ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДОЛИНЫ РЕКИ ДНЕПР В ПРЕДЕЛАХ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 624.131.1:551.4.036(282.247.32)(476) ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДОЛИНЫ РЕКИ ДНЕПР В ПРЕДЕЛАХ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Мележ Т. А.

Гомельский государственный университет имени Ф. Скорины, Гомель, Республика Беларусь E-mail: tatyana.melezh@mail.ru

В работе рассмотрены особенности формирования и пространственной дифференциации инженерно-геологических условий, выделены генетические типы грунтовых толщ: моренные, водно-ледниковые, аллювиальные, озерные, болотные и озерно-ледниковые. Проанализированы физико-механические свойства грунтов и дана оценка их использования как оснований инженерных сооружений. Определено, что в пределах речной долины Днепра целесообразно в качестве естественных оснований зданий и сооружений использовать суглинистые, супесчаные и песчаные отложения различного генезиса, а широко распространенные на изучаемой территории болотные отложения использовать в качестве естественных оснований крайне нежелательно.

Ключевые слова: инженерно-геологические условия, грунты, физические свойства, генетические типы отложений.

ВВЕДЕНИЕ

Днепр является крупнейшей транзитной рекой Беларуси. Территория, на которой формировалась речная долина, имеет сложное инженерно-геологическое строение. Четвертичные отложения имеют мощность от первых метров до70-80 м и представлены различными генетическими типами средне- верхнее-плестоценового (Qi_3) и голоценового возраста (Q4). Морфология долины, ее глубина, ширина, высота коренных берегов и террас, а также строение антропогеновой толщи существенно различаются на участках долины. В современном строении долины Днепра прослеживается три уровня: пойма, первая и вторая надпойменные террасы. Наибольшая часть долины располагается в пределах области равнин и низин Предполесья, верховье (в пределах Беларуси) — область Центрально-Белорусских краевых ледниковых возвышенностей и гряд, Восточно-Белорусская подзона и низовье (в пределах Беларуси) — область Полесской низменности, подобласть Белорусского Полесья.

Формирование глубоковрезанной долины Днепра проходило в условиях развития как вертикальных, так и горизонтальных русловых деформаций, под влиянием морфогенетических (положение русла определялось геолого-геоморфологическими условиями) и гидродинамических (активным фактором изменения положения русел и их параметров являются гидравлические характеристики водного потока) факторов.

Цель исследований — изучение особенностей инженерно-геологических особенностей долины реки Днепр и определение физических свойств грунтовых толщ грунтовых как оснований инженерных сооружений.

335

ИЗЛОЖЕНИЕ ОСНОВНОГО МАТЕРИАЛА

Инженерно-геологическое строение долины реки Днепр весьма разнообразно и определяется особенностями рельефа, геологическим строением и физико-механическими свойствами пород. На основе анализа указанных факторов изучаемую территорию автор разделил на четыре крупных района (рисунок 1):

1) район развития моренных отложений — gIIbr, gIId, gIIsz, gjIIsz, g3IIsz, gtjIIsz, gt2IIsz, gtiIIIpz3 (супеси, суглинки валунные, пески, песчано-гравийные и гравийно-галечные породы породы);

2) район развития водно-ледниковых отложений — fgIId, fg2IIsz, fg5IIsz, fggIIsz, kmIIsz, fgIIIpz (пески, песчано-гравийные породы, супеси, суглинки, глины);

3) район развития аллювиальных, озерных и болотных отложений — fIIIpz, IfIIIpz, fIV, plIV, lIV (пески, супеси, суглинки, глины, торф, илы, сапропели, локально мергели).

4) район развития озерно-ледниковых отложений (вскрываются только в обнажениях, крайне ограниченно распространены — правобережье Днепра — г. Речица — г. Лоев — д. Бывальки) — lgIIbr-d, lgIInr-br (глины, суглинки, супеси, пески, песчано-гравийные породы).

Моренные отложения в долине Днепра представлены разновозрастными комплексами — моренами березинского, днепровского, сожского и поозерского горизонтов

Березинские морены выходят на дневную поверхность в долине Днепра. Подстилаются в основном более древними образованиями антропогена (реже породами девона, мела и т. д.). Мощность составляет от 5 до 30 м. Толща березинских моренных образований неоднородна.

Часто она имеет двухчленное и трехчленное строение: состоит из слоев валунных супесей, суглинков, глин серого или бурого цвета с прослоями разнозернистых песков, тонких супесей, песчано-гравийного материала [1].

