5. Оценка устойчивости геологической среды и геологических рисков при массовых видах строительства

5.1. Основные подходы к оценке состояния геологической среды

В настоящее время существует несколько основных подходов к оценке измененности геологической среды под воздействием техногенеза.

Эколого-геологический. Концептуальной основой эколого- геологического подхода является представление о функциональной зави­симости между вещественным составом и свойствами геологической сре­ды и состоянием биоты (человеческой популяции в частности) и экосисте­мы в целом [51, 98, 141, 142, 159, 161, и др.]. Основным принципом геоло­го-экологического картирования является выделение территориальных единиц, однородных как по интенсивности природных и техногенных гео­логических процессов, так и по экологическим последствиям их воздейст­вия на человека и экосистему. Другими словами, это территориальные единицы, которые обособляют территории, однородные по состоянию абиотической и биотической компоненты экосистем.

Прогноз геологического риска. В настоящее время проблема геоло­гических рисков является весьма актуальной, активно разрабатываемой в направлениях методов оценки, критериев типизации, методики картогра­фирования [7, 36, 40, 57, 94, 97, 107, 109, 110, 112, 114, 149, 152, 163, 164, 165, 166, и др.]. Существование геологических рисков на урбанизирован­ных территориях связано с развитием природных и техноприродных опас­ных процессов, резко активизирующихся с ростом городов. Под природ­ным риском понимают вероятностную меру природной опасности, уста­новленную для определенного объекта в виде возможных потерь за задан­ное время [36]. Например, при строительстве и эксплуатации сооружений в пределах потенциально подтопляемых территорий или при отсутствии со­ответствующей превентивной системы защиты. Риск характеризует веро­ятность реализации прогнозируемого ущерба. Осуществляя строительство и дальнейшую эксплуатацию сооружений в районах, подверженным раз­личным техноприродным процессам, человек сам создает для себя опас­ность. Вторгаясь на эти территории, он идет на определенный (в т.ч. и эко­номический) риск.

Выполненные нами исследования показали, что наиболее характер­ными опасными техноприродными процессами для г. Гомеля являются: изменения напряженного состояния пород, направленности и интенсивно­сти экзогенных процессов, главным образом, - подтопления, суффозии, эрозионно-денудационных процессов, пучения грунтов; физико- химические изменения в водоносных горизонтах и грунтах, в т.ч. загрязне­ние геологической среды углеводородами.

Отмечая актуальность и практическую значимость разработки карт природного риска, следует отметить, что в СНиП 11-02-96 «Инженерные изыскания для строительства» (Россия) введены требования об оценке и составлении карт геологических и других природных рисков в составе обоснований инвестиций и проектов строительства на территории России [111].

Оценка устойчивость геологической среды к техногенным воз­действиям. Под устойчивостью геологической среды понимают ее спо­собность сохранять целостность при техногенных воздействиях [50]. Ме­тодика оценки устойчивости геологической среды к техногенным воздей­ствиям хорошо проработана в научной литературе [1, 22, 24, 25, 42, 50, 51, 59, 66, 68, 86, 104, 115, 138, 139, 140, 141, 144 и др.]. Устойчивость гео­логической среды устанавливается методами инженерной геологии по от­ношению к определенному виду техногенного воздействия. Один и тот же тип территории к разным техногенным взаимодействиям проявляет раз­личную устойчивость.

Устойчивость показывает наличие, состояние, пространственную локализацию и природу существующих и возможных противоречий в сис­теме «техногенное воздействие - геологическая среда». Поэтому ее оцен­ка дает возможность, с одной стороны, оптимизировать воздействия на геологическую среду в процессе планирования, проектирования, строи­тельства и эксплуатации различных инженерных сооружений, а с другой - выбрать методы инженерной защиты территории и восстановления при­родного состояния геологической среды [151].

При оценке устойчивости геологической среды в целях планирова­ния и проектирования массовых видов строительства, выделенные инже­нерно-геологические районы рассматриваются с точки зрения тождествен­ности их реакции на интегральную техногенную нагрузку, передаваемую городом на геологическую среду.

5.2. Техногенные воздействия на геологическую среду и их классификация

5.2.1 Виды техногенных воздействий

Исследование вопросов, связанных с оценкой устойчивости геоло­гической среды, невозможно без анализа техногенных воздействий на рас­сматриваемой территории, без их типизации и классифицирования. Мас­штабы проявления техногенных воздействий человека на геологическую среду, их структура и интенсивность формировались и изменялись одно­временно с развитием общества и достигли наивысшего развития в совре­менный период, который характеризуется возникновением опасности пол­ных необратимых негативных изменений геологической среды и ее гло­бальных изменений в целом. В связи с этим в инженерной геологии огром­ное внимание уделяется вопросам систематизации, классифицирования и типизации техногенных воздействий [22, 25, 42, 44, 64, 65, 86, 91, 123, 140, 143 и др.].

Вопросы систематизации техногенных воздействий на геологиче­скую среду начали разрабатываться с 50-60-х годов нашего столетия. В на­стоящее время предложено много как общих, так и частных, классифика­ций техногенных воздействий, построенных по разным признакам деле­ния, однако ни одна из них не является общепринятой, и ни одна из них не является всеобъемлющей в смысле охвата воздействий разных категорий. Отсутствуют и нормативные документы по их типизации и терминологии, связанной с ними. Более того, во многих классификациях техногенные воздействия отождествляются с источниками воздействия, видами хозяй­ственной деятельности или даже их последствиями, что вносит сильную путаницу в понятия.

Анализ существующих схем типизации техногенных воздействий показывает, что их разработка ведется в трех направлениях: 1) по видам хозяйственной деятельности; 2) по набору определенных воздействий на конкретный компонент геологической среды; 3) по комплексу параметров, отражающих природу воздействия.

Одна из первых попыток типизации техногенных воздействий по комплексу признаков была сделана в 1967 г. Ф.В. Котловым [66]. Им вы­делены категории техногенных воздействий по времени действия, направ­ленности, площади и другим признакам. Кроме того, по воздействию на определенный компонент геологической среды им выделено три вида воз­действий на: 1) напряженное состояние пород; 2) тепловое состояние по­род и подземных вод; 3) режим поверхностных и подземных вод. В даль­нейшем Ф.В. Котлов увязал типизацию техногенных воздействий с клас­сификацией вызванных ими процессов, а затем с изменением природных физических полей. Близка к этой систематизации и схема М. Арну (1984), а также схема выделения признаков типизации, предложенная Е.М. Сер­геевым и В.Т. Трофимовым (1985) [64].

Разрабатывая это направление, А.Д. Жигалин [44, 86] предложил подробную классификацию источников и типов техногенного воздействия. Источники воздействия классифицируются им по типам, периодичности, интенсивности, по форме, размерам, положению относительно объекта воздействия. По виду оказываемого источниками воздействия они подраз­деляются на источники физического, химического, биологического и гео­логического воздействия, на подвиды — по воздействующим факторам. Однако многие техногенные воздействия в этой классификации не были учтены.

Многими авторами предложены частные схемы типизации техно­генных воздействий на геологическую среду применительно к опре­деленному виду деятельности: например, для горнодобывающей промыш­ленности или гидротехнической деятельности, для АЭС, для городского строительства и т.д. При этом авторами во многих случаях под понятием "техногенное воздействие" понимались вид хозяйственной деятельности и те процессы, которые возникают как результат этой деятельности. Частные классификации техногенных воздействий, учитывающие источник, харак­тер и результаты воздействия для некоторых видов деятельности, были разработаны Г.А. Голодковской и Ю.Б. Елисеевым [24].

