Инженерно-геологическое обоснование градостроительной деятельности на территории г. Кисловодска

Глава 4. Инженерно-геологические факторы, влияющие на развитие г. Кисловодска

Рельеф как градостроительный фактор

Для характеристики территории Кисловодска автором была составлена схема благоприятности рельефа для строительства. Градостроители (СНиП 11-02-96) считают благоприятными территории с уклонами до 15^o, неблагоприятными - с уклонами от 15^o до 30^o и непригодными - с уклонами более 30^o. На большей части городской территории (70 % площади) рельеф умеренно крутой. Территории с уклоном рельефа 15-30^o занимают около 20 % города. Рельеф с уклоном более 30 ^o занимает около 10 % площади города в его западной, южной и восточной частях города, а также локально в центральной части. В центре города наблюдается резкая смена уклонов, что заставляет проектировать подпорные стенки, часто испытывающие аварийные деформации из-за оползневых подвижек.

Грунты как градостроительный фактор г. Кисловодска

В результате статистической обработки 889 паспортов грунтов была составлена <Сводная инженерно-геологическая колонка и таблица физико-механических свойств грунтов г. Кисловодска> (табл. 2).

В таблице выделено одиннадцать инженерно-геологических элементов: первые 10 - природные образования, а ИГЭ-11 - грунт, образующийся при замачивании размягчаемых глинистых песчаников. Супеси ИГЭ-1 и суглинки ИГЭ-3 просадочные лессовидные vQ_III; супеси ИГЭ-2 и суглинки ИГЭ-4 непросадочные (vQ_III); ИГЭ-5 - дресвяно-щебенистые грунты с суглинистым заполнителем (p-dQ_III); ИГЭ-6 - гравийно-галечниковые грунты с песчано-супесчаным заполнителем (aQ_IV, aQ_III, aQ_II); ИГЭ-7 - песчаники нижнемеловые сильно выветрелые (еQ_III); ИГЭ-8 - песчаники нижнемеловые слабо выветрелые и монолитные размягчаемые; ИГЭ-9 - песчаники нижнемеловые слабовыветрелые и монолитные неразмягчаемые; ИГЭ-10 - известняки нижнемеловые слабовыветрелые и монолитные. ИГЭ-11 - суглинок (редко супесь) элювиальный мягкопластичный с включениями дресвы и щебня песчаников.

Таблица 2 Сводная инженерно-геологическая колонка и таблица нормативных значений физико-механических свойств грунтов территории г. Кисловодска (Кузнецов Р.С., 2007)

В большинстве случаев распределение частных показателей свойств соответствовало нормальному закону или было близким к нему. Коэффициенты вариации для физических показателей не превышают V < 15 %, а для прочностных и деформационных характеристик V < 30 %, что удовлетворяет требованиям ГОСТ 20522-96 <Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний> при выделении инженерно-геологических элементов. Составленная автором таблица рекомендуется для предварительных расчетов оснований зданий и сооружений всех классов.

Специфические грунты

К специфическим относятся грунты, которые <изменяют свою структуру и свойства в результате внешних воздействий, обладают неоднородностью, имеют склонность к длительным изменениям структуры и свойств во времени> (СП 11-105-97, ч. III).

Лессовидные супеси ИГЭ-1 и суглинки ИГЭ-3 занимают 47 % площади города. Для характеристики распространения и залегания этих пород на основе данных 623-х выработок методом интерполяции (триангуляция Делоне) составлены схематические карты мощностей просадочной толщи города (рис. 1) и типов грунтовых условий по просадочности.

Главной особенностью лессовых грунтов является их просадочность, которая подтверждается лабораторными испытаниями и деформациями многих зданий и сооружений. В настоящее время основное строительство ведется на лессовых грунтах с благоприятным для строительства ровным рельефом.