Днепровские морены распространены весьма ограниченно (островное распространение, не занимаю больших площадей) на левобережье Днепра (район Довска и Гадиловичей) и правобережье — вниз по течению от Жлобина до Лоева. Залегают на белее древних образованиях антропогена. В долине Днепра выходит на дневную поверхность. Мощность изменяется от 1 до 50 м. Характеризуется пестрым составом: сложена красно-бурыми, желтовато-бурыми, буровато-серыми, иногда с зеленоватыми оттенками супесями, суглинками и глинами с прослоями гравийно-галечного материала и разнозернистых песков. [1].

Широко встречаются отторженцы дислоцированных тонких супесей, песков, глин, белого писчего мела и иных пород. Днепровская морена имеет двухслойное строение, а иногда между двумя слоями валунных отложений залегают невыдержанные по мощности (2-8 м) желтовато-серые разнозернистые пески. [1].

336

Рис. 1. Картосхема распространения генетических типов четвертичных отложений (1 — район развития моренных отложений; 2 — район развития водно-ледниковых отложений; 3 — район развития аллювиальных, озерных и болотных отложений; 4— район развития озерно-ледниковых отложений).

337

Сожская морена имеет широкое распространение в верховье Днепра, от границы с РФ до южной границы распространения сожского оледенения. Литологически рассматриваемый генетический комплекс сложен бурыми, светло-бурыми, красно-бурыми моренными супесями, суглинками и глинами, переслаивающиеся с водно-ледниковыми желтовато- и буровато-серыми разнозернистыми песками, гравийно-галечным материалом, алевритами, ленточными глинами [.]. Мощность моренных образований составляет от 10 до 25 м, но может достигать 60-135 м. Сожская морена содержит большое количество отторженцев коренных и более древних антропогеновых пород.

Поозерская морена имеет малое, ограниченное распространение, лишь на крайнем севере долинного комплекса (в пределах Беларуси) на левобережье. Представлена красно-бурыми валунными суглинками, супесями с линзами песков, ленточных глин, алевритов и разнозернистых песков. Залегает на сожско-поозерских, сожских, муравинских отложениях или девонских породах, перекрывается поозерскими водно-ледниковыми комплексами или современными образованиями. Мощность колеблется от в пределах 10-40 м, на отдельных грядах может достигать 70 м, в среднем составляет 10-15 м.

Гранулометрический состав морен обусловлен свойствами подстилающих пород, переносом, дроблением и гипергенным преобразованием обломочного материала в теле ледника. Механический состав морен характеризуется пестротой. Средние значения и пределы колебаний содержания главных размерных фракций выражается следующими величинами (в %): более 1 мм — 6,9 (пределы колебаний 0,0-46,9); 1,0-0,5 мм — 4,0 (0,1-18,2); 0,5-0,25 мм — 8,7 (0,4-27,7); 0,25-0,1 мм — 17,6 (0,2-49,2); 0,1-0,05 мм — 19,0 (2,9-47,2); 0,05-0,01 мм — 19,2 (5,5-56,0) и менее 0,01 мм — 24,6 (2,5-83,5) [1].

Осредненные показатели физико-механических свойств грунтов ледникового генезиса (таблица 1): естественная влажность (со) составляет 10-20%, плотность сухого грунта (р^ при естественной влажности изменяется от 1,8 до 2,1 г/см3; пористость (п) — 20-31 % коэффициент пористости (е) — 0,25-0,45; степень влажности — 0,8-1,0; карбонатность — 3%; водопроницаемость (Кф) составляет 10-2 — 10-4 м/сут; набухаемость — до 40%; усадка — около 7%; угол внутреннего трения (ф) от 20 до 35о; удельное сцепление (С) 0,03-0,05 Па; модуль деформации (Е) — 5-35 МПа [3]. Из-за неоднородности и высокого содержания пылеватых частиц моренные отложения способны быстро размокать, при промерзании склонны к пучению.

Для моренных горизонтов — днепровского, сожского (московского), поозерского (валдайского) — наиболее характерны типы разрезов из двух зон — верхней и нижней. В научной литературе нет единого мнения о происхождении поверхностных моренных горизонтов. По некоторым данным, они представляют собой абляционные разности, образованные из материала, переносившегося на поверхности ледника и отложившегося после его окончательного стаивания. По другим данным (В.Г. Лободенко), формирование верхней зоны связано главным образом с процессами гипергенеза, приведшими не столько к увеличению дисперсности грунтов, сколько к изменению их структурно-текстурных

338

особенностей и снижению структурной прочности. Так или иначе, переход от одной зоны к другой выражается уменьшением вверх по разрезу глинистости, повышением содержания песчаных прослоев и линз, уменьшением плотности и прочности морен. Наблюдается также увеличение книзу содержания карбонатов [3].