Характер и интенсивность техногенного воздействия на геологиче­скую среду зависят от особенностей функционирования хозяйственных объектов. В реальной обстановке воздействия от отдельных источников часто накладываются, суммируются, подавляются и видоизменяются. Это вызывает определенные трудности как при выделении и типизации техно­генных воздействий, так и при их картографировании.

Одним из главных вопросов при разработке классификации техно­генных воздействий является вопрос о признаках типизации или деления. Разрабатывая классификацию техногенных воздействий на геологическую среду, В.Т. Трофимов, В.А. Королев и А.С. Герасимова в ее основу поло­жили следующие методологические положения [64]:

1. Признаки типизации должны отражать основные черты техно­генных воздействий на геологическую среду разной природы; природа воздействия, его механизм должны быть отражены в его основном таксоне - классе. В соответствии с этим, выделяются следующие классы воздейст­вий: физическое (в котором выделяются подклассы, обусловленные дейст­вием различных физических полей: механического, гидромеханического, гидродинамического, термического, электромагнитного, радиационного), физико-химическое, химическое, биологическое. Воздействия перечислен­ных классов не сводятся друг к другу и оказываются полем соответствую­щей природы техногенного происхождения. Поэтому к характеристике техногенного воздействия данного класса в принципе применимы все по­казатели, используемые для оценки любого физического поля (интенсив­ность, геометрические размеры в трехмерном пространстве, стационар­ность или нестационарность поля во времени и т.д.).

2. В таксономическом ряду воздействий целесообразно выделить класс (подкласс), тип, вид и разновидность воздействия. Класс выделяется по природе (механизму) воздействия, тип - по характеру воздействия с учетом симметрии "прямого" и "обратного" действия (например, охлажде­ние - нагревание, уплотнение - разуплотнение и т.д.) безотносительно к источнику воздействия; вид воздействия - по конкретному техногенному влиянию, оказываемому тем или иным источником, раскрывающим его индивидуальность; разновидность воздействия может быть выделена по дополнительным местным признакам таким, как временной характер воз­действия, геометрические размеры, положение в пространстве, обрати­мость, и интенсивность воздействия, и т.п.

3. Все выделяемые таксоны не должны зависеть от иерархического уровня рассмотрения геологической среды, поскольку один и тот же тип или вид воздействия может проявляться на разных масштабных или иерар­хических уровнях. В соответствии с этим классификация техногенных воз­действий должна исходить из единого методологического подхода незави­симо от масштабного уровня инженерно-геологических исследований, при этом при переходе от одного уровня исследований к другому должна вы­держиваться преемственность в осуществлении этого перехода.

4. Выделяемый вид (разновидность) воздействия должен характери­зоваться конкретными количественными параметрами, отражающими его особенности, а также однозначно соотноситься с источником, его вызы­вающим и обусловливающим; он должен быть легко типизируем для кар­тографирования. Геометрические показатели техногенных воздействий, отражающие размеры зоны влияния (мощность, глубина, ширина, пло­щадь, объем воздействия и др.), могут не включаться в таблицу типизации в качестве показателей (параметров) того или иного воздействия. Эти по­казатели применимы для характеристики зон влияния воздействий всех видов и разновидностей.

5. В типизации должны быть учтены лишь "первичные" техноген­ные воздействия, непосредственно влияющие на основные компоненты геологической среды: горные породы, почвы и искусственные грунты, рельеф территории, подземные воды и геодинамические процессы. Многие техногенные воздействия, влияющие на геодинамические процессы, ока­зываются по отношению к ним "вторичными" и проявляются через воздей­ствия на породы, рельеф и подземные воды. Компоненты геологической среды, на которые оказывается непосредственное влияние данным техно­генным воздействием, должны быть отражены в типизации для каждого вида.

6. Использование в типизации таких признаков деления, которые могут быть общими для всех типов воздействия, является нецелесо­образным (например, таких признаков воздействий, как "постоянные и временные", "площадные и точечные", "прямые и косвенные" и т.д.). Все эти признаки деления могут и должны использоваться при выделении раз­новидностей воздействий.

В соответствии с указанными принципами составлена клас­сификация техногенных воздействий на геологическую среду [64]. В этой классификации первый класс техногенных воздействий на геологиче­скую среду объединяет воздействия физической природы. Это самый большой и разнообразный класс, состоящий из шести подклассов.

К подклассу механического воздействия относятся техногенные воздействия на геологическую среду, оказываемые механическим путем без применения гидромеханизмов. Механическое воздействие передается на породы, рельеф и влияет на некоторые геодинамические процессы, но не передается непосредственно на подземные воды. В этом подклассе вы­деляются следующие шесть типов воздействий: уплотнение и разуплотне­ние, внутреннее (т.е. происходящее без изменения рельефа) разрушение массива и воздействия, происходящие с разрушением и переотложением грунтов и приводящие к изменению рельефа: планировка рельефа, техно­генная "аккумуляция" (образование положительных форм) и "эрозия" (об­разование отрицательных форм) рельефа.

К подклассу гидромеханических воздействий, в отличие от преды­дущего, относятся механические, осуществляемые с помощью гидромеха­низмов. Эти воздействия в основном передаются непосредственно на по­роды, рельеф и связаны с геодинамическими, но не передаются непосред­ственно на подземные воды. В этом подклассе выделяется всего два типа: гидроаккумуляция рельефа (образование положительных форм) и гидро­эрозия (образование отрицательных форм) рельефа.

Подкласс гидродинамических объединяет собственно гидродина­мические воздействия на подземные воды, на их гидродинамический ре­жим. Они влияют как на вещественные компоненты геологической среды (горные породы и подземные воды), так и на геодинамические процессы. При этом изменения рельефа проявляются в результате активизации гео­динамических процессов. К этому подклассу относятся воздействия двух типов: ведущие к повышению напора или уровня подземных вод и веду­щие к их понижению.

К следующему подклассу отнесены техногенные воздействия тер­мической природы, т.е. обусловленные действием положительных или от­рицательных тепловых полей. Термическое техногенное воздействие вне криолитозоны в основном влияет непосредственно лишь на вещественные элементы геологической среды: горные породы и подземные воды и почти не влияет на рельеф и геодинамические процессы. В этом подклассе выде­лено два типа воздействий: нагревание и охлаждение компонентов геоло­гической среды.

К подклассу электромагнитных техногенных воздействий относятся воздействия, осуществляемые под действием электрических, магнитных или электромагнитных полей. Электромагнитные воздействия влияют не­посредственно лишь на вещественные элементы геологической среды: горные породы и подземные воды и не влияют на рельеф и геодинамику территории. В подклассе выделяются воздействия двух типов: стихийные и целенаправленные. Первые обусловлены действием слабых электриче­ских полей, они, как правило, длительны или квазипостоянны и связаны с утечками электричества, наведением слабых полей и т.п. Вторые обуслов­лены действием электрических полей как постоянного, так и переменного электрического тока высокой напряженности, они, как правило, кратко- временны и связаны с целенаправленным воздействием на объекты техни­ческой мелиорации горных пород.

И, наконец, подкласс радиоактивных объединяет воздействия, вы­званные радиацией. Они не оказывают влияния на рельеф и геодинамиче­ские процессы, а влияют только на вещественные элементы геологической среды (горные породы и подземные воды). В этом подклассе также выде­ляются два типа воздействий — радиационное загрязнение и радиационная очистка компонентов геологической среды.

