1.7 Экзогенные геологические процессы

В изучаемом районе наблюдается интенсивная эрозия в пределах давних долин рек Волги и Оки. Вскрытые эрозией доломиты казанского яруса, гипсы и ангидриты нижней перми, подвергаются постоянному воздействию слабоминерализованных вод, что способствует развитию карстовых явлений. Закарстованность пород неравномерная. Полосы интенсивного карстования связаны с расположением современных и древних русел рек Оки и Волги. К востоку процессы карстования затухают вследствие залегания растворимых пород ниже базиса эрозии и погружения их под толщу татарских отложений.

Карстовые явления приурочены к карбонатным породам нижнеказанского яруса и гипсам сакмарского яруса.

Карбонатный карст развит в доломитизированных известняках нижнеказанского подъяруса в виде каверн размером от 0.1 до 0.7 см., и полостей. Каверны в доломитизированных известняках, как правило, выполнены глиной, кальцитом и гипсом. Косвенным свидетельством развития карстовых процессов в известняках казанского подъяруса является их неоднородная водообильность.

Карстующиеся известняки на всей территории перекрыты аллювиальными отложениями четвертичного периода и на большей части отложениями татарского яруса верхней перми. Воды нижнеказанского водоносного горизонта, как правило, агрессивные по отношению к карбонатным породам. Это свидетельствует о наличии процессов карстообразования на территории района.

Гипсовый карст развит в гипсах сакмарского яруса и в прослоях гипсов среди до-ломитизирующих известняков нижнеказанского подъяруса. Каверны заполнены доломитовой мукой. В гипсах сакмарского яруса встречены полости глубиной до 2.8 м. Полости полые и заполненные доломитовой мукой.

Воды нижнеказанского водоносного горизонта агрессивны по отношению к гипсам. Произведение активности сульфата кальция (Kc_aso4) изменяется от 1.3 х 10 до 2.58 х 10⁵, что свидетельствует об активных процессах закарстования.

Мощность карстующихся пород составляет 14.3-20.2 м.

Кроме карстовых процессов на территории района отмечены провалы. Связаны они с выносом песка в процессе откачки из канализационных колодцев. Глубина провалов достигает 1-1.5 м.

Оползни наиболее распространены по правому берегу Волги и Оки.

Причинами образования оползней являются: подземные и поверхностные воды, высота и крутизна склонов, подмыв берегов реками, выветривание. Оползневые явления приурочены к четвертичным образованьям и к верхней выветрелой зоне подстилающих коренных пород татарского яруса верхней перми. Большую роль в оползнеобразовании на Окско-Волжском склоне играет строение склонов и откосов. Наличие мощных перегляциальных отложений, представленных в основном суглинками, и слагающих верхнюю часть крупных склонов, а так же наличие в основании этих отложений низкопрочных глин и мергелей коренных пород атарского яруса верхней перми - все это является типичными особенностями для образования оползней сдвига и выдавливания.

Овраги приурочены в основном к правобережным склонам рек Оки и Волги. Длина оврагов достигает 100 и более метров. Врезаны овраги на 15-30 метров, реже 50-70 метров в проблематичные суглинки и коренные породы. В связи с тем, что овраги развиты в толще суглинков, склоны их в большинстве случаев крутые. Отчетливо выражена и асимметрия склонов оврагов. Овраги, пересекающие водоразделы, осложняют инженерно-геологические условия района и требуют укрепительных мероприятий.

Размыв берегов рек (боковая речная эрозия) наблюдается по рекам Оке и Волге.

Размыву подвержен правый берег этих рек. Следы эрозии наблюдаются в виде ступеней подмыва высотой 0,2-1,0 м. в основании склона. Подмыв происходит в паводковый период. В межень преобладают процессы намыва, о чем свидетельствует значительная ширина и пологие уклоны бечевника, а так же значительная мощность слагающих бечевник и дно рек аллювиально-пролювиальных отложений. Подмыв основания Окско-Волжского косогора является основным фактором, вызывающим нарушения его устойчивости.

Выветриванию подвержены, в основном, обнаженные породы татарского яруса верхней перми. Трещины выветривания уменьшают прочность массива пород, облегчают процесс оседания склона. Выветрелые породы, превратившиеся в щебнисто-глинистую массу, образуются на склонах осыпи, а насыщенные водой, они медленно оползают вниз по склону в виде оползневых потоков.

Эоловые процессы, на территории района, получили развитие в Заречной части в местах выхода на дневную поверхность аллювиальных мелкозернистых песков там, где последние перекрыты слоем суглинистых пород и не закреплены растительностью. Особенно сильно развиты эоловые процессы в районе города Дзержинска. В эоловых накоплениях выделяется ряд форм в виде бугристых песков, параболических дюн и цепочек из одиночных дюн. Все эти формы высотой от 2 до 10 м, видоизменены и в настоящее время закреплены лессами.

В пределах исследуемой территории среди отложений четвертичной системы до глубины 10-15. можно выделить следующие инженерно-геологические группы грунтов:

рыхлые связные;

рыхлые несвязные;

грунты особого состава и свойств;

грунты искусственного происхождения.

1. Рыхлые связные грунты

Эта группа грунтов объединяет супеси, суглинки четвертичных аллювиальных отложений. В основном развиты в зоне аэрации и в меньшей степени распространены в зоне полного водонасыщения, где они залегают в виде прослоев и линз среди песков различной крупности. Мощность линз и прослоев колеблется от 0,4 до 3,7 м. Суглинки мягко- и тугопластичные, непросадочные.

Рыхлые несвязные грунты представлены аллювиальными и озерно-болотными кварцевыми песками пылеватыми, мелкими и средней крупности. Пески влажные и водонасыщенные, от рыхлого до плотного сложения. Слагают зону аэрации, в основном распространены в зоне полного водонасыщения.

Грунты особого состава и свойств объединяют торф, заторфованные и заиленные суглинки, супеси и пески, распространены в северо-западной и северной частях территории. Происхождение их связано наличием болот, озер и прудов.

Грунты искусственного происхождения широко развиты и представлены грунтами, отсыпанными сухим способом и намывными. Намывные грунты развиты в пределах поймы 1-ой надпойменной террасы реки Оки и представлены песками мелкими, кварцевыми, различной плотности, однородными по составу. Мощность их до 4.0 метров. Грунты, отсыпанные сухим способом, по степени уплотнения делятся на слежавшиеся и не слежавшиеся. Мощность их от 0,3 до 10,8 метров.

Процесс морозного пучения развит благодаря наличию на территории суглинков покровных, склонных к морозному пучению.

Под действием процесса морозного пучения, для сооружений, типовым явлением стало разрушение целостности угловых частей здания. Из-за образования трещин и их дальнейшего роста, от основного объема здания отторгаются блоки фундамента, уменьшается площадь опирания и соответственно увеличивается напряжение на контакте с грунтом.

Увеличению напряжения в подошве фундаментов также может способствовать процесс перемещения фундаментных блоков под действием сил морозного пучения, в результате часть блоков выключается из работы, а оставшиеся блоки могут самоорганизовываться в наиболее приспосабливающуюся сводчатую структуру, в основании которой могут формироваться напряжения, значительно превышающие несущую способность грунтов.

Подобные деформации связываются с развитием касательных напряжений, но в реальности природа подобного процесса сложнее, что подтверждается рядом экспериментальных и теоретических данных.

Известно, что промерзание и оттаивание дисперсных пород, вызванные сезонным изменением температуры воздуха, может сопровождаться заметным перераспределением влаги. Нередко этот процесс приводит к образованию ледяных включений, что является причиной криогенного пучения.

На мой взгляд, необходимо отметить, что самым опасным процессом, на сегодняшний день, является оползневой процесс, в результате которого происходит смещение стены кремля вниз по склонам.

Причинами образования оползней являются: подземные и поверхностные воды, высота и крутизна склонов, подмыв берегов реками, выветривание. Оползневые явления приурочены к четвертичным образованьям и к верхней выветрелой зоне подстилающих коренных пород татарского яруса верхней перми. Большую роль в оползнеобразовании на Окско-Волжском склоне играет строение склонов и откосов. Наличие мощных перегляциальных отложений, представленных в основном суглинками, и слагающих верхнюю часть крупных склонов, а так же наличие в основании этих отложений низкопрочных глин и мергелей коренных пород татарского яруса верхней перми - все это является типичными особенностями для образования оползней сдвига и выдавливания.