С глубиной увеличиваются естественная влажность, граница текучести, сопротивление одноосному сжатию, модуль деформации и содержание глинистых частиц. При увеличении влажности ухудшаются показатели их механических свойств. Повышение гидравлических градиентов в водовмещающих породах, представленных слоями или линзами песков в гляциальных отложениях, при условии их вскрытия котлованами или горными выработками может способствовать формированию плывунов. Способность глинистых отложений концентрировать в себе поверхностный сток, а также их легкая размываемость приводят при расчлененном рельефе к развитию овражно-балочной сети. Эта особенность ярко проявляется в районах развития краевых ледниковых образований. В зоне распространения ледниковой формации формируются оползни.

Главными осложняющими факторами при строительстве на моренных грунтах являются неоднородность их состава, наличие переменного количества крупнообломочного материала, склонность к размоканию и пучению при промерзании и как следтвие возможные деформации зданий и сооружений, построенных на этих грунтах.

Таблица 1.

Усредненные показатели основных физических свойств моренных грунтов [3]

Наименование грунтов Плотность е( . £ Ё я Пределы пластичности Число пластич ности 1Р, %

Естественн влажност (т), % грунта (р), г/см3 сухого грунта (РФ, г/см3 к § ^ я о и 5 о к •©! н ч о п я ч ор * § Степень влажности ( доли ед. а Ч- ? & £ ^ ир е 3 ~ е ч ^ й ® ^ верхни й (№[), (% нижний №), %

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

днепровская морена

Супесь 10,56 2,18 1,97 0,37 0,75 0,0 8 (2) 16,99 12,57 5,48

(1150) (908) (470) (908) (804) (1052) (104) (1076)

8,90...1 20,70 1,91. 0,33. 0,60. 18,00. 11,00. 4,30.6,

1,60 .2,25 2,00 0,44 0,85 16,00 12,80 00

Сугли 12,54 2,19 1,95 0,39 0,85 0,0 09 (1) 23,60 14,8 9,11

нок (457) (457) (457) (457) (457) (457) (130) (457)

12,40. 2,16. 1,92. 0,38. 0,81. 22,50. 7,90.1

12,90 2,20 1,96 0,39 0,88 25,50 0,70

Песок пылева тый 29,7 (37) 1,91 (37) - 0,81 (37) - 0,5 (5)

339

Продолжение таблицы 1.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

сожская (московская) морена

Суп сь 10,14 (943) 9,00...10 ,80 2,15 (935) 2,08. 2,23 1,95 (1079) 1,89. 2,00 0,38 (958) 0,39. 0,43 0,72 (806) 0,65. 0,87 0,03 9 (7) 17,04 (954) 16,50.1 7,70 11,16 (364) 10,70.4 ,70 5,58 (1094) 4,90 .6,5 0

Сугл и нок 12,81 (215) 11,20.1 3,90 2,17 (221) 2,09. 2,24 1,93 (202) 1,88. 1,98 0,40 (219) 0,36. 0,44 0,84 (147) 0,79. 0,93 0,01 9 (3) 19,24 (162) 18,20.2 2,20 11,63 (75) 10,60.1 2,60 8,19 (219) 7,10 .9,5 0

поозерская (валдайская) морена

Суп сь 11,08 (618) 10,60.1 1,50 2,23 (615) 2,20. 2,25 2,01 (616) 1,98. 2,03 0,35 (614) 0,33. 0,37 0,87 (614) 0,85. 0,90 - 18,41 (616) 17,6.19, 4 11,78 (211) 11,70.1 2,10 6,10 (828) 5,40 .6,8 0

Сугл и нок 12,9 (70) 11,10.1 4,70 2,18 (70) 2,13. 2,23 1,93 (70) 1,85. 2,01 0,40 (70) 0,34. 0,45 - - 12,1 (70) 11,50.1 2,70 8,9 (70) 8,40 .9,4 0

В числителе — среднее арифметическое значение, в скобках — число определений; в знаменателе — минимальное и максимальное значения показателей

Водно-ледниковые отложения представляют собой образования талых вод ледника, прошедших через толщу льда по трещинам и двигавшимися подо льдом к его краю. На флювиогляциальные отложения приходится почти треть объема антропогеновой толщи.