Во второй класс объединены техногенные воздействия на ком­поненты геологической среды физико-химической природы, т.е. обу­словленные различными поверхностными физико-химическими явлениями и поглотительной способностью пород (адсорбцией, диффузией, осмосом, капиллярными явлениями и т.д.). Поэтому воздействия данного класса влияют лишь непосредственно на вещественные элементы геологической среды. Здесь выделяются такие типы воздействий, как гидратное, осущест­вляемое за счет техногенной гидратации или дегидратации пород, кольма- тирование пород, выщелачивание и ионообменное воздействие.

Третий класс включает в себя воздействия химической природы, обусловленные химическим взаимодействием различных веществ и ком­понентов геологической среды — пород и подземных вод. Воздействия этого класса влияют лишь на вещественные компоненты геологической среды и не влияют непосредственно на рельеф и геодинамические процес­сы. В этом классе выделяются три типа техногенных воздействий: химиче­ское загрязнение, химическая очистка и химическое закрепление массивов горных пород.

В класс биологических воздействий объединяются техногенные воздействия биологической, точнее микробиологической природы, кото­рые произвольно или непроизвольно вызываются человеком. Биологиче­ские техногенные воздействия оказывают влияние только на вещественные элементы геологической среды: горные породы и подземные воды и не влияют непосредственно на рельеф и геодинамические процессы. Среди них выделяются два типа воздействий - биологическое загрязнение и очи­стка компонентов геологической среды.

Наряду с описанной общей классификацией техногенных воздейст­вий, существует целый ряд частных классификаций

Подавляющая часть воздействий, оказываемых в процессе инже­нерно-хозяйственной деятельности на геологическую среду, относится к категории целенаправленных [54, 134, 138]. Под этой разновидностью воз­действий понимается весь комплекс сознательно осуществляемых в преде­лах геологической среды мероприятий, необходимых для строительства, функционирования и развития инженерных сооружений и их комплексов или направленных на улучшение природной обстановки (ликвидация или сокращение разрушающей деятельности геологических процессов, вос­полнение запасов подземных вод и т.п.), а также антропогенных ландшаф­тов (проведение рекультивационных работ и др.). К их числу относятся, например, проведение горно-разведочных работ, связанных с поиском и разведкой подземных вод, с изысканиями и строительством инженерных сооружений разных типов, изменение динамики естественного развития экзогенных геологических процессов с помощью системы регулирующих или защитных мероприятий и т.п. Они заранее планируются. Затем разра­батывается проект их реализации с учетом данных инженерно- геологических изысканий. Они обычно контролируются как в процессе осуществления проектов, так и на стадии эксплуатации инженерных со­оружений.

Второй разновидностью воздействий являются так называемые воздействия стихийные (непроизвольные), носящие характер последейст­вия, последствия или резонанса осуществления целенаправленных воздей­ствий, нередко произведенных на значительном удалении от мест возник­новения первых [66]. Например, откачка подземных вод для водоснабже­ния населенных пунктов или обеспечения работы горнорудного предпри­ятия, осуществляемая как воздействие целенаправленное, оказывает сти­хийное воздействие часто на очень большой площади на всю осушаемую толщу горных пород, нередко сопровождаемое существенными измене­ниями состояния и физико-механических свойств этих пород, особенно высокодисперсных их разностей.

Прямые воздействия осуществляются путем непосредственного влияния на геологическую среду, косвенные - путем изменения условий на ее поверхности.

По характеру приложения воздействия подразделяются на статиче­ские и динамические, во времени - на длительные и краткосрочные, по глубине - на приповерхностные и глубинные, по площади - на точечные и площадные.

В результате техногенных воздействий на геологическую среду возникает целый комплекс техногенных геологических процессов, вызы­вающих ее изменение. Одни из них являются неизбежными: процессы это­го типа возникают при данном воздействии как закономерное следствие, избежать их совершенно невозможно. Другие процессы возникают как со­путствующие; они составляют второй тип последствий техногенного воз­действия на геологическую среду [54, 66, 134].

Оба этих типа последствий могут быть как обратимыми, так и не­обратимыми. Последние приводят к наиболее существенным необратимым изменениям в геологической среде. Они являются однонаправленными, как правило, наиболее глубокими, влияющими на состояние всей природ­ной среды в целом.

Обратимые и необратимые геологические процессы выступают в качестве подтипов последствий техногенного воздействия на геологиче­скую среду. В этом же ранге мы можем рассматривать процессы назем­ные-подземные, площадные-точечные, длительно действующие- краткосрочные, проявленные-скрытые. К последним обычно относят такие процессы и их последствия, которые не выражаются в настоящее время в рельефе, а локализуются в толще горных пород. Их проявление возможно на более поздних этапах жизни массива при сохранении данного воздейст­вия на него [66, 134].

Рассматривая вопрос о видах воздействия на геологическую среду, следует упомянуть, что в расчет необходимо принимать время распада (де­струкции), т.е. время, за которое загрязняющее вещество разлагается и те­ряет свои токсичные свойства. Время распада загрязняющих веществ варьируется в широких пределах. Такие загрязняющие вещества, как рас­творы некоторых минеральных солей (например, хлоридов, сульфатов, нитратов), является очень стойкими соединениями, время их распада от нескольких месяцев до 5-10 лет. Бактериальное загрязнение характеризу­ется временем распада от 30-50 до 200-300 суток [100].

Таким образом, приведенные классификации объединяют все воз­можные виды техногенных воздействий на геологическую среду. Сами техногенные воздействия характеризуются различной природой, они дей­ствуют на разные компоненты геологической среды, и характер этого воз­действия чрезвычайно разнообразен. В процессе хозяйственной деятельно­сти человека воздействия на геологическую среду оказываются, как прави­ло, комплексно, но, опираясь на приведенные классификации, комплекс­ные воздействия всегда могут быть расчленены на отдельные составляю­щие для их последующего анализа, оценки и отражения на картографиче­ских моделях.

Характер и интенсивность техногенного воздействия на геологиче­скую среду зависят от особенностей функционирования хозяйственных объектов, поэтому в качестве основополагающих принципов типизации техногенных нагрузок г. Гомеля нами выбран вид хозяйственной деятель­ности и те процессы, которые возникают как результат этой деятельности.

5.2.2 Общие закономерности изменения инженерно-геологических

условий городов

Геологическая среда - динамичная, развивающаяся система. На геоэкологическую ситуацию городов оказывают воздействие более 50 ви­дов опасных природных и природно-техногенных процессов [50]. Воздей­ствие человека приводит к изменению хода природных геологических процессов, обусловливает возникновение новых техногенных геологиче­ских процессов, которые, как правило, протекают с большой скоростью и вызывают закономерные изменения состава, состояния и свойств геологи­ческой среды.

Изменение инженерно-геологических условий, в т.ч. гидрогеологи­ческих, происходит при всех видах инженерно-хозяйственной деятельно­сти человека. Они наиболее глубоки и нередко имеют негативные послед­ствия в районах интенсивного техногенного воздействия. К их числу отно­сятся в первую очередь территории городов и городских агломераций, включая крупные водозаборы подземных вод [23, 27, 54, 66, 101, 102].

Характер и интенсивность изменения рассматриваемых особенно­стей геологической среды при техногенном воздействии зависит, прежде всего, от: 1) состава, строения и свойств геологической среды; 2) типов и источников техногенного воздействия; 3) масштабов и интенсивности это­го воздействия. Кроме того, существенное значение имеет современная физико-географическая обстановка, во многом влияющая на состояние и свойства верхних горизонтов геологической среды. Под влиянием этих факторов изменения инженерно-геологических условий могут быть каче­ственными и количественными, локальными и региональными, временны­ми и постоянными, приповерхностными и глубинными.

