Содержание к диссертации
Введение
1. Оценка основных условий развития балочных форм Вятско-Камского междуречья
1.1. Рельеф 8
1.2. Геологическое строение 13
1.3. Современные климатические условия 17
1.4. Палеогеографическая обстановка 19
1.5. Гидрографическая сеть 25
1.6. Почвенно-растительный покров 29
1.7. Антропогенный фактор 32
2. Методика исследований и исходный материал 34
3. Пространственный анализ форм древнего эрозионного рельефа
3.1. Классификация стабильных эрозионных форм временных водотоков 38
3.2. Структура эрозии временных водотоков 77
3.3. Плановые соотношения стабильных эрозионных форм 84
4. Балочные отложения
4.1. Фациальное расчленение балочных осадков 120
4.2. Инженерно-геологические разновидности балочных грунтов 141
4.3. Прикладной аспект изучения балочных отложений 149
5. Временной анализ балочного рельефа Вятско-Камского междуречья
5.1. Эволюция эрозионных форм 155
5.2. История формирования балочной сети
5.2.1. Неоплейстоценовый этап 159
5.2.2. Голоценовый этап
5.2.2.1. Доагрикулътурный период 169
5.2.2.2. Агрикультурный период 173
Заключение 183
Список литературы 185
Приложения 198
- Палеогеографическая обстановка
- Структура эрозии временных водотоков
- Инженерно-геологические разновидности балочных грунтов
- Доагрикулътурный период
Введение к работе
Актуальность работы. В пределах Вятско-Камского междуречья одними из самых распространенных форм рельефа являются стабильные эрозионные формы, созданные преимущественно временными водотоками. В большинстве литературных источников они называются балками. Данные формы имеют важное общегеографическое, прикладное и геоэкологическое значение.
Общегеографическая значимость балок заключается в том, что они занимают видное место в рельефе равнин, и уже поэтому привлекают к себе пристальное внимание. Кроме того, именно балочная стадия в классической схеме В.В. Докучаева «овраг - балка - речная долина» в последнее время все чаще подвергается критике.
В прикладном плане балочные формы (БФ) используются для создания с минимальными затратами многофункциональных прудов и организации противоэрозионных мероприятий, в т.ч. прогнозирования овражной эрозии.
В геоэкологическом аспекте БФ, во-первых, имеют большое значение как биотопы редких, в т.ч. реликтовых, животных и особенно растений; а также служат коридорами их миграции. Во-вторых, они являются геохимическими коллекторами загрязняющих веществ.
Цель и задачи. Цель работы - выявление пространственно-временных закономерностей формирования балочной сети и строения балочных форм на территории Вятско-Камского междуречья. Решались следующие задачи:
1) анализ природных условий, определяющих современное состояние балочной сети Вятско-Камского междуречья;
2) разработка классификации БФ Вятско-Камского региона на основе их морфологии, морфометрии, возраста и состава слагающих осадков;
3) анализ распространения БФ во взаимосвязи с другими формами рельефа;
4) временной анализ формирования балочного рельефа региона;
5) расчленение балочных отложений по литологическим и инженерно- геологическим признакам для научных и прикладных целей.
Фактической основой для работы послужили данные полевых исследований автора в составе комплексной физико-географической экспедиции Удмуртского госуниверситета (УдГУ) в 1996-2004 гг., археологической экспедиции в 1999-2001 гг., тематической экспедиции географического факультета «Исследования влияния геолого-геоморфологических условий на аварийность промысловых трубопроводов» в 1997-2000 гг., а также самостоятельных исследований в процессе проведения учебных ландшафтных практик в 1996-2003 гг. За период с 1996 по 2003 гг. было обследовано около 500 отдельных БФ и овражно-балочных систем (ОБС), на которых выполнено описание морфологии, морфометрии и разрезов в более чем 800 точках наблюдений. Кроме того, использованы данные института «Удмуртгипроводхоз» по 26 разрезам и скважинам в БФ.
Для построения карт балочной сети использовались крупномасштабные топографические карты, фототопопланшеты с нанесенными горизонталями и аэрофотоснимки. Некоторые карты (залесенности, густоты речной сети и т.д.) составлены автором по фондовым материалам кафедры физической географии УдГУ и литературным источникам.