Флювиогляциальные отложения достаточно широко распространены в пределах изучаемой территории. Они представлены группами образований, сформировавшиеся в различных фациальных обстановках — fgIId, fg2IIsz, fg5IIsz, fg6IIsz, kmIIsz, fgШpz. Это отложения фливиокамов и камовых террас, краевых гряд, долинные и покровные флювиогляциальные аккумуляции.

Водно-ледниковые образования днепровского возраста представлены песками, песчано-гравийным материалом, перекрывают и подстилают ледниковые образования, их мощность измеряется первыми десятками метров. Флювиогляциал сожского времени литологически сложен песками, супесями и песчано-гравийным материалом и сформировался в период наступания и отступания ледника, мощность до 30-45 м, в среднем 5-15 м. Водно-ледниковые образования поозерского возраста представлены разнозернистыми песками, супесями, глинами и песчано-гравийным материалом, их мощность достигает 20-25 м и более, нередко выходят на дневную поверхность.

Наибольший интерес с точки зрения инженерно-геологических исследований

340

представляют зандровые отложения (отложения ледниковых потоков и занимающие обширные площади у концов бывших ледников, примыкая к конечной морене).

Основные физико-механические свойства (таблица 2): плотность флювиогляциальных песков (р) при естественной влажности изменяется от 1,8 до 2,1 г/см3 (реже 1,6-2,3 г/см3); коэффициент пористости (е) составляет 0,5-0,8. Естественная влажность флювиогляциальных песков (ш) изменяется от 3 до 8% в зоне аэрации и до 20-30% (в среднем 25%) в водонасыщенном состоянии. Коэффициент фильтрации (Кф) флювиогляциальных песков, как правило, несколько выше, чем у песков других генетических типов ледниковых отложений и изменяется от первых единиц до десятков метров в сутки. Флювиогляциальным песчаным отложениям свойственны сравнительно высокие углы внутреннего трения (ф) от 23 до 45° (в среднем 27-35°); коэффициент внутреннего трения (ф) изменяется в пределах от 0,86 до 1,0 (в среднем 0,50-0,7). Сцепление (С) у песков измеряется преимущественно тысячными долями, но в единичных случаях достигает 0,01-0,02 МПа (в том числе за счет слабой цементации). Общий модуль деформации флювиогляциальных песков (Е) составляет 30-70 МПа (в отдельных случаях достигает 100-120 МПа) [3, 4].

Литологически флювиогляциальные толщи сложены песками преимущественно плотного и среднего сложения. Водопроницаемость песков в зависимости от гранулометрического состава изменяется от первых единиц до десятков метров в сутки. Сжимаемость песков слабая, реже средняя.

Таблица 2

Усредненные показатели основных физических свойств флювиогляциальных

отложений [3, 4]

Наименование грунтов Естественная влажность (ш), % Плотность Коэффициент пористости (е), доли ед. Коэффициент фильтрации (Кф), м/сут. Нижний предел пластичности (ЖР), о/ % Число пластичности (Р %

грунта (р),3 г/см3 сухого грунта (рФ3 г/см3 частиц грунта (ра), г/см3

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Флювиогляциальные отложения времени отступания поозерского (валдайского) ледника

Песок мелкий 6,78 (34)* 3,5.15 ,9 1,71 (34) 1,70. 1,75 1,62 (34) 1,61. 1,64 - 0,66 (34) 0,65. 0,70 - - -

Песок пылеват ый 12,37 (58) 114.1 7,0 1.75 (58) 1,75. 1.76 1.56 (58) 1,53. 1.57 - 0,70 (58) 0,69. 0,72 - - -

341

Продолжение таблицы 2.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Флювиогляциальные отложения времени отступания сожского (московского) ледника

Песок гравелис- тый 4,4 (9) 1,76 (39) 1,68 (39) - 0,58 (39) - - -

Песок крупный 4,10 (187) 3,9.7, 2 1,73 187 1,72.1 ,82 1,65 (190) 1,65. 1,70 - 0,60 (190) 0,56.0, 60 12,1 (3) - -

Песок средней крупности 4,23 (957) 3,90. 5,90 1,71 (957) 1,69.1 ,81 1,64 (944) 1,62. 1,69 - 0,62 (946) 0,57.0, 64 7,17 (6) - -

Песок мелкий 5,10 (601) 4,6.6, 5 1,69 (602) 1,64.1 ,81 1,60 (620) 1,56. 1,69 - 0,65 (619) 0,57.0, 70 6.13 (4) - -

Песок пылева- тый 8,06 (97) 6,3.1 1,1 1,76 (97) 1,65.1 ,90 1,61 (117) 1,55. 1,75 - 0,65 (117) 0,51.0, 71 2,16 (18) - -