Производственная деятельность, как правило, особенно контрастно проявляется в изменении гидрогеологических условий, поскольку подзем­ные воды - один из наиболее подвижных компонентов геологической сре­ды. Техногенное воздействие на гидрогеологические условия может быть вызвано: 1) изъятием вещества - твердого, жидкого и газообразного; 2) привносом вещества, в основном водных растворов; 3) сочетанием прив- носа и изъятия вещества [101, 102]. Таким образом, изменения гидрогео­логических условий при техногенных воздействиях достаточно многопла- новы. Главнейшими из них являются загрязнение и истощение ресурсов подземных вод.

Для территории г. Гомеля особенно велика роль изъятия вещества при эксплуатации подземных вод системой крупных водозаборов и осуше­нии заболоченных территорий и др. Эксплуатация подземных вод наруша­ет, прежде всего, режим и баланс отдельных водоносных горизонтов и ус­ловия их взаимосвязи.

Особенно значительные изменения гидрогеологических условий происходят при техногенном изменении гидрогеологического баланса на застроенных территориях под влиянием экранирующего действия асфаль­товых покрытий, утечек из водонесущих коммуникаций, дополнительных источников питания (фонтанов, прудов) и т.п. - так называемое, техноген­ное подтопление.

Масштаб изменений гидрогеологических условий (величина подъ­ема уровня грунтовых вод, изменения их качества, размеры зон подпора грунтовых вод и подтопления прилегающей территории) на застроенных территориях определяется, прежде всего, геологическим строением района строительства и прилегающей территории (в первую очередь фильтраци­онными свойствами водовмещающих и перекрывающих пород).

Сочетание одновременных привноса и изъятия вещества подземной гидросферы - явление широко распространенное. Типичными могут счи­таться наблюдаемые в городах процессы, когда отбор подземных вод со­провождается утечками из водопроводов и фильтрацией сточных вод; та­ковыми же будут систематическое осушение и периодический полив ме­лиорируемых земель.

Загрязнение подземных вод - качественное их изменение, вызван­ное химическим, биологическим, радиоактивным или тепловым воздейст­вием. В зависимости от вида и источника производственной деятельности человека различают следующие загрязнения: 1) промышленное - обязано сточным водам различных отраслей промышленности; 2) сельскохозяйст­венное - от внесения в почву удобрений и ядохимикатов; 3) коммунально- бытовое - вследствие сброса и складирования нечистот в пределах насе­ленных пунктов.

Все виды загрязнений опасны. По интенсивности и масштабам воз­действия на подземную гидросферу наиболее действенным, пожалуй, яв­ляется промышленное загрязнение, в частности сточные воды химических производств. Оно большей частью имеет локальный характер, но местами из временного становится постоянным и проникает на значительную глу­бину. Опасность промышленного загрязнения заключается в прогрес­сирующем росте вырабатываемых промстоков, увеличении и усложнении числа загрязнителей. Если в первые послевоенные годы их нормировалось чуть больше десятка, то теперь - несколько сотен. Ничтожные количества некоторых загрязнителей, в частности радиоактивных, делают непригод­ными к употреблению громадные резервуары подземных и поверхностных вод.

Прогрессируют коммунально-бытовые загрязнения. Эти виды за­трагивают преимущественно верхние горизонты, но зато отличаются пло­щадным характером: ими поражены обширные земельные массивы и го­родские агломерации.

Так, загрязнением охвачена целиком площадь г. Гомеля, нередко на глубину до 40 м (Таблица 5.1) [14, 15]. Поступающие в верхние горизонты литосферы различного рода сточные воды, часто загрязняющие вследст­вие повышенной минерализации и наличия нежелательных компонентов подземные воды, вызывают активизацию геохимических, геотермических, геодинамических и инженерно-геологических процессов. Они, в свою очередь, обусловливают дальнейшие изменения геологической среды.

Конечно, геологическая среда загрязняется не столь интенсивно, как гидросфера. Но, как показывает борьба с загрязнителями, если загряз­нение попало в подземные резервуары, то избавиться от него бывает го­раздо труднее, чем от загрязнения рек, озер.

Таблица 5.1 - Классификация химического воздействия (загрязне­ния) на геологическую среду Гомельского промышленного района [15]

Вид воздейст­вия	Компоненты геоло­гической среды	Уровень воз­действия (превышение ПДК)	Потенциальные источники воздей­ствия
Нитратное	Подземные воды, грунты, почвы	1-6,5	С/х деятельность, внесение удобре­ний, склады ядохи­микатов, фермы, поля орошения, на­возохранилища
Хлоридное	Подземные воды, грунты, почвы	1-3,5	Внесение удобре­ний, промстоки предприятий, свал­ка ТБО города
Сульфатное	Подземные воды, грунты, почвы	1-14	Гомельский хими­ческий завод, промстоки пред­приятий
Фосфатное	Подземные воды, грунты, почвы	1-8	Гомельский хими­ческий завод, с/х деятельность, вне­сение удобрений, склады ядохимика­тов
Фторидное	Подземные воды, грунты, почвы	1-70	Гомельский хими­ческий завод, промстоки пред­приятий
Углеводородное	Подземные воды, грунты, почвы	1-7	АЗС, нефтехрани­лища, транспорт, завод «Гомсель- маш»
Тяжелыми металлами	Подземные воды, грунты	1-6 (Cu) 1-6 (Zn) 1-12 (Cr) 1-15 (Ni)	Свалка ТБО города, заводы: «Гомсель- маш», «Кристалл», «Гомелькабель», ЗлиН, станкострои­тельный и др

Поскольку загрязнители в недра земли обычно попадают сверху и в растворенном состоянии, наиболее типичен такой путь их миграции и из­менения в геологической среде: 1) проникновение через зону аэрации в во­доносный горизонт; 2) перенос с подземными водами; 3) сорбция и физи­ко-химическое взаимодействие с вмещающими породами.

Зона аэрации играет очень большую роль в поглощении загрязните­лей. В случае мощного почвенно-растительного слоя или суглинков уже первые 15-30 см задерживают их до 90% и более. Однако в галечно- песчаных и даже карбонатных породах эффект самоочищения незначите­лен. Точно так же происходит сорбция во вмещающих толщах. Имеется много сложных загрязнителей, которые не сорбируются вовсе и способны накапливаться в подземных водах. Достаточно надежной преградой при наземном радиоактивном заражении является зона аэрации, сложенная песчано-глинистыми отложениями и имеющая мощность более 2- 5 м [4].

Главными изменениями инженерно-геологических условий являют­ся техногенные нарушения: 1) водного баланса территории; 2) теплового баланса; 3) химическое и электромагнитное загрязнение; 4) изменение напряженно-деформированного состояния толщ горных пород.

Нарушение водного баланса территории приводит, как известно, к изменениям поверхностной гидросферы и главное - гидрогеологических условий. Трансформация последних имеет, как уже отмечалось, глубокие инженерно-геологические последствия. В частности, хорошо известно, что интенсивная откачка подземных вод, сопровождаемая значительным сни­жением уровня подземных вод и изменением гидродинамической обста­новки, в ряде районов приводит к оседанию поверхности земли и активи­зации суффозионных процессов, в том числе и в закарстованных массивах.

Явление оседания земной поверхности, формирующееся под влия­нием крупного водоотбора вызывается изменениями состояния и свойств водовмещающих и разделяющих пород, а также гидростатического давле­ния на них. Наиболее широко распространены также деформации на тех территориях, где подземные воды заключены в хорошо проницаемых пес- чано-глинистых породах с небольшой сжимаемостью, которые переслаи­ваются с глинистыми слабопроницаемыми, но хорошо сжимаемыми отло­жениями вследствие возможности протекания в них процессов осадки и усадки. При откачке снижается напор подземных вод, что увеличивает эф­фективное давление на скелет грунта и приводит к уплотнению сжимае­мых отложений, а как следствие - к оседанию земной поверхности.

