульфатов (76-89 мг/л) в грун­товой воде отмечены у озера Шапор. В районе завода "Кристалл" содержа­ние этих компонентов-загрязнителей в воде отдельных скважин достигает 450 и 208 мг/л соответственно.

Наиболее часто грунтовая вода на территории г. Гомеля обладает общекислотной (участки Гомсельмаш, западный промузел, Новобелица), углекислотной (пойма р. Сож) и сульфатной (участки Гомсельмаш, Запад­ный промузел, Западный микрорайон) агрессивностью. На этих участках величина рН грунтовой воды понизилась до 6,0. Избыток углекислоты - так называемая агрессивная углекислота - превышает максимально допус­тимое содержание и составляет 13,2-72,0 мг/л.

6.4.5 Коррозионная активность грунтов

Коррозией металлов называется разрушение металлов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с коррозионной (в данном случае - геологической) средой [28, 127]. Самыми уязвимыми элементами городского хозяйства являются водо-, газо- и нефтетрубопро- воды, не оборудованные системами противокоррозионной электрической защиты, металлические оболочки кабелей, сваи, основания антенн и дру­гие металлические конструкции. Корродируют в первую очередь дефор­мированные участки их поверхностей. При взаимодействии металлических и неметаллических конструкций с грунтами возникает подземная корро­зия. Причинами подземной коррозии являются [28]: 1) воздействие грун­товой влаги на металлические конструкции, в результате чего возникают коррозионные элементы; 2) явления электролиза, происходящие в грунтах вследствие воздействия блуждающих токов, исходящих от работающих на постоянном токе электроустановок, при наличии вокруг трубопроводов электролита; 3) действие находящихся в грунте микроорганизмов (вызы­вающих явления биокоррозии). Скорость коррозии в огромной степени оп­ределяется коррозионной активностью грунта, которую оценивают тем сроком, по истечении которого на новом трубопроводе возникает первый сквозной питтинг (каверна). Срок его появления в стальном трубопроводе диаметром 300 мм с толщиной стенки 8-9 мм при низкой коррозионной ак­тивности превышает 25 лет; при повышенной коррозионной активности он составляет 5-10 лет, а при весьма высокой - всего лишь 1-3 года.

Для характеристики коррозионной активности грунтов по отноше­нию к стали, используют величину их удельного электрического сопро­тивления. Среднее по величине значение удельного электрического сопро­тивления, наиболее типичное для песчано-глинистых грунтов, составляет около 40 Ом*м. Между электрическим сопротивлением грунтов и их кор­розионной активностью в определенных пределах существует обратная за­висимость: чем меньше сопротивление, тем больше возможность коррозии (таблица 6.6).

Таблица 6.6 - Коррозионная активность грунтов по отношению к уг­леродистой стали в зависимости от их удельного электрического сопро­тивления [28]

Коррозионная активность грунтов	Удельное электрическое сопротивление, Ом*м
Низкая	>100
Средняя	20-100
Повышенная	10-20
Высокая	5-10
Весьма высокая	<5

Оценивая коррозионную активность грунтов по отношению к свин­цу, необходимо учитывать рН грунта, содержание органических веществ, нитрат-иона (таблица 6.7).

Таблица 6.7- Коррозионная активность грунтов по отношению к свинцовой оболочке кабеля [28]

Коррозионная ак­тивность грунтов	рН	Содержание компонент, % от массы воз­душно-сухого грунта
		органических веществ (гумуса)	нитрат-иона
Низкая	6,5-7,5	до 0,01	до 0,0001
Средняя	5,0-6,4 7,6-9,0	0,01-0,02	0,0001-0,0010
Высокая	<5.0 >9.0	>0,02	>0,0010

Коррозионная активность грунтов определяется многими фактора­ми. Наиболее тесные корреляционные связи просматриваются между кор­розионной активностью грунтов и их литологическим составом, а также наличием подтопления [86, 113]. Высокая степень коррозионной опасно­сти, при прочих равных условиях, характерна для территорий, сложенных моренными и флювиогляциальными отложениями.