Флювиогляциальные отложения времени отступания днепровского ледника

Песок средней крупности 5,33 (55) 4,9.1 1,2 1,75 (55) 1,71.1 ,93 1,65 (55) 1,62. 1,79 2,64 (2) 0,61 (55) 0,48.0, 64 14,5 (2) - -

Песок мелкий 4,94 (134) 4,5.6 ,9 1,76 (136) 1,66.1 ,88 1,68 (137) 1,57. 1,77 - 0,58 (137) 0,50.0, 69 2,41 (15) - -

Песок пылеватый 10,02 (109) 6,5. 16,6 1,82 (111) 1,69. 1,95 1,70 (110) 1,58. 1,81 2,65 (2) 0,56 (110) 0,44. 0,68 0,86 (25)

Супесь 16,3 (2) - - - - 0,07 (1) 14,0 (2) 4,0 (2)

Суглинок 18,9 (2) 2,06 (2) 1,68 (2) 2,64 (2) - 0,049 (1) 13,0 (2) 14,5 (2)

Глина - - - - - - 18,5 (2) 20,0 (2)

342

Продолжение таблицы 2.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Флювиогляциальные отложения времени отступания березинского (окского) ледника

Песок средней крупнос ти 5,3 (2)

Песок мелкий 6,3 (3) 1,77 (3) - 2,65 (6) 0,59 (4) 7,8 (6) - -

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Песок пылеват ый 10,7 (6) 1,93 (3) 2,65 (6) 0,54 (6) 3,2 (52)

Супесь 15,9 (2) - - - - 0,09 (8) 13,2 (4) 4,8 (4)

Суглино к 17,0 (2) - - - - 0,03 (5) 14,0 (3) 10,9 (3)

* В числителе — среднее арифметическое значение, в скобках — число определений; в знаменателе — минимальное и максимальное значения показателей

По данным штамповых испытаний, модуль общей деформации песков колеблется от 25-40 МПа (среднеплотные пески) до 40-80 МПа (для плотных песков), для рыхлых песков модуль деформации составляет не более 20 МПа.

В целом, по своим свойствам грунты флювиогляциального генезиса, главным образом, пески, близки к пескам других генетических типов, отличаясь от них несколько большей плотностью.

Суглинки и супеси, встречающиеся в толще песков в виде отдельных прослоев и линз, отличаются непостоянством своего состава и свойств. Модули деформации (Е) у них обычно много ниже, чем у песков, и изменяются в широких пределах: от 7 до 33 МПа (в среднем 12-18 МПа) у супесей, от 6 до 16 МПа (обычно 8-12 МПа) у суглинков.

В целом, по своим свойствам грунты флювиогляциального генезиса, главным образом, пески, близки к пескам других генетических типов, отличаясь от них несколько большей плотностью.

Флювиогляциальные пески обладают вполне удовлетворительными инженерно-геологическими свойствами и могут служить надежным основанием для различных инженерных сооружений.

Аллювиальные отложения представляют собой результат переработки озерно-ледниковых, флювиогляциальные и моренных образований. Плейстоценовые оледенения оказали существенное влияние на фациальную структуру и вещественный состав аллювия. Образования аллювиального генезиса прослеживаются на Днепре до города Жлобина главным образом по правобережью полосой шириною 0,5-10 км, а ниже — заметно шире (например, до 20-35 км в междуречье Днепра и Сожа) [3].

343

Верхнепоозерские аллювиальные отложения слагают I и II надпойменные террасы и характеризуются достаточно выдержанным распространением. Русловой аллювий надпойменных террас представлен преимущественно мелко- и среднезернистыми, реже разнозернистыми и крупнозернистыми песками, с линзами песчано-гравийного материала. В основании разреза залегает базальный горизонт небольшой мощности, представленный разнозернистыми, главным образом крупнозернистыми песками с гравием и галькой [5].

Голоценовый аллювий в сравнении с аллювием ледниковых эпох отличается более четкой фациальной и механической дифференциацией осадков. В этом комплексе выделяют три главнейших фациальных типа осадков: русловой; прирусловой; пойменный и старичный аллювий. Русловые образования построены мелко- и разнозернистыми песками, местами появляются песчано-гравийно-галечные прослои и слагают фундамент поймы, образуя ее нижний горизонт. Пойменные фации аллювия сложены иловатыми гумусированными песками, супесями, суглинками. Старичные отложения сходны по составу и строению с озерно-болотными, но отличаются наличием песчаных и супесчаных прослоев. Мощность аллювия достигает 15-18 м [1]. В основании разреза обычно залегают осадки ранней озерной стадии — оглеенные суглинки, они перекрываются осадками зрелой озерной стадии и представлены чередованием тонких слоев иловатого суглинка или глины, супесями и глинистого мелко-, тонкозернистого песка.