Научная новизна.
1. На обширном фактическом материале построена морфогенетическая классификация БФ Вятско-Камского региона.
2. На основе анализа распространения БФ построены карты густоты и плотности балочной сети, типов овражно-балочного рельефа (ОБР); проведено районирование балочной сети Вятско-Камского междуречья.
3. Произведена типизация и картирование БФ по их плановому рисунку.
4. Разработана обобщенная графическая модель структуры балочной сети в пределах элементарного речного бассейна.
5. Представлено детальное фациальное расчленение балочных отложений Вятско-Камского междуречья на основе условий их формирования, состава и физико-механических свойств.
6. Обосновано выделение балочных осадков в качестве парагенетического типа со своим комплексом фаций.
Практическая ценность работы. Результаты, полученные в работе, могут быть использованы при разработке Генеральной схемы противоэрозионных мероприятий, оценке размещения прудового хозяйства; при подготовке специалистов природоохранных и физико-географических направлений. Кроме того, авторские данные полевых наблюдений ОБС нашли применение в двух прикладных научно-исследовательских работах - в разработке регламента по снижению аварийности трубопроводов от внешних воздействий, связанных с характером почв на Чутырском, Сундурско-Нязинском и Чутырско-Киенгопском нефтяных месторождениях (2000 г.). Результаты этих исследований используются при проектировании и прокладке магистральных и подводящих трубопроводов на ряде нефтепромыслов Удмуртии. Материалы, изложенные в диссертации, могут применяться в курсах геоморфологических, палеогеографических, инженерно-геологических и геоэкологических дисциплин.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. БФ занимают ведущее место в эрозионном рельефе Вятско-Камского региона, специфика которых обусловлена колебанием природных условий в течение неоплейстоцена - голоцена, а также антропогенной деятельностью.
2. Анализ морфолого-морфометрических характеристик, генезиса и состава осадков, выполняющих БФ, позволяет подразделить их на две группы, четыре типа, восемь видов и ряд разновидностей.
3. В обобщенной графической модели структуры балочной сети в пределах элементарного речного бассейна преобладающими являются соотношения «ложбина-лощина-балка» и «ложок-лог-логовина-балка».
4. Распространение БФ на исследуемой территории является крайне неравномерным, что, в первую очередь, определяется особенностями рельефа и климатическими условиями неоплейстоцена-голоцена и, во вторую, хозяйственной деятельностью человека. В истории формирования БФ выделено четыре морфодинамических периода.
5. Различия в строении и свойствах балочных отложений позволяют выделить комплекс фаций и инженерно-геологических элементов, специфичность и условия образования которых достаточны для выделения парагенетического типа балочных осадков - трапслювия.
6. Среди отложений, выполняющих элементарный речной бассейн (коренные породы, осадки склонов, водоразделов и речных террас), максимальной коррозионной активностью отличаются балочные делювиальные и пролювиальные отложения, способствуя высокой аварийности трубопроводов. Балочные системы являются наиболее загрязненными урочищами в пределах ландшафта речной долины.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на семинарах молодых ученых (Ижевск, 1997, Вологда, 2000, Пермь 2002, Казань, 2002, Брянск, 2004), на пленарных совещаниях и научно-практических конференциях Межвузовского научно-координационного совета по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов при МГУ (Уфа, 1999, Санкт-Петербург 2001, Курск, 2003, Ульяновск, 2005), конференции «Музей: история и современность» (Ижевск, 2000), межведомственной конференции «Геологические, геофизические и геохимические исследования юго-востока Русской плиты» (Саратов, 2001), международной научно-практической конференции «География и регион» (Пермь, 2002). Кроме того, они представлялись на конференциях локального и регионального уровня по вопросам геоэкологии и экзогенного рельефообразования: «Динамика и взаимодействие природных и социальных сфер Земли» (Казань, 1998), «Проблемы региональной экологии» (Москва, 1999), Четвертая и Пятая Российская университетская академическая научно-практическая конференция (Ижевск, 1999, 2001), «Идеи В.В. Докучаева и современные проблемы сельской местности» (Смоленск, 2001), «Вопросы физической географии и геоэкологии
Урала» (Пермь, 2002), «Теоретические и прикладные вопросы изучения и использования почвенно-земельных ресурсов» (Минск, 2003).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 23 работы, в т.ч. 9 статей.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав основного текста и заключения общим объемом 106 страниц. Она включает приложение (24 стр.), содержит 108 рисунков и карт, 26 таблиц по тексту, а также 10 рисунков, 10 карт и 4 таблицы в приложении, список литературы из 162 наименований.
