Гидрогеология. Построение разреза по скважинам (стр. 5 из 7)

По исследованиям Е. К. Рабковой, можно различать селевые потоки связные, или структурные, турбулентно-текучие водокаменные и турбулентно-текучие грязекаменные.

Структурные, или связные, селевые потоки образуются в горных зонах. В геологическом строении водосборного бассейна обязательно наличие глинистых пород и глин. Объемная масса потока очень велика и составляет 1,9—1,6 т/м3. Глинистые фракции составляют не более 25—30% от твердой части потока; остальная часть состоит из песка, щебня, гравия и валунов. Вода входит в селевую массу как одна из составляющих. Для сохранения движения потока необходимо прямолинейное направление, без излучин. Такой поток движется как одно структурное целое и при остановке застывает, не распадаясь на составные части. Структурные потоки разрушают все встречающиеся на пути сооружения и другие препятствия по всей ширине движения. При уклонах 0,05—0,06° на конусе выноса дно русла покрывается слоем застывшего селя.

Турбулентно-текучие водокаменные селевые потоки также образуются в горных зонах. Водосборная площадь таких потоков сложена интрузивными породами, а также известняками, песчаниками и хорошо сцементированными конгломератами. Возможно наличие крупнообломочного материала: гравия, гальки, крупного песка. Присутствие глинистых пород не имеет существенного значения. Объемная масса селя в таких потоках равна 1,6— 1,3 т/м3. Поток мало насыщен мелкоземом. Отдельные булыги и валуны достигают 1—2 м в окружности. Характер движения отдельных волн потока пульсационно-заторный. Наличие крупных обломков и заторного характера движения обусловливает большую разрушительную силу. На конусе выноса возможна некоторая сортировка выносимого материала.

Турбулентно-текучие грязекаменные селевые потоки образуются как в горной, так и в предгорной зонах. Для водосборной площади характерно преобладание мелкообломочного и обломочного материала, супесей и суглинков. Отмечается наличие большого количества гальки и щебня. Объемная масса селя сравнительно невелика и составляет 1,4—1,05 т/м3. Поток насыщен взвешенными мелкими фракциями и влекомыми по дну галечниками. Отложение больших масс на конусе выноса приводит к переливу по тока через ограждения, сопровождающемуся разрушением дорог, мостов и других сооружений. В отличие от структурных потоке и разрушение, происходит не путем удара, а подмывом. Характер движения потока беззаторный. На конусе выноса происходит некоторая сортировка влекомого материала по крупности.

Ледниковый (гляциальный)

Моренные отложения (gQ4)

Ледники высокогорных долин подобны рекам и имеют свои берега и ложе. При своем движении ледник пропахивает берега и дно ложа. Этот процесс называют экзарацией. В последнее время латинский термин «экзарация» постепенно заменяется русским термином «ледниковое выпахивание».

Обломки горных пород, выпаханные ледником, увлекаются движущимся льдом, и образуют подвижную прослойку, передвигающуюся по ложу ледника. Эти движущиеся прослойки, состоящие из обломков горных пород, усиливают выпахивающее действие и по мере продвижения вниз становятся все более мощными. Такие движущиеся массы обломочного материала называют моренами. Нижнюю часть, передвигающуюся по дну ледника, называют донной мореной, а боковые части, передвигающиеся по берегам, называют боковыми моренами. Во время движения ледника на его поверхности могут скапливаться обломки горных пород, упавшие со склонов гор. Такие обломки, постепенно накапливаясь, образуют верхнюю, или поверхностную морену. Если две долины сливаются в одну, то сливаются и ледники. В таких случаях произойдет объединение двух береговых морен. Объединенная морена окажется в середине нового объединенного ледника. Такие объединенные морёны называют срединными.

Каждый высокогорный ледник обязательно имеет три морены: донную и две боковых. Кроме того, могут быть еще верхние и срединные морены. Все эти морены движущиеся. Когда ледник опускается ниже снеговой границы и начинает таять, принесенные им морены также прекращают движение и образуют неподвижные, отложенные морены. Различают три вида отложенных морен: конечные, продольные и основные.

Конечные морены образуются из материала движущихся морен всех видов. Они образуют перед концом ледника валы или гряды и, окаймляя ледник, имеют слегка дугообразную форму. Иногда конечные морены прерываются водами, вытекающими из-под ледника, и образуют отдельные холмы и гряды. При непрерывном отступании ледника конечные морены будут отлагаться одна за другой, покрывая более или менее ровным слоем значительные поверхности. При наступании ранее созданные морены могут быть передвинуты и переотложены движущимся льдом. Продольные морены представляют собой валы, отложенные боковыми и срединными моренами вдоль ледника. Основные морены образуются из донной и внутренних морен в результате вытаивания внутренней части ледника. Образование основных морен, связано с быстрым отступанием ледника или с полным его исчезновением.