В строении аллювиальных толщ принимают участие также отложения вторичных водоемов и болот. Литологически представлены иловатыми суглинками, глинами, реже супесями. В верхней части разреза обычно развиты болотные отложения — слаборазложившийся торф с прослоями терригенного материала [5].

Гранулометрический состав грунтов аллювиальных фаций (таблица 3): частицы псефитовой размерности в большинстве случаев приходятся доли процента; крупнопесчаная фракция чаще составляет 1-15%; содержание зерен 0,5-0,25 мм (обычно около 8-25%); фракция 0,25-0,1 мм почти повсеместно преобладает, на нее приходится 40-70%, иногда больше; фракция 0,1-0,5 мм — 5-25%, частиц размерностью менее 0,5 мм — 1-15% [3].

Основные показатели физико-механических свойств грунтов аллювиального генезиса (таблица 4): естественная влажность (ш) — 2,8-9,0 %; плотность грунта (р) составляет 1,71-1,84 г/см3; коэффициент пористости (е) — 0,59-0,61; степень влажности ^г) порядка 0,8-1,0; карбонатность — 3%; водопроницаемость (Кф) — 10-2-10-4 м/сут (очень низкая); набухаемость до 40 %; усадка около 7%; угол внутреннего трения (ф) — 30-31°; удельное сцепление (С) — 0,01-0,04 МПа; модуль деформации (Е) — 19-25 МПа [3].

Глинистые отложения пойменных и старичных фаций часто опесчаненные, слабоуплотненные, водонасыщенные, имеют пластичную или скрытотекучую консистенцию, довольно пористые. Прочностные показатели: сцепление — 0,15*105 Па у супесей и 0,28*105 Па у суглинков, угол внутреннего трения (ф) — 22 и 23° соответственно. По деформационным показателям аллювиальные глинистые грунты относятся к среднесжимаемым — модуль деформации (Е) — 5-20 Мпа [5].

Старичные глинистые грунты обладают наихудшими инженерно-

344

геологическими характеристиками: они находятся в мягкопластичном состоянии; среди голоценовых старичных глинистых образований широко распространены грунты текучей и скрытотекучей консистенции. Эти грунты имеют высокую сжимаемость, низкие показатели сопротивления сдвигу и часто обладают тиксотропными свойствами, что не позволяет использовать их в качестве основания для тяжелых и сложных инженерных сооружений [4]. Глинистые грунты пойменной фации аллювия обладают более благоприятными инженерно-геологическими характеристиками. Для них характерны повышенные показатели механических свойств [4], что позволяет их использовать как основания под инженерные сооружения.

Особенностью отложений пойм является изменчивость состава слагающих их образований, что создает определенные трудности их освоения. Однако они могут быть использованы как основания под инженерные сооружения, но только при условии проведения соответствующих инженерно-геологических мероприятий.

Таблица 3.

Гранулометрический состав аллювиальных песчаных грунтов.

Содержание фракций, %

Название грунта по СТБ 943-2007 более 10 мм 104 мм 4-2 мм 2-1 мм 10,5 мм 0,50,25 мм 0,250,1 мм 0,10,05 мм 0,050,01 мм менее 0,01 мм

Вторая надпойменная терраса Днепра

Пески мелкие 5-37 2771 59 3-17

23 10

Пески 0-4 1 3-23 11 24- 2-46 3-42 1-12

пылеватые 64 47 23 12 5

Первая надпойменная терраса

Пески 0-9 0- 2- 3- 8- 52- 77- 0,8

разнозернистые 11 31 45 80 96 99

Пески среднезернистые — — 0-4 1 010 3 138 13 3077 45 3-48 31 0-8 3

Пески мелкие 3-53 3286 60 0-20 0-8 0-6

24 8 2 2

345

Таблица 4.

