754

Рис. 7. Относительные результаты лабораторных испытаний

Результаты лабораторных испытаний подтвердились проведенными полевыми штамповыми испытаниями (рис. 8 и 9) обработанного стабилизатором Perma-Zyme основания.

Рис. 8. Общий вид установки для испытания грунтов штампом

81

Рис. 9. Подача нагрузки на штамп

По результатам испытаний определялся модуль упругости укрепленного грунта. Обработка результатов штамповых испытаний проводилась по схожей методике, что и лабораторных испытаний, а именно по графику зависимости деформации от нагрузки (рис. 10).

Рис. 10. График зависимости деформаций от нагрузки

82

Обработав результаты штамповых испытаний получаем общий модуль упругости основания, который равен 280 МПа. Модуль упругости грунта, обработанного стабилизатором, по результатом штамповых испытаний, равен 90 МПа, при этом значение, полученное по результатам лабораторных испытаний составляет 79 МПа (таблица).

Результаты полевых штамповых испытаний

Итак, подведя итоги, можно сделать следующие выводы:

1.Лабораторными испытаниями выявлено улучшение свойств грунтов при обработке стабилизатором Perma-Zyme.

При использовании стабилизатора, удельное сцепление грунтов увеличилось в среднем на 70–75 %, угол внутреннего трения на 15 %. Модуль упругости увеличился в среднем на 40 %. Характеристики относительного морозного пучения и набухания снизились в среднем на 45 и 55 % соответственно.

2.Деформационные характеристики стабилизированного грунта полученные при лабораторных испытаниях подтверждены полевыми штамповыми испытаниями;

В настоящее время готовятся исследования грунтов стабилизированных отечественными добавками. По окончании исследований будет произведено их сравнение с зарубежным аналогом по прочностным и технико-экономи- ческим параметрам.

83

УДК 624.131

О.В. Тюменцева (СГАДА, г. Омск)

ПРЕДУПРЕДИТЕЛЬНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЗАЩИТЕ ОТ ПОДТОПЛЕНИЯ ТЕРРИТОРИИ ОМСКОГО ПРИИРТЫШЬЯ

Рассматриваемая территория расположена в южной части Западно-Си- бирской равнины и занимает площадь около 140 тыс. км2.Несмотряна то, что по климатическим условиям она относится к зоне недостаточного увлажнения,значительныеплощадиееподтоплены. Вг. Омске,например подтоплено около 50 % его территории.

Подтопление наблюдается также в других городах, таких как Исилькуль, Тюкалинск, Называевск, в поселках городского типа (Щербакуль, Полтавское, Таврическое, Кормиловское) а также во многих селах (Кутузовка, Одесское, Ростовка и др.).

Развитие процесса подтопления в Омском Прииртышье в значительной степени связано с его природными особенностями, такими как рельеф поверхности и геологическое строение территории.

Особенности природных условий

Рельеф местности характеризуетсяравнинностью иналичием бессточных блюдцеобразных понижений. Уклон поверхности водораздела к местному базисуэрозии от0,0015 до0,005,уклонповерхности надпойменныхтеррас не превышает 0,008. Малые уклоны рельефа местности обусловливают слабый поверхностный сток; наблюдается застой атмосферных вод, вызывающих заболачивание территории. Заболачивание происходит преимущественно на тех участках, где в зоне аэрации преобладают слабофильтрующие иловатые грунты.

Особенностью геологического строения территории является близкое расположение от поверхности земли озерных и озерно-аллювиальных неогеновых отложений, представленных твердыми, практически водонепроницаемыми глинами и суглинками. Преобладающая глубина залегания этих отложений 4–8 м, максимальная мощность 50 м. Уклон поверхности неогеновых глин и суглинков, являющихся местным водоупором, часто направлен в противоположную сторону от рек, что отрицательно влияет на подземный сток.Грунты зоны аэрации представлены в основномсуглинками аллювиальными и элювиально-делювиальными, часто лессовидными, анизотропными по водопроницаемости.

При указанных природных условиях малейшее нарушение водного баланса в сторону увеличения его приходных статей либо уменьшения расходных приводит к повышению уровня грунтовых вод.