Столь же контрастны изменения инженерно-геологических усло­вий, обусловленные повышением уровня подземных вод и обводнением грунтов. Этим вызывается подтопление территорий, особенно ярко выра­женное в границах города, заболачивание местности в его пределах, изме­нение деформационных свойств грунтов и связанные с ним деформации инженерных сооружений. Увеличение влажности грунтов, связанное с по­вышением уровня подземных вод, часто способствует развитию склоно­вых процессов - оплывин и оползней крупного размера. К особо большим негативным последствиям приводят деформации сооружений из-за повы­шения естественной влажности грунтов. Изменение инженерно- геологических условий связано и зависит от изменений поверхностной гидросферы в районах интенсивного техногенного воздействия. Так, лишь нарушение поверхностного стока может привести к развитию или активи­зации эрозионных процессов, заболачиванию территории, развитию оползней.

Тепловое воздействие промышленных и коммунальных предпри­ятий, сетей теплоснабжения и коммуникаций, отапливаемых подземных сооружений и других объектов при относительно равномерном их распре­делении по территории города приводит к образованию так называемых тепловых куполов с проникновением зоны прогрева грунта и подземных вод на глубину 60-100 м. Это является следствием выделения в геологиче­скую среду большого количества тепла, достигающего величины 10⁵-10⁹ 2

Дж/м ежегодно [44].

Функционирование отдельных объектов - источников тепловыде­ления или теплопоглощения приводит к формированию устойчивых зон прогрева или охлаждения грунтов в окрестностях этих источников.

Теоретические расчеты показывают, что источник с температурой на поверхности теплообмена 100^о за 10 лет своего существования только за счет кондуктивной передачи тепла создает вокруг себя в песчано- глинистых грунтах зону повышенной температуры (более 25^оС) шириной до 25 м [44]. В случае переноса тепла грунтовыми водами ареал воздейст­вия еще более увеличивается.

Длительные воздействия источников (или поглотителей) тепла на­рушают естественный температурный режим в грунтовой толще, увеличи­вая (или уменьшая) температуру пород и содержащихся в них подземных вод, что, в свою очередь изменяет физико-механические свойства пород, общую коррозионную обстановку. Прогрев грунтов до 150-160^оС не при­водит к существенным структурным ее изменениям, но ведет к повыше­нию фильтрующей способности, уменьшению липкости, пластичности, влагоемкости. В глинистых грунтах при прогреве до 60^оС происходит уда­ление основной массы воды. Температура коррозионной среды оказывает существенное влияние на скорость коррозии. Так при изменении темпера­туры от 0 до 80^оС скорость коррозии стали, наиболее употребительных в строительной индустрии марок, значительно возрастает. Увеличение тем­пературы грунтов и подземных вод стимулирует деятельность микроорга­низмов, что приводит к увеличению биокоррозии.

Электрическое воздействие на геологическую среду определяется наличием блуждающих электрических токов, для которых геологическая среда в городах является средой-носителем. Электрическое поле блуж­дающих токов охватывает практически всю верхнюю часть литосферного пространства в пределах крупных городов, концентрируясь вблизи линий электрифицированных железных дорог, электроустановок высокого на­пряжения, электромеханизмов и т.п. Расчеты показывают [44], что в пес- чано-глинистых грунтах с малым электрическим сопротивлением (порядка 10 Ом) поле блуждающих токов локализуется в пределах небольшого по площади пространства на расстоянии нескольких метров от источника. В грунтах с низкой электропроводимостью (сопротивление 100-500 Ом) поле блуждающих токов можно наблюдать на расстоянии нескольких километ­ров от источника.

Коррозионная активность геологической среды находится в прямой зависимости от плотности электрических токов, текущих в пределах не­скольких верхних метров грунтовой толщи, где, как правило, располагают­ся фундаменты зданий и инженерных сооружений, тепло-, газо- и водо­проводы, коммуникации. Высокая плотность электрических токов способ­ствует интенсификации электрохимической коррозии, что, в свою очередь, сокращает сроки безаварийной службы указанных выше объектов. Дли­тельное воздействие поля блуждающих токов, в особенности постоянного и непериодического низкочастотного знакопеременного, стимулируя элек­трокинетические процессы, может изменить величину удельного электри­ческого сопротивления пород, представляющих основу геологической сре­ды, и, тем самым, еще более усугубить общую коррозионную обстановку.

При средних по величине значениях удельного электрического со­противления наиболее типичных для песчано-глинистых грунтов (40 Ом), достаточно высокая скорость коррозии стали (0,4-2,0 мм/год и более) на­блюдается при напряженности электрического поля от 1 и 2 мВ/м и выше, что соответствует плотности тока в окрестностях объекта, превышающей

4 2

0,3х10" А/м . В реальных ситуациях плотность стекающего с объектов - источников тока в окрестностях этих объектов многократно превышает указанное пороговое значение.

Очень большое количество техногенных геологических процессов, протекающих в геологической среде, связано с изменением напряженно- деформированного состояния толщ горных пород.

Статическое воздействие на геологическую среду оказывают жилые и промышленные постройки, различные инженерные сооружения, отвалы, терриконы, искусственные водоемы и т.п. Статическое воздействие на за­строенных территориях определяется, прежде всего, плотностью застрой­ки. Кроме того, при оценке статического воздействия следует учитывать характер и время застройки, поскольку это дает информацию о виде фун­дамента и о продолжительности воздействия [44].

Городское и промышленное строительство приводит к созданию дополнительных нагрузок на геологическую среду, способствующих уп­лотнению пород. Уплотнение пород, в свою очередь, сопровождается уменьшением их влажности и пористости и увеличением объемной массы. Уплотнение пород в основании зданий и сооружений, кроме того, может привести к подпору грунтовых вод, что в свою очередь усилит процессы техногенного подтопления [33]. Удельное давление от веса зданий, соору­жений, насыпей и отвалов в современных городах может достигать вели­чины от 0,1х10⁵ до 20х10⁵ Па и более. Массивные сооружения могут соз­давать своей тяжестью депрессии оседания, замкнутые контуры которых отстоят от периметра сооружения на расстоянии до 50-120 м. Особенно опасны для инженерных сооружений неравномерные осадки вследствие уплотнения горных пород, поскольку они могут приводить к деформации и, как крайний случай, разрушению этих сооружений [27, 66].

Динамическое воздействие на геологическую среду определяется наличием технологических и строительных механизмов и машин, генери­рующих в процессе функционирования механические колебания, пере­дающиеся на грунт. Существенными источниками вибрационного воздей­ствия являются транспортные магистрали, составляющие своеобразный каркас современного города и по этой причине охватывающие практиче­ски всю территорию города. Динамические нагрузки (вибрация) приводят к уплотнению рыхлых и недоуплотненных грунтов (в частности, техноген­ных и насыпных грунтов), к разрушению структуры непрочных тиксо- тропных грунтов. Как следствие воздействия динамической нагрузки, зда­ния, располагающиеся вдоль улиц с интенсивным движением транспорта, могут испытывать осадку в среднем на 3-8 мм больше, чем здания, нахо­дящиеся в стороне от магистралей. Длительное воздействие вибрационно­го поля может приводить к неоднородному по простиранию и глубине за­хвата уплотнению (или наоборот потере связности) пород различного ли- тологического состава. Это, в свою очередь, может привести к серьезным изменениям структуры грунтового массива в целом и деформации нахо­дящихся на нем или в нем инженерных объектов.

