Материалы Третьей Общероссийской конференции изыскательских организаций. Инженерные изыскания в строительстве

Подождите немного. Документ загружается.

но обрушилась столовая «Белый олень» в поселке

Кайеркан, при этом погибли десятки человек.

Следует отметить, что в последние годы в реги-

оне развиваются значительные деформации мно-

гих зданий и сооружений (в том числе крупных

промобъектов), возведенных и эксплуатируемых

на скальных основаниях. Это происходит, во-пер-

вых, в связи с ослаблением (раздроблением, раз-

рушением) скальных пород при техногенном под-

топлении и засолении их верхних слоев, служа-

щих опорными горизонтами для мощных столб-

чатых или ленточных фундаментов крупнейших

заводов Норильска [2], и, во-вторых – за счет воз-

никающих горизонтальных напряжений и момен-

тов у буроопускных свай-стоек при протаивании

надскальных осадочных мерзлых грунтов. Свая-

стойка глубокого заложения устанавливается на

скальное основание в скважину большего (чем се-

чение сваи) диаметра, и в связи с этим противо-

действие изгибающим моментам и негативному

воздействию горизонтальных нагрузок осуществ-

ляется за счет вышележащей толщи мерзлых

грунтов, поэтому при протаивании мерзлоты и

нецентренном распределении нагрузок железобе-

тон сваи деформируется.

Подобные опасные процессы наблюдались, на-

пример, в основании здания гаража автохозяйства

управления здравоохранения, по ул. 50 лет Октя-

бря в г. Норильске. Здание построено по II прин-

ципу СНиП [5], т.е. без сохранения вечномерзло-

го основания. Двухуровневое здание гаража нахо-

дится на участке со сложными инженерно-гео-

криологическими и геотехническими условиями.

Характерно очень резкое падение поверхности

скалы в северном направлении, а выше – на пло-

щадке очистных сооружений – скальные породы

выходят на поверхность. Вдоль фасада гаража

скала вскрывается на глубине 22-24 м.

Под влиянием техногенеза происходит актив-

ное формирование обширных и глубоких (до 9-

10 м) таликов с обильными подземными водами в

пределах протаявших песков, галечников и разру-

шенной кровли скалы. Находящиеся под таликом

(над скалой) мерзлые грунты – пески и суглин-

ки – являются весьма слабыми основаниями и

чрезвычайно восприимчивы к любым дополни-

тельным отеплениям, т.к. их температура состав-

ляет -0,1÷ –0,8

С; в результате они подвергаются

прогрессирующему протаиванию. Наблюдаются

подвижки массивов оттаявших грунтов, как по

поверхности скалы, так и по поверхности еще не

протаявших мерзлых грунтов.

Осмотр гаража выявил ряд существенных де-

формаций здания: балки ростверков имеют тре-

щины различных размеров, на несущей стене

многочисленны трещины с раскрытием до 2-

5 мм, фиксируется трещина разрыва пандуса,

выявлены многочисленные провалы грунтов.

Максимальные разрушения приурочены к мес-

там с максимальной глубиной залегания скалы и

к зоне ввода подземного коллектора, отепляю-

щего грунты по глубине. Результаты анализа

изыскательской и рабочей (при устройстве фун-

даментов) документации показали, что при зале-

гании скалы в основании гаража на глубинах 22-

24 м глубина бурения скважин под сваи состави-

110

МАТЕРИАЛЫ III ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

Рис. 2. Литологическое строение и температуры грунтов основания детской спортивной школы на

момент изысканий

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:40 Page 110

111

Перспективы развития инженерных изысканий в Российской Федерации

ла от 17 до 21 м. Следовательно, сваи-стойки не

были надежно оперты на скалу, а после посте-

пенного протаивания мерзлоты, сдерживавшей

осадки свай за счет сил смерзания грунта с боко-

выми поверхностями свай, начались неодинако-

вые перемещения фундаментов, что вызвало де-

формации объекта.

На устойчивость зданий зачастую влияет

применяемая на многих объектах порочная тех-

нология фундаментостроительных работ. Суще-

ственные деформации отмечены для жилых до-

мов в поселке Талнах, при устройстве фунда-

ментов которых применялась так называемая

буродобивная технология свай-стоек, а именно:

в пределах верхнего слоя маломощных (до 6-8

м) пластичномерзлых грунтов проходка сква-

жин осуществлялась станками ударно-канатно-

го бурения типа БС-1М, затем на забой скважи-

ны устанавливалась железобетонная свая с пло-

ским торцом (при необходимости – стыкован-

ная) и пробивалась через талые грунты

(зачастую, завалуненные или имеющие отдель-

ные линзы льда) до упорного – скального гори-

зонта. Естественно, при протаивании верхнего

мерзлого слоя, сохранение которого не требова-

лось для зданий со сваями-стойками, происхо-

дили неравномерные осадки фундаментов, ко-

торые зачастую не были оперты на плотные не-

трещиноватые скальные породы.

Анализ мерзлотно-геологических условий и

геотехнической ситуации показал, что наиболее

неблагоприятная обстановка характерна для че-

тырех зон: 1) на участках развития мощных под-

земных (пластовых или повторно-жильных)

льдов, например, по ул. Ленинградской в г. Но-

рильске или по ул. Матросова в г. Дудинке; 2) на

площадках с мощными (4-6 м, иногда до 13-15 м)

плохо отсортированными, хорошо фильтрирую-

щими техногенными подсыпками, например, по

четной стороне ул. Лауреатов; 3) в зонах неслива-

ющейся мерзлоты, с переобводненными талика-

ми под мерзлотой и над скальными породами,

при устройстве свай-стоек по так называемой

«буродобивной» технологии, например, в ряде

микрорайонов Талнаха; 4) в местах сбора и раз-

грузки поверхностных и подземных вод, в том

числе и из подземных коллекторов для коммуни-

каций, например, по ул. Павлова. В городах и

промышленных зонах региона отмечены также

многочисленные деформации газопроводов, во-

доводов, промобъектов, малонагруженных со-

оружений подсобного назначения и др. Характер

и интенсивность деформаций зависят: а) от

сложности инженерно-геокриологического раз-

реза, б) от несовершенных приемов инженерной

подготовки территории к застройке, в) от типа и

технологии устройства фундаментов, г) от степе-

ни отклонения от проектных режимов эксплуата-

ции, д) от воздействий на основания объекта со-

седних элементов урбанизированной среды, е) от

длительности техногенного воздействия на веч-

номерзлые основания.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гребенец В.И. Управление тепловым режимом

многолетнемерзлых грунтов на застроенных

территориях // Новые конструкции фундамен-

тов и методы подготовки оснований. Сб. научн.

тр. ВНИИОСП, вып. 95, М., ВНИИОСП им.

Н.М. Герсеванова Госстроя СССР, 1991, с. 68-76.

2. Гребенец В.И. Исследование техногенного под-

топления и засоления в Норильском промыш-

ленном районе // Криосфера земли, т. 2, № 1,

1998, с. 44-48.

3. Гребенец В.И. Формирование специфических

природно-техногенных комплексов в Нориль-

ском промышленном районе // Материалы

Второй конф. геокриологов России, том 4,

Инж. геокриология, М., Изд-во Моск. ун-та,

2001, с. 59-65.

4. Гребенец В.И., Садовский А.В. Потепление кли-

мата и тепловой режим оснований северного

города // Основания, фундаменты и механика

грунтов, № 5, 1993, с. 27-30.

5. Строительные нормы и правила. СНиП 2.02.04-

88. Основания и фундаменты на вечномерзлых

грунтах. М., ЦИТП Госстроя СССР, 1990, 56 с.

6. Шевелева Н.С., Хомичевская Л.С. Ге окриологи-

ческие условия Енисейского Севера. М., Нау-

ка, 1967.

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:40 Page 111

112

аучно-производственное предприятие по ин-

женерно-геологическому и экологическому

мониторингу транспортных сооружений «ТрансИ-

ГЭМ» совместно с Читинским государственным

университетом проводит геофизические исследо-

вания для решения инженерно-геокриологических

задач на железных и автомобильных дорогах в За-

байкалье и Верхнем Приамурье с 1996 г.

В докладе освещается накопленный опыт и по-

лученные результаты на примере двух участков

многолетних деформаций земляного полотна За-

байкальской железной дороги и одного участка де-

формаций автодороги в окрестностях г. Чита.

«Золотой километр», участок км км 6277-6278 на

перегоне станция Туринская – станция Карымская

железнодорожной линии Москва – Владивосток, в

80 км юго-восточнее ст. Чита.

Главный ход Транссибирской магистрали пред-

ставлен здесь двухпутной линией 1 категории, с

электровозной тягой, с установленной скоростью

движения поездов 80 км/час, грузонапряженно-

стью до 72 пар поездов в сутки. Земляное полотно

под первый путь отсыпано в 1902 г., под второй

путь – в 1914 г. и представлено насыпью высотой от

1 до 3,3 м из дренирующих грунтов. Местами с вер-

ховой стороны насыпь сливается с поверхностью

рельефа. На пикете 62771+60 при строительстве до-

роги была устроена каменная труба с отверстием

диаметром 161 см, однако за время эксплуатации

она просела и заилилась.

Железная дорога проходит по предгорной мест-

ности, в 30-60 м от подошвы левого склона (южной

экспозиции) долины р. Ингоды, по её высокой

пойме в 500-1800 м от русла реки. Пойма ровная,

поверхность её слабонаклонная на юг, местами за-

болоченная. В пределах участка в реку стекают два

постоянно действующих ручья, которые зимой со-

вместно с родниками, разгружающимися как суб-

аквально в озера, так и субаэрально на дневную по-

верхность, образуют наледи.

Просадки железнодорожного полотна (рис. 1), а

также наледи с обеих сторон пути зимой отмечают-

ся с 1949 г. по настоящее время, т.е. около 60 лет.

С 1969 г. введено ограничение скорости движения

поездов до 40, иногда до 15 км/час, которое также

действует практически постоянно.

Основным мероприятием по лечению земляного

полотна дороги является подъемка пути на балласт и

его рихтовка (до 8 раз в год), хотя предпринимались

многочисленные попытки стабилизировать участок

помощью других мероприятий, которые приносили

больше вреда, чем пользы, поскольку способствова-

ли дальнейшему развитию термокарста на участке.

Обследования деформирующегося участка, «зо-

лотого» по затраченным средствам, и разработку

противодеформационных мероприятий выполняли

Дальгипротранс в 1957 г. и Новосибирский филиал

института Гипротранспуть в 1970, 1975, 1991, 2006

гг. по стандартным методикам в основном путем бу-

рения мелких (до 10 м) скважин и проходкой шур-

фов, которые так и не установили мощность много-

летнемерзлых пород под железной дорогой.

ОПЫТ РЕШЕНИЯ ИНЖЕНЕРНО-

ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ НА

ЖЕЛЕЗНЫХ И АВТОМОБИЛЬНЫХ

ДОРОГАХ ЗАБАЙКАЛЬЯ С ПОМОЩЬЮ

ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ

Кондратьев В.Г.

, Оленченко В.В.

, Дашинимаев З.Б.

1) НПП «ТрансИГЭМ», Москва; 2) ЧитГУ, Чита

Рис. 1. Участок многолетних деформаций

Забайкальской ж.д., км 6278, декабрь 2003 г.

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:40 Page 112

Впервые геофизические работы на участке прово-

дились Новосибирским филиалом института Гипро-

транспуть в июле 1991 г. для определения глубины

залегания подошвы земляного полотна, положения

балластного слоя, уровня грунтовых вод, кровли и

подошвы многолетнемерзлых пород. Выполнялось

вертикальное электрическое зондирование по двум

профилям по обеим сторонам железнодорожного

пути на расстоянии 5 м от насыпи, с питающей ли-

нией АВ до 250 м, с шагом 20 м. Поставленные зада-

чи не были решены, поскольку двух геофизических

профилей с точками ВЭЗ оказалось недостаточно.

С учетом этого в 1996 г. ТрансИГЭМ и ЧитГУ уточ-

нили задачи геофизических исследований

и увели-

чили количество методов. Для оконтуривания зон

развития многолетнемерзлых пород, определения ус-

ловий залегания и мощности многолетнемерзлых

пород, определения направления и скорости движе-

ния подземных вод и выявления зон разрывных на-

рушений применен комплекс геофизических иссле-

дований в составе методов естественного электриче-

ского поля (ЕП), симметричного электрического

профилирования на трех разносах (СЭП), вертикаль-

ного электрического зондирования (ВЭЗ) и заряжен-

ного тела в гидрогеологическом варианте (МЗТ).

Геофизические исследования выполнялись по 4-

м профилям вдоль железнодорожного полотна и 3-

м линиям поперек пути. Профили проходили: с

четной стороны пути по заболоченному участку, по

междупутью, с нечетной стороны и у подножия

склона в 30-60 м от насыпи. Две линии располага-

лись поперек пути на деформирующихся участках,

а одна линия – на стабильном участке.

Метод ЕП применялся с целью определения

мест интенсивного водопритока и определения на-

правления движения подземных вод. Работы вы-

полнялись способом потенциала, прибором АЭ-72,

с использованием неполяризующихся электродов и

провода ГПСМПО, шагом 10 м. Объем работ соста-

вил 345 физических точек.

Метод СЭП использовался для оконтуривания

массивов многолетнемерзлых пород и выявления

зон разрывных нарушений. Работы выполнялись с

шагом 20 м прибором АЭ-72. В качестве источника

питания линии АВ использовались два блока бата-

рей типа «элемент 373» по 80 вольт каждый. В пита-

ющей линии АВ и приемной – МN использовался

провод ГПСМПО. В качестве заземлителей ис-

пользовались металлические штыри длиной 1 м.

Объем работ составил 485 точек.

ВЭЗ применялось для определения условий за-

легания и мощности многолетнемерзлых пород, а

также выявления зон разрывных нарушений. Рабо-

ты выполнялись симметричной установкой с пита-

ющей линией АВ длиной до 450 м, с шагом от 5 до

50 м аппаратурой АЭ-72. В качестве источника пи-

тания использовались 4 блока батарей типа «Ори-

он» по 80 вольт каждый, питающая линия АВ была

выполнена проводом ГПСМПО, приемная линия

МN – проводом ГПСМП. В качестве электродов

АВ использовались стальные штыри длинной 1 м, а

MN – медные длиной 0,4 м. Объем работ составил

128 точек наблюдений.

Метод МЗТ применялся для определения напра-

вления и скорости движения подземных вод. Рабо-

ты выполнялись на двух скважинах, пробуренных

летом 1996 г., по сети лучевых профилей, разбитых

через 45

. Регистрация сигнала производилась из-

мерителем аппаратуры НПВП, питание линии осу-

ществлялось генератором этой же аппаратуры.

Один из питающих электродов опускался в скважи-

ну – в водоносный горизонт, а второй – относился

в «бесконечность» – на расстояние в 10 раз больше,

чем глубина залегания водоносного горизонта. Пе-

ред зарядкой скважины поваренной солью прово-

дилась съемка одной эквипотенциальной линии,

которая проходила на расстоянии в 1,5-2 раза пре-

вышающем глубину засоления водоносного гори-

зонта. Последующая съемка производилась через

интервалы времени, которые зависели от гидрогео-

логических и технических условий.

Обработка и интерпретация полевых данных

проводилась согласно инструкциям по видам работ.

Количественная интерпретация результатов ВЭЗ

проводилась на машинах типа IBM c использова-

нием программы «SONET» и физических свойств,

определенных Новосибирским филиалом институ-

та Гипротранспуть в предшествующие годы.

Были построены план изолиний мощностей

многолетнемерзлых пород с отметками глубин до

их кровли и геоэлектрические разрезы, на которых

были выделены положительные и отрицательные

аномалии, связанные с различным состоянием

(мерзлым или талым), составом и влажностью

(льдистостью) пород.

Данные геофизических исследований позволили

целенаправленно и в оптимальном объеме выполнить

буровые работы: пробурено 11 инженерно-геологиче-

ских скважин глубиной от 8,8 м до 32 м с общим объ-

емом бурения 155,7 м, с отбором проб грунта.

В результате комплексных геофизических и бу-

ровых работ на участке установлено наличие ост-

ровной, сложной конфигурации, высокотемпера-

турной многолетней мерзлоты. Глубина залегания

113

Перспективы развития инженерных изысканий в Российской Федерации

Геофизические исследования на участке выполнялись под руководством ст. преподавателя ЧитГУ В.Ж. Добшинова

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:40 Page 113

кровли многолетнемерзлых грунтов изменяется от

0,5 до 5 м, местами с влажными рыхлыми отложе-

ниями мощностью до 6 м. Мерзлые грунты сущест-

венно различаются степенью льдистости, изменя-

ющейся от 30 до 50%. Среднегодовая температура

грунтов составляет 0,2 – -0,6

С. Максимальная

мощность многолетнемерзлых грунтов составляет

по геофизическим данным 1996 г. 35-40 м, а устано-

вленная бурением в 1996 г. – 30 м.

Повторные геофизические исследования Тран-

сИГЭМ и ЧитГУ на том же участке в 2005 г. пока-

зали, что с низовой стороны насыпи на заболо-

ченных участках положение кровли многолетне-

мерзлых пород практически не изменилось, тогда

как с верховой стороны, под сухой песчаной бер-

мой, кровля многолетней мерзлоты за 9 лет опус-

тилась на 1,4 м.

Станция Черновская, участок деформаций зем-

ляного полотна и опор контактной сети, км км

6173-6176.

Геофизические исследования на участке дефор-

маций земляного полотна и опор контактной сети

на ст. Черновская (рис. 2) проводились в два этапа:

в апреле 2005 г. (до буровых работ) проводились ре-

когносцировочные исследования, а затем в мае

2006 г. (после буровых работ) проводились уточня-

ющие геофизические исследования.

Рекогносцировочные геофизические исследова-

ния проводились для изучения инженерно-гео-

криологического строения участка; определялись:

расчленение разреза по литологии, литологические

границы в плане, глубины сезонного промерзания

грунтов, положение многолетнемерзлых пород и

таликовых зон в разрезе.

Комплекс геофизических методов, примененных

на участке, включал ВЭЗ симметричной установкой

AMNB с максимальными разносами АВ до 300 м,

СЭП на двух разносах, ЕП способом потенциала.

Точки зондирования располагались вблизи опор

контактной сети, расстояние между точками соста-

вляло от 60 до 140 м. Электропрофилирование про-

водилось по заранее разбитому профилю со сторо-

ны нечетного пути. Шаг профилирования составил

20 м. Разносы установки выбирались на основе ана-

лиза кривых электрозондирования. Малый разнос

установки (АВ = 18 м) выбирался таким образом,

чтобы получить информацию об удельном электри-

ческом сопротивлении (УЭС) слоя сезонного про-

мерзания. Большой разнос установки (АВ = 130 м)

использовался для получения сведений об УЭС по-

род ниже слоя сезонного промерзания. Для качест-

венного измерения естественного электрического

поля был собран RC-фильтр, снижающий в 200 раз

уровень помех от переменного электрического по-

ля частотой 25 Гц, создаваемого контактной сетью.

Измерения потенциалов ЕП производились непо-

ляризующимися меднокупоросовыми электродами

114

МАТЕРИАЛЫ III ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

Рис. 2. Участок деформаций земляного полотна

и опор контактной сети на ст. Черновская

Забайкальской ж.д., 23 марта 2005 г.

Рис. 3. Мерзлотно-литологический разрез по данным геофизических исследований на ст. Черновская

Забайкальской ж.д., апрель 2006 г. 1 – пески; 2 – супеси; 3 – суглинки; 4 – суглинки тяжелые; 5 –

граница мерзлых пород; 6 – значение УЭС; 7 – точка ВЭЗ и ее номер

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:40 Page 114

только в границах озера «Верхнее», заземления осу-

ществлялись непосредственно в воду.

В результате был получен мерзлотно-литологи-

ческий разрез (рис. 3), разбуренный в последую-

щем 7-ю скважинами, в местах которых дополни-

тельно были проведены параметрические геофизи-

ческие исследования методами ВЭЗ и СЭП.

В результате комплексных геофизических и бу-

ровых работ были исследованы инженерно-гео-

криологические особенности участка, заключаю-

щиеся в наличии в разрезе дисперсных и обводнен-

ных сезонно-мерзлых и талых, а также льдистых

многолетнемерзлых грунтов.

Деформирующийся участок подъезда к пос. Пес-

чанка автодороги «Амур» Чита – Хабаровск, 5-ый км.

Исследованный участок протяженностью 250 м

расположен на 5-ом км подъездной автодороги к

пос. Песчанка, проходящей по северо-западному

склону хребта Черского. Автодорога здесь подвер-

жена просадкам и оползневым деформациям (рис.

4), происходящими практически с начала эксплуа-

тации в 80-х годах прошедшего века.

При визуальном осмотре участка установлено,

что автодорога пересекает область развития ополз-

ня, смещающегося предположительно по кровле

многолетнемерзлых пород. Поэтому необходимо

было в первую очередь исследовать мерзлотно-ли-

тологический разрез геофизическими методами

как наиболее оперативными и наименее дорогими.

Геофизические исследования на участке включа-

ли только электроразведочные работы методом

ВЭЗ, поскольку на участке выполнялось рекогнос-

цировочное обследование. Было выполнено 11 то-

чек наблюдений ВЭЗ, располагавшихся по двум

профилям, проходившим по обеим сторонам доро-

ги у подножья насыпи. Расстояние между профиля-

ми составляло 15-20 м. Работы методом ВЭЗ прово-

дились симметричной установкой AMNB с макси-

мальными разносами АВ = 200 м. Шаг по разносам

логарифмический, учащенный. Измерительная ап-

паратура та же, что и в предыдущих работах, опи-

санных выше.

Был получен следующий литолого-геоэлектри-

ческий разрез (рис. 4).

Судя по значениям кажущегося удельного элект-

рического сопротивления ρ

, оползневое тело име-

ет мощность 10-20 м и представлено преимущест-

венно суглинистыми и глинистыми грунтами, ко-

торые сползают по песчаным отложениям, возмож-

но, находящимися в мерзлом состоянии.

Приведенные материалы убедительно свидетель-

ствуют, что комплексное применение методов элек-

троразведки позволяет в значительной степени ре-

шить основные инженерно-геокриологические за-

дачи при обследовании деформирующихся мест же-

лезных и автомобильных дорог в криолитозоне, а

именно установление условий залегания, мощности,

состава, строения и льдистости многолетнемерзлых

пород, оконтуривание таликов, определение состава

пород и их обводненности, установление глубины

сезонного оттаивания и промерзания пород. В усло-

виях железнодорожного пути, где имеются значи-

тельные электрические помехи и не горизонтальные

литологические и криогенные границы, наилучшие

результаты могут быть получены при применении

электроразведки методом двух составляющих

(МДС), предложенным А.Н. Боголюбовым.

115

Перспективы развития инженерных изысканий в Российской Федерации

Рис. 4. Деформирующийся участок автодороги

Чита-Хабаровск, подъезд к пос. Песчанка, км 5,

28.02.2006 г.

Рис. 5. Литолого-геоэлектрический разрез на участке деформаций автодороги в районе

пос. Песчанка

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:40 Page 115

116

играционные бугры пучения на торфяных

массивах – выпуклая мезоформа рельефа,

возникающая при восходящем развитии много-

летнемёрзлых пород в результате совместного

протекания инъекционного, миграционного и

сегрегационного процессов. В зарубежной ли-

тературе миграционные бугры пучения обычно

называют лапландским словом «пальза», обо-

значающим торфяник с льдистым ядром, сло-

женный торфом или перекрытыми торфом ми-

неральными отложениями (обычно тонкодис-

персным материалом). Они широко распро-

странены на территории северной Европы,

Азии и Северной Америки. Обычно пальза

встречаются в области прерывистого и споради-

ческого распространения многолетнемёрзлых

пород, где они часто являются единственным

надежным поверхностным признаком сущест-

вования многолетнемёрзлых пород. За послед-

ние полвека опубликовано немало сообщений о

находках форм, подобных буграм пучения, в об-

ласти сплошного распространения многолетне-

мёрзлых пород: на Шпицбергене, на Ямале, на

плато Путорана, на севере Таймыра и даже на

Северной Земле, в Центральной Якутии, в Арк-

тической Канаде и Аляске, на о. Корнуэлсс, на

о. Элсмир. В южном полушарии они встречены

даже на Земле Короля Георга из архипелага

Южно-Шетландских о-вов и в пределах аль-

пийских лугов Тасмании [3].

По определению объединенного комитета

по инженерно-геологическим и геотехниче-

ским исследованиям США [11] пальза рассма-

тривается как «торфяной мёрзлый бугор, име-

ющий ядро, состоящее из переслаивающихся

горизонтов сегрегационного льда и торфа или

минерального грунта». Пальза имеет многолет-

немерзлое ядро, которое начинается в торфя-

ном слое и достигает нижележащего минераль-

ного грунта или захватывает его. Основной ха-

рактеристикой миграционных бугров пучения

считается наличие мерзлого торфяного ядра с

тонкими ледяными линзами обычно толщиной

2-4 см.

Принято считать, что в ядре миграционных

бугров пучения лёд присутствует лишь в виде

шлиров и линз. Наши полевые исследования и

обзор всех имеющихся криолитологических ма-

териалов свидетельствует о том, что при сегре-

гационном типе льдообразования в ядрах паль-

за могут формироваться линзы и пласты льда

мощностью до 1-3 м, это заставляет существен-

но по иному оценивать генезис торфяных буг-

ров с ледяным ядром, не как пинго, а как клас-

сический пальза.

Одним из таких бугров является тщательно

разбуренный нами бугор на пойме р. Танловая-

ха, правого притока р. Щучья на Южном Ямале

(рис. 1).

Бугор на пойме р. Танловаяха можно класси-

фицировать, как многолетний сегрегационный

стабильный бугор пучения с неглубоко залегаю-

щим ледяным ядром, средний по высоте, круг-

лый в плане, крупный по площади. Высота бу-

гра здесь составляет около 3 м.

Суммарная мощность ледяных прослоев на

0,5-1,0 м больше превышения бугра над запади-

нами. В теле бугра наряду со шлирами отмечает-

ся линза чистого льда, мощностью более 3,0 м.

Сложение разреза периферийной части бугра

простое – торф подстилается глиной и песком.

Строение осевой части сложное: здесь наблюда-

ется циклическая смена в разрезе пачек торфа,

суглинка и глины. Обращает на себя внимание

МОЩНЫЕ ЛЕДЯНЫЕ ЛИНЗЫ В ЯДРАХ

МИГРАЦИОННЫХ БУГРОВ ПУЧЕНИЯ –

ПАЛЬЗА

Васильчук Ю.К., Васильчук А.К., Буданцева Н.А., Чижова Ю.Н.

МГУ им. М.В. Ломоносова, географический и геологический факультеты, Москва

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:40 Page 116

характер залегания мощных ледяных шлиров –

они располагаются практически согласно по-

верхности бугра, что служит определенным

подтверждением сегрегационному происхожде-

нию этих мощных шлиров.

Наличие прослоев торфа в разрезе бугра ука-

зывает на возможность неоднократного его пу-

чения и проседания в прошлом, а торфяной по-

кров на поверхности указывает на родствен-

ность этого бугра с типичными пальза.

Это даёт нам уверенность полагать, что, не-

смотря на столь мощную ледяную линзу, мы на

пойме р. Танловаяха всё же исследовали пальза,

хотя и несколько нетрадиционного сложения с

мощной ледяной линзой.

Анализ криогенных текстур бугров пучения

изученных нами [2] в районе пос. Азовы в ни-

зовьях Оби показывает, что по периферии буг-

ров криогенные текстуры преимущественно

сетчатые, с отчётливо выраженными верти-

кальными шлирами, тогда как в осевых частях

вертикально ориентированные шлиры встре-

чаются редко, текстуры здесь, как правило,

слоистые, разреживающиеся с глубиной. В пе-

риферийных частях бугров создаются условия

для образования сегрегационных шлиров льда

и миграции влаги, вследствие близкого распо-

ложения источника питания – талой зоны [2].

Кроме того, здесь в разрезах сильнольдистых

мёрзлых бугров было отмечено большое коли-

чество пустот и полостей, общим объемом до

20% от объема мерзлой породы. Ранее такие же

пустоты и полости наблюдал Н.Г. Бобов [1] в

миграционных буграх пучения Центральной

Якутии. Весьма ценно и наблюдение А.П. Гор-

бунова [5], отметившего, что при бурении од-

ного из бугров на Тянь-Шане в разбуренную

скважину стал интенсивно с шипением втяги-

ваться воздух, листки бумаги, что однозначно

указывает на наличие полостей с вакуумом в

промёрзшем бугре.

Эти и еще ряд наблюдений позволили Ю.К.

Васильчуку предложить несколько новых меха-

низмов, вызывающих или способствующих пу-

чению:

•

образование вакуумизированных пустот и

полостей при промерзании и распучивании

влажного торфа и минеральных отложений,

вызывающих существенное изменение

плотности ядра бугра и способствующих

всплыванию бугров на первых стадиях их

образования;

•

для этой стадии характерно выгибание вверх

промерзающего слоя торфа из-за увеличения

его объема при фазовых переходах, что мо-

жет дополнительно способствовать образо-

ванию пустых полостей с вакуумом при вы-

гибании мёрзлого слоя вверх;

117

Перспективы развития инженерных изысканий в Российской Федерации

Рис. 1. Бугор на пойме р. Танловаяха, правого притока р. Щучья на Южном Ямале

(по Ю.К. Васильчуку, 1983): 1 – торф; 2 – суглинок; 3 – глина; 4 – песок; 5 – мощные ледяные

шлиры; 6 – ледяная линза-пласт; 7 – ледогрунт; 8 – скважины; 9 – среднегодовая температура

грунта в скважине

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:41 Page 117

•

на второй стадии, чаще после слияния не-

скольких бугров в единый массив, образуется

«зонтик» из мерзлых пород, под которым мо-

жет происходить локальное интенсивное

скопление болотных газов, поступающих из

разлагающейся ниже органической массы;

на этой стадии дополнительное выпучивание

происходит уже не только за счет всплыва-

ния, но и за счет эффекта воздушного шара

наполняемого снизу легким газом. Часть ме-

тана может заполнять пустоты, образовавши-

еся при промерзании и охлаждаться, что мо-

жет приводить к формированию эмбрио-

нальных скоплений газогидратов;

•

надо еще отметить, что часто преимущест-

венное выпучивание может начаться не с

первичного бугорка, а, наоборот, из наиболее

вогнутых участков, где располагаются лужи и

небольшие озерца, заполненные водой и пе-

рекрытые плавающей растительностью, за

счет перехода всей этой воды в лёд, тогда как

подъём окружающего пространства при про-

мерзании будет несколько меньше. При этом

отметим, что под такими лужами и озерцами

грунты также значительно более водонасы-

щенны и пучинисты при промерзании. Вот

эти причины, наряду с неравномерной диф-

ференциацией растительности, сдуванием

снега с выпуклых кочек, миграцией влаги к

промерзающему бугру и сегрегационными (а

иногда и инъекционно-сегрегационными)

процессами льдовыделения являются основ-

ными при образовании бугров и площадей

пучения.

В июле 1976 г. Ю.К. Васильчуком и отрядом

Тюменской экспедиции МГУ были детально ис-

следованы миграционные бугры пучения в пре-

делах многолетнемерзлого торфяника в низовь-

ях р. Обь, в 3,2 км на юго-запад от пос. Азовы

(64

53' с.ш., 65

03' в.д.), Шурышкарского рай-

она Ямало-Ненецкого округа. Было пробурено

более десятка 10-метровых скважин с отбором

керна.

Здесь на первой надпойменной террасе р.

Обь описаны весьма крупные бугры высотой до

7-8 м, покрытые мощным торфом, с поверхно-

сти поросшие редкостойным лесом, березово-

кедровым, с полярной ивой и карликовой бе-

резкой в кустарниковом ярусе с почти повсеме-

стно развитой мощной, более 10 см, моховой

подушкой сфагнового мха.

Мощность перекрывающего бугры торфа

значительная и обычно варьирует от 1,4 до 4,4 м

(максимальная мощность превышает 5,5 м).

В разрезе бугра пучения высотой 7 м диамет-

ром 100 м (рис. 3.3) сверху – вниз вскрывается:

торф темно-коричневый, талый до глубины 0,38

м, ниже – мёрзлые породы. Торф подстилается

суглинком коричневато-серым и глиной свет-

ло-серой. Ниже в разрезе отмечается погребен-

ный слой торфа черного, хорошо разложивше-

гося, который подстилается суглинком темно-

коричневым, сильно оторфованным. В основа-

нии разреза глина светло-серая, тяжелая,

толщина ледяных шлиров в которой достигает

10-13 см, расстояние между ними изменяется от

4-5 см до 11-13 см.

В разрезе рядом расположенного бугра с по-

верхности вскрыт относительно мощный слой

темно-коричневого торфа, мерзлого с глубины

0,25 м, ниже которого скважиной вскрыт слой

чистого крупнокристаллического льда мощно-

стью 0,6 м. Лед располагается на контакте вы-

шеописанного торфа и глины светло-серой с

сетчатой криотекстурой [2].

В южных районах криолитозоны с температу-

рой грунта до -0,5

С бугры пучения были иссле-

дованы Ю.К. Васильчуком в июле 1976 г. в рай-

оне пос. Азовы в низовьях р. Обь на поверхно-

сти первой надпойменной террасы.

Детально исследован крупный бугор пучения

в урочище Пугор 4. Высота этого бугра достига-

ла 4,5 м, размер 80 × 100 м. На вершине этого бу-

гра мощность торфа не превышала 0,5 м; про-

слой торфа вскрыт на глубине 1,8-2 м в пределах

суглинистого горизонта, представленного чере-

дованием легких и тяжелых суглинков. Этот по-

гребенный торф, скорее всего, указывает на

протаивание и проседание бугра, после чего его

рост возобновился. Льдистость как поверхност-

ного, так и погребенного торфа невысокая –

20%, криотекстура массивная. Льдистость суг-

линков варьирует от 20 до 50%, при этом наи-

большая льдистость отмечена в горизонтах тя-

желых суглинков, для которых характерны лин-

зовидная и среднешлировая криотекстуры. В

нижней части суглинистого горизонта отмечена

сетчатая криотекстура, с мощностью шлиров 2-

3 см, размером сетки 6 × 8 см. Более низкие зна-

чения льдистости – 20-30% получены для гори-

зонтов легких опесчаненных суглинков, несмо-

тря на то, что нередко они имеют базальную

криотекстуру (рис. 2).

Льдистое ядро бугра находится в горизонте

глины, вскрытого с глубины 3 м. Льдистость

здесь возрастает до 60-80%, криотекстуры круп-

носетчатая, крупношлировая слоистая и круп-

нослоистая, мощность шлиров льда увеличива-

118

МАТЕРИАЛЫ III ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:41 Page 118

119

Перспективы развития инженерных изысканий в Российской Федерации

Рис. 2. Cкважина 37-YuV на вершине торфяного бугра пучения, пробуренная Ю.К. Васильчуком 25-

26 июля 1976 г. Литология: 1 – суглинок, 2 – глина, 3 – торф, 4 – лёд или ледогрунт. Криотекстуры:

5 – массивная, 6 – линзовидная, слоистая, 7 – сетчатая, 8 – базальная, 9 – кровля

многолетнемёрзлых пород

Рис. 3. Cкважина 38-YuV на склоне торфяного бугра пучения, пробуренная Ю.К. Васильчуком 27-29

июля 1976 г. Литология: 1 – глина, 2 – торф, 3 – лёд или ледогрунт. Криотекстуры: 4 – массивная, 5 –

толстошлировая, 6 – слоистая, косослоистая, 7 – сетчатая, 8 – гнезда льда вокруг древесных

остатков в торфе; 9 – кровля многолетнемёрзлых пород.

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:41 Page 119