Основные показатели аллювиальных песчаных грунтов [4]

Наименование грунтов т ас Естественная влажность, % Плотность, г/см3 ,ь т с о Коэффициент пористости, доли ед. % д" а § Я 8 Максимальная молекулярная влагоемкость % % ьт ,а тос ча ч:

со о В влажного грунта скелета грунта т с и р О С § § С § ¿3 л в к мо ео о ог д о вл В

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

418,5 10,5 1,63-2,16 1,85 1,541,84 1,68 30,340,8 37 0,430,68 0,58 16,526 21,5 1,85,1 3,0 13,522 17

Песок пылеватый

аОзргз 2,519,5 11 1,54-2,10 1,88 1,371,84 1,69 30,648,3 37 0,430,93 0,56 17-27 21 1,712 4,8 6,523 16,5

aQ3pz 2-3 2,515 85 1,66-2,09 1,87 1,621,87 1,74 29,238,9 35 0,410,63 0,54 15,524 20,5 1,89,7 4,0 1121 16

aQ4 2,535 12 1,54-2,04 1,8 1,51,79 1,65 33-43 38 0,480,76 0,61 18-33 23 1,34,5 2,4 1529 20,5

Песок мелкий aQзpzз 2-33 7,5 1,54-2,07 1,76 1,421,85 1,68 30,446 36,5 0,430,85 0,57 16-32 22 1,212 2,8 4,528 18,5

aQ3pz 2-3 1,514 4,5 1,6-2,06 1,76 1,581,81 1,68 31,439,9 36,4 0,450,66 0,57 15,525,5 22 0,91,9 1,5 1622 20

В числителе — минимальные и максимальные значения, в знаменателе - среднее

Озерные отложения. Важное место в осадконакоплении принадлежит озерам. В озерах накапливаются минеральные, органо-минеральные и органические осадки. Они представлены разнозернистыми песками (преимущественно мелкотонкозернистыми), нередко карбонатными, заиленными, а также супесями, глинами, илами и сапропелями. Средняя мощность толщи озерных аккумуляций может варьировать от 3 до 7 м, максимальная достигает 20-25 м и более.

Формирование геологических опасностей может быть связано с различным физическим состоянием пород по плотности, пористости, влажности и консистенции; анизотропией свойств, обусловленной слоистостью. Глинистые разности часто обогащены органикой и другими примесями.

346

Болотные отложения на изучаемой территории сложены, главным образом, с верховыми и переходнми торфяники. Мощность торфяных залежей невыдержана и может изменяться от нескольких десятков сантиметров до нескольких метров. На моренных равнинах болотные отложения, как правило, отличаются меньшей мощностью и мозаичностью распространения. Самые мощные толщи болотных образований приурочены к заполненным осадками озерным котловинам [Галкин].

Со строительной точки зрения болотные отложения относятся к группе грунтов особого состояния и свойств, которые лишь ограниченно могут использоваться в качестве естественных оснований зданий и сооружений из-за низкой прочности и высокой сжимаемости. При этом, как правило, приходится производить полную или частичную выторфовку с заменой торфа грунтами, обладающими удовлетворительными строительными свойствами, либо создавать отгрузку торфомассива с помощью отсыпки грунта на торф, для уплотнения последнего.

ВЫВОДЫ

Изучив физико-механические свойства грунтов можно сказать следующее: главными осложняющими факторами при строительстве на моренных грунтах являются неоднородность их состава, наличие переменного количества крупнообломочного материала, склонность к размоканию и пучению при промерзании и как следтвие возможные деформации зданий и сооружений, построенных на этих грунтах.

Флювиогляциальные пески обладают вполне удовлетворительными инженерно-геологическими свойствами и могут служить надежным основанием для различных инженерных сооружений.

Старичные глинистые грунты обладают наихудшими инженерно-геологическими характеристиками: они находятся в мягкопластичном состоянии; среди голоценовых старичных глинистых образований широко распространены грунты текучей и скрытотекучей консистенции. Эти грунты имеют высокую сжимаемость, низкие показатели сопротивления сдвигу и часто обладают тиксотропными свойствами, что не позволяет использовать их в качестве основания для тяжелых и сложных инженерных сооружений. Глинистые грунты пойменной фации аллювия обладают более благоприятными инженерно-геологическими характеристиками. Для них характерны повышенные показатели механических свойств, что позволяет их использовать как основания под инженерные сооружения.

Особенностью отложений пойм является изменчивость состава слагающих их образований, что создает определенные трудности их освоения. Однако они могут быть использованы как основания под инженерные сооружения, но только при условии проведения соответствующих инженерно-геологических мероприятий.

В качестве естественных оснований зданий и сооружений целесообразно использовать суглинистые, супесчаные и песчаные грунты различного генезиса, а также ленточные глины озерно-ледникового генезиса. Довольно широко распространены на изучаемой территории болотные отложения, но их использование в качестве естественных оснований крайне ограничено.

347

Список литературы

1. Матвеев А. В. Ледниковая формация антропогена Беларуси. Мн.: Наука и техника, 1976. 160 с.