Огромное влияние на коррозионную активность грунтов оказывает их влажность. В сухих грунтах коррозия не наблюдается ввиду отсутствия электролита, необходимого для создания коррозионных элементов.

Единого мнения о влиянии влажности песчаных и глинистых грун­тов на интенсивность коррозионных процессов в научной литературе нет. С одной стороны [45], уже при небольшой влажности, когда в грунтах су­ществует только прочносвязанная вода, коррозионные процессы начинают проявляться, хотя скорость коррозии будет незначительной. Дальнейшее увеличение влажности грунта вызывает увеличение скорости коррозии вследствие увеличения интенсивности работы коррозионных элементов и уменьшения их сопротивления в цепи. При увеличении влажности корро­зионная активность глинистых грунтов растет медленнее, чем активность песчаных из-за разного количества свободного кислорода в них. Посколь­ку максимальная скорость коррозии наблюдается при минимальном замед­лении как анодного, так и катодного процессов, максимум коррозионной активности достигается в глинистых грунтах при меньших значениях влажности, чем в песчаных. Это происходит потому, что доступ свободно­го кислорода к корродируемой поверхности при одинаковой влажности легче в песчаных грунтах.

С другой стороны [28], существует мнение, что предельная влаж­ность, обеспечивающая возрастание скорости коррозии до максимальной в связных грунтах составляет 10-12 %, в песках она несколько ниже (по дан­ным В.А. Притулы, 1961).

В наших исследованиях важным является то, что при любой точке зрения при влажности, равной 10-12 %, коррозионная активность грунтов максимальна. При последующем увеличении влажности максимальная скорость коррозии остается практически постоянной до некоторого преде­ла влажности, которым можно считать влажность 20-25 % [28, 127]. При полном насыщении пор водой образуется сплошной слой воды, затруд­няющий проникновение воздуха к металлу, и скорость коррозии резко па­дает. Глина, суглинок, супесь и песок в сухом состоянии могут характери­зоваться низкой коррозионной активностью. В других случаях, особенно при наличии блуждающих токов, коррозионная активность меняется от средней до весьма высокой.

Коррозионная активность существенно зависит от химического со­става грунтов и, в частности, от наличия и состава водорастворимых со­единений [28, 86, 124]. С повышением содержания ионов СГ и SO₄ " (при­мерно свыше 1 г/л) коррозионная активность грунтов обычно увеличивает­ся: высокому содержанию хлоридов в грунтах почти всегда соответствует интенсивная коррозия металла, в меньшей степени это относится к сульфа­там. Большое внимание на коррозионные свойства грунтов оказывает на-

2+ +

личие катионов Са и N . Оба эти катиона влияют на водо- и воздухо­проницаемость грунтов и тем самым определяют соотношение жидкой и газообразной компонент в грунтах, под действием которых изменяются коррозионные свойства грунтов. При высоких значениях кислотности (рН 2-3) и щелочности (рН 11-14) грунтов коррозия протекает наиболее интен­сивно.

По данным, полученным сотрудниками Гомельского университета в 1998-99 гг., в бассейне р. Рандовка водные вытяжки из почв и грунтов зоны аэрации имеют натриевый тип. Преобладание натрия приводит к диспергации грунтовых частиц и удерживанию жидкой компоненты. На участках химического завода, ТЭЦ-2, на обочинах объездной дороги в сво­бодной воде почвогрунтов концентрация хлоридов и сульфатов более 1 г/л. Эти грунты обладают высокой коррозионной активностью. Следует отме­тить весьма высокие значения минерализации (14,95 г/л) и концентрации хлоридов (8,86 г/л) и натрия (5,57 г/л) в пробах свободной воды почвог­рунтов вблизи ТЭЦ-2. Эквивалентные концентрации ионов хлора и натрия позволяет предположить, что причиной являются хлоридные соли, исполь­зуемые в зимних условиях при борьбе с обмерзанием дорог.