УДК 624.131

ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ СЕВЕРНОЙ ОКОНЕЧНОСТИ ПЛАТО ЗАПАДНАЯ ПОЛЯНА

Хрянина Ольга Викторовна1, Мальков Артем Игоревич2
1Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, кандидат технических наук, доцент кафедры геотехники и дорожного строительства
2Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, студент кафедры геотехники и дорожного строительства

Аннотация
Проведены инженерно-геологические наблюдения в долине ручья Кашаевки вдоль северо-западной и северной оконечности плато Западная Поляна. Рассмотрены условия образования и геоморфологическое строение долины. Выполнен анализ материалов геолого-гидрогеологических исследований. Выявлены характер и генезис опасных природно-техногенных процессов и даны рекомендации по их нейтрализации.

Ключевые слова: генезис, долина ручья, инженерно-геологические условия, коренное плато, опасные инженерно-геологические процессы, оценка


ESTIMATION OF ENGINEERING-GEOLOGICAL CONDITIONS OF NORTHERN EXTREMITY PLATEAU OF THE WESTERN GLADE

Hryanina Olga Viktorovna1, Malkov Artem Igorevich2
1Penza State University of Architecture and Construction, candidate of technical sciences, assistant professor of department of Geotechnics and Road Construction
2Penza State University of Architecture and Construction, student of department of Geotechnics and Road Construction

Abstract
The authors carried out engineering-geological observations in the valley of the Kashaevka stream along the north-western and northern extremities Plateau of Western Glade. We examined the conditions of formation and geomorphological structure of the valley. Analysis of materials of geological and hydrogeological investigations. Nature and genesis of dangerous natural and technogenic processes and recommendations on their neutralization are revealed.

Keywords: dangerous engineering-geological processes, engineering-geological conditions, estimation, genesis, Indigenous plateau, valley of the stream


Рубрика: 04.00.00 ГЕОЛОГО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Хрянина О.В., Мальков А.И. Оценка инженерно-геологических условий северной оконечности плато Западная Поляна // Современные научные исследования и инновации. 2017. № 4 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2017/04/80955 (дата обращения: 02.06.2017).

Пензенский регион принадлежит к западной окраине Приволжской возвышенности, в тектоническом плане связан с отрогами Уральского хребта, в геологическом времени чаще занимал высокое положение над выступом кристаллического фундамента (Токмовский свод), существовал в виде суши, потому многие толщи пород в разрезе отсутствуют. Все реки, протекающие через регион, берут начало на нашей территории и уносят выпадающие осадки и подземные потоки за ее пределы, что определило значительную заовраженность региона, развитие речной сети [1, 2, 3].

Город Пенза расположен на левом крутом берегу реки Суры, у ее излучины, где река меняет направление с восточного на северное. Коренные берега сложены породами мелового и палеогенового возраста [4, 5, 6]. Для города характерен пересеченый рельеф, абс. отм. поверхности изменяются от 260 м (Западная Поляна) до 137 м-урез воды в р.Сура на выходе из города.

Самый высокий район в пределах города – останец высокого плато Западная Поляна, сложенный прочными кремнистыми породами нижнего палеогена ք1sz: черные, темно-серые кремнистые опоки [7, 8], песчаники сызранского яруса, залегающими на плотных глинах и суглинках верхнего мела, маастрихский ярус К2mstr [9, 10, 11]. Поскольку территория находилась преимущественно в континентальном режиме, все коренные морские породы подверглись глубокому выветриванию, растрескиванию, обохриванию, слабо или хорошо водопроницаемые.

В рамках учебно-ознакомительной геологической практики за период с 2000 по 2016 г.г. нами проводились инженерно-геологические наблюдения в долине ручья Кашаевки, вдоль северо-западной и северной оконечности плато. Верховья ручья Кашаевки располагаются в 70 м к северу от остановки «Диспетчерская» по ул. Мира, в 200 м восточнее ул. Окружной. Рассматриваемая зона протягивается вдоль крутого правого борта долины ручья, абс. отм. поверхности бровки составляют от 250 м на западе до 240 м на востоке, а дно долины соответственно понижается на восток от 240 до 210 м. Долина ручья асимметричного поперечного профиля, правый борт более крутой, местами выделяются надпойменные террасы, образованные на прочных кремнистых коренных породах нижнего палеогена или песчаниках верхнего мела. В верховьях ширина долины по верху от 15 м, по дну от трех до пяти метров, в среднем течении ширина дна до 50-70, местами, под площадкой гостиницы «Ласточка», до 100 м, а в верхней части до 500 м.