Глинистые нижнемеловые песчаники (ИГЭ-7, ИГЭ-8) распространены на 43 % территории города. Выполненные автором полевые и лабораторные исследования показали, что песчаники размягчаются при замачивании и часто полностью размокают, превращаясь в текучие супеси. Суффозионные процессы в толще выветрелых глинистых песчаников вызывают деформации зданий, которые не могут объяснить местные изыскатели и проектировщики. При этом особое внимание было уделено коре выветривания песчаников, мощность которой достигает 10 м. На основе анализа 623-ти выработок методом интерполяции автор составил схематическую карту коры выветривания песчаников (рис. 2). Мощные (> 8 м) накопления элювия подвержены оползневым процессам.

Рис. 1. Схематическая карта мощности просадочной толщи лессовых грунтов территории г. Кисловодска (Кузнецов Р.С., 2008)	Рис. 2. Схематическая карта мощности мелкообломочной зоны коры выветривания нижнемеловых глинистых песчаников на территории г. Кисловодска (Кузнецов Р. С., 2007)

Подземные воды как градостроительный фактор

В выполненных ранее работах почти не охарактеризованы химический состав, агрессивность грунтовых вод и гидродинамические характеристики поверхностных водоносных горизонтов.

На основе анализа 286-ти изыскательских отчетов автор выделил водоносные горизонты и рассчитал для них средние значения содержания химических компонентов и коэффициенты фильтрации. Дана оценка сульфатной и хлоридной агрессивности грунтовых вод. Показана неагрессивность грунтовых вод к арматуре железобетонных конструкций и агрессивость к обычным бетонам. Составлена схематическая карта сульфатной агрессивности грунтовых вод на территории города. Определены участки, подверженные подтоплению и затоплению.

Опасные геологические процессы как градостроительный фактор

На территории Кисловодска автор обнаружил следующие опасные геологические процессы: подтопление застроенных участков, оползни, обвально-осыпные, овраги, речная эрозия, грязекаменные потоки, выветривание песчаников, затопление пойменных участков, просадка лессовых грунтов. В связи с ростом техногенной нагрузки некоторые из них активизировались за последние годы. Увеличилось количество оползней с 3 до 22, глубина и протяженность оврагов, площадь подтопленной территории. Автор составил схематическую карту их распространения. Обзор ОГП показывает, что основным агентом их активизации являются поверхностные и грунтовые воды.

Сейсмичность как градостроительный фактор г. Кисловодска

На основе анализа 28-ми объектов и 170 зондирований (МПВ) методом сейсмических жесткостей автором были рассчитаны приращения сейсмической интенсивности. За эталонные приняты грунтовые условия: дресвяно-щебенистые грунты со средними сейсмическими характеристиками по расчетам автора: Vp = 700 м/с, Vs = 350 м/с, ρ = 1,97 т/м³, а на участках XIII-1-A и XIII-1-Б - размягчаемые малопрочные песчаники с характеристиками Vp = 2000 м/с, Vs = 1000 м/с, ρ = 2,1 г/дм³. Глубина эталонной толщи принята 10 м.

На основе анализа инженерно-геологических условий, расчета приращений сейсмической интенсивности и в соответствии с требованиями строительных нормативов автор составил схематическую карту сейсмического микрорайонирования города с учетом распространения специфических грунтов (рис. 3). Сравнение карт <СтавропольТИСИЗа> (1983) и автора (2007) дано в таблице 3.

Рис. 3. Схематическая карта сейсмического микрорайонирования территории г. Кисловодска (Кузнецов Р.С., 2007)

Таблица 3. Изменение сейсмической интенсивности территории г. Кисловодска по карте СМР (1983) и схематической карте автора (2007)
Сейсмическая интенсивность микрорайонов	6	7	8	9	Территории, непригодные для строительства
Занимаемая площадь на картах, в % от площади городской застройки
Карта СМР (1983)	10	70	18	-	2
Схематическая карта автора (2007)	-	2	20	75	3

Из таблицы видно, что основная часть города (75 %) имеет сейсмическую интенсивность 9 баллов за счет распространения специфических грунтов, подтопления застроенных участков и поднятия нормативной сейсмичности до 8 баллов.