84

Предупредительные мероприятия по защите от подтопления

Предупредительные меры защиты вновь осваиваемых территорий от подтопления должны быть направлены на уменьшение дополнительного инфильтрационного питания грунтовых вод, увеличение испарения, обеспечение поверхностного стока дождевых и талых вод, обеспечение подземного стока.

Уменьшение дополнительного инфильтрационного питания. Для умень-

шения дополнительного инфильтрационного питания грунтового потока на вновь застраиваемых территориях предлагается:

—осуществлять постоянный контроль за количеством подаваемой воды из водоемов и объемом стоков;

—припроектированиипредприятий, потребляющихбольшоеколичество воды в технологическом цикле, предусматривать систему оборотного водоснабжения. К таким предприятиям относятся ТЭЦ, мясокомбинаты, молзаводы, кожевенные заводы, предприятия химической и нефтехимической промышленности, нефтеперерабатывающие заводы, фабрики для изготовления бумаги, картона и др. Сравнительные данные удельного расхода сточных вод

внекоторых отраслях промышленности без оборота воды и с оборотом воды приведены в табл. 1.

—не следует располагать предприятия, требующие большое количество воды в технологическом цикле, выше по направлению движения грунтового потока от жилой застройки, такие предприятия лучше размещать ближе к естественным дренам;

—с целью уменьшения утечек из водопроводно-канализационных сетей предусматривать устройство сопутствующего дренажа;

—ограничить площадигазонов, требующихдля поливаводы,подаваемой из рек;

—расширять площади газонов, для полива которых возможно использование грунтовой воды либо воды, откачиваемой из озер и болот;

—не рекомендуется размещать садово-дачные участки на водоразделах, атакже выше понаправлению грунтового потокаот территории,подлежащей застройке;

—для орошения целесообразно использовать воду, откачиваемую из озер и болот; обеспечить сток воды водоотводными канавами;

—для снижения конденсации водяных паров сократить до минимума площади асфальтовых и бетонных покрытий, проветривать подполья, подвалы и погреба;

—устраивать вентиляционный дренаж воснованиизданий исооружений;

—тщательно уплотнять до максимально возможной плотности грунты обратных засыпок котлованов и траншей;

85

— осуществлять систематический контроль за состоянием водонапорных, канализационных и теплофикационных труб во избежание аварийных утечек.

Увеличение испарения. Стимулирование испарения может явиться определяющим при защите от подтопления, так как значительная часть рассматриваемой территории относится к зоне недостаточного увлажнения. Это означает, что количество выпадающих атмосферных осадков на указанной территории значительно меньше, чем возможное их испарение.

Таблица 1

Удельные расходы сточных вод без оборота и с оборотом воды

По данным метеостанции г. Омска, средняя величина испарения с апреля по сентябрь с поверхности почвы составляет 272 мм, а с водной поверхности величина возможного испарения достигает 521 мм при средней сумме атмосферных осадков за этот период 266 мм (табл. 2).

Таблица 2

Среднее количество атмосферных осадков и испарения в г. Омске за 1957–1975 гг.

В мае, июне и августе испарение превосходит количество атмосферных осадков. В наиболее сухие годы испарение с волной поверхности в 2–3 раза больше суммы атмосферных осадков.

Учитывая значительное испарение своднойповерхности,однимизспособов повышения испарения на рассматриваемой территории может оказаться

86

создание искусственных озер-испарителей. Расчеты показали, что с водной поверхности одного озера диаметром 400 м может испариться 50-60 тыс. м3 влаги в год.

Другим способом увеличения испарения с поверхности водоносного пласта может быть применение биодренажа, основанного на транспирирующей способности древесной растительности (табл. 3). Биодренаж рекомендуется использовать на территориях, сложенных слабофильтрующими грунтами при близком залегании водоупора. Максимальная глубина транспирации тополем — около 5 м: примерно 3 м корневая система и 2–3 м — высота капиллярного поднятия воды.