Коренной правый склон сложен песками с прослоями трещиноватых кремнистых опок и тонкоплитчатых песчаников нижнего палеогена, перекрытыми делювиальными пылеватыми супесями и суглинками с дресвой этих пород, мощностью от 0,2 у бровки до трех-четырех м в нижней части склона. Наклоны поверхности склона до 30-35о в верхней части и до 15-200 у подножия, частично одернованы и закреплены корнями древесной растительности. В настоящее время, поверхность склонов бугристая, осложнена мелкими, два-три метра по ширине циркообразными оползнями (фото. 1), осовами, со смещениями по вертикали до одного метра глубины для почвенно-растительного слоя и до двух метров – для выветрелых, насыщенных водой делювиальных образований. Придолинная часть плато представляет собой в настоящее время густо заросшую полосу, частично заасфальтированную, пересеченную ложбинами естественного стока и трубами с бытовыми и поверхностными стоками.

Фото. 1. Циркообразные мелкие оползни и поваленные деревья

В начале 70-х годов прошлого века, при создании асфальтированной дороги по ул. Мира, верховья ручья (балка) были засыпаны насыпным грунтом и засажены тополями. В конце 80-х г.г. на расстоянии 50 м от шоссе насыпь была пригружена при установке ряда гаражей с глубокими погребами, что послужило приостановке развития эрозионных процессов. Русло ручья ниже гаражей было перекрыто бетонным лотком, по бокам высотою 0,5-0,7 м, на протяжении около 50 м для предотвращения размыва дна ручья.

Склоны долины до жилой застройки Ново-Западной Поляны находились в предельном равновесии, выглядели относительно устойчивыми: ровные, одернованы, закреплены корневой системой берез, сосен, кленов. В середине 80-х у бровки плато был возведении девятиэтажный дом, всего в 5 м от края обрыва, произошла пригрузка грунтов основания и перекрытие выходов подземных вод, наблюдавшихся местными жителями по склонам данного участка долины (опрос старожилов, «метод Делфи»).

Начиная с 2009 года и по настоящее время, верховья имеют симметричный облик, по дну вреза видны остатки разрушенного бетонного лотка (фото. 2), по которому стекали атмосферные осадки, и масса бытового мусора, поваленных деревьев. Склон правого берега долины на расстоянии 200 м от гаражей террасирован, выделяются одна или две горизонтальных поверхности, по которым была проложена «Тропа здоровья» 1981-82 г.г. Примерная ширина террас у слияния двух отвершков в верховьях ручья Кашаевки составляет 1,5 м, относительная высота над урезом воды в ручье 4-5 м, а ниже по течению ширина достигает трех метров и, начиная с абс. отм. 235 м, поверхность осложнена блюдцеобразными понижениями с переувлажненным грунтом, или мочажинами — это наблюдается просачивание грунтовых вод палеогенового горизонта.


Фото. 2. Остатки бетонного лотка, свалка строительного мусора и бытовых отходов (днище ручья Кашаевки).

В 2010 г. (засуха) и в 2011 г. выходы подземных вод не наблюдались. Склоны террас отличаются большой крутизной, 15°-35о, благодаря чему на слабо задернованных участках происходят многочисленные смещения приповерхностного слоя увлажненного грунта и наклоны, падение деревьев (“пьяный лес”), оголенные корни вывороченных деревьев, мелкие поверхностные оползни – оплывины, корни деревьев в результате оползания приповерхностных переувлажненых грунтов часто обнажены (фото. 3, 4, 5). У бровки долины встречаются деревья с изогнутой комлевой частью ствола – «саблевидные» (фото. 6), возраст их 15-20 лет, следовательно, все время после освоения Ново-Западной Поляны строительством продолжались оползневые подвижки. Склоны осложнены многочисленными промоинами и представляют собой сильно эродированную поверхность, на которой прослеживаются прерывистые террасовидные участки и бугры, сменяющиеся западинами. Весь склон покрыт низкой кустарниковой растительностью и деревьями. В настоящее время оползневые подвижки идут в результате абляционных процессов.



Фото. 3.Сползание вниз по склону молодых деревьев («пьяный лес») по смоченной поверхности коренных пород вместе с делювием.


Фото. 4. Современное состояние склона в верховьях ручья Кашаевки:

смещения покровных грунтов, поваленные деревья, ветки.


Фото. 5. Осыпание песчаных грунтов քв старой траншее на склоне долины


Фото. 6. Саблевидные деревья – искривление стволов деревьев во время роста при длительных подвижках на склоне, продолжение смещений на 2010 год.