Автор благодарен докторам географических наук проф. [Т.П. Бутакову и проф. И.И. Рысину, под руководством которых выполнена диссертация. Автор признателен к.г.н., проф. А.Г. Илларионову и д.г.н., проф. В.И. Стурману, доцентам к.г.н. И.Е. Егорову и к.г.н. А.А. Перевощикову за ценные советы и критические замечания по диссертации, в предоставлении работ по хоздоговорным темам и финансировании командировок, а также генеральному директору ОАО институт «Удмуртгипроводхоз» В.И. Своекошину за предоставленные фондовые материалы.
Палеогеографическая обстановка
Климат Вятско-Камского междуречья умеренно континентальный с продолжительной холодной и многоснежной зимой, теплым летом и хорошо выраженными переходными сезонами - весной и осенью. Это обуславливает избыточное и достаточное увлажнение, неравномерное распределение тепла и осадков, водного стока в пространстве (по элементам рельефа) и времени (в течение года). Среднегодовая суммарная радиация изменяется от 89 ккал/см2 до 45 ккал/см2 (Агроклиматический..., 1961). Радиационный баланс с апреля по октябрь положительный, а с ноября по март отрицательный; за год составляет на юго-западе 35,7 ккал/см и на северо-востоке 28,6 ккал/см (Атлас СССР, 1984).
Среднегодовая температура воздуха повышается с севера на юг от 0 до +3С. Среднеиюльские температуры +19,3С на юге и +16,8С на севере. Среднеянварские температуры: на северо-востоке -17С, на юго-западе -14,2С. Устойчивый переход среднесуточной температуры через 0 весной совпадает с началом интенсивного снеготаяния и активизацией эрозионных процессов (5-Ю апреля), а осенью - с наступлением зимы и их стабилизацией (21-23 октября) (Ресурсы..., 1973; Атлас Пермской области, 1999, Удмуртская Республика: Энциклопедия, 2000). Неравномерная инсоляция способствует выработке климатической асимметрии склонов и длин эрозионных форм. Возвышенности, особенно их «теплые» склоны, обильно орошаются осадками, увеличивая сток.
На изменение распределения стока в течение года большое влияние оказывают циклоны, приносящие основную массу осадков. На территорию региона циклоны приходят в основном осенью. Среднегодовое количество осадков на северо-востоке более 800 мм, на юге менее 500 мм. 60-70% атмосферных осадков выпадает в виде дождей в течение вегетационного периода, наибольшее количество в июле, наименьшее - в феврале и марте.
С севера на юг уменьшаются и запасы воды в снеге - от 200 до 100 мм. Снеготаяние начинается в третьей декаде марта, продолжаясь 15-20 дней. Средняя интенсивность снеготаяния на полевых участках 6-9 мм/сутки. Интенсивное снеготаяние по еще мерзлой почве способствует активной овражной эрозии. В этот период наблюдается максимальный прирост оврагов.