2. Матвеев А. В. История формирования рельефа Белоруссии. Мн.: Наука и техника, 1990. 144 с.

3. Трацевская Е. Ю. Региональная инженерная геология Беларуси: тексты лекций по спецкурсу для студентов специальности I-51 01 01 «Геология и разведка месторождений полезных ископаемых» специализации I-51 01 01 03 «Инженерная геология и гидрогеология». Гомель: ГГУ имени Ф. Скорины, 2008. 143 с.

4. Галкин А. Н. Инженерная геология Беларуси: монография: в 3 ч. Витебск: ВГУ им. П. М. Машерова, 2016. Ч. 1: Грунты Беларуси / под науч. ред. В. А. Королева, 2016. 367 с.

5. Галкин А. Н. Инженерная геология Беларуси. Витебск: УО ВГУ им. П.М. Машерова, 2006 208 с.

ENGINEERING-GEOLOGICAL CHARACTERISTICS OF THE DNEPR VALLEY

WITHIN THE REPUBLIC OF BELARUS

Melezh T. A. Francisk Skorina Gomel State University, Gomel, Belarus E-mail: tatyana.melezh@mail.ru

The Dnieper is the largest transit river in Belarus. The territory where the river valley was formed has a complex engineering and geological structure. Quaternary sediments have a thickness from the first meters to 70-80 m and are represented by various genetic types of middle-upper plestocene (Qi-3) and Holocene age (Q4). The morphology of the valley, its depth, width, height of the indigenous banks and terraces, as well as the structure of the anthropogenic thickness differ significantly in the valley sections. The formation glubokovodnoi valley of the Dnieper took place in the context of development of both vertical and horizontal channel deformations under the influence of morphogenetic (the position of the riverbed was determined by geological and geomorphological conditions) and hydrodynamic (active factor in changing the position of channels and their parameters are hydraulic characteristics of the water flow) factors. The engineering and geological structure of the Dnipro river valley is very diverse and is determined by the features of the terrain, the geological structure and physical and mechanical properties of rocks. Based on the analysis of these factors the author divided the territory under study into four large districts: 1) the area of development of morainic deposits-gIIbr, gIId, gIIsz, g1IIsz, g3IIsz, gt1IIsz, gt2IIsz, gt1IIIpz3 (sandy loam, loam boulder, sand, sand-gravel and gravel-pebble rocks); 2) area of development of water-glacial deposits — fgIId, fg2IIsz, fg5IIsz, fg6IIsz, kmllsz, fgIIIpz (Sands, sand and gravel rocks, sandy loams, loams, clays); 3) the area of development of alluvial, lake and marsh deposits-fIIIpz, lfIIIpz, fIV, plIV, lIV (Sands, sandy loams, loams, clays, peat, silts, sapropels, locally marls). 4) the area of development of lake-glacial deposits (only revealed in outcrops, extremely limited distribution — the right Bank of the Dnieper-Rechitsa — Loev — d. Byvalki) — lgIIbr-d, lgIInr-br (clays, loams, sandy loams, Sands, sand and gravel rocks). The paper analyzes the physical and mechanical properties of soils and assesses their use as the basis of engineering structures. It is determined that within the river valley of the Dneper it is advisable to use loam, sandy loam and sand deposits of various Genesis as natural bases of buildings and structures, and it is highly undesirable to use marsh deposits widespread in the studied territory as natural bases.

348

References

1. Matveev A. V. Lednikovay formaciy antropogena Belarusi (Glacial formation of anthropogene of Belarus). Minsk: Nauka i tehnila (Publ), 1976, 160 p. (in Russian).

2. Matveev A. V. Istoria formirovania rel efa Belarusi (History of the relief of Belarus). Minsk: Nauka i tehnila (Publ), 1990, 144 p. (in Russian).

3. Tracevskay E. U. Regionalnay ingenernay geologiy Belarusi (Regional engineering Geology of Belarus). Gomel: Francisk Skorina Gomel State University (Publ), 2008, 143 p. (in Russian).

4. Galkin A. N. Ingenernay geologiy Belarusi: monografiy (Engineering Geology of Belarus). Vitebsk: UO «VGU im. P.M. Macherova» (Publ), 2016, 367 p. (in Russian).

5. Galkin A. N. 2006 Ingenernay geologiy Belarusi (Engineering Geology of Belarus). Vitebsk: UO «VGU im. P.M. Macherova» (Publ), 2006, 208 p. (in Russian).

Поступила в редакцию 05.06.2020 г.

349