В среднем течении ручья Кашаевки, под гостиницей «Ласточка», у подножия склона наблюдаются выходы подземных вод, абсолютная отметка 222 метра. Водовмещающими служат верхнемеловые пески и трещиноватые глауконитовые песчаники. Повсеместно на рассматриваемой территории в основании склона по правому борту, наблюдаются мочажины, просачивания грунтовых вод, что провоцирует в полосе тыловых швов террас развитие болотной растительности (хвощи, папоротники, рогоз и т.п.). Доминирующими видами травянистых растений на сильно заболоченных понижениях террас являются хвощ болотный (Equisetum palustre), камыш озерный (Scirpus lacustris). При достаточном дебите подземных вод — проявления выходов на поверхность в виде мочажин и родников наблюдаются на протяжении примерно 300 м, поверхносные потоки через каждые 15-20 м, до 6-7 выходов в разные годы.

Первоначально верхнемеловые воды были каптированы в начале 70-х г.г., вновь оборудован родник в 2000 г.: две стальные трубы диаметром 12 см, старая — 10 см (фото. 7). Дебит родника – 0,1 л/с. Вода прозрачная на 30 см, без запаха, мягкая, сладковатая на вкус, рН 6,5, температура 10о С. Воды образуют естественное озеро, в настоящее время заросшее ряской (фото. 8). Зарастанию озера способствовало строительство земляной дамбы и создание искусственного пруда в средней части долины у гостиницы «Ласточка» (фото.9), 1985-1987 г.г., особенно при заполнении долины ручья ниже дамбы делювиальными суглинками, глинами и суглинками мелового возраста, вывезенными из котлованов и при подрезке склонов левобережья долины в нижнем течении ручья — при строительстве усадьбы «Самко» и частных домов по ул. Зеленый Овраг. Началось заиливание дна пруда (перекрыли дренажную трубу), а затем и зарастание природного озера у родника, а к 2011 г. самого пруда.


Фото. 7. Каптированный источник, водовмещающие породы – трещиноватые глауконитовые песчаники верхнего мела, ярус маастрих. Водоупором служат плотные черные глины этого же яруса.


    Фото. 8. Естественный водоем, озеро у подножия склона, а.о.222 м


    Фото. 9. Земляная дамба и искусственный пруд в средней части долины под гостиницей «Ласточка»)

Пруд создан на участке расширении дна долины до восьми-десяти метров, левый берег высотой четыре-пять метров сложен верхнемеловыми глауконитовыми песчаниками – останец. Создание пруда обосновано следующими условиями: широкая пойма ручья, естественные выходы подземных вод, водонепроницаемое ложе долины из коренных черных глин верхнего мела К2. Глубина пруда в год создания была от одного до трех метров, вдоль русла. По правому берегу был отсыпан песчаный пляж. Земляная дамба проходит (фото.9) поперек долины с северо-запада на юго-восток. Первоначально высота над урезом воды была один метр, в настоящее время – всего 60 см. У правого берега расположен железобетонный регулирующий колодец, труба, отводящая излишнюю воду, выходит ниже дамбы в русло ручья Кашаевки.

У бровки склона долины ручья Кашаевки, в верховьях и днищах оврагов последние десятилетия наблюдаются многочисленные свалки мусора и бытовых отходов (фото. 2, 3). Состояние пруда в настоящее время плачевно – акватория фактически превращена в свалку, содержащую самые различные предметы: от банальных бутылок из-под пива, застрявших в гуще болотной травы в самых различных положениях, до кузова автомобиля и строительного мусора с арматурой. Это привело к загрязнению водоема, уменьшению скорости течения воды, обмелению, заиливанию дна и зарастанию растительностью, а в перспективе – к полному исчезновению.

Анализ материалов ранее проведенных геолого-гидрогеологических [12, 13] исследований (ПензТИСИЗ) и обследование данной территории [14, 15], прилегающей к роднику, позволили выявить процессы, характер и генезис которых имеет природно-техногенные причины. К этим процессам относятся: заболачивание, подтопление, овражная и речная эрозия, оползни, оплывины, осовы.