Колебания поверхности земли вследствие интенсивного динамиче­ского воздействия могут приводить к повреждению дорожного покрытия транспортных магистралей, смещению масс грунта на склонах и откосах выемок или насыпей, деформации строительных конструкций на примы­кающих к источнику воздействия участках территории. Нарушение устой­чивости горных пород в массиве за счет разрушения внутренних связей может происходить при колебаниях, скорость смещения частиц грунта при которых превышает 255х10^-6 м/с (уровень виброскорости 73 дБ). Если учесть, что уровень виброскорости для рельсового транспорта составляет 90-130 дБ, строительных площадок - 50-90 дБ, промышленных предпри­ятий - 60-80 дБ, магистралей с интенсивным движением транспорта - 60­65 дБ, то достижение критического уровня колебательных движений на поверхности грунтового массива в городских условиях - дело вполне ре­альное [44].

Все эти процессы приводят к активному изменению инженерно- геологических условий. Многие из указанных инженерно-геологических процессов создают осложнения при строительстве и эксплуатации инже­нерных сооружений и требуют осуществления нередко дорогостоящих ме­роприятий, позволяющих управлять развитием этих процессов.

5.2.3 Типизация техногенных воздействий г. Гомеля

На основании работ [1, 22, 25, 40, 42, 65, 86, 91, 123, 140, 143 и др.], а также при использовании в качестве основы ситуационного плана г. Го­меля масштаба 1:15 000, составленного и изданного Белорусским карто­графо-геодезическим объединением «Белгеодезия» в 1998 году, нами для территории города Гомеля выделены основные типы функциональных зон с присущими им основными факторами техногенного воздействия на гео­логическую среду и вызываемыми ими инженерно-геологическими про­цессами и явлениями (рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 - Карта-схема техногенных нагрузок г. Гомеля.

1 - незастроенные территории; 2 - жилая застройка усадебного типа; 3 - много­этажная жилая застройка; 4 - промышленные зоны; 5 - коммунально-складские зоны; 6 - основные дорожные узлы; 7 - автостоянки, гаражи; 8 - территории общественного назначения (больницы, стадионы); 9 - железные дороги; 10 - автомагистрали.

В общем, нами они расклассифицированы следующим образом:

1. Факторы сильного воздействия: промышленные зоны (6 баллов), многоэтажная жилая застройка (5 баллов), транспортные магистрали (4 балла).

2. Факторы среднего воздействия: коммунально-складские зоны, территории автостоянок и гаражей (3 балла).

3. Слабого воздействия: территории общественного назначения и жилая застройка усадебного типа (2 балла), незастроенные территории (1 балл).

I. Факторы сильного воздействия. I.6. Промышленная зона. Пере­даются статические и динамические нагрузки на грунты, проводится ин­женерная подготовка территории, оказывается интенсивное тепловое воз­действие, происходят утечки из коммунальных сетей и инфильтрация тех­нологических растворов, осуществляется электромагнитное воздействие. Это может привести к техногенному подтоплению, изменению напряжен­ного состояния пород, подпору грунтовых вод, изменению агрессивности и электрохимической коррозионной активности подземных вод и грунтов, изменению направленности и интенсивности экзогенных процессов [24, 25, 33, 44]. Загрязняющие вещества от промышленных предприятий, в ос­новном, являются долгоживущими, поэтому их влияние будет сказываться на протяжении многих лет. По интенсивности и спектру техногенных воз­действий эта зона, в общем, оказывает самое сильное влияние на геологи­ческую среду. Хотя, следует учесть, что интенсивность воздействия раз­личных по классу промышленных предприятий, различна. Например, нельзя ставить в один ряд техногенную нагрузку от северного промыш­ленного комплекса, или завода «Эмальпосуда», или воскового завода. По­этому наша схема достаточно условна. К промышленным зонам отнесены те территории, которые, по нашему мнению, передают значительные тех­ногенные нагрузки на геологическую среду. Тем не менее, учитывая в об­щем большие техногенные нагрузки от промышленных предприятий, мы, по шкале интенсивности воздействий, присвоили этой форме техногенеза 6 баллов.

I.5, III.2. Жилая застройка. Нами выделяется многоэтажная жилая застройка и жилая застройка усадебного типа. Направленность инженерно- хозяйственного воздействия на геологическую среду у них одинаковая, разница только в интенсивности воздействия. На территориях жилой за­стройки осуществляется инженерная подготовка территории, асфальти­рование; сказываются статические нагрузки, отепляющее воздействие зда­ний и теплоцентралей, утечка водопроводных и канализационных вод. При этом учитывалось, что территория жилой застройки усадебного типа не канализирована, т.е. весь объем потребляемой воды, в т.ч. для целей поли­ва, уходит в грунт. Все это может вызвать подпор грунтовых вод, подтоп­ление, изменение напряженного состояния пород, загрязнение подземных вод и грунтов, изменение направленности и интенсивности экзогенных процессов.

Территории общественного назначения (больницы, парки, стадио­ны, кладбища и т.п.) испытывают различную техногенную нагрузку. В об­щем, она может быть такой же, как и на застроенных или незастроенных территориях. Поэтому, мы сочли целесообразным объединить ее по интен­сивности техногенного воздействия с территориями жилой застройки уса­дебного типа.

По шкале интенсивности воздействия для многоэтажной жилой за­стройки нами определено 5 баллов, для жилой застройки усадебного типа и зон общественного назначения - 2 балла.

III. 4. Транспортные магистрали относятся к линейным факторам воздействия. Поэтому на карте определенными площадями показаны толь­ко крупные транспортные коридоры. Для них характерны следующие виды инженерно-хозяйственного воздействия на геологическую среду: инже­нерная подготовка территории, асфальтирование, действие динамических нагрузок, использование противогололедных средств, воздействие ЛЭП. Все это может привести к пучению грунтов, изменению их напряженного состояния, тиксотропным процессам, повышению электрохимической кор­розионной активности грунтов, активизации эрозионно-денудационных процессов на склонах и возникновение их на откосах. Создание насыпей и дорожных выемок изменяет поверхностный сток на прилегающей к инже­нерным сооружениям полосе, что приводит к изменению мощности зоны аэрации, условий движения и состава подземных вод. В откосах насыпей и в дорожном полотне, чаще всего, при нарушении технологии работ, могут возникать техногенная суффозия и линейная эрозия [24, 25, 33, 44]. Осо­бенно значительные области загрязнения подземных вод (в частности, свинцовое, хлоридное) формируются вдоль железных и автомобильных дорог [134]. По шкале интенсивности воздействия - 4 балла.

II. Факторы среднего воздействия. II.3. Коммунально-складские зоны зачастую трудно отделить от промышленных зон. В том случае, если они обособленны, то основным фактором инженерно-хозяйственного воз­действия на геологическую среду может являться поступление в подзем­ные воды и грунты химически активных веществ, которые могут вызвать физико-химические изменения в водоносных горизонтах и грунтах.

По интенсивности и характеру воздействия на геологическую среду мы сочли возможным объединить эти зоны с зонами автостоянок и гара­жей. Следует отметить специфический характер их техногенного воздей­ствия - загрязнение геологической среды углеводородами в сочетании с динамическими нагрузками. При больших объемах углеводородного за­грязнения летучие компоненты могут накапливаться на капиллярной кай­ме, что в особых случаях может быть пожароопасным. В случае прорыва капиллярной каймы углеводородами произойдет загрязнение грунтовых вод, которое будет распространяться как вверх, так и вниз по водоносному пласту. Хотя такой тип воздействия может проявляться и на территориях коммунально-складских зон.

Эти особенности позволили нам выделить эти территории в отдель­ный вид и оценить их воздействие в 3 балла.