Таблица 3

Транспирирующая способность древесной растительности

При выборе древесной растительности необходимо учитывать, что деревья одного возраста с кустарником транспирируют влагу примерно в 4 раза больше, чем кустарник. Увеличение испарения предложенными методами помимо понижения уровня грунтовой воды значительно улучшит и воздушную среду.

Во избежание уменьшения испарения с поверхности почвы необходимо сократить до минимума площади асфальтовых и бетонных покрытий.

Не следует допускать выруб древесной растительности, подрез кроны деревьев, строительство в лесной зоне гаражей и погребов, бетонирование которых препятствует развитию корневой системы деревьев и приводит к их гибели.

Обеспечение поверхностного стока.

—сохранять естественные дрены: овраги, балки, мелкие речки, ручьи. В случае необходимости их засыпки следует обеспечить дренаж путем укладки по дну перфорированных труб с дренирующей обсыпкой для отвода воды в водоем;

—своевременно тщательно выполнять вертикальную планировку, продольное профилирование улиц с устройством открытых водоотводных канав без перемычек. Наиболее оптимальны грунтовые канавы трапецеидального сечения, бортакоторых можнооблицевать илилучшезадерновать.Дноканав, за исключением участков с быстротоками, не должно быть закрыто. Ливнесбросные канавы лучше прокладывать ближе к пешеходным тротуарам. Глубинуканав следует назначать с учетом уклона, необходимого для стока воды (0,2–1,4), своевременно очищать водосточные канавы при их засорении. В

87

случае необходимости устройства закрытых канав глубина их закладки должна быть не менее 2,0–2,5 м;

—при пересечении поверхностного стока насыпями автомобильных или железных дорог предусматривать водопропускные и водоотводящие сооружения;

—обеспечить с помощью канав сток воды с садово-дачных участков со сбросом ее в ливневую канализацию;

—своевременно вывозить снег за пределы застраиваемой территории. Для свалки снега целесообразно выбирать территории, расположенные вблизи от естественных дрен.

Обеспечение подземного стока. Для обеспечения подземного стока предлагаются следующие мероприятия:

—расчистка и углубление дна озер, русел речек, ручьев;

—создание искусственных котлованов для дренажа грунтовых вод и сбора ливневых осадков;

—для уменьшения экранирующего влияния на подземный сток свайных

иглубоких ленточных фундаментов следует располагать здания большой протяженности параллельнонаправлению движения грунтовогопотокадлинными сторонами зданий;

—не рекомендуется застраивать тяжелыми капитальными сооружениями пойменные территории во избежание снижения фильтрационных свойств грунтов в основаниях этих сооружений. Целесообразно использовать пойменные территории под парки и зоны отдыха;

—принеобходимости застройкипоймкапитальными зданиями,передающими значительные нагрузки на грунт, рекомендуется проведение гидротехнических мероприятий, обеспечивающих подземный сток с расположенных выше террас с помощью магистральных и ловчих дрен;

—охранять пойменные территории от беспорядочной их застройки.

Выводы

Подтопление территорий является одним из наиболее распространенных и ущербоносных природно-техногенных процессов.

Застройка и хозяйственное освоение территории при отсутствии предупредительныхмероприятийнеизбежно приводит кразвитиюпроцесса подтопления в связи с нарушением сложившегося ранее динамического равновесия в водном балансе. При хозяйственном освоении территории приходные статьи, как правило, превалируют над расходными.

Природные условия рассматриваемой территории весьма чувствительны к малейшемунарушению естественного режима и водного баланса. Незначительные нарушения природного равновесия приводят к повышению уровня грунтовых вод.

88

Для снижения приходных статей водного баланса предложены мероприятия, обеспечивающие снижение дополнительного инфильтрационного питания путем увеличения испарения, улучшения поверхностного стока за счет сохранения естественных дрен, своевременной очистки дренажных канав, уборки снега, продольного профилирования улиц, сокращение площадей асфальтовых и бетонных покрытий.

Для улучшения подземного стока необходимо расчищать и углублять русла рек, дна озер; не допускать экранирующего влияния свайных и глубоких ленточных фундаментов, не застраивать поймы рек зданиями и сооружениями, передающими значительное давление на грунтовое основание.

