CC BY
81
УДК 624.131
РОЛЬ КАФЕДРЫ ГИГЭ В ИЗУЧЕНИИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ТЕРРИТОРИИ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ
Т.Я. Емельянова
Томский политехнический университет E-mail: gige_ignd@mail.ru
Приведена хронологическая и содержательная характеристика деятельности кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии (ГИГЭ) Томского политехнического университета по изучению инженерно-геологических условий территории Томской области, которая способствовала и способствует её успешному материальному, культурному, научному развитию и благоустройству, созданию благоприятных условий для строительного освоения территории и жизни людей.
Строительство зданий и других сооружений проводится на поверхности горных пород или в их массиве (в геологической среде), и для рациональной застройки территорий и обеспечения устойчивости сооружений, их безаварийной эксплуатации нужно знать инженерно-геологические и гидрогеологические условия территории застройки - состав и строительные свойства пород, их обводненность, происходящие в них геологические процессы, которые могут влиять на устойчивость сооружений, на условия жизни людей, изменять экологическую ситуацию. Эту информацию получают в процессе инженерно-геологических изысканий - основного вида деятельности специалистов, выпускаемых нашей кафедрой.
Почти с начала существования (1930 г.) кафедры гидрогеологии и инженерной геологии (ГИГ), кроме подготовки специалистов, сотрудники кафедры начали заниматься научно-производственной работой - изучением гидрогеологических и инженерно-геологических условий г. Томска. Еще в 30-х годах основатель кафедры ГИГ профессор М.И. Кучин начал изучать подземные воды в пределах г. Томска - их распространение, химический состав, связь их режима с сезонным изменением уровня в р. Томи, их влияние на строительство и как источник водоснабжения.
Для подготовки специалистов создавались учебные лаборатории по изучению горных пород и подземных вод, которые одновременно являлись и производственными, выполняя значительный объем работ по изучению горных пород-грунтов на строительных площадках города.
В 30-е - 50-е годы XX века специальных организаций, способных дать квалифицированные заключения о геологических условиях строительства для обоснования типов фундаментов и их расчетов, практически в Томске не было. Решение такой задачи взяла на себя кафедра ГИГ.
Сотрудники кафедры ГИГ совместно с кафедрой методики разведки ТПИ проводили разведочные работы - бурение скважин, проходку шурфов. По результатам проведения работ сотрудниками кафедры ГИГ - В.А. Нуднером, Ф.П. Нифонтовым, С.А. Левиным, а позже Г.А. Сулакшиной (рис. 1), Л.А. Рождественской (рис. 2) выдавались заключения о несущей способности и деформируе-
мости пород для выбора типа фундаментов зданий и их расчетов, а также разработки мероприятий, требуемых для обоснования инженерной подготовки территорий застройки.
Рис. 1. Г.А. Сулакшина, профессор кафедры ГИГ, доктор геолого-минералогических наук
Рис. 2. Л.А. Рождественская, доцент кафедры ГИГ, кандидат геолого-минералогических наук
В годы войны сотрудники кафедры выполняли изыскания площадок и давали рекомендации для строительства эвакуированных заводов "Сибэлект-ромотор", резиновой обуви, электролампового.
В дальнейшем по заключениям сотрудников кафедры продолжалось строительство многих зданий и сооружений областного центра, в частности - общежитий ТПИ в студгородке, Дома культуры, десятого корпуса, библиотеки ТПИ, жилых домов, а также здания КГБ на пр. Кирова.
В начале 50-х годов XX века на кафедру ГИГ ТПИ была распределена выпускница Московского геологоразведочного института, кандидат геолого-минералогических наук Галина Алексеевна Сулакшина. С ее появлением на кафедре усилилась, оживилась научная и научно-производственная работа инженерно-геологической группы сотрудников, которую возглавила Г.А. Сулакшина, по изучению инженерно-геологических условий территории г. Томска и Томской области, результаты которой имели большое значение как научно-теоретическое и методическое, так и практическое.
В начале 60-х годов сотрудники кафедры Л.А. Рождественская и О.Л. Коновалова принимали участие в работах по изучению устойчивости склона Лагерного сада, проводимых Московским институтом "Гипрокоммунстрой" с целью разработки защитных противооползневых мероприятий. К сожалению, в этот период на территории Лагерного сада началось активное строительство различных сооружений. Сотрудники кафедры предупреждали городские власти о возможных неблагоприятных последствиях, в частности, от прокладки водовода. Профессором П.А. Удодовым и доцентом Л.А. Рождественской было составлено и передано в Горисполком письмо, уведомляющее о возможных неблагоприятных последствиях от застройки и мероприятиях для сохранения территории Лагерного сада. Жаль, что городские власти не вняли прогнозам ученых. А вот Томская городская дума еще в 1908 г., как сообщают журналисты "Томского вестника", запретила строительство здесь гостиницы из-за угрозы оползней.
Застройка Лагерного сада, особенно вдоль бровки склона, привела к активизации оползней и разрушению замечательного места отдыха и уникального геологического памятника в городе. Возникла потребность в серьезных, предотвращающих это, защитных мероприятиях. Долгое время в многочисленных комиссиях разного уровня сотрудники кафедры профессора П.А. Удодов, С.Л. Шварцев, Г.А. Сулакшина, доценты Л.А. Рождественская и Д.С. Покровский настаивали на разработке наиболее эффективных приемов осушения склона, связанных с проходкой подземных горных выработок (штольни). Им удалось доказать необходимость реализации этого проекта, как ключевого звена сложного комплекса противооползневых мероприятий. Необходимые для проекта штольни фильтрационные расчеты с применением модели-
рования гидрогеологических условий были выполнены доцентами Ю.В. Макушиным и К.И. Кузева-новым. Строительство штольни, продолжающееся до сегодняшнего времени, направлено на усиление устойчивости склонов в одном из излюбленных мест отдыха томичей. Заметное снижение оползневой активности на этом участке доказывает справедливость научного прогноза, выполненного более десяти лет назад.
Город развивался, росла потребность в жилье, старый жилой фонд разрушался. Планировалась застройка микрорайонов Каштака, Солнечного, пл. Южной, Опытного поля, Академгородка многоэтажными (преимущественно девятиэтажными) типовыми зданиями на новом для города типе фундаментов - свайном. В 1966 г. защищена кандидатская диссертация преподавателем кафедры Л.А. Рождественской, в которой впервые детально охарактеризованы инженерно-геологические условия г. Томска, выполнена типизация геологической среды с целью выбора типов фундаментов сооружений, составлены инженерно-геологическая и геоморфологическая карты города масштаба 1:10 000 и сформулированы методические рекомендации по инженерно-геологическим исследованиям городских территорий для наземной застройки. Инженерно-геологическая карта была передана в отдел архитектуры Томского горисполкома для составления генерального плана застройки и реконструкции города, а также в проектные организации города - ТомТЭП, Томгипротранс, ТомскТИСИЗ, ТИСИ и использована в практической работе.
После внедрения свайных фундаментов и массовой застройки девятиэтажными зданиями на территории города было замечено значительное повышение уровня подземных вод и другие нежелательные явления, связанные с хозяйственной деятельностью. Для установления причин изменения инженерно-геологических условий отдел архитектуры Томского горисполкома поручил кафедре ГИГ выполнить работы по теме "Инженерно-геологические условия территории г. Томска и прогноз их изменения в связи с хозяйственным освоением". Работа была закончена в 1981 г. составлением серии карт, разрезов геологической среды и отчета. Исполнителями работы являлись профессор Г.А. Сулакшина, доценты Л.А. Рождественская, Д. С. Покровский, Н.С. Рогова, ассистенты Н.В. Крепша и К.И. Кузеванов. На инженерно-геологической и гидрогеологической картах отражена динамика подземных вод, а также другие процессы, обусловленные особенностями хозяйственной деятельности, оконтурены зоны подтопления и изменения свойств грунтов и дан обоснованный прогноз дальнейшего развития процессов подтопления.
В начале 60-х годов сотрудники кафедры ГИГ Г.А. Сулакшина, Л.А. Рождественская и др. совместно с геологами Томской геологоразведочной экспедиции впервые занялись детальным изучением лессовых покровных пород участков Томь-Чулы-
мского междуречья, прилегающих к г. Томску. На этой территории, весьма перспективной во многих отношениях для развития хозяйственной деятельности человека, верхняя часть геологической среды представлена породами особого состава и свойств - лессовыми. Они при взаимодействии с водой и под нагрузками теряют устойчивость, могут резко неравномерно уплотняться, что может вызывать просадочные деформации сооружений. А именно эти породы являются основанием при строительстве различных сооружений. Были выполнены крупномасштабные комплексные съемки Малиновского, Михайловского, Богашевского, Арышевского, Дороховского и др. участков, составлены комплекты карт, в т.ч. и инженерно-геологических, выполнено инженерно-геологическое районирование территории для проектирования массовой застройки, изучены состав и свойства, в т.ч. и просадочные, лессовых пород. Все это имеет большое значение для выбора более благоприятных участков размещения строительства, правильных проектировочных решений, прогнозирования последствий застройки территории.
Кроме практических результатов, внедренных в производственный процесс, этими исследованиями получены и научные, теоретические результаты: определены возраст и генезис пород, изучены факторы просадочных свойств и составлена инженерно-геологическая классификация лессовых пород юго-востока Томской области. О научной новизне и важности этих результатов говорит то, что они были включены в монографии "Лессовые породы СССР" и "Инженерная геология СССР".
С 1964-1965 гг. на территории Томской области Томская геологоразведочная экспедиция начинает выполнять государственное геологическое картирование масштаба 1:200 000. По инициативе профессора кафедры ГИГ ТПИ Г.А. Сулакшиной геологическая съемка этого масштаба выполнялась с элементами инженерно-геологического картирования с целью региональной оценки инженерно-геологических условий Томской области для общего планирования народного хозяйства.
Единых требований или указаний по организации и методике выполнения инженерно-геологических работ при государственных геологических съемках в то время не было. Поэтому первый опыт выполнения такой съемки листа 0-44-ХУ (Сенькинс-кий участок, исполнители А.А. Бабин и др., 1966 г.) позволил сотрудникам ТПИ сформулировать, реализовать и совершенствовать ряд методических предложений при выполнении таких работ на других территориях. В результате геологической съемки данного листа были впервые изучены инженерно-геологические особенности разреза четвертичных отложений мощностью 20...30 м, составлены их инженерно-геологическая классификация и инженерно-геологические карты, выполнено обобщение инженерно-геологической информации и разработаны рекомендации по использованию территории. Глав-
ным итогом явились следующие научно-методические рекомендации: предложена схема инженерно-геологического опробования опорных геологических скважин: разработаны инженерно-геологические критерии для стратиграфического расчленения четвертичных отложений и критерии для выделения региональных инженерно-геологических горизонтов пород, а также принципы составления инженерно-геологических карт при геологической съемке.
Государственная геологическая съемка с элементами инженерной геологии выполнялись в этот период на участках: Нюрольском (М.В. Толкачев), Чижапском (А.И. Фадеев, А.В. Кривенцов), Александровском, Верхнекетском (А.Ф. Шамахов, М.М. Тельцова). Сотрудниками кафедры ГИГ Т.Г. Кривенцовой, Е.С. Цоцур, В.А. Васеневой, Т.Я. Емельяновой, Н.В. Крепша, участвовавшими в съемках, составлены: инженерно-геологическая характеристика территорий, карты инженерно-геологических условий масштаба 1:200 000, инженерно-геологического районирования масштаба 1: 500 000, установлены характер и типы изменчивости физико-механических свойств пород по глубине разреза четвертичных отложений и по площади их распространения, конкретизированы основные положения методики инженерно-геологических работ при геологических съемках. Глубина изучения на этих участках также ограничивается 20...30 м.
В 70-х годах при участии сотрудников кафедры ГИГ выполняются и комплексные геологические, гидрогеологические и инженерно-геологические съемки по отдельным листам масштаба 1:200 000 и более крупного (1:100 000, 1:50 000) участков Александровского и Стрежевского (А.Ф. Шамахов), Киреевского (В.Н. Сильверстров), Томь-Яйского (Г.Д. Ваганов), Первомайского (А. С. Скогорева), Итатского (Н.А. Ермашова), Нелюбинского (В.Л. Карлсон). Инженерно-геологические исследования при этом имеют конкретное целевое назначение - обоснование планирования гражданского, трубопроводного и мелиоративного строительства.
Комплексные геологические, гидрогеологические, инженерно-геологические групповые съемки масштаба 1:200 000, одним из основных целевых назначений которых является районирование для мелиоративного строительства, выполнены ТГРЭ (основные исполнители А.В. Кривенцов, Т.Г. Кри-венцова с участием доцента кафедры ГИГ Т.Я. Емельяновой) для юго-восточной части Томской области - участков Обского (1979 г.), Пара-бель-Парбигского (1986 г.), Шегарского (1992 г.). Объемы работ, методы, глубинность съемки определены преимущественно с учетом накопленного опыта выполнения съемок в регионе. В результате увеличивается глубина изучения инженерно-геологических условий (до 50 м и более), набор и детальность изучения показателей физических, водных, механических свойств горных пород, дается прогноз изменения инженерно-геологических условий на основе изучения их изменения за период
эксплуатации мелиоративных объектов и лабораторного моделирования.
По результатам многолетних научно-производственных работ по изучению инженерно-геологических условий территории г. Томска и Томской области сотрудниками кафедры ГИГ защищались диссертационные работы с успешным внедрением научных, методических и практических результатов в практику изучения инженерно-геологических условий геологической среды Томской области. В 1973 г. защищена докторская диссертация Г.А. Су-лакшиной "Исследование пространственной изменчивости инженерно-геологических свойств пород и ее практическое использование". Под руководством Г.А. Сулакшиной были защищены кандидатские диссертации, касающиеся характеристики региона Томской области следующими сотрудниками кафедры ГИГ:
Цоцур Е.С. "Закономерности пространственной изменчивости инженерно-геологических условий Александровского Приобья" (Томск, 1974);
Емельяновой Т.Я. "Типизация инженерно-геологических условий Колпашевского Приобья в связи с разработкой схем мелиоративных мероприятий" (Томск, 1983);
Крепша Н.В. "Типизация инженерно-геологических условий территории г. Томска как основа прогноза их изменения при освоении" (Томск, 1990).
В целом научное и практическое значение этих работ сотрудников кафедры ГИГ заключается в следующем:
- Составлены характеристика инженерно-геологических условий и инженерно-геологические карты значительной территории Томской области (рис. 3). Эта информация используется для: планирования и проектирования различных видов строительства; прогнозирования изменения состояния геологической среды при освоении территорий, особенно в связи с активной эксплуатацией месторождений нефти и газа; для выполнения детальных изысканий на участках строительства конкретных сооружений; для постановки мониторинговых наблюдений.
□ Территория, в изучении инженерно-геологических условии которой и составлении инженерно-геологических карт участвовали сотрудники кафедры ГИГ
Рис. 3. Карта Томской области
Усовершенствована методика составления инженерно-геологических карт для районов распространения неоген-четвертичных отложений.
- Разработаны методика инженерно-геологического опробования горных пород при комплексных съемках и дополнительные инженерно-геологические критерии для стратиграфо-генетического расчленения неоген-четвертичных отложений.
- Разработаны критерии инженерно-геологической типизации различных уровней для территорий развития неоген-четвертичных отложений с ее выполнением для разных видов строительства.
- Дано обоснование использования инженерно-геологической типизации как основы для прогнозирования изменения инженерно-геологических условий территории при разных видах освоения.
- Дана оценка степени устойчивости геологической среды к изменениям, протекающим под влиянием хозяйственной деятельности человека.
В исследованиях по проблеме инженерно-геологической типизации в научных и методических результатах нами сформулированы идея и основа методологии решения многих актуальных эколого-инже-нерно-геологических проблем, которые продолжают разрабатываться коллективом кафедры (Т.Я. Емельяновой, П.П. Ипатовым, Л.А. Строковой, В.В. Кра-маренко с участием студентов). Так, в 1997 г. защищена кандидатская диссертация Л.А. Строковой на тему "Инженерно-геологическое районирование территории Томского Приобья по степени устойчивости геологической среды к техногенным нагрузкам" (руководители профессор С.Л. Шварцев и доцент Т.Я. Емельянова). В этой работе, кроме научных и теоретических разработок, характеризуются изменения в геологической среде юго-западной территории Томской области, активно освоенной и осваиваемой и даются рекомендации по рациональному использованию и охране геологической среды.
Рис. 4. Т.Я. Емельянова (справа), доцент кафедры ГИГЭ кандидат геолого-минералогических наук с ассистентом В.В. Крамаренко
Ассистентом кафедры ГИГЭ с 2003 г. В.В. Кра-маренко проводятся многолетние исследования состава и свойств болотных отложений - торфа, что является весьма актуальным для Томской области, где болота занимают значительные площади, а в настоящее время идет активное освоение
этих территорий в связи с разработкой, обустройством месторождений нефти и газа. По результатам исследований В. В. Крамаренко недавно представила кандидатскую диссертацию (рис. 4, 5).
Рис. 5. Л.А. Строкова, доцент кафедры ГИГЭ, кандидат геолого-минералогических наук, на стажировке в Германии
Большую роль в инженерно-геологических исследованиях выполняет кафедра через подготовку специалистов инженеров-геологов.
Огромный вклад в развитие г. Томска и области вносят наши многочисленные высококвалифицированные выпускники, работающие в различных изыскательских и геологических организациях г. Томска и составляющие до 50 % инженерного состава:
- ОАО "Томский трест инженерных изысканий для строительства" (ТомскТИСИЗ). Управляющий трестом О.В. Шмачков и зам. управляющего В.К. Николаева - выпускники кафедры;
- ОАО Проектный институт "Томгипротранс", отдел инженерной геологии;
- ОАО Проектный институт "Теплоэлектропро-ект", отдел изысканий;
- ООО "Нефтестройизыскания" при "ТомскНИ-ПИнефти". Гл. специалист В.Н. Зиновьев, наш выпускник.
Территориальный центр "Томскгеомонито-ринг". Ведущие должности занимают наши выпускники:
Макушин Ю.В. - кандидат геолого-минералогических наук, первый зам. директора центра; Кокорев А.Л. - зам. директора по экономике; Иванчура А.Л. - начальник Оползневой станции г. Томска;
Плевако Г.Л. - начальник отдела тематических исследований и др.
Эти организации проводят изыскания и исследования для обоснования строительства разных сооружений в городе и области, мониторинг опасных геологических процессов, изучение режима подземных и поверхностных вод и др.
Вот некоторые весьма важные для города и области работы, выполненные этими организациями только за недавнее время.
- ОАО "ТомскТИСИЗ", кроме постоянных изысканиях на разных площадках строительства в
г. Томске и области, сейчас впервые начал изыскания для строительства тепловых электростанций в городе, сооружений нового типа для г. Томска. Недавно выполнены изыскания для реконструкции пр. Ленина и Иркутского тракта.
- Изыскатели "Томгипротранса" выполнили изыскания для строительства моста через р. Томь в г. Томске; моста через р. Чулым на дороге Асино-Первомайское; проводят изыскания под транспортную развязку на улице Пушкина-Комсомольский проспект.
- Изыскатели "Теплоэлектропроекта" выполняют изыскания для строительства и реконструкции ТЭЦ-3, ГРЭС-2, реконструкции газопровода в п. Богашево, строительства деревообрабатывающего комплекса в п. Каргасок, нового микрорайона на ул. Алтайской в г. Томске.
- Большую работу по изучению геологической среды города и области, ее состояния, характера изменений, прогнозу ее состояния в связи с разными видами воздействий, разработке управляющих решений для сохранения или восстановления экологического благополучия выполняют сотрудники ТЦ "Томскгеомонито-ринг". Например, в начале этого года закончена работа по заказу областной Администрации по обследованию долины реки Томи в пределах г. Томска - изучались устойчивость берегов, характер процессов, состояние гидротехнических сооружений, выявлены наиболее неблагоприятные разрушаемые участки и даны рекомендации по защитным мероприятиям. Для Томской области разработан "Закон об оползневых зонах, расположенных в границах городских и сельских поселений Томской области" при активном участии сотрудников "Томскгеомонито-ринга". Постоянно ведется мониторинг оползней в Лагерном саду. Результаты своих работ ТЦ "Томскгеомониторинг" ежегодно публикует в Информационных бюллетенях (рис. 6).
1У»рол»" 1 Министерство природных ресурсов Российской Федерации мир России ^ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ
=Г ГГ........ шивши
СОСТОЯНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ (недр)
на территории Томской области в 2002 г.
Рис. 6. Титульный лист ежегодного информационного бюллетеня ТЦ "Томскгеомониторинг"
Надо отметить, что сотрудники кафедры оказывают консультации научного и методического характера по инженерно-геологическим изысканиям
г »» »»
при обращениях производственников , продолжают участвовать в совместных работах. Так, в 2003 г. доцент Т.Я. Емельянова с сотрудниками ТЦ "Томскгеомониторинг" составили карту инженерно-геологических условий развития экзогенных геологических процессов Томской области" масштаба 1:1 000 000, которая имеет большое значение для планирования мониторинговых наблюдений, выбора объектов и методики исследований.
В свою очередь все местные производственные организации изыскательского профиля оказывают кафедре ГИГЭ неоценимую помощь в подготовке высококвалифицированных кадров.
Большой вклад в решение проблем развития города и области вносят наши выпускники, известные люди города, руководители разного ранга:
Рогов Геннадий Маркелович - ректор Томского государственного архитектурно-строительного университета, вице-президент Российского Союза ректоров, председатель Совета ректоров вузов Томской области, ученый, доктор наук, профессор, "Заслуженный деятель науки и техники РСФСР", "Почетный строитель России", действительный член многих научных академий. В годы Советской власти был членом Томского Обкома КПСС, районных комитетов партии, депутатом городского и районных Советов народных депутатов;
Шварцев Степан Львович - возглавляющий кафедру гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии ТПУ 28 лет, Лауреат Государственной премии, ученый, доктор наук, профессор, "Заслуженный геолог России", "Заслуженный деятель науки РФ", член многих международных и Российских научных академий, ассоциаций, об-
ществ. Одновременно является организатором и директором Томского филиала института геологии нефти и газа СО РАН;
Ольховатенко Валентин Егорович - заведующий кафедрой инженерной геологии и геоэкологии ТГАСУ, доктор наук, профессор, академик МАН ВШ, заместитель председателя Совета по инженерной защите территорий мэрии г. Томска, недавно награжден медалью ордена "За заслуги перед Отечеством" 2-ой степени;
Попов Виктор Константинович - доктор наук, профессор ТГАСУ, главный государственный жилищный инспектор Томской области, "Заслуженный работник жилищно-коммунального хозяйства России", академик двух общественных академий;
Коробкин Виталий Акимович - директор научно-исследовательского Института проблем жилищно-коммунального хозяйства, кандидат наук, член-корреспондент Академии жилищно-коммунального хозяйства;
Шмачков Олег Викторович - генеральный директор ОАО "Томский трест инженерно-строительных изысканий", награжден медалью "За освоение недр и развитие нефтегазового комплекса" Западной Сибири, Ветеран труда Госстроя России.
Этот список можно продолжать и продолжать ...
Многосторонняя деятельность сотрудников кафедры ГИГЭ на благо родного г. Томска и области продолжается. Изучаются новые проблемы, среди которых значительное место занимает проблема оценки и прогнозирования экологического состояния геологической среды, выявления причин и направлений ее изменения и ухудшения, разработки мероприятий по недопущению ухудшения экологической ситуации, по охране природной среды от опасных природных процессов и антропогенного воздействия.