I. Факторы слабого воздействия. И.Незастроенные террито­рии. В них может сказываться техногенное влияние соседних участков, на­пример, техногенное подтопление, загрязнение подземных вод, влияние водозаборов. По интенсивности воздействия им присвоен минимальный балл - 1.

Водозаборы оказывают концентрированное сильное воздействие. Основным его фактором является водоотбор, который приводит к оседа­нию земной поверхности, интенсификации суффозионно-карстовых про­цессов и перетоку воды в нижележащие горизонты и, следовательно, к не­которому снижению уровня грунтовых вод. Кроме того, водоотбор под­земных вод приводит к формированию депрессионных воронок. Их глу­бина на водозаборах Центральный, Юго-Западный и Кореневский в альб- нижнесеноманском водоносном комплексе, по данным В.Г. Жогло, дости­гает 30-50 м.

Процессы влияния водозаборов на инженерно-геологические усло­вия территории г. Гомеля изучены явно недостаточно. Эта проблема тре­бует дополнительных специальных исследований. Тем не менее, нами на карте выделены зоны влияния четырех водозаборов: Центрального, Юго- Западного, Кореневского, и водозабора Сож, радиус зон влияния которых превышает 10-15 км.

Теплотрассы, а так же системы водоснабжения и водоотведения являются линейными факторами воздействия. С ними связан, в первую очередь, процесс техногенного подтопления территории, причинами кото­рого являются систематические и аварийные утечки из водонесущих ком­муникаций. Кроме того, теплоцентрали существенно влияют на тепловой режим подземных вод и грунтов, что зачастую влияет на изменение физи­ко-механических свойств грунтов, например, на их водопроницаемость, несущую способность и т.д.

Часто, при нарушении технологии работ, вдоль трасс подземных коммуникаций проявляется техногенная суффозия. Процесс формируется в насыпных грунтах и вызывает образование воронок на поверхности земли.

При определенном масштабе карты (1:25 000) масштабными знака­ми эту зону показать невозможно. Внемасштабными знаками из-за боль­шой загруженности карты информацией мы решили, что эту зону показы­вать нецелесообразно. Но влияние ее на устойчивость геологической сре­ды при проектировании различных зданий и сооружений учитывать необ­ходимо.

5.3. Оценка устойчивости геологической среды г. Гомеля

Основой типизации геологического строения является предраспо­ложенность геологической среды до глубины 30 м к активизации геологи­ческих и инженерно-геологических процессов и загрязнению подземных вод в результате хозяйственной деятельности человека.

Категория устойчивости определенного типа геологической среды устанавливалась нами в зависимости от структурно-тектонических и гео­морфологических условий, типа грунтовой толщи, среднего уклона по­верхности, глубины залегания грунтовых вод и наличия современных гео­логических процессов (таблица 5.2).

Таким образом, качественные и количественные характеристики перечисленных ведущих факторов разбиты на 6 групп, и соответственно каждой группе присваивается от 1 до 6 баллов. При анализе установлен­ных групп факторов выделены 3 типа геологической среды по устойчиво­сти к техногенным нагрузкам: высокая (суммарное количество баллов-1), средняя (2-3 балла) и низкая (4-6 баллов). Составлена карта специального типологического инженерно-геологического районирования по степени устойчивости геологической среды к техногенным воздействиям (карта ус­тойчивости геологической среды г. Гомеля при массовых видах строи­тельства) (рисунок 5.2, таблица 5.2).

L1. Территории с высокой степенью устойчивости геологиче­ской среды к техногенным нагрузкам приурочены к среднечетвертичной моренно-зандровой равнине. Характеризуются развитием в разрезе слабо­проницаемых пород (суглинков, супесей) мощностью более 10 м и глуби­ной залегания подземных вод более 5 м. Средние уклоны поверхности 0,5­1,5 град. Возможные геологические процессы: суффозия, морозное пуче­ние, появление верховодок.

Территории не требуют проведения специальной инженерной за­щиты.

LL. Территории со средней степенью устойчивости к техноген­ным нагрузкам. II.2. Территории, относящиеся к среднечетвертичной моренно-зандровой равнине и верхнечетвертично-современным надпой­менным и пойменным террасам. Состав отложений преимущественно пес­чаный с развитием в разрезах слабопроницаемых пород (суглинки, супеси) мощностью 5-10 м, глубина залегания грунтовых вод 3-5 м. Средние укло­ны поверхности составляют 1,5-6,0 град. Возможные геологические про­цессы: подтопление территории во время паводков, загрязнение подзем­ных вод во время спада паводка, заболачивание, суффозия.

Территории требуют проведения специальной инженерной защиты от подтопления и затопления паводковыми водами, заболачивания.

Таблица 5.2 - Оценка факторов, определяющих тип геологической среды по степени устойчивости к активизации геологических и инженер­но-геологических процессов в результате хозяйственной деятельности че­ловека

Основные	Тип геологической среды по степени устойчивости
факторы,
опреде­
ляющие тип	I. Высокая	II. Средняя				III. Низкая
геологиче­
ской среды
Оценка в баллах	1 балл	2 балла	3 балла		4 балла		5 баллов		6 баллов
Структурно- тектониче­ские	Устойчивые поднятия <0,3 мм/год	Поднятия- опускания 0,2-0,5 мм/год	Поднятия- опускания 0,2-0,5 мм/год		Поднятия- опускания 0,2-0,5 мм/год		Поднятия- опускания 0,4-1,5 мм/год		Поднятия- опускания 0,2-0,5 мм/год
Геоморфо­	Среднечет-	Среднечет-	Верхнечет-		Современ-		Верхнечет-		Верхнечет-
логические	вертичная	вертичная	вертичные-		ные техно-		вертичные-		вертичные-
	моренно-	моренно-	современные		генные		современные		современные
	зандровая	зандровая	делювиаль-		образова-		надпоймен-		делювиаль-
	равнина	равнина,	но-		ния на уча-		ные и пой-		но-
		верхнечет-	пролювиаль-		стках до-		менные тер-		пролювиаль-
		вертичные-	ные и техно-		линного		расы и озер-		ные и техно-
		современные	генные обра-		комплекса		но-болотные		генные от-
		надпоймен-	зования,		р. Сож		понижения,		ложения,
		ные и пой-	приурочен-				развитые на		приурочен-
		менная тер-	ные к морен-				водно-		ные к морен-
		расы	но-зандровой равнине				ледниковой равнине		но-зандровой равнине
Тип грунто­	Наличие в	Преимуще-	Песчаные		Песчаные		Разнозерни-		Песчано-
вой толщи	разрезе	ственно пес-	отложения с		отложения		стые пески,		глинистые
(до 30 м)	слабопро-	чаный состав	развитием		с прослоя-		супеси, за-		отложения
	ницаемых	с развитием	маломощных		ми торфа и		торфован-
	пород (суг-	в разрезе	слабопрони-		заторфо-		ные грунты
	линки, супе-	слабопрони-	цаемых		ванных		с прослоями
	си) мощно-	цаемых су-	грунтов		грунтов		торфа, реже
	стью более	песчано-					- глин
	10 м	суглинистых пород раз­ной мощно­сти
Глубина за­
легания грунтовых вод, м	>5,0	3,0-5,0	3,0-5,0		1,5-2,0		1,5-3,0 и менее		3,0-5,0 и бо­лее
Средние
уклоны по­верхности,	0,5-1,5	1,5-6,0	2,0-4,0		0,5		0,5-1,5		>6,0
град
Современ-	Суффозия,	Подтопление	Эрозия, по-		Подтопле-		Затопление		Оползни,
ные геоло-	морозное	грунтовыми	явление вер-		ние во		и подтопле-		оплывины,
гические	пучение,	водами во	ховодки,		время па-		ние во вре-		крип, овра-
процессы	появление	время па-	суффозия		водков,		мя павод-		гообразова-
	верховодки	водков, за-			загрязне-		ков. Загряз-		ние, плоско-
		грязнение			ние под-		нение грун-		стной смыв
		грунтовых			земных вод		товых вод

вод во время спада павод­ков, суффо­зия, забола­чивание

во время спада па­водков, уплотне­ние на­мывного грунта и подсти­лающих его силь- носжимае- мых пород

во время спада па­водков, за­болачивание

Рисунок 5.2 - Карта-схема устойчивости геологической среды г. Гомеля при массовых видах строительства.