Из материала, принесенного движущимися моренами, кроме отложенных морен образуются ещё сравнительно невысокие продолговатые холмы, длинная ось которых совпадает с направлением движения ледника. Такие холмы обычно сложены плотной глиной с валунами, а в их подошве часто обнаруживается отполированный выступ коренных пород. Эта форма рельефа называется друмлином. Иногда выступы расположены в нижнем конце друмлина и выходят за его пределы, образуя отшлифованные скалы – «бараньи лбы» (Рис. 1)

Рис. 1 Схематический разрез друмлина: / — коренная скала («бараний лоб»); 2 — морена

Длина друмлинов колеблется от нескольких сотен метров до 1 – 2 км, ширина обычно в 2 – 3 раза больше длины, но встречаются и такие друмлины, у которых ширина меньше длины в 10 раз и более. Высота друмлинов невелика и достигает нескольких метров. Очертания их мягкие, склоны пологие. Друмлины часто сопровождают моренные отложения покровных ледников и сравнительно редко встречаются в областях распространения ледников высокогорных долин.

Отложенные морены состоят из самого разнообразного материала, от самых тонких частиц до крупных валунов, диаметром 2—3 м и более. Соотношения между составляющими частями могут быть самыми различными: в одних случаях преобладают глины или суглинки с включениями крупных обломков (гравия, щебня, валунов), в других — из смеси крупнообломочного материала с глинистыми и чистыми песками. Среди ледниковых отложений можно встретить груды валунов или отдельные валуны.

Необходимо отметить три важнейших характеристики отложений морен: неоднородность состава, отсутствие сортировки и окатанности отложенного материала и отсутствие слоистости.

Мерзлота

Сезонная мерзлота

В зимнее время грунты промерзают на некоторую глубину, а в теплое время года оттаивают. Это явление называется сезонным промерзанием. Глубина промерзания различна - от долей метра на юге до 3-4 м на севере и зависит в первую очередь от климата и состава пород. Наибольшее промерзание отмечено в рыхлых грунтах с открытыми порами (пески, гравий, галечник), меньше промерзают глинистые грунты. Величина промерзания грунтов ориентировочно может быть установлена по карте сезонного промерзания. Более точно глубину промерзания определяют расчетным путем с учетом местных геологических, климатических и других условий.

Сезонно промерзающие грунты относят к неустойчивым основаниям. При промерзании грунты, например пылеватые суглинки и супеси, за счет влаги увеличиваются в объеме. Это явление называется морозным пучением. Оттаивание размягчает грунты. Поверхность земли при этом несколько понижается. Такого типа вертикальные, особенно неравномерные колебания, опасны для зданий и сооружений. Влияние зимнего пучения на устойчивость зданий предотвращают заложением фундаментов па глубину, превышающую зимнее промерзание грунтов, Глубже сезонного промерзания необходимо размещать различные водоводы. Это предохраняет их от промерзания.

Многолетняя мерзлота

В ряде районов земного шара (север Европы и Америки, север и восток Азии) толщи верхней части земной коры постоянно находятся в мерзлом состоянии. Их температура всегда ниже 0°С. Такие породы называют многолетнемерзлыми (или вечно мерзлыми), а территорию - областью многолетней мерзлоты. В России многолетняя мерзлота занимает около 47% площади страны. Происхождение мерзлоты связывают с оледенением четвертичного периода, В наши дни мерзлота довольно хорошо изучена: известны ее границы, мощность, свойства; разработаны принципы инженерно-геологических изысканий и строительства зданий и сооружений. По площади многолетняя мерзлота разделяется на три зоны: 1) сплошная (территория Крайнего Севера) с мощностью более 100 м и температурой от -5 до -10°С; 2) с таликами (южнее зоны Крайнего Севера), когда мерзлота содержит талые участки, а мощность мерзлых толщ достигает 25—60 м при температуре от - 1 до -3°С; 3) островная — в виде отдельных участков мерзлых пород на территории юго-восточной части России: мощность мерзлых толщ не превышает 10—15 м при температуре от 0 до -1°С.

Существование таликов в большинстве случаев связано с приносом тепла подземными и поверхностными водами. Талики могут образовывать отдельные горизонты или пронизывать толщи мерзлых грунтов полностью или частично.

Многолетняя мерзлота по вертикали разделяется на три слоя: 1) деятельный слой, 2) собственно многолетняя мерзлота и 3) подмерзлотные породы, на которых залегает вся толща мерзлых грунтов.

Деятельный слой — верхняя часть толщи многолетней мерзлоты, которая ежегодно летом оттаивает (сезонная мерзлота). Мощность этого слоя находится в зависимости от климата и состава грунтов и колеблется от 20—30 см до 3—4 м. Наибольшая мощность отмечена в песках южных районов распространения многолетней мерзлоты. Мощность деятельного слоя имеет существенное значение для строительства. В практических целях различают мощность: естественную, измеренную при инженерно-геологических изысканиях; нормативную, определенную как максимальную по многолетним данным (более 10 лет); расчетную, определяемую с учетом теплового влияния сооружения.