Часть II. Геологическая среда и город

4. Инженерно-геологическое районирование территории г. Гомеля

Инженерно-геологические условия территории г. Гомеля сформи­ровались в процессе длительного геологического развития, которое обу­словило пространственное распространение пород различного возраста, генезиса, состава и состояния; особенности структурно-тектонических, геоморфологических и гидрогеологических условий, что предопределило сложное строение геологической среды.

Наиболее полно пространственные закономерности изменения ин­женерно-геологических свойств могут быть выявлены при проведении ес­тественно-исторического смешанного (регионального и типологического) инженерно-геологического районирования [133].

Выбору критериев районирования предшествовал анализ инженер­но-геологических условий исследуемой территории. Среди наиболее об­щих признаков, определяющих инженерно-геологические условия местно­сти, наиболее существенными являются морфометрические особенности рельефа и геологическое строение верхних горизонтов земной коры (рису­нок 3.3).

Анализ инженерно-геологических условий территории г. Гомеля показывает, что нижняя граница зоны влияния инженерных сооружений на компоненты геологической среды в основном определяется глубиной зале­гания слабопроницаемой, выдержанной по простиранию песчано- глинистой толщи эоцена-олигоцена (киевская и харьковская свиты), рас­сматриваемой как региональный относительный водоупор. В речных до­линах, где существуют глубокие эрозионные врезы, четвертичные водо­носные горизонты тесно связаны с водоносными отложениями бучакской свиты эоцена (рисунок 4.1). Поэтому, изучение геологического разреза здесь целесообразно проводить до верхних горизонтов палеоцена.

Изложенные положения определяют выбор критериев, использован­ных при районировании исследуемой территории. При этом нами были уч­тены строение, мощность и состав отложений верхних горизонтов земной коры (палеоген-четвертичный комплекс), наличие или отсутствие в разрезе слабопроницаемых глинистых отложений, их состав и мощность, генезис и морфометрические характеристики рельефа [18].

Рисунок 4.1 - Схематический разрез верхних горизонтов осадочно­го чехла территории г. Гомеля.

1 - водопроницаемые породы; 2 - слабопроницаемые породы; 3 - уровень грунтовых вод.

В соответствии с общей схемой инженерно-геологического райони­рования Русской платформы, территория Гомеля и его окрестностей рас­положена в зоне сочленения двух регионов второго порядка - Воронеж­ской антеклизы и Днепровско-Донецкой синеклизы и ее обрамления [53, 156], на стыке двух геоморфологических районов [82], в соответствии с которыми нами выделены две инженерно-геологические области (рисунок 4.2).

Область А отвечает Чечерской моренно-зандровой равнине и пред­ставляет собой пологоволнистую, слаборасчлененную равнину с абсолют­ными отметками поверхности 132-138 м в пределах флювиогляциальной

равнины и 139-141 м - в пределах моренной. Глубина расчленения до 5

2 2 м/км , густота расчленения составляет 0,4 км/км [18].

Рисунок 4.2 - Схематическая карта инженерно-геологического рай­онирования и типы геологической среды территории г. Гомеля [18].

Границы: 1 - инженерно-геологических областей; 2 - инженерно- геологических районов. 3 - инженерно-геологический район и его номер. Районы раз­вития: 4 - моренных отложений; 5 - водно-ледниковых отложений; 6 - озерно- болотных образований; 7 - аллювиальных отложений водотоков, дренирующих древ­ние ложбины стока талых ледниковых вод; 8 - техногенных образований, выполняю­щих древние ледниковые ложбины стока; 9 - аллювиальных отложений вторых над­пойменных террас; 10 - аллювиальных отложений первых надпойменных террас; 11 - аллювиальных отложений пойм; 12 - техногенных отложений долинного комплекса р. Сож; 13 - лессовидных образований проблематического происхождения. Прочие обо­значения: 14 - овраги; 15 - болота.

