CC BY
78
УДК 55.624.131
О.И. Банщикова, В.Ф. Попов
СКЛОНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ НА БЕСТЯХСКОЙ ТЕРРАСЕ В МЕСТНОСТИ УЛАХАН-ТАРЫН
В статье рассмотрены склоновые процессы на Бестяхской террасе в районе источников Улахан-Тарын в Центральной Якутии и приведена их классификация. Изучены физико-механические свойства грунтов естественных обнажений.
Начиная с истоков развития гидрогеологии криолито-зоны, ведущие ученые (Толстихин Н.И., Толстихин О.Н., Гаврилова М.К., Анисимова Н.П., ПигузоваВ.М., Шепелев В.В. и др.) обращали внимание на выход подземных вод в урочище Улахан-Тарын, расположенный в 50 км от поселка Нижний Вестях, вверх по течению р. Лены. Около тридцати лет кафедра мерзлотоведения проводит в этой местности учебную полевую гидрогеологическую и инженерно-геологическую практику. Объектом изучения студентов являются разгрузка подземных вод, наледи, ландшафты, геологические процессы и явления. Здесь представлен широкий комплекс экзогенных процессов - эрозионных, криогенных, эоловых и суффозионных. По количеству имеющихся процессов и явлений данная территория, согласно инженерно-геологической классификации, относится к III (высшей) категории сложности [1].
Терраса имеет спокойный пологоволнистый рельеф (разность высот до 20-30 м). Мезо-микрорельеф представлен заросшими формами эоловой аккумуляции и развевания песков, небольшими термокарстовыми озерами и суффозионными просадками вблизи источников на берегах р. Лены [2]. Видимую толщу аллювия мощностью
40-50 м слагают однообразные мелкозернистые неслоистые пески, без крупных прослоев глин и гальки.
Долина ручья Улахан-Тарын является эрозионным врезом в аллювиальных отложениях реки Лены, изобилует циркообразными формами рельефа. Склоны долины прямой, редко вогнутой формы. В цирках круглогодично действуют источники, выносящие значительный объем песка; в зимнее время образуются наледи, значительные как по площади, так и по мощности (фото 1).
Период с 2004 по 2006 годы отмечен существенной активизацией склоновых процессов - оползней, осыпей и оплывин. Оползни представлены двумя видами: новейшие смещения по склонам почвенно-растительного слоя вместе с крупной растительностью в результате переувлажнения атмосферными осадками и талыми водами в виде отдельных медальонов (фото 2) и оползни со срезом и вращением. Движение почвенно-растительного слоя вниз по склону наблюдается в период дождей, когда грунт промачивается, возрастает его вес и соответственно сдвигающая составляющая веса массива. В таких условиях спровоцировать начало перемещения может звуковая волна от разрушения наледи.
Фото. 1. Цирк В долины Улахан-Тарын
Фото 2. Оползание почвенно-растительного слоя
На склонах северо-западной и северо-восточной экспозиции гравитационные явления представлены оползнями со срезом и вращением, южные и северные борта цирков А, В подвержены осыпанию в верхней части склона. Свежие осыпи вскрывают пески, имеющие ярко выраженную слоистость (фото 3).
Оползень со срезом и вращением, наблюдаемый на склоне северо-западной экспозиции цирка В, является мно-гоуровенным. Внутри него выделяются оползни I, II, III порядков. Возраст первого оползня примерно 100 лет, вто-
рого 50-60, оползень третьего порядка сформировался 20-30 лет назад. Наличие трещин растяжения и формирование новых говорят об активизации оползневого процесса (фото 4). Вниз по склону амплитуды высот нижнего и верхнего плеча трещин меняются от 1 см до 10 см.
Поверхность тела оползня имеет мелко западинный рельеф, покрыта сплошным ковром растительности, представленным пятнами ягодных кустарников, редким разнотравьем, сосновыми деревьями различной высоты (от 1 метра на оползне III порядка до 7-10 метров на
Фото 3. Осыпание слоистых песков
Фото 4. Трещины, указывающие на активизацию оползня
поверхности оползня I порядка). Молодые деревья растут строго вертикально, более старые деревья имеют саблевидную форму. Серия оползней образует псевдотеррасы, имеющие превышение относительно друг друга от 10-15 до 30-40 см. В нижней части склона отмечена гряда валов выдавливания, сформировавшаяся в связи с медленным отходом от оползневого уступа продуктов его обрушения.
В средней части склонов наблюдается коллоидно-механическая суффозия грунта с формированием характерных выемок и валов в нижней точке выемок из водонасыщенного грунта (оплывины) (фото 5). Оплывины формируют-
ся в местах выхода на поверхность мигрирующих источников. Отсутствие постоянных мест выходов подземных вод на дневную поверхность привело к формированию циркообразной формы урочища Улахан-Тарын в мелкозернистых аллювиальных отложениях Бестяхской террасы р. Лены.
По гранулометрическому составу вскрываемые отложения представлены мелко- и среднезернистыми песками с различным содержанием пылеватых и глинистых частиц. Тонкий почвенно-растительный слой (мощностью 0,02-0,07 м), представленный мелкозернистым песком с содержанием пылевато-глинистых частиц до 22%, делает
Фото 5. Оплывина: 1 - угол склона 45°; 2 - вал, угол склона уменьшился до 220
поверхность террасы прочнее в два раза по сравнению с участками, лишенными естественной защиты (сопротивление пенетрации конусом с углом 30° соответственно 0,268 против 0,148 кгс/см2) (табл. 1). После вскрытия пески разуплотняются, что ведет к снижению их прочно ст-ных характеристик (от 0,199 кгс/см2 у свежих до 0,196 кгс/ см2на поверхности старых осыпей). В результате совместной деятельности процессов физического выветривания и деятельности подземных вод процент содержания пылевато-глинистых частиц в этих отложениях снижается до 10, но пески также являются по своему гранулометрическому составу мелкозернистыми. Ниже 0,5 м по разрезу залегают пески среднезернистые. Слой этих песков обладает явной анизотропностью и является еще более слабым в прочностном отношении (0,148 кгс/см2). Таким об -разом, по величине сопротивления пенетрации (табл. 1) грунты террасы преимущественно слабые, на сильно заизвесткованных участках покрыты тонкой корочкой (мощностью до 0,05 м) песков средней прочности и имеется тонкий прослой очень прочного «горелого» песка (рис. 1).
Интерес вызывают пески, залегающие на глубине до 0,5 ми вынесенные в связи с активизацией процесса на поверхность склона. Это ярко-рыжие пески мелкозернистые, имеющие до 30% пылевато-глинистых частиц в своем составе. Их особенностью является демонстрация глинистых свойств - песок обладает влажностью на границе текучести (Ж =0.17 д. ед) и тиксотропностью. Угол есте-
о
ственного откоса в воздушно-сухом состоянии равен 30 ,
в водонасыщенном 23 , это меньше чем у песков пылеватых. В максимально рыхлом состоянии плотность скелета составляет 1,31г/см3, а при максимально плотном 1,53 г/см3. Таким образом, уплотнение может привести к уменьшению объема грунта на 15%. По водопроницаемости в воздушно-сухом состоянии пески являются очень сильноводопроницаемыми, а в водонасыщенном - сильноводопроницаемыми, согласно инженерно-геологической классификации [3]. Столь ярко выраженный дуализм инженерно-геологических характеристик (сочетание в одном осадке ярко выраженных песчаных и глинистых свойств), вероятно, связан с изоморфизмом 814+>Ге3+[4, 5].
В верхней части склона южной экспозиции наблюдается выход «горелого» (обожженного) песка. Горелый песок отслеживается по стенке отрыва свежего оползня на глубине 0,07 м и имеет мощность 0,05 м. Внутри этого слоя имеются обугленные остатки древесины.
Участки склона без активного проявления гравитационных процессов, частично покрыты тонким слоем заизвесткованного пылевато-глинистого грунта («корочек» лёсса) с чешуйчатой отдельностью. Подобные отложения не являются характерными для Бестяхской террасы [6, 7]. Вероятнее всего, корочки формируются в результате оседания переносимой ветром пыли от разрушающегося щебеночного покрытия (кембрийские заизвесткованные песчаники) автодороги, отделенной от урочища 3-5 километровой полосой леса. Автодорога проходит восточнее рассматриваемой территории.
Таблица 1
Предельное напряжение сдвига Я0 по измеренной средней глубине погружения конуса микропенетрометра МВ-2
№ п/п Характер отложений Глубина отбора пробы,м Предельное напряжение сдвига Ко, кгс/см2 Характеристика по величине сопротивления пенетрации
1 2 3 4 5
1 Залесенная поверхность террасы, не затронутая гравитационными процессами 0 0,268 Слабая
2 Свежая осыпь 0 0,199 Слабая
3 Поверхность свежей осыпи, покрытая слабо заизвесткованной коркой (по линии падения слоев) 0 0,199 Слабая
4 Поверхность «старой», не активной в момент наблюдения осыпи 0 0,196 Слабая
5 Горизонтальные слои песка среднезернистого, вскрытые осыпью, по простиранию 0,7 0,148 Слабая
6 Слои песка среднезернистого, вскрытые осыпью, по линии падения слоев 0,7 0,172 Слабая
7 Слабо заизвесткованные участки 0 0,160 Слабая
8 Сильно заизвесткованные участки 0 0,590 Средней прочности
9 Слой «горелого» песка 0,07 4,276 Очень прочный
Рис. 1. Схема, демонстрирующая пространственное расположение слоев грунта на склоне и их прочностные характеристики
На поверхности осыпей наблюдается постоянное течение сухого песка в виде отдельных струй. Угол естественного откоса песков в воздушно-сухом состоянии 36ч39е, в водонасыщенном состоянии 26ч27е, при этом угол наклона бортов цирка в среднем составляет 45е. Сцепление равно нулю. Коэффициент подвижности осыпей составляет 1,25-1,4. Согласно приведенным характеристикам, осыпь относится к подвижному типу. Переработка склона будет продолжаться.
Суммируя вышесказанное, отметим не только активизацию склоновых процессов, но и их многообразие в пределах небольшого по площади участка Бестяхской террасы. Монотонный характер отложений в сочетании со спокойным полого-волнистым рельефом подразумевают возможность повторения ситуации, сложившейся на источнике Улахан-Тарын и в других районах республики. Согласно перспективному плану развития регионов Дальнего Востока (строительство железной дороги до города Якутска, строительство автодороги Якутск-Иркутск и реконструкция существующих автомобильных трасс федерального значения «Лена» и «Колыма»), хозяйственная
деятельность в пределах Бестяхской террасы многократно усиливается. Возрастет давление на геологическую среду. Соответственно необходимо проведение постоянных мониторинговых наблюдений за гравитационными и в целом экзогенными процессами.
Литература
1. СП 11-105-97. Инженерно-геологические изыскания для строительства.
2. Соловьев П.А. Криолитозона северной части Лено-Амгин-ского междуречья. М.: Изд-во АН СССР, 1959. 144 с.
3. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация.
4. Трофимов В.Т. Грунтоведение. М.: Изд-во МГУ, 2005. 1024 с.
5. Сергеев Е.М. Грунтоведение. Издание 3. М.: Изд-во МГУ, 1971. 596 с.
6. Вотяков И.Н. Физико-механические свойства мерзлых и оттаивающих грунтов Якутии. Новосибирск: Наука, 1975. 178 с.
7. Вотяков И.Н. Физико-механические свойства многолетнемерзлых грунтов Центральной Якутии. М.: Изд-во АН СССР, 1961. 63 с.
O.I. Banschikova, VF Popov
SLOPE PROCESSES FOR BESTYAHSKY TERRASE IN THE ULAKHAN-TARYN AREA
The article discusses slope processes of Bestyahsky terrace in the area of Ulakhan-Taryn sources in Central Yakutia and gives their classification. The physical and mechanical properties of soil natural exposures have been studied.