Высокая устойчивость: 1 - 1 балл. Средняя: 2- 2балла, 3- 3 балла. Низкая: 4 - 4 балла, 5 - 5 баллов, 6 - 6 баллов. Прочие обозначения: 7 - озера, пруды, ручьи, каналы; 8 - граница города.

2. 3 Территории, относящиеся к верхнечетвертичным- современным делювиально-пролювиальным и техногенным образованиям, приуроченным к моренно-зандровой равнине. Состав отложений преиму­щественно песчаный с развитием маломощных прослоев слабопроницае­мых грунтов. Глубина залегания грунтовых вод 3-5 м. Средние уклоны по­верхности 2,0-4,0 град. На данной территории проявляются следующие физико-геологические процессы и явления: эрозия, суффозия, появление верховодки.

Территории требуют проведения противоэрозионных инженерных мероприятий, предусматривающих регулирование поверхностного и под­земного стока.

LLL. Территории с низкой степенью устойчивости к техноген­ным нагрузкам. III. 4. Современные техногенные образования на участках долинного комплекса р. Сож. Состав отложений преимущественно песча­ный с прослоями торфа и заторфованных грунтов. Средние углы наклона поверхности менее 0,5 град. Глубина залегания грунтовых вод 1,5-2,0 м. На территории развито подтопление паводковыми водами, загрязнение грунтовых вод при спаде паводков, уплотнение намывного грунта и под­стилающих его сильно сжимаемых пород в течение длительного времени (4-5 лет и более).

Территории требуют специальной защиты от подтопления.

2. 5 Верхнечетвертичные-современные надпойменные и пойменные террасы и озерно-болотные понижения, развитые на водно-ледниковой равнине. Состав отложений преимущественно песчаный с наличием про­слоев супесей, заторфованных грунтов, торфов, реже глин. Средние укло­ны поверхности менее 1,5 град, грунтовые воды залегают на глубине 1,5-3 м и менее. Развиты процессы затопления и подтопления территорий во время паводков, загрязнение грунтовых вод во время спада паводков, за­болачивание.

Территории требуют специальной инженерной защиты от подтоп­ления, заболачивания, организации дренирования подземных вод.

III. 6. Верхнечетвертичные-современные делювиально-пролювиаль- ные и техногенные отложения, приуроченным к моренно-зандровой рав­нине, представленные песчано-глинистыми отложениями с глубиной зале­гания уровня грунтовых вод 3-5 м и более. Средние углы наклона поверх­ности земли составляют более 6 град. Территория характеризуется активи­зацией и возникновением оползней, оплывин, крипа, эрозии и оврагов.

Требуется проведение специальной инженерной защиты от склоно­вых процессов.

Следует отметить, что делювиально-пролювиальные и техногенные отложения (подтипы II.3 и III.6) на территории г. Гомеля распространены ограничено и, как правило, имеют незначительную мощность - не более 1,5-2 м. Эти грунты характеризуются невысокой плотностью сложения и, соответственно, пониженными показателями несущей способности. При строительстве капитальных сооружений в местах распространения указан­ных отложений последние могут быть прорезаны фундаментами на всю мощность, поэтому в данном случае свойства этих грунтов не будут играть практически никакой роли. Строительство на сравнительно крутых скло­нах, в частности создание котлованов и длительная работа по нулевому циклу, может способствовать активизации суффозии как в плане создания условий для разгрузки, так и в плане формирования больших напорных градиентов фильтрационного потока из-за беспрепятственного поступле­ния в толщу атмосферных осадков.

Но при строительстве транспортных сооружений и зданий с фунда­ментами мелкого заложения пониженные показатели несущей способности делювиально-пролювиальных и техногенных отложений могут проявиться. Существенную роль они могут сыграть и при активизации склоновых про­цессов в условиях изменения напряженного состояния пород. Однако ино­гда мощность подобных отложений может резко увеличиваться, достигая существенных значений, например, на территории крупзавода - 3,6 м; предприятия «Гомельобои» - 7,2 м; по ул. Пушкина (телецентр) - 10,7 м. В этом случае их наличие будет определяющим в оценке устойчивости грун­товых оснований сооружений. Именно этими отложениями будут обуслов­лены неравномерные и значительные осадки инженерных зданий и соору­жений.

5.4. Оценка геологических рисков при массовых видах строительства

на территории г. Гомеля

Город Гомель находится под влиянием техногенного воздействия на протяжении многих веков, в результате чего естественные условия тер­ритории сильно искажены. Устойчивость геологической среды в пределах однотипных участков изменена под действием техногенных нагрузок в за­висимости от их вида и интенсивности. Например, на незастроенных тер­риториях, техногенные воздействия отсутствуют. Для промышленных же зон характерны: изменение напряженного состояния пород, в том числе, под действием динамических нагрузок; подтопление, повышение агрес­сивности подземных вод и коррозионной активности грунтов, суффозия. Таким образом, естественная устойчивость территории исчерпывается и к настоящему времени можно говорить о некоторой «остаточной» устойчи­вости, позволяющей оценить геологический риск для планирования и про­ектирования того или иного вида строительства.

Основным методологическим принципом оценки геологических рисков было исследование связей в цепи геологическое строение среды - инженерно-хозяйственное воздействие.

На изучаемой территории распространены все типы техногенных воздействий, описанные в подразделе 5.2.3. Следует подчеркнуть, что ви­ды воздействий от различных источников накладываются друг на друга в различных сочетаниях, взаимно усиливаются, искажаются и т.д.

Характер и интенсивность изменения инженерно-геологических ус­ловий при техногенном воздействии зависит, прежде всего, от - 1) состава, строения и свойств геологической среды; 2) типа и характера техногенного воздействия. Нами на территории города выделено 6 типов геологической среды по устойчивости к активизации геологических и инженерно- геологических процессов в результате хозяйственной деятельности чело­века (раздел 5.3) и 6 типов функциональных зон с характерными для них формами техногенеза (подраздел 5.2.3).

Таким образом, в пределах города по геологическим рискам выде­ляются участки по 36-ти балльной шкале (рисунок 5.3, таблица 5.3). Они нами сгруппированы в 12 подтипов, которые объединены в 5 типов: I тип - низкая степень риска (2 балла - 2А); II тип - относительно низкая степень риска (3-5 баллов - 3А, 3Б; 4А, 4Б, 4В; 5А, 5Б, 5В, 5Г); III тип - средняя степень риска (6-8 баллов - 6А, 6Б, 6В, 6Г, 6Д; 7А, 7Б, 7В, 7Г, 7Д, 7Е; 8А, 8Б, 8В, 8Г, 8Д ); IV тип - высокая степень риска (9-11 баллов - 9А, 9Б, 9В, 9Г; 10А, 10Б, 10В; 11А, 11Б) и V тип - очень высокая степень риска (12 баллов - 12А). Участки территорий, выделенные по степени рисков, обо­значены заглавными буквами русского алфавита (А, Б, В и т.д.).