Процессы гравитационные и эрозионные на склонах долины интенсифицируются за счет техногенного воздействия: беспорядочного сброса сточных вод, возведения многоэтажных зданий на расстоянии от пяти до 15 м от бровки склона [16, 17, 18]. Например, около гостиницы «Ласточка» на обнаженном уступе склона долины оврага расположена труба, по которой постоянно стекают бытовые стоки непосредственно на дно долины (фото. 10, 11). Это в значительной мере усиливает, а возможно и является в данном случае первопричиной эрозии. Для нейтрализации процесса рекомендуется ликвидировать все несанкционированные объекты сброса загрязненных вод и спроектировать систему бетонных лотков и дренажных колодцев для перехвата поверхностного и подземного стока. В пределах ровного бессточного плато Западная Поляна должна быть организована сеть ливневой канализации, т.к. в дождливый периоды и весеннего таяния на дорогах микрорайона образуются большие и глубокие лужи, когда вода заливает радиаторы машин.


Фото. 10. Несанкционированный сброс загрязненных вод

и его последствия (ложбина бытовых стоков)


Фото. 11. Сброс поверхностных вод в верхней части склона долины руч. Кашаевки, провоцирующий активизацию эрозии. Образование (2011 г.) промоины вниз на склоне у гостиницы «Ласточка»

Следует отметить, что вся рассматриваемая территория в целом находится в неудовлетворительном экологическом состоянии: всюду заметны следы кострищ и обязательного атрибута кострищ – несанкционированных свалок бытового мусора и хлама. Кромка леса у бровки склона долины превращена в настоящую свалку бытового мусора.

Таким образом, современное состояние долины ручья Кашаевки в пределах Западной Поляны не отвечает даже самым элементарным санитарно-гигиеническим и экологическим нормам. В результате анализа маршрутных наблюдений можно сделать следующие предложения и рекомендации:

1. На территории выделено два водоносных горизонта. Современный аллювиальный водоносный горизонт распространен в пойменных отложениях ручья Кашаевки. Разгрузка второго и третьего горизонтов грунтовых вод палеогена (верховья ручья, а.о. 235 м) и коренных пород К2 (а.о. 225-220 м) осуществляется в средней и нижней частях юго-восточного склона долины, что создает возможность для сооружения каптированных родников.

2. На исследуемой территории развиты природно-техногенные процессы: заболачивание, переувлажнение грунтов — мочажины, оплывины, осыпи, оползни, овражная эрозия.

3. В качестве природоохранных мероприятий, направленных на нейтрализацию негативных природно-техногенных процессов, рекомендуется следующее:

  • сооружение лотков, направляющих отвод поверхностных вод;
  • устройство на плато ливневой системы;
  • закрепление верхней части склона долины ручья Кашаевки;
  • расположение строений в 10-15 м от бровки склона, во избежание пригрузки, создание напряженного состояния грунтов;
  • создание подпорных стенок на участках каптирования родников;
  • ликвидация несанкционированного открытого сброса загрязненных вод бытовых стоков по склонам долины и в пределах поймы;
  • расчистка русла ручья для обеспечения нормального стока.

Для рационального рекреационного использования высокого потенциала рассматриваемой территории рекомендуются следующие первоочередные мероприятия:

  • провести санитарную чистку леса, удалить с территории и акватории пруда поваленные деревья, бытовой мусор и хлам;
  • организовать пешеходные дорожки по всей территории участка и построить удобные пешеходные спуски к долине ручья Кашаевки;
  • расчистить акваторию пруда от болотной растительности, очистить дно от бытового и строительного мусора, обеспечить режим минимальной проточности воды;
  • организовать детские игровые площадки с необходимым оборудованием;
  • максимально сохранить природные экосистемы.