Современный гумидный климат препятствует образованию мульдообразных БФ ввиду отсутствия солифлюкции, а благоприятствует развитию логов. 1.4. Палеогеографическая обстановка Реликтовый неоплейстоценовый рельеф является господствующим в настоящее время, занимая 50-65% современной поверхности (Бутаков, 1986). Климатические условия плейстоцена сыграли свою роль в балкообразовании. Эоплейстоцен. Дифференцированные неотектонические движения привели к глобальной регрессии, осушению значительной части шельфа, усилению континентальности климата, формированию многолетней мерзлоты. Климат Вятско-Камского междуречья в начале эоплейстоцена (табл. 1) характеризовался мягкой зимой (от 0 до -4С), нежарким летом (+18-+20С), значительным количеством осадков (600-800 мм). Регион покрывали хвойные и смешанные леса. В среднем и позднем эоплейстоцене климат менялся в сторону похолодания и аридизации - появились лесостепные ландшафты в южной части региона, особенно резкая фаза аридизации была на грани эоплейстоцена и неоплейстоцена. Неоплейстоцен. Территория Вятско-Камского междуречья в ледниковые эпохи входила в перигляциальную область (Дедков и др., 1984; Верещагин и др., 1993). Регион занимали перигляциальные тундростепи (Зубаков, 1986). Колебания климата в раннем неоплейстоцене не носили столь резко выраженного характера, как в позднем. Эпохи ранних оледенений отличались существенно более теплым климатом, чем поздних (Величко, 1973; Рослый, 1986). Во время оледенений выпадало много осадков, однако, было не очень холодно. Об этом свидетельствует пыльца как холодоустойчивых растений (кустарниковая береза), так и травянистых (лебедовые) (Лазуков, 1989). Теплые межледниковья, с летними температурами на 2-5С превышающие современные, чередовались с короткими фазами холодного и аридного климата (Зубаков, 1986). Климат межледниковий был более влажным. В это время широколиственные дубово-грабовые леса распространялись вплоть до 60 с.ш. В среднем неоплейстоцене наступает значительное похолодание и увлажнение климата: среднегодовая температура в Вятско-Камском регионе составляла+8,5С, среднегодовое количество осадков 850 мм. В средней полосе Восточно-Европейской равнины второй оптимум лихвинского межледниковья был самой теплой и влажной фазой среднего неоплейстоцена: среднегодовая температура достигала +12-+12,5С, зимняя на 2-4С выше современной, годовая сумма осадков - до 1100 мм; территория покрывалась грабово-буково-дубовыми лесами. В целом температура года лихвинского межледниковья была выше современной - на 2-3С (достигала +8С), осадков больше на 30-40%, т.е. не менее 750 мм (Зубаков, 1986; Рослый, 1986). По сравнению с более ранними холодными эпохами в днепровское оледенение годовые температуры понизились при достаточно высокой влажности. В составе тундростепеи, тундролесостепеи и перигляциальных степей принимали участие лесные (сосна, лиственница), тундровые (кустарниковая береза, полярная ива, арктические плауны и др.), а также степные и даже полупустынные растения (полынь, эфедра). Леса по долинам рек произрастали даже в приледниковой зоне. Климат шкловского межледниковья был коротким и прохладнее климата микулинского межледниковья и голоцена (Лазуков, 1989; Рослый, 1986). Московское оледенение характеризуется суровым, резко континентальным климатом (современный аналог - Горный Алтай). В пределах Вятско-Камского междуречья температура июля была на 1-3С ниже современной (Зубаков, 1986). Поздний неоплейстоцен. Климатический оптимум микулинского межледниковья был очень теплым и влажным для неоплейстоцена. Температура июля была выше современной на 3-5С, января на 1-6С, года - на 2-5С, осадков больше на 30% (Зубаков, 1986). На юге региона преобладала сосна, травянистые представлены злаковыми, лебедовыми; на севере были распространены пихтово-еловые и березовые леса с участием дуба и вяза (Атлас..., 1982).
Структура эрозии временных водотоков
В зависимости от времени формирования БФ в пределах Вятско-Камского междуречья выделяются две группы - неоплейстоценовые и голоценовые. Первые сформировались в перигляциальных условиях неоплейстоцена, вторые - в гумидных условиях голоцена, поэтому различаются своей морфологией и литологическим составом выполняющих осадков.
Неоплейстоценовые БФ (реликтовые ложбины, лощины и балки) имеют большую площадь водосбора, мульдообразный поперечный профиль с плавными бровками и тыловыми швами. Выполняющие отложения в значительной степени представлены перигляциальными осадками - делювиально-солифлюкционными суглинками, а также делювиально-пролювиальными супесями и суглинками с дресвой и гравием. В разрезе участвует две и более генерации осадков, фиксируемые погребенными почвами. В ходе развития реликтовых ложбин и лощин преобладали процессы солифлюкции, а балки формировались при значительном участии аккумуляции делювиально-солифлюкционных отложений, материала временных и постоянных водотоков, которые и привели к накоплению толщ балочного аллювия и выработке широкого плоского днища в голоцене. Голоценовые БФ (логовины, лога, ложки) имеют трапециевидный, U- и V-образные поперечные профили с резкими бровками и тыловыми швами, небольшой водосбор. Образование этих форм происходило в гумидных условиях голоцена, поэтому они не несут следов перигляциальных процессов. Склоны сложены современными и раннеголоценовыми делювиальными супесями и суглинками, коллювиальными щебнем и дресвой, а днища - пролювиальными песчано-суглинистыми осадками с грубообломочным материалом, по тальвегу -наилком. Разрез балочного аллювия состоит из одной-двух генераций отложений.
