6. Характеристика современных эндогенных и экзогенных геологических процессов

На территории региона достаточно широко развиты современные геологические процессы и явления, преобладают при этом мерзлотные и склоновые процессы. Промерзание надмерзлотных вод вызывает пу­чение, миграция влаги в глинистых породах приводит к возникновению и росту ледяных прослоев и линз льда, наличие блюдцевидных пони­жений на поверхности четвертичных отложений связано с процессом термокарста. Солифлюкционные процессы захватывают открытые по­верхности в пределах прибрежной равнины и денудационного плато с углом наклона более 3'. Мощность оплывающего слоя до 30 см. Солифлюкционные оползни и оплывины проявляются на склонах круче 10' и сопровождаются перемещением больших масс пород, образуя натеч­ные террасы с высотой уступа до 1 м.

На крутых горных склонах разрушение пород идет за счет мороз­ного выветривания и гравитационных процессов, что ведет к накопле­нию щеб-нисто-глыбового материала, образующего в ложбинах конусы выноса и каменные потоки. Большую опасность представляют снежные лавины, возникающие на крутых склонах и действующие с апреля до июля. Из других геологических процессов следует отметить донную и боковую эрозию по долинам рек и абразионные процессы на мор­ском побережье, которые действуют в период отсутствия берегового припая.

В пределах Западно-Уральского региона достаточно широко раз­виты различные геологические процессы: в северной половине — мерз­лотные процессы, на участках возвышенного, сильно расчлененного гор­ного рельефа — обвально-осыпные процессы и явления. На всей терри­тории имеют место выветривание горных пород, эрозионные процессы в долинах рек и др. Однако наибольшее развитие на данной территории получил карст. Поскольку закарстованность пород имеет большое зна­чение при оценке инженерно-геологических условий для гидроэнергети­ческого строительства на реках изученной территории.

Предпосылками для интенсивного развития карста служат широ­кое распространение пород карбонатной формации, значительная тек­тоническая нарушенность пород и расположение региона в климатиче­ских зонах с количеством годовых осадков от 500 до 800 мм и более.

Из современных геологических процессов особое внимание следует обращать на карст, широко развитый в карбонатных породах докембрийского и кембрий­ского возраста.

7. Опыт строительства и эксплуатации инженерных сооружений (типы строительства)

Опыт строительства на территории распространения многолетне- мерзлых пород. Особенности проектирования, строительства и эксплуатации соору­жений в этих районах определяются суровыми климатическими условия­ми (низкие температуры воздуха, сильные ветры, высокая снегозаносимость), повсеместным распространением многолетней мерзлоты и сопут­ствующими ей процессами и явлениями (пучение, термокарст, солифлюкция, термоэрозия, наледи, морозобойные трещины). Основа­ниями зданий и сооружений служат мерзлые скальные породы, элюви­альные образования, отложения морских аккумулятивных террас, представленные глинистыми и песчаными осадками верхиечетвертичного возраста. Горные породы отличаются низкими температурами на глу­бине нулевых годовых амплитуд (до минус 3,5° и ниже), сильной льдистостью, нередко с залежами подземных льдов. На островах Новой Земли основаниями сооружений иногда служат ледники. Характерной особенностью районов Арктического побережья региона является нали­чие засоленных мерзлых пород, обладающих своеобразными прочност­ными свойствами, которые до недавнего времени были мало изучены, и количественные характеристики их несущей способности в строитель­ных нормах ие приводились.

Одним из наиболее важных вопросов при проектировании и строи­тельстве на многолетнемерзлых породах является правильный выбор принципа строительства, от чего зависит прочность и устойчивость со­оружения. В настоящее время принимается один из двух принципов использования многолетнемерзлых пород в ка­честве основания. По первому принципу породы основания используют­ся в мерзлом состоянии в течение всего периода эксплуатации зданий и сооружений. По второму принципу породы основания используются в оттаивающем или оттаявшем состоянии. В описываемом регионе строительство проводится преимущественно по первому принципу с соблюдением определенного температурного режима пород основания. Последнее обычно достигается специальными мероприятиями, наиболее распространенным из которых является устройство проветриваемых подполий. Иногда фундаменты сооружений устраиваются на подсыпках, используются также различные виды искусственного охлаждения грун­тов (холодильные установки, термосваи и др.).

Недоучет сложных инженерно-геологических условий, несоблюде­ние правил строительства, неправильная эксплуатация зданий и соору­жений во многих случаях привели к их деформациям, а иногда и ава­риям. Как показывает опыт, деформации происходят главным образом в результате тепловых осадок мерзлых пород, вызванных различными причинами. В большинстве случаев это прогрев пород основания за счет теплового влияния зданий. При недостаточном проветривании подполий или их отсутствии в случае технических нарушений условий эксплуата­ции сооружений обычно отмечается повышение среднегодовой темпера­туры горных пород основания и снижение их несущей способности. Если основаниями зданий служат породы сильнольднстыс и повышенной засоленности, то потери прочности последних при прогреве и деформа­ции зданий происходили при сохранении отрицательных температур под фундаментами.

Опыт проектирования и строительства промыш­ленных и гражданских зданий и сооружений, а также Наблюдения за состоянием возведенных и эксплуатируемых зданий на Урале указыва­ют в целом на достаточно благоприятную инженерно-геологическую обстановку. Основаниями сооружений в условиях Урала в преобладаю­щем большинстве случаев служат неперемещенные продукты выветри­вания скальных горных пород — элювиальные образования и реже делювиальные, аллювиальные и озерно-болотные отложения. Более 70% зданий и сооружений в таких крупных городах, как Свердловск, Магнитогорск, Челябинск, Нижний Тагил, и других построено на элю­виальных грунтах (Корженко, 1967). Специфику инженерно-геологических условий большей части опи­сываемой территории Урала определяет также наличие близко залегаю-, щих грунтовых вод и значительная глубина сезонного промерзания грунтов. Эти особенности обусловливают повышенную склонность пылеватых грунтов оснований к морозному пучению.

Строительство дорог. Дорожное строительство на Урале сосредото­чено главным образом в наиболее освоенных южных и центральных районах региона. Здесь развита густая сеть железных и автомобильных дорог, пересекающихся в меридиональном и широтном направлениях. Трассы дорог проходят преимущественно по речным террасам, поверх­ностям выравнивания, в межгориых понижениях и котловинах. Опреде­ленные трудности возникают при проектировании дорог в горах, где необходимо прокладывать магистральные трассы и подъездные пути к отдельным месторождениям на больших высотах (400—600 м и более), строить для них туннели. Кроме того, большая изменчивость речных русел, заболоченность отдельных участков, широкое развитие карсто­вых, оползневых и эрозионных процессов и явлений также осложняют проектирование и строительство дорог.

Особенностями сооружения земляного полотна в условиях Урала являются обилие атмосферных осадков, довольно широкое распростра­нение пылсватых и влагоемких грунтов, глубокое сезонное промерзание, сложность водоотвода на пониженных и заболоченных участках. Эти особенности создают благоприятные условия для развития процессов пучения, которые вызывают массовые деформации земляного полотна почти на всех железных и автомобильных дорогах Урала. Помимо этого характерными видами деформаций на дорогах являются размыв и оплывание откосов, осадки земляного полотна дорог, проложенных по заболоченным территориям.

Пучинообразование на дорогах Урала имеет некоторые специфи­ческие особенности, связанные со своеобразными инженерно-геологиче­скими свойствами глинистых элювиальных грунтов, которые довольно часто используются для отсыпки насыпей, вскрываются большинством выемок и слагают основную площадку земляного полотна.