Библиографический список
  1. Кошкина Н.В., Хрянина О.В., Ахрамеев А.В. Инженерно-геологические особенности глинистых грунтов территории Сурской оросительно-обводнительной системы. В сборнике: Актуальные проблемы современного фундаментостроения с учетом энергосберергающих технологий: материалы IV Международной научно-практической конференции. Пенза: Изд-во ПГУАС, 2014. С. 51-53.
  2. Хрянина О.В., Егорев Е.С., Мальков А.И., Глухова С.В. Стратиграфия и литология речных отложений Пензенского региона. В сборнике: Актуальные проблемы современного фундаментостроения с учетом энергосберегающих технологий: материалы VII Всероссийской научно-практической конференции. Пенза: Изд-во ПГУАС, 2016. С. 62-64.
  3. Лотоцкий Д.С., Кошкина Н.В., Хрянина О.В. МЕЛИОРАЦИЯ ПОЙМ МАЛЫХ РЕК НА ПРИМЕРЕ ПЕНЗЕНСКОЙ ОБЛАСТИ. Современные научные исследования и инновации. 2015. № 3-1 (47). С. 81-87.
  4. Кошкина Н.В., Хрянина О.В., Астафьев М.В. Инженерно-геологическая оценка четвертичных отложений Пензенского региона. В сборнике: Актуальные проблемы современного фундаментостроения с учетом энергосберергающих технологий: материалы IV Международной научно-практической конференции. Пенза: Изд-во ПГУАС, 2014. С. 53-56.
  5. Горынин А.С., Кошкина Н.В., Хрянина О.В. Значение инженерно-геологических изысканий в процессе проектирования на современном этапе. Вестник магистратуры. 2014. № 11-1 (38). С. 45-48.
  6. Кошкина Н.В., Хрянина О.В., Галова Ю.С. Инженерно-геологические свойства отложений ледникового комплекса Пензенского региона. Современные научные исследования и инновации. 2015. № 3-1 (47). С. 88-90.
  7. Кошкина Н.В., Хрянина О.В., Астафьев М.В. Оценка условий формирования крупнообломочных грунтов зоны выветривания. Современные научные исследования и инновации. 2015. № 5-1 (49). С. 38-42.
  8. Хрянина О.В., Ахрамеев А.В., Золотов С.Н., Колесниченко А.В. Генезис глинистых грунтов территории застройки г. Пензы. В сборнике: Актуальные проблемы современного фундаментостроения с учетом энергосберегающих технологий: материалы V Всероссийской научно-практической конференции. Пенза: Изд-во ПГУАС, 2014. С. 62-65.
  9. Пономарева Т.В., Кошкина Н.В., Хрянина О.В. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА НА КОРЕННЫХ ГЛИНАХ. Современные научные исследования и инновации. 2015. № 3-2 (47). С. 109-116.
  10. Горынин А.С., Кошкина Н.В., Хрянина О.В. Геология и инженерно-геологические условия строительства на коренных глинах Поволжья. Вестник магистратуры. 2014. № 11-1 (38). С. 42-44.
  11. Горынин А.С., Кошкина Н.В., Хрянина О.В. Инженерно-геологическая оценка грунтов мелового периода центра Русской равнины. Современные научные исследования и инновации. 2015. № 3-1 (47). С. 76-80.
  12. Кошкина Н.В., Хрянина О.В., Калинин Д.А., Осипов Е.О. ВЛИЯНИЕ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ НА КАЧЕСТВО И СТОИМОСТЬ СТРОИТЕЛЬСТВА. В сборнике: Актуальные проблемы современного фундаментостроения с учетом энергосберегающих технологий: материалы V Всероссийской научно-практической конференции. Пенза: Изд-во ПГУАС, 2014. С. 42-45.
  13. Кошкина Н.В., Хрянина О.В., Лотоцкий Д.С., Пономарева Т.В. К ВОПРОСУ О КОМПЛЕКСНОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ ИЗЫСКАНИЙ. В сборнике: Актуальные проблемы современного фундаментостроения с учетом энергосберегающих технологий: материалы V Всероссийской научно-практической конференции. Пенза: Изд-во ПГУАС, 2014. С. 45-48.
  14. Болдырев Г.Г., Хрянина О.В. МЕТОДЫ ПОЛЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ ГРУНТОВ. ЧАСТЬ VI. ИСПЫТАНИЯ ПРЕССИОМЕТРОМ. Инженерные изыскания. 2012. № 3. С. 26-36.
  15.  Болдырев Г.Г., Хрянина О.В. МЕТОДЫ ПОЛЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ ГРУНТОВ. ЧАСТЬ V. ИСПЫТАНИЯ ПЛОСКИМ ЗОНДОМ. Инженерные изыскания. 2011. № 7. С. 32-40.
  16. Хрянина О.В. ИЗМЕНЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ КОРЕННОГО ПЛАТА ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ.Образование и наука в современном мире. Инновации. 2016. № 6-2. С. 155-160.
  17. Кошкина Н.В., Хрянина О.В., Астафьев М.В., Резник А.А. Проблемы формирования грунтовых вод на застраиваемых территориях. В сборнике: Актуальные проблемы современного фундаментостроения с учетом энергосберегающих технологий: материалы V Всероссийской научно-практической конференции. Пенза: Изд-во ПГУАС, 2014. С. 38-39.
  18. Кошкина Н.В., Хрянина О.В., Пономарева Т.В. К вопросу изменчивости инженерно-геологических свойств грунтов. В сборнике: Актуальные проблемы современного фундаментостроения с учетом энергосберегающих технологий: материалы V Всероссийской научно-практической конференции. Пенза: Изд-во ПГУАС, 2014. С. 40-42.


Все статьи автора «Хрянина Ольга Викторовна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: