Материалы Третьей Общероссийской конференции изыскательских организаций. Инженерные изыскания в строительстве

Подождите немного. Документ загружается.

130

троительство подъездного железнодорож-

ного пути к Эльгинскому месторождению

углей в Республике Саха (Якутия) обусловлено

созданием на базе этого месторождения мощно-

го угледобывающего комплекса, в значительной

мере ориентированного на экспорт.

Освоение и рациональное использование Эль-

гинского каменноугольного месторождения, од-

ного из крупнейших в Восточной Азии по запа-

сам металлургических углей, имеет важнейшее

стратегическое значение для поступательного со-

циально-экономического развития Республики

Саха (Якутия), российского Дальнего Востока и

всей России в целом. Значение это тем больше,

что в непосредственной близости от Эльгинского

месторождения известен целый ряд рудных по-

лей, рудопроявлений и даже разведанных место-

рождений таких ценнейших видов минерального

сырья, как благородные, редкие, редкоземельные

металлы, молибден, медь, вольфрам. В полосе,

прилегающей к железнодорожному пути к Эль-

гинскому месторождению yглей известны также

месторождения драгоценных камней (хризоли-

та), редкого декоративного и отделочного камня

(мрамора, габбро, яшмоидов) и другие.

В настоящее время использование этих ресур-

сов сдерживается отсутствием транспортных

подходов к ним. С появлением здесь железной

дороги эксплуатация этих ресурсов станет воз-

можной и рентабельной. Таким образом, подъ-

ездной железнодорожный путь к Эльгинскому

месторождению углей – это еще и путь в новый,

пока не существующий, богатейший горнопро-

мышленный район на стыке сразу трех дальнево-

сточных регионов России: Республики Саха

(Якутия), Амурской области и Хабаровского

края. А со временем, учитывая неисчерпаемые

возможности прилегающих территорий для гор-

ного, водного, экологического и других видов

экстремального туризма, здесь с опорой на инф-

раструктуру новой горнопромышленной агломе-

рации, может быть, развернут и успешный тури-

стический бизнес. Таким образом, в одном из са-

мых заброшенных ныне уголков нашего Дальне-

го Востока, может возникнуть активная «точка

роста» – значительное количество самых разно-

образных рабочих мест, мощный источник нало-

говых и таможенных поступлений в бюджеты

всех уровней.

Строительство подъездного железнодорожно-

го пути от станции Зейск (разъезд Улак) Дальне-

восточной железной дороги (бывший БАМ) до

проектируемой станции Ундыткан на западной

границе Эльгинского месторождения углей –

первое и ключевое звено в реализации этой за-

манчивой перспективы. В то же время этот путь

прокладывается в чрезвычайно сложных при-

родных условиях, аналогичных тем, с которыми

пришлось столкнуться на БАМе. В решающей

мере это связано с особенностями геоморфоло-

гического, геологического, геокриологического,

геодинамического, то есть в целом инженерно-

геологического строения территории, по кото-

рой пройдет железная дорога.

Изучение этих условий ведется на протяжении

последних 50-60 лет, но особенно интенсивно и

целенаправленно – с 1974 г., когда начались про-

ектно-изыскательские и строительные работы на

БАМе, а с 1998 г. непосредственно по рассматри-

ваемому подъездному пути. Однако уже к началу

2002 г. все эти работы были свернуты. И хотя за

этот сравнительно короткий срок был получен

довольно значительный объем инженерно-гео-

логической информации, он еще далеко не отве-

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

ПО ТРАССЕ ПОДЪЕЗДНОГО

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ

К ЭЛЬГИНСКОМУ МЕСТОРОЖДЕНИЮ

УГЛЯ В РЕСПУБЛИКЕ САХА (ЯКУТИЯ)

Наумов М.С.

ОАО «Проекттрансстрой», Москва

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:41 Page 130

чает тому объему, который необходим для уве-

ренного принятия оптимальных проектных ре-

шений. К тому же этот фактический материал

довольно неравномерно распределен в рассмат-

риваемой полосе. Так, одни ее участки (южные)

изучены на уровне рабочей документации, а дру-

гие (центральные) – лишь на уровне технико-

экономического обоснования.

Поэтому в ОАО «Проекттрансстрой» создана

своя, достаточно полная и, что существенно,

равнопредставительная для всей территории,

картина ее инженерно-геологического строения.

При этом равноценность освещения достигается

не понижением общей информативности до ми-

нимального существующего уровня, а наоборот

– распространением имеющихся фактических

данных с более изученных участков на менее

изученные, на основе ранее известных и вновь

выявленных геологических закономерностей.

Этот положительный результат достигнут при

помощи инженерно-геологического райониро-

вания территории строительства подъездного

железнодорожного пути, выполненного на осно-

ве дешифрирования космофотоснимков и ис-

пользования других ранее полученных материа-

лов. Итогом работы явилась карта инженерно-

геологического районирования масштаба 1:50

000. Она освещает все основные аспекты инже-

нерно-геологического строения рассматривае-

мой территории: рельеф, ландшафты, состав и

строение грунтов коренной основы и покровных

образований, тектонику, в первую очередь но-

вейшую и разрывную, сейсмичность, геокриоло-

гические условия, в том числе характер распро-

странения талых и многолетнемерзлых пород, их

мощности, температуры, льдистость, глубину и

сроки сезонного оттаивания и промерзания, фи-

зико-геологические процессы и явления.

Районирование выполнено на основе методи-

ки, разработанной проф. И.В. Поповым. В соот-

ветствии с ней единицей инженерно-геологиче-

ского районирования – таксоном – всегда явля-

ется определенный объем земной коры, и отве-

чающий ему участок земной поверхности.

Таксон имеет определенный, индивидуальный

для каждого, набор инженерно-геологических

характеристик, а именно: состав, состояние, воз-

раст, мощность толщ горных пород; особенности

их распространения и залегания; новейший и со-

временный тектонический режим; рельеф; гид-

рогеологические, геокриологические, геодина-

мические условия и т.д. В качестве таксонов мо-

гут выделяться и крупные, индивидуально выра-

женные, «именные» геологические структуры и

относительно мелкие, но типичные для данной

территории геолого-геоморфологические едини-

цы. Более крупные таксоны состоят из более

мелких. Чем крупнее таксон, тем более глубоки-

ми, общими являются характеристики, на осно-

вании которых он выделяется. Уровень выделе-

ния индивидуальных таксонов определяется де-

тальностью районирования (масштабом карты).

При мелких, обзорных, масштабах индивидуаль-

но выделяются только крупнейшие геоструктуры

(платформы, горно-складчатые пояса, щиты,

плиты). При более детальных работах это могут

быть отдельные складчатые системы, прогибы,

впадины, поднятия; отвечающие им хребты, до-

лины, равнины, плато и т.д.

В настоящей работе индивидуальными таксо-

нами являются регионы, области и подобласти.

Регионы выделены по геоструктурным при-

знакам (геологические формации, тектониче-

ские дислокации), области – по морфоструктур-

ным (направленность, интенсивность, амплиту-

ды новейших и современных тектонических дви-

жений, отвечающий им характер рельефа).

Подобласти – достаточно крупные части об-

ластей, каждая из которых имеет отчетливо вы-

раженную геоморфологическую позицию. Это

различного типа междуречья, крупные долины

различного происхождения, участки, подверг-

шиеся различного характера ледниковой обра-

ботке и др. Частично они повторяются практиче-

ски в каждой области и в этом смысле типичны.

Но при этом они имеют достаточно ярко выра-

женные индивидуальные черты. Так, выделяют-

ся подобласти современного и древнего рельефа,

ледниковой экзарации и аккумуляции, долины

цикловые, долины-грабены, ледниковые троги и

т.д. При увеличении детальности изысканий вы-

деленные здесь подобласти могут и должны рас-

сматриваться уже в качестве индивидуальных,

«именных», таксонов (реликтовое Ток-Алгамин-

ское плато, долина Алгамы, Ундытынское мо-

ренное предгорье и т. д.)

Следующий уровень районирования – собст-

венно районы. В данной работе это основные ти-

пы элементов рельефа, общие для любой терри-

тории – водоразделы, склоны, днища долин.

В то же время конкретные характеристики этих

типовых (типологических) таксонов различны

для различных подобластей. Например, гребни

альпинотипных хребтов отличаются от равнин-

ных междуречий, обрывы каньонов – от аккуму-

лятивных подсклоновых шлейфов и т. д.

Минимальный таксон в настоящем райониро-

вании – микрорайон. Он выделяется внутри рай-

131

Перспективы развития инженерных изысканий в Российской Федерации

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:41 Page 131

она на основе анализа комплекса условий, кото-

рые не учитывались на предыдущих уровнях.

Это, прежде всего, характеристики покровных

толщ, микрорельефа, почв и растительности,

физико-геологических процессов и другие.

В результате такого последовательного, от об-

щего к частному, анализа комплекса природных

условий по трассе проектируемого железнодо-

рожного пути, полоса вдоль нее получает доста-

точно полную инженерно-геологическую харак-

теристику.

Таким образом, в рамках инженерно-геологи-

ческого районирования вдоль железнодорожного

пути выделяются следующие таксоны, в том чис-

ле индивидуальные: геоструктурные регионы –

Джугджуро-Становой складчатый пояс и Алдан-

ский щит; морфоструктурные области – Верхне-

зейская аккумулятивная равнина, Зейско-Удская

денудационная равнина, увалистые южные

предгорья Станового хребта, массивно-гольцо-

вое среднегорье Станового хребта, альпинотип-

ное среднегорье (Токинский Становик), Токин-

ское денудационное плато.

Внутри областей выделяются геоморфологи-

ческие подобласти: – грядово-холмистых меж-

дуречий на абс. высотах 350-400 м; – грядово-

холмистых и останцовых междуречий на абс.

высотах 400-650 м; – грядово-увалистых водо-

разделов на абс. высотах 600-800 м; – разделяю-

щих их крупных предгорных долин; – гольцово-

грядовых междуречий на абс. высотах от 700-800

до 1100 и более м; – разделяющих их крупных

горных долин; – древние денудационные по-

верхности выравнивания на абс. высотах 900-

1100 м; – подобласть преимущественного лед-

никового выпахивания; – днища крупных тро-

говых долин; – подобласть преимущественной

ледниковой и водноледниковой аккумуляции; –

внеледниковая подобласть пластово-денудаци-

онного плато; – днища крупных грабенообраз-

ных долин.

Подобласти, в свою очередь, состоят из рай-

онов трех типов, образующих любой рельеф: во-

доразделы, склоны и днища долин.

Минимальный таксон на данной карте, как

уже отмечалось – микрорайон – отражает детали

и особенности инженерно-геологического стро-

ения внутри районов. Таким образом, типы мик-

рорайонов здесь являются основным элементом

районирования. Всего выделен 21 тип микрорай-

онов, в том числе на водоразделах – 4, на скло-

нах – 10, в днищах долин – 7.

В результате районирования сделаны опреде-

ленные выводы относительно инженерно-геоло-

гических условий, существующих по трассе

подъездного пути, их ожидаемых изменений в

ходе строительства и эксплуатации, а также их

воздействий на сооружения железнодорожного

пути.

Подъездной железнодорожный путь будет

строиться, и эксплуатироваться в условиях:

•

сложного горного рельефа, причем генераль-

ный ход направлен поперек его основного

элемента – Станового хребта;

•

активной новейшей тектоники, густой сети

активных разломов, контролирующих участ-

ки потенциального развития деформации со-

оружений пути;

•

развития на значительной части протяженно-

сти трассы рыхлых грунтовых толщ, представ-

ляющих собой ненадежные основания соору-

жений (льдоводонасыщенные, биогенные,

просадочные и т.п.), причем участки с потен-

циально неустойчивыми грунтами, а именно

высокольдистыми, биогенными, десерпцион-

ными и т.п. занимают свыше 75 км или около

25% протяженности трассы. И даже массивы

скальных грунтов, как основания сооруже-

ний, повсеместно имеют высокую степень де-

зинтегрированности (трещиноватости, рас-

сланцеванности, выветрелости и т. п.), а также

высокую степень неоднородности этих харак-

теристик даже в пределах площадки одного

сооружения, например, моста;

•

практически сплошного распространения

многолетнемерзлых пород, причем на значи-

тельном протяжении трассы они имеют харак-

теристики, близкие к критическим (высоко-

температурная, нестабильная, «вялая» мерзло-

та). Такие неустойчивые, переходные, легко

изменяющиеся в ходе освоения геокриологи-

ческие условия – высокотемпературные мно-

голетнемерзлые рыхлые грунты и талики –

распространены не менее чем на 37 км (около

12,5% протяженности трассы), прежде всего в

пределах Верхнезейской равнины и в днищах

крупных долин в пределах остальных областей;

•

чрезвычайно широкого распространения

многочисленных разнообразных неблагопри-

ятных физико-геологических процессов –

сейсмических, мерзлотных, гравитационных

и др., которые во многих случаях могут суще-

ственно активизироваться или возникнуть за-

ново в ходе освоения. Выявлено около 90 уча-

стков с развитием неблагоприятных физико-

геологических процессов – осыпей, обвалов,

оползней, наледей, термокарста и термоэро-

зии, пучения, а также пересечений активных

132

МАТЕРИАЛЫ III ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:41 Page 132

133

Перспективы развития инженерных изысканий в Российской Федерации

разломов которые суммарно занимают до 20

км (около 6,5% протяженности трассы). Осо-

бо следует отметить селеопасный участок

трассы, проходящий под северным склоном

альпинотипного хребта Токинский Становик.

Здесь между долинами ручьев Каралак и Ла-

мака (км 245 – км 261) трасса пересекает до

15 селевых лотков и до 6 крупных селевых ко-

нусов выноса.

В целом проблемные с точки зрения инженер-

но – геологических условий участки занимают

до 125 км (около 40% протяженности подъездно-

го пути).

Сложности в создании новой железной дороги

связаны как с самим характером существующих

природных условий, так и с недостаточной изу-

ченностью их современного состояния и прогно-

за их изменений под влиянием факторов строи-

тельства. По опыту строительства БАМа извест-

но, что недоучет этих вопросов приводит ко

многим негативным последствиям, устранение

которых обходится на порядки дороже, чем не-

обходимые затраты на достаточно глубокое изу-

чение природных условий, качественный про-

гноз их изменений и выработку оптимальных

проектных решений.

«Оборотной стороной медали» сложности ин-

женерно-геологических условий на территории

строительства является высокая уязвимость ее

природной среды – прежде всего тундрово-мерз-

лотных ландшафтов, поверхностных водотоков,

животного мира – по отношению к факторам ос-

воения. Эти проблемы также требуют вниматель-

ного изучения, прогноза, и выработки соответст-

вующих эффективных природоохранных мер.

В этом смысле карта инженерно-геологиче-

ского районирования, разработанная в «Проек-

ттрансстрое», служит основой для создания це-

лого ряда материалов, необходимых для успеш-

ного проектирования и строительства в столь

сложных природных условиях. Необходимы:

•

оценка изменений инженерно-геологических

условий, в том числе и неблагоприятных воз-

действий, в ходе строительства и эксплуата-

ции ж.д. пути;

•

оценка уровня природных опасностей и рис-

ков по трассе проектируемого ж.д. пути;

•

прогноз поисков месторождений местных

строительных материалов;

•

стоимостная оценка проектируемого подъезд-

ного пути;

•

концепция системы геокриологического мо-

ниторинга для обеспечения стабильности зе-

мляного полотна и искусственных сооруже-

ний проектируемого подъездного пути.

Все эти материалы могут быть даны на каче-

ственном уровне, дифференцировано – с уче-

том выполненного районирования, примени-

тельно к конкретным инженерно-геологиче-

ским таксонам, в том числе и в виде соответст-

вующих карт.

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:41 Page 133

134

ри изысканиях новой железной дороги Бер-

какит – Томмот-Якутск на северном участ-

ке трассы специалисты ОАО «Проекттрансст-

рой» столкнулись с проблемой «ледового комп-

лекса».

Трасса железной дороги проходит в субмери-

диональном направлении по территории Респуб-

лики Саха-Якутия и пересекает Лено-Алданское

плато и Центрально-Якутскую низменность. В

пределах низменности на пятой (Абалахской)

надпойменной террасы р. Лены повсеместно рас-

пространены отложения «ледового комплекса».

Поверхность террасы представляет собой эро-

зионно–аккумулятивную пологоволнистую рав-

нину с абсолютными высотами 200-260 м. Тер-

раса сложена озерно-аллювиальными отложе-

ниями верхнечетвертичного возраста, состоя-

щими из двух ярусов: нижнего – аллювиальных

песков и верхнего – ледового комплекса мощ-

ностью 10-15 м. Общая мощность рыхлых отло-

жений от 30 до 55 м.

Отложения ледового комплекса Абалахской

террасы образовались при сингенетическом про-

мерзании аллювиальных отложений. Фациаль-

ные различия грунтов в значительной степени

были снивелированы криогенной переработкой,

в результате которой они приобрели сходный со-

став (повышенное содержание пылеватых час-

тиц) и криогенное строение.

Распространение повторно-жильных льдов и

льдистых грунтов закономерно связано с ланд-

шафтной структурой района, что установлено на

основе проведенных инженерно-геокриологиче-

ских работ. По результатам инженерно-геокрио-

логической и ландшафтной съемок, топогеоде-

зических, буровых, геофизических и термомет-

рических работ, проведенных ОАО «Проек-

ттрансстрой» и Институтом мерзлотоведения

им. акад. П.И. Мельникова СО РАН, была соста-

влена ландшафтная карта (рис. 1).

По карте видно, что структуру района опреде-

ляют: межаласный, аласный и склоновый типы

местности.

На основе ландшафтной карты составлена

карта льдистости, на которой показано распро-

странение льдистых грунтов (рис. 2.).

Межаласный тип местности – характеризуется

присутствием ледового комплекса. По составу это

пылеватые супеси и легкие пылеватые суглинки.

Важнейшим признаком ледового комплекса явля-

ется наличие полигонально-жильных льдов верти-

кальной протяженностью от 6 до 15 м, которые

пронизывают всю верхнюю часть рыхлой толщи,

при этом ширина жил поверху составляет 2-3 м, а

расстояние между ними около 12- 14 м.

Вмещающими являются грунты с льдистостью

40-80%. Глубина залегания ледяных жил изменя-

ется от 1,4 до 3,8 м, при вертикальной протяжен-

ности 4-8 м. Максимальная глубина сезонного

протаивания 0,8-1,8 м и зависит от консистен-

ции СТС, которая изменяется от твердой до те-

кучей. Температура грунтов на глубине нулевых

годовых амплитуд -3,5 – -4,5

С.

Аласный тип местности сформирован в ре-

зультате протаивания ледового комплекса межа-

ласий.

Образованию аласного рельефа способствовало

потепление за последние 10-12 тысяч лет, которое

вызвало частичную деградацию ледового компле-

кса, привело к развитию термокарста, и как след-

ствие, к возникновению аласных форм рельефа.

Основными предпосылками появления аласов

являются наличие высокольдистых отложений,

характеризующихся значительной осадкой при

НЕКОТОРЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ

РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПОЛИГОНАЛЬНО-

ЖИЛЬНЫХ ЛЬДОВ В ПРЕДЕЛАХ

«ЛЕДОВОГО КОМПЛЕКСА» АБАЛАХСКОЙ

ТЕРРАСЫ (ЦЕНТРАЛЬНАЯ ЯКУТИЯ)

Байкова Л.А.

ОАО «Проекттрансстрой», Москва

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:41 Page 134

135

Перспективы развития инженерных изысканий в Российской Федерации

Рис. 1. Ландшафтная карта

Рис. 2. Карта льдистости

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:41 Page 135

136

МАТЕРИАЛЫ III ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

оттаивании, и образование термокарстовых озер.

Озера являются источниками тепла, что приво-

дит к оттаиванию ледового комплекса под ними.

Роль этих озер заключается не только в форми-

ровании аласной котловины, но и в частичном

изменении состава, вследствие их переотложе-

ния. По мере накопления на дне водоема слоя

талых отложений процесс дальнейшего протаи-

вания и проседания постепенно замедляется.

Просадка поверхности прекращается в случае

полного протаивания отложений ледового комп-

лекса. Основным фактором расширения котло-

вин является процесс озерной термоабразии.

Дренирование котловин приводит, как правило,

к их полному или частичному осушению. При

этом талые грунты начинают промерзать с трех

сторон: сверху, снизу и сбоку, часто при этом в

верхней части разреза образуются льдистые

грунты.

Аласы и пологие склоны характеризуются

сложным строением: здесь произошло вторич-

ное промерзание и образование льдистых грун-

тов и ледогрунтов в верхней части разреза до глу-

бины 2-3 м. Глубина залегания ледяных жил из-

меняется от 1,4 до 3,8 м, вертикальная протяжен-

ность 4-8 м. Местами наблюдаются остатки

нерастаявших ПЖЛ на глубинах 6-9 и более м.

На остальных участках промерзание произошло

без образования льдистых грунтов. Глубина се-

зонного протаивания изменяется от 0,6-1,0 (на

льдистых участках) до 1,8-2,0 м. Консистенция

СТС изменяется от твердой до текучей. Темпера-

тура грунтов на глубине нулевых амплитуд – ми-

нус 0,5-2,5

С. Под озерами встречены несквоз-

ные талики.

К склоновому типу местности относятся

склоны межаласий и аласных долин. Сущест-

венное влияние на их геокриологическое стро-

ение оказало образование аласов. Так на поло-

гих склонах произошло полное или частичное

протаивание полигонально-жильных льдов, на

крутых склонах межаласий полигонально-

жильные льды сохранились, но глубина их за-

легания увеличивается, т.е. произошло их час-

тичное оттаивание.

Выводы:

1. Поверхность Абалахской террасы представля-

ет собой чередование аласов и межаласий.

Формирование такого рельефа произошло в

результате оттаивания полигонально-жильных

льдов и льдистых грунтов.

2. В пределах межаласий и на их склонах распро-

странены полигонально-жильные льды и

льдистые грунты.

3. пределах аласов и пологих склонов льдистые

грунты наблюдаются только в верхней части

разреза, а в нижней части встречаются остат-

ки нерастаявших полигонально-жильных

льдов.

4. Проектирование и строительство на участке

распространения ледового комплекса реко-

мендуется проводить по первому принципу,

т.е. с сохранением мерзлых пород в основани-

ях сооружений. На участках межаласий и их

склонов следует предусматривать охлаждаю-

щие мероприятия.

5. Во время строительства и эксплуатации желез-

ной дороги необходимо проводить геокриоло-

гический мониторинг.

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:41 Page 136

137

условиях интенсивного освоения газопро-

мысловых территорий в криолитозоне осо-

бую актуальность приобретает проблема комп-

лексной мерзлотно-экологической оценки се-

верных геосистем путем выбора наиболее значи-

мых критериев их потенциальной устойчивости

к механическим нарушениям поверхности, воз-

никающим в ходе обустройства и эксплуатации

месторождений. Это позволит комплексно по-

дойти к решению вопросов о надежности рабо-

ты инженерных сооружений при максимальном

сохранении природы (в первую очередь –

оленьих пастбищ). Для Западно-Сибирской

нефтегазоносной провинции подобные пред-

проектные разработки служат первоосновой

для ориентации руководителей местных приро-

доохранных служб, администрации, изыскате-

лей, инвесторов и проч.

Все оценочные мерзлотно-экологические

разработки рассматриваются с позиции ланд-

шафтного подхода, в основе которого лежит

понятие об устойчивости геосистем к наруше-

ниям. Как известно, структурная и функцио-

нальная организация северных ландшафтов

определяется параметрами их криогенной со-

ставляющей – температурой и льдистостью

мерзлых пород, глубиной сезонного протаива-

ния, мощностью защитного слоя растительно-

сти. Именно эти параметры определяют разви-

тие криогенных процессов: термокарста, тер-

моэрозии, солифлюкции, пучения и др., свя-

занных с фазовыми переходами воды, а значит

– относительную устойчивость ландшафтов к

механическим нарушениям поверхности. По-

тенциальная устойчивость геосистем криоли-

тозоны проявляется в способности противо-

стоять техногенной активизации криогенных

процессов и в способности самовосстанавли-

ваться [5].

В методическом плане оценка устойчивости

геосистем криолитозоны основана на покомпо-

нентном анализе влияния ведущих природных

факторов на снижение устойчивости ландшаф-

та (с точки зрения влияния на процесс оттаива-

ния–промерзания) под действием нагрузок.

Ключевой момент оценки – установление

ведущих оценочных параметров литокриоген-

ного и эколого-биотического состояния ланд-

шафтов, влияющих на их устойчивость с точки

зрения способности противостоять техноген-

ной активизации экзогенных геологических

процессов. Число и спектр этих показателей

различны в зависимости от региональной спе-

цифики и масштаба исследований. Способы

выведения интегральной оценки устойчивости

зависят от размерности геосистем, их таксоно-

мического ранга. Практика показала, что при

мелком, обзорном масштабе исследований для

целей сравнительного анализа устойчивости

геосистем региональной размерности допусти-

мо применять качественную оценку или же

оперировать простым покомпонентным сложе-

нием баллов [5]. В крупномасштабных исследо-

ваниях при большом массиве оцениваемых

природных комплексов целесообразнее ис-

пользовать многофакторный корреляционный

анализ оценочных критериев, который, во-пер-

вых, позволяет оценивать значимость того или

иного фактора и, во-вторых, приближает каче-

ственную оценку к количественной [1, 2].

Методические принципы мерзлотно-эколо-

гической оценки геосистем локального уровня

рассматриваются на примере Ямбургского газо-

конденсатного месторождения, расположенно-

ОЦЕНКА МЕРЗЛОТНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО

СОСТОЯНИЯ ГЕОСИСТЕМ ЯМБУРГСКОГО

ГАЗОКОНДЕНСАТНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Зотова Л.И.

МГУ им. М.В. Ломоносова, географический ф-т, Москва

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:41 Page 137

го в центральной части Тазовского полуострова

в субарктической природной зоне со сплошным

распространением многолетнемерзлых пород. В

геолого-геоморфологическом отношении это

аллювиально-морская террасированная равни-

на верхнеплейстоценового возраста с абсолют-

ными отметками 20-50 м, сложенная преимуще-

ственно песчано-супесчаными отложениями.

Главная особенность ландшафтной диффе-

ренциации – деление на две физико-географи-

ческие провинции: Западно-Тазовскую расчле-

ненную относительно дренированную и Пойло-

вояхинскую заболоченную [4].

Первая провинция отличается контрастной

ландшафтной структурой, в которой преоблада-

ют ландшафты тундрового типа на пылеватых

песках. Морозобойное растрескивание, дефля-

ция, термоэрозия – наиболее опасные процес-

сы на территории этой провинции, обусловив-

шие наличие многочисленных оврагов и балок.

Вторая провинция характеризуется однообраз-

ной, монотонной ландшафтной структурой с

преобладанием озерно-болотного и хасырейно-

го типов местности, что в большей степени свя-

зано с незначительными уклонами поверхности

и однообразным механическим составом (торф

до 1,5 м на песках). Наиболее опасными про-

цессами являются термокарст, приуроченный к

высокольдистым отложениям, заболачивание,

пучение.

Оценка потенциальной мерзлотной устойчи-

вости территории Тазовского полуострова про-

водится по отношению к механическим нару-

шениям поверхности, связанным с линейно-

площадной нарушенностью газопромысловых

объектов наряду с нарушенностью почвенно-

растительного покрова, вследствие перевыпаса

оленьих стад.

Оценка устойчивости ландшафта, а точнее –

его литокриогенного состояния – проводится в

следующей последовательности. Сначала было

выбрано 7 параметров экологической опасно-

сти типичных для данного региона, изменение

которых провоцирует активизацию криогенных

процессов:

T – среднегодовая температура многолетне-

мёрзлых пород (с понижением температуры

снижается вероятность развития опасных

процессов и возрастает скорость их затуха-

ния);

W – криогенное строение и льдистость (с рос-

том льдосодержания увеличивается опас-

ность развития криогенных процессов и

риска освоения);

P – защитные свойства растительного покрова

(теплоизоляционные свойства мохово-ли-

шайникового покрова – проективное по-

крытие, мощность, снегозадерживающая

способность, наряду с закрепляющими

свойствами корневой системы растений);

S – сезонного протаивания, от увеличения ко-

торой зависит активизация сезонного и

многолетнего пучения, термокарста, термо-

эрозии, склоновых и ветровых процессов

(при техногенных нарушениях глубина про-

таивания изменяется в зависимости от со-

става грунтов: так, в малольдистых песках

она увеличивается на 30-50%, в сильноль-

дистых песках не более, чем на 20%, в торфе

практически не изменяется);

V – потенциал самовосстановления раститель-

ного покрова (чем медленнее происходит

восстановление, тем больше риск освое-

ния);

R – степень размываемости мерзлых пород (с

увеличением их льдистости и дисперсности

риск освоения возрастает);

D – степень расчленения и дренаж (наиболее

подвержены проявлению опасных крио-

генных процессов слаборасчлененные

сильно заболоченные геокомплексы).

Далее проводилась их калибровка по опре-

деленной шкале градаций (таблица), где сте-

пень влияния каждого фактора на потенциаль-

ную активизацию криогенных процессов оце-

нивается в баллах от 1 до 3-х: 1 балл присваива-

ется, если показатель не влияет или слабо

влияет; 2 балла – заметно влияет; 3 балла –

сильно влияет [2].

На следующем этапе каждому природному

комплексу присваивался экспертный балл и на-

значался коэффициент мерзлотной устойчиво-

сти (КМУ) – расчетный безразмерный показа-

тель, изменяющийся от нуля до единицы. Чем

больше его значение, тем ниже литокриогенная

устойчивость геосистем и больше вероятность

активизации криогенных процессов [1, 2]. Так,

КМУ близкие к 1,0 имеют все полигональные

торфяники, а природные комплексы долин ма-

лых рек имеют КМУ 0,1-0,3.

С помощью многофакторного регрессионно-

го анализа была установлена корреляционная

связь экспертных оценок всех параметров меж-

ду собой и с экспертным значением КМУ. Далее

среди них были выявлены наиболее значимые и

отбракованы второстепенные.

Выяснилось, что из всех 7 параметров наи-

большие коэффициенты корреляции с КМУ, а

138

МАТЕРИАЛЫ III ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:41 Page 138

значит и наибольшее влияние на потенциаль-

ную активизацию криогенных процессов, ока-

зывают: льдистость грунтов, протекторные

свойства растительного покрова и скорость его

восстановления. Обратную зависимость имеет

среднегодовая температура грунтов и глубина

протаивания. Параметр, отражающий измене-

ние глубины протаивания, оказался незначим в

общей оценке.

В результате было получено уравнение мно-

жественной регрессии, которое имеет вид:

КМУ = -0,608-0,042T+0,084W+0,085P+0,236V

+0,179R+0,019D

Уравнение использовалась для расчета КМУ

по каждому из 200 геокомплексов ключевого

участка, с последующим их ранжированием по

четырем степеням уязвимости к освоению.

Проведенный анализ показал, что ланд-

шафты, обладающие высокой льдистостью от-

ложений и максимальными теплоизолирую-

щими свойствами растительного покрова,

наиболее неустойчивы к механическому воз-

действию. К ним относятся плоские и плоско-

бугристые, трещиновато-полигональные, буг-

ристые с полигонально-жильными льдами

торфяники и крупные бугры пучения. В случае

антропогенной нагрузки на эти природные

комплексы произойдет увеличение заболачи-

вания, активизация термокарста, термоэрозии

по трещинам полигонов, вследствие чего бу-

дут образовываться многочисленные просадки

поверхности.

Чуть меньший риск для освоения представляет

группа тундровых ландшафтов на легко размыва-

емых пылеватых песках. Нарушение естествен-

ного состояния этих природных комплексов при-

ведет к активизации термоэрозии (следствием

которой является глубокое расчленение поверх-

ности), дефляции, частичному заболачиванию.

Низинные травяно-сфагновые болота и забо-

лоченные ложбины стока, характеризующиеся

отсутствием протекторных свойств раститель-

ности, высокой скоростью ее восстановления и

невысоким льдосодержанием отложений, явля-

ются наиболее устойчивыми к механическим

нарушениям ландшафтами.

В результате была составлена карта мерзлот-

ной устойчивости, которая наглядно отражает,

139

Перспективы развития инженерных изысканий в Российской Федерации

Таблица

ШКАЛА ВЛИЯНИЯ МЕРЗЛОТНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА ВОЗРАСТАНИЕ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ

ОПАСНОСТИ ХОЗЯЙСТВЕННОГО ОСВОЕНИЯ ЯМБУРГСКОГО ГКМ

Параметры Оценка влияния в баллах

геокомплексов 1 2 3

(слабо влияет) (влияет) (сильно влияет)

T <-5 -3...-5 0…-2,5

Температура грунтов, C

W Малольдистые Среднельдистые Высокольдистые

Объемная льдистость (доли ед.) <0,2 0,2-0,6 >0,6

(пески) (торф >1,5 м)

P Отсутствуют или слабые Хорошие Максимальные

Протекторные свойства (кустарничково-мохово- (кустарниково-моховый (мохово-торфяной

растительного покрова лишайниковый покров) и осоково-сфагновый покров)

покровы)

S Без изменений или На 20-30% (пылеватые Больше, чем на

Увеличение СТС до 20% (торф) пески; оторфованные 30% (пески)

после нарушений пески; пески/супеси)

V Быстрая Средняя Медленная

Скорость восстановления менее 2-3 5-7 более 10-15

растительного покрова, лет

R Слабая Средняя Повышенная

Размываемость почвогрунтов (пески) (пески, супеси, (пылеватые пески)

оторфованные, торф)

D Сильно расчлененные, Слабодренированные, Слабо расчлененные

Степень расчленения дренированные периодической смены и переувлажненные

и дренаж увлажнения

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:41 Page 139