Библиографический список

1.Мезенцев В.С., Карнацевич И.В. Увлажненность Западно-Сибирской равнины. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. 167 с.

2.Тюменцева О.В. Геоэкологическая проблема г. Омска в связи с подтоплением территории: Монография. Омск: Изд-во СибАДИ, 2003. 205 с.

УДК 371.315

В.Е. Ольховатенко, В.М. Лазарев, Г.М. Рутман, И.С. Филимонова (ТГАСУ)

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЗАСТРОЙКИ ТЕРРИТОРИЙ ГОРОДА ТОМСКА

В последние годы на территории города Томска активно развиваются опасные природные итехноприродныепроцессы,представляющие реальную угрозуне только для зданий и сооружений, но и самой жизни людей. Главными причинами природных опасностей являются особенности геологического строения территории, обводненность грунтов за счет подземных и поверхностных вод, строительства объектов на оползнеопасных территориях. В геологическом строении территорий преобладают слабо прочные горные породы четвертичного, неогенового и палеогенового возрастов, представленные суглинками, глинами, супесями и песками. Основной неоген-палеогеновый водоносный горизонтиграетрешающую роль вразвитииоползневыхпроцессов на территории города Томска.

Выполненные исследования показали, что наибольшую опасность при застройкепредставляют оползив Лагерном СадунаправомберегуТоми,мкр. «Солнечный» на территории Воскресенской и Каштачной гор.

На правом берегу Томи в районе Лагерного Сада развиты три типа оползней: вязкопластического течения, скольжения и выпирания. В геологическом отношении они приурочены к четвертичным и неоген-палеогеновым отложениям. Большое влияние на скорость развития этихпроцессов оказывают высота и крутизна склонов, состав и условия залегания неоген-палеогено- вых пород отложений, их обводненность за счет поверхностных и подземных

89

вод. Прослои глин и суглинков служат плоскостями скольжения при формировании оползней. Дополнительными факторами является техногенныезамачивания грунтов склона, его пригрузка зданиями, а также динамические нагрузки от движущегося транспорта.

Комплексным проектомпротивооползневых территорий в Лагерном Саду предусматривалось уполаживание склона, строительство горизонтальной дренажной выработки для осушения горных пород. К настоящему времени противооползневые мероприятияне выполнены вполномобъеме,так возникли проблемы при реализации проекта. Так при строительстве дренажной горизонтальной выработки произошло 6 случаев провала грунтов в выработку. Недостатком проекта является слабая изученность инженерно-геологи- ческих условийпо оси ДГВ,что привело к невозможностипроходки штольни в юго-западномнаправлении в связис изменением условий залегания горных пород.

Одной из проблем при реализации проекта является развитие осадок грунтов при водопонижении. Как показали расчеты, максимальная осадка грунтовой толщи может составлять 53 см. Осадка грунтовых оснований сооружений, расположенных в пределах формирующейся воронки депрессии приведет к развитию значительных деформаций и разрушения конструкций. Исключительно актуальной задачей для данной территории является организациямониторинга природно-технических систем.Намиразработана целевая комплексная система мониторинга с использованием спутниковой аппаратуры и магнитометрического геофизического метода, позволяющего вести наблюдения за развитием глубинных оползневых процессов.

Второй опасной территорией в городе Томске является мкр. «Солнечный». Решающую роль в развитии оползневых процессов здесь сыграли техногенные факторы:

—пригрузка склона вследствие строительства двух десятиэтажных до-

мов;

—техногенное обводнение грунтового массива за счет утечек из водонесущих коммуникаций;

—замачивание грунтов за счет накопления воды в котловане, вырытом для строительства детского сада.

В результате активизации оползневых процессов были разрушены полностью гаражи, а в цокольной части и конструкциях жилого дома №89 появились трещины, что послужило основанием для расселения двух подъездов жилого дома № 89.

Неблагоприятная ситуация складывается в торцевой части жилого дома

№91. Здесь развиваются неравномерные осадки вследствие того, что грунтовым основанием в юго-восточной части дома являются насыпные грунты мощностью до 7 м, а глубина погружения свай составляет 8,6 м. Как показали

90