Группы БФ в свою очередь подразделяются на типы, соответствующие более мелким временным отрезкам. Среди неоплейстоценовых форм различаются два типа: ранние реликтовые и поздние реликтовые. Эрозионные врезы ранних реликтовых форм возникли до ранневалдайского времени включительно. Свидетельствами древнего заложения первичных врезов этих БФ являются горизонты (более двух) погребенных почв, т.е. более двух генераций осадков. При благоприятных условиях они полностью заполнялись делювиально-солифлюкционными отложениями, никак не выражаясь в рельефе. Подобные погребенные формы изредка вскрываются оврагами и в береговых обрывах.
Поздние реликтовые БФ образовались в поздневалдайскую эпоху, о чем говорят один или два горизонта погребенных почв. При наличии одного горизонта погребенных почв критериями служит степень развития современной почвы и следы перигляциальных условий осташковского оледенения - криотурбации, морозобойные клинья, солифлюкции и т.д. Если современная почва развита в полном объеме, то погребенная почва мончаловская, а БФ - поздняя реликтовая. В этом случае в этой погребенной почве, как правило, наблюдаются перигляциальные текстуры. Если современная почва примитивна, то погребенная - атлантическая (?), а балочная форма - раннеголоценовая. В этом погребенном горизонте следы перигляциальной формации отсутствуют. Голоценовые БФ по возрасту разделяются на типы: молодые (раннеголоценовые) и современные (агрикультурные) формы в зависимости от образования до или во время агрикультурного периода. Молодые (доагрикультурные) БФ возникли в раннем голоцене, поэтому имеют развитый почвенный профиль в днище и на склонах. Разрез может включать одну или две генерации осадков. При наличии горизонта погребенных почв атлантического оптимума, ниже которого нет следов перигляциала, современная почва будет развита не в полном профиле и представлена наилком агрикультурного периода мощностью первые десятки сантиметров. Если в разрезе отсутствует погребенная почва, то современная, как правило, развита в полном объеме, т.к. она начала свое формирование еще с атлантического времени.
Современные БФ образовались в результате зарастания и выполаживания оврагов, прошедших полный цикл развития в течение агрикультурного периода, раннеголоценовых логов, логовин, а также заиления долин вследствие усиленной хозяйственной деятельности человека. С этим связана и недоразвитость почв на их склонах и днищах. Их склоны обычно прикрыты небольшим чехлом коллювия и делювия, а дно - грубообломочным материалом или современным балочным аллювием в виде часто переслаивающихся супесей, суглинков и песков с дресвой, перекрытые наилком. В кровле их отложений современная почва слабо развита, примитивна, ее мощность составляет буквально несколько сантиметров.
Среди групп выделяются виды БФ, критерии которых - морфология, морфометрия и в меньшей мере площадь водосбора. Неоплейстоценовые формы представлены - лоэюбинами, лощинами и балками, а голоценовые - логами, логовжами и ложками, а также суходолами любого возраста.
Инженерно-геологические разновидности балочных грунтов
Генетический подход к изучению эрозионных форм невозможен без анализа их отложений, которые дают возможность восстановить этапы развития конкретной формы и ландшафтных условий ее водосбора. Общие черты отложений ОБС упоминаются в работах В.В. Докучаева («овражный аллювий», 1878), А.П. Павлова («делювий», 1898), А.А. Величко («балочный аллювий», 1961), А.С. Козменко (1963), Е.В. Шанцера («делювиально-аллювиальные отложения», 1951, 1966), Г.И. Лазукова (1989), А.И. Скоморохова (1990), В.П. Бондарева (1998) и др. Сложность отнесения овражно-балочных отложений к