В ложе четвертичной толщи преобладают палеогеновые песчано- глинистые отложения. Мощность четвертичного чехла составляет пре­имущественно 20-50 м, на отдельных участках этот показатель уменьшает­ся до 10-15 м. В разрезе преобладают среднечетвертичные ледниковые от­ложения днепровского и сожского подгоризонтов. Для области характерно распространение покровных супесей и суглинков поозерского возраста. Грунтовые воды залегают на различных глубинах - от 1 до 10 и более мет­ров. Пьезометрические уровни постоянно устанавливаются ниже зеркала грунтовых вод.

Особенностью инженерно-геологических условий области А явля­ется длительность градостроительного освоения: районы в границах цен­тральной части города (на правобережье р. Сож) были застроены уже в конце XIX - начале XX в.в. Это привело к значительным изменениям рельефа за счет планировки и накопления техногенных отложений, мощ­ность которых на отдельных площадках достигла 3-10 м.

Дальнейшее освоение территории области приходится на 50-е -70-е годы прошлого столетия (микрорайоны Сельмашевский, Западный, Аэро­дром и др.).

Совокупность геолого-гидрогеологических условий области обу­словила развитие в ее пределах определенных геологических и инженерно- геологических процессов. Наиболее характерными из них являются ов­ражная эрозия, плоскостной смыв, мелкие оползни по бортам оврагов и мелких речек, образование верховодки на водоразделах, заболачивание, загрязнение грунтов и подземных вод. В процессе строительного освоения области планировка территории и засыпка оврагов привели к некоторому затуханию плоскостного смыва и оврагообразования. Одновременно за­сыпка оврагов и речек обусловила возникновение линейной суффозии вдоль засыпанных водотоков. Развитие этого процесса вызывает оседание поверхности земли на локальных участках, сопровождающееся деформа­циями асфальтовых покрытий, подземных коммуникаций [17].

Вторая инженерно-геологическая область в историко- геологическом аспекте рассматривается как область унаследованного раз­вития речных долин (область Б), совпадает с границами современной до­лины реки Сож и ее притоков, и занимает большую часть исследуемой территории, пересекая ее с северо-востока на юг, юго-запад (рисунок 4.2) [18].

История развития долины р. Сож определила своеобразный харак­тер строения геологической среды, особенности ее рельефа и гидрогеоло­гической обстановки. Долина имеет асимметричное строение с преимуще­ственным развитием террас на правом берегу. Наибольшей ширины она достигает в южной части города, где уже за его пределами сливается с до­линой р. Днепр. В долине выделяются две надпойменные террасы и пойма. Область наиболее разнообразна по инженерно-геологическим условиям.

Основанием четвертичных отложений на разных участках служат песчано- глинистые образования палеогена.

Гидрогеологические условия в долине в результате размыва днеп­ровской морены характеризуются тесной гидравлической связью четвер­тичных водоносных горизонтов с палеогеновыми горизонтами, образуя единую водонасыщенную толщу. Пьезометрические уровни устанавлива­ются, как правило, выше зеркала грунтовых вод. Глубина залегания уро- венной поверхности грунтовых вод изменяется в среднем от 0,5-2 м на пойме до 3-10 м и более на террасах.

Освоение территории области имеет длительную историю, начиная со второй половины XVIII века, причем при освоении изменения рельефа, в силу равнинности поверхности, оказались незначительными. Лишь в 70-х годах прошлого столетия началось освоение пойменных территорий с применением гидронамыва грунтов (мкр-ны Волотова, Любенский).

В комплексе инженерно-геологических процессов, встречающихся на территории рассматриваемой области, прежде всего, следует назвать подтопление, заболачивание, загрязнение подземных вод и грунтов [17].

Дальнейшее районирование территории нами проведено на уровне инженерно-геологических районов (рисунок 4.2, таблица 4.1), при выделе­нии которых учитывались строение, состав и мощность пород четвертич­ного возраста. Анализ геологических разрезов позволил обособить в пре­делах каждой области по нескольку районов, общее число которых соста­вило 17, что отражает многообразие геологических разрезов, встречаю­щихся на территории Гомеля. С учетом масштаба картирования геологиче­ские разрезы были генерализованы и объединены в определенные типы строения геологической среды. Основное различие выделенных типов раз­резов определялось возможными сочетанием и соотношением толщ разно­го возраста, генезиса и состава [25, 133].

Таким образом, по особенностям строения четвертичных отложе­ний на территории Гомеля в пределах описанных выше областей нами вы­делено 9 групп инженерно-геологических районов [18].

В первую группу обособляются районы, где с поверхности залегают моренные супеси и суглинки днепровского горизонта (в рельефе - морен­ная равнина), нередко перекрытые покровными перигляциальными супес- чано-суглинистыми образованиями поозерского возраста и/или маломощ­ным чехлом днепровско-сожского флювиогляциала (рисунок 4.2, таблица 4.1). Отложения днепровской морены представлены красно- и коричнева­то-бурыми грубыми песчанистыми плотными суглинками и супесями с большим содержанием гравия, гальки и валунов. Общая мощность супесей и суглинков изменяется от 0,6 до 31 м (обычно 8-12 м) [9]. Естественная влажность моренных отложений 10-12%; число пластичности изменяется от 4-6 до 7-10%; показатель консистенции составляет 0,04-0,60.

Покровные супеси и суглинки светло- и буровато-коричневые или палево-желтые, легкие и средние, алевритистые, лессовидные. По грану­лометрическому составу грунты неоднородны; содержание глинистой фракции колеблется от 3 до 28%, пылеватой - от 42 до 89%. Коэффициент пористости изменяется в широких пределах - от 0,48 до 0,83. Мощность покровных отложений изменяется от 0,2 до 1,5 м.

Днепровские моренные супеси и суглинки залегают на водно- ледниковых нижне- среднечетвертичных песках, реже на коренных поро­дах. Пески характеризуются различным гранулометрическим составом с преобладанием мелкозернистых фракций, разной степенью окатанности и сортировки; часто глинистые, глауконитовые, с включениями гравия и гальки. Мощность нижне-среднеплейстоценовых отложений изменяется от 2,3 м на водоразделах до 34 м в пределах древних долин.

Таблица 4.1 - Фрагмент легенды к карте инженерно-геологического районирования территории г. Гомеля [18]

Индекс инженерно- геологического района на карте	Тип геологического разреза		Геоморфологическая характеристика	Гидрогеологические условия	Инженерно- геологические процессы
1	2		3	4	5
0		prillpz /V^t^nid-sz //«lld/^ ^-Рм-Г^	Рельеф пологоува- листый, реже хол­мистый, абсолют­ные отметки по­верхности сос­тавляют 135-142 м над уровнем моря, относительные превышения 5 и более метров, средние уклоны поверхности 1,5°, на участках овраж- но-балочного рель­ефа - 6° и более	Грунтовые воды распространены спорадически и приурочены к пес­чаным линзам в толще моренных супесей и суглин­ков. Залегают на различных глуби­нах. По взаимоот­ношению напор­ных и грунтовых вод территория слабодренирован- ная, пьезометриче­ские уровни ниже УГВ	Появление верхо­водки, эрозионно- денудационные явления, подтоп­ление, морозное пучение, агрес­сивность грунтов

Поверхность ров­ная, местами поло­го-волнистая, часто расчленена доли­нами рек, ручьев и денудационными ложбинами, ослож­нена суффозион- ными и термокар­стовыми западина­ми. Абсолютные отметки поверхно­сти 132-138 м, от­носительные пре­вышения состав­ляют 3-5 м, средние уклоны поверхно­сти 1,5-3,0°

Грунтовые воды залегают на глу­бинах 0,4-8 м и более. На отдель­ных участках ма­ломощные песча­ные отложения безводны. Пьезо­метрические уров­ни постоянно ус­танавливаются ниже зеркала грунтовых вод

Суффозия, эрози-

2

онно- денудационные явления, подтоп­ление, появление верховодки, за­грязнение грунтов и подземных вод

Поверхность пло­ская. Абсолютные отметки составля­ют 120-122 м над уровнем моря, от­носительные пре­вышения 1-2 м, средние уклоны поверхности 0,5°

Грунтовые воды залегают на глу­бине 1,5-2 м. По степени сдрениро- ванности отложе­ний территория

сс <

О и

QO

9

слабо- дренированная. Пьезометрические уровни постоянно устанавливаются ниже зеркала грунтовых вод

Подтопление во время паводков, загрязнение и по­вышение агрес­сивности грунтов и грунтовых вод во время сниже­ния паводков, консолидация на­мывных грунтов и подстилающих их сильносжимаемых горных пород

Для этих типов строения характерно развитие верховодки, встре­чающейся на глубинах 0,5-3 м. Толща моренных суглинков и супесей об­воднена спорадически по прослоям и линзам песков (мощность до 5 м), за­ключенных в морене. Первый от поверхности постоянный водоносный го­ризонт вскрыт на глубине 15-22 м в нижне-среднеплейстоценовых песках.

Коэффициент фильтрации песков в зависимости от их зернистости, по данным опытных откачек, проводимых Белорусской гидрогеологической экспедицией ПО «Белгеология» (1981), колеблется от 9 до 16 м/сут. Мес­тами воды имеют напор. Отмечается тесная гидравлическая связь нижне- среднеплейстоценового водоносного горизонта с глубокозалегающими го­ризонтами палеогена и верхнего мела.

В целом инженерно-геологические условия описанной группы рай­онов благоприятны для освоения. Моренные супеси и суглинки являются надежным основанием для различных инженерных сооружений, а грунто­вые воды преимущественно находятся на значительной глубине. Вместе с тем, в связи с наблюдающейся в последние годы тенденцией техногенного обводнения верхней части супесчано-суглинистого разреза, приводящей местами к подтоплению подземных коммуникаций и фундаментов зданий, дальнейшая нормальная эксплуатация сооружений потребует определен­ных мероприятий. Развитие техногенного обводнения необходимо учиты­вать и при строительстве новых зданий и подземных коммуникаций. Уве­личение влажности моренных грунтов, вызванное техногенным обводне­нием, ставит их в разряд агрессивных, а в зимнее время приводит к пуче­нию, с которым связаны наблюдаемые местами деформации дорожных по­крытий.

Вторую группу инженерно-геологических районов образуют терри­тории, сложенные с поверхности днепровско-сожскими флювиогляциаль- ными песками (в рельефе - флювиогляциальная равнина), нередко пере­крытые покровными лессовидными образованиями и подстилаемые мо­ренными супесями и суглинками (рисунок 4.2, таблица 4.1).

Флювиогляциальные отложения представлены песками, разнозер- нистыми, местами глинистыми, с гравием, галькой и линзами суглинков и супесей. Мощность песков может достигать 20 м (в среднем 9-13 м). Поро­ды обводнены. Воды имеют безнапорный характер. Глубина залегания кровли водоносного горизонта колеблется от 0,4 до 8 м, а коэффициент фильтрации - от 0,7 м/сут для глинистых песков до 9 м/сут для крупнопес­чаных разностей. Мощность безводной зоны, включая днепровскую море­ну, изменяется от 3 до 10 м. На участках, где мощность водно-ледниковых отложений незначительна и близко к поверхности залегают моренные су­песи и суглинки, отмечается подпор грунтовых вод и подтопление терри­торий. В связи с этим при хозяйственном освоении района необходима гидроизоляция фундаментов. Кроме того, частое развитие на флювиогля- циальных песках покровных слабопроницаемых суглинков и супесей при­водит к формированию в этих отложениях верховодки, что также создает некоторые трудности в освоении.

Незначительно распространены на территории моренно-зандровой равнины типы строения четвертичных отложений, относящиеся к третьей и четвертой группам инженерно-геологических районов. Начинаются они поозерско-голоценовыми озерно-болотными и/или аллювиальными обра­зованиями, приуроченными к заболоченным пологоврезанным понижени­ям и древним ложбинам стока талых ледниковых вод соответственно (ри­сунок 4.2)

Аллювиальные отложения представлены песками неоднородно- зернистыми, с гравием, галькой и прослоями супесей, суглинков и торфа, общей мощностью от первых метров до 10 м. Аллювиальные пески зале­гают на днепровско-сожских флювиогляциальных образованиях, а там, где последние размыты, на моренных супесях и суглинках днепровского под- горизонта. Грунтовые воды располагаются близко к поверхности, как пра­вило, на глубине менее 3 м.

Озерно-болотные отложения представлены заторфованными суг­линками, супесями, песками разнозернистыми и торфом. Мощность отло­жений составляет в среднем 2-4 м. К песчанистым разностям озерно- болотных отложений приурочен безнапорный малообильный водоносный горизонт, залегающий на глубинах преимущественно от 1,5 до 3 м. В хо­зяйственном отношении территории районов не осваиваются.

В целом для рассмотренных типов строения четвертичной толщи характерно наличие в разрезе днепровских моренных супесей и суглинков, что в главном определяет инженерно-геологические условия данной об­ласти.

Современные речные долины имеют свои особенности строения геологической среды, которые отражены в характеристике 6-8 групп ин­женерно-геологических районов. Однако, при всем их разнообразии име­ется одно сходство - все они начинаются со слоя аллювиальных песков. Грунтовые воды в аллювиальных песках находятся вблизи дневной по­верхности (0,5-3 м). Более глубокое залегание грунтовых вод отмечается на отдельных участках высоких надпойменных террас в долине Сожа, ос­ложненных эоловыми формами рельефа.

Современные аллювиальные отложения пойм представлены разно- зернистыми песками, в меньшей степени супесями и суглинками с вклю­чениями гравия и гальки, часто заиленными, с прослоями и линзами тор­фов и гиттий. Общая мощность пойменного аллювия 5-10 м. Надпоймен­ные террасы Сожа и его притоков сложены, в основном, верхнеплейстоце­новыми разнозернистыми песками с линзами супесчано-суглинистых по­род, гиттий и торфа, общей мощностью до 10-15 м. Аллювиальные пески подстилаются либо нижне-среднечетвертичными, либо палеогеновыми по­родами.

В зависимости от строения подстилающих толщу аллювиальных пород можно выделить несколько типов инженерно-геологических рай­онов.

Как правило, на большей части территории долинного комплекса аллювиальные пески подстилаются или образованиями эоцена-олигоцена, или флювиогляциальными отложениями нижнего и среднего плейстоцена. Значительно реже под аллювием встречается днепровская морена разной мощности.

Близкое залегание грунтовых вод, большое количество водоносных горизонтов, гидравлически связанных друг с другом, а также слабая дре- нированность создает предпосылки для развития процессов подтопления. Эксплуатация инженерных сооружений в этих районах наряду с подтопле­нием осложняется загрязнением грунтовых вод, и, как следствие, повыше­нием коррозионной активности грунтов. Кроме того, неоднородно- зернистый состав песков способствует возникновению суффозии, что су­щественно влияет на надежность работы подземных коммуникаций.

Особое положение в разрезе занимают техногенные отложения, широко развитые как в пределах моренно-зандровой равнины, так и в до­лине р. Сож, где мощность их в среднем составляет 4-6 м и более (5 и 9 группы инженерно-геологический районов). Значительные площади пой­мы заняты насыпными и намывными грунтами. Последние по своему со­ставу близки к аллювиальным грунтам, но отличаются от них более высо­кой сжимаемостью; при нагрузках они дают значительные, хотя и равно­мерные осадки. По строительным свойствам наименее благоприятны тех­ногенные отложения в районах засыпки оврагов, мелких рек, ручьев, бо­лот, прудов, характеризующиеся хаотичным строением, неуплотненно­стью, высоким содержанием органики.

Таким образом, инженерно-геологические условия территории Го­меля сложные, весьма специфичные и существенно не одинаковые в раз­ных ее частях. Это обусловлено своеобразными условиями геологического развития территории в последний кайнозойский этап своего развития.

Проведенное типологическое инженерно-геологическое райониро­вание территории г. Гомеля позволяет выявить основные особенности гео­логической среды города на глубину инженерно-хозяйственного воздейст­вия, охарактеризовать различные условия протекания геологических и ин­женерно-геологических процессов и явлений, а также провести анализ из­менений, происходящих в геологической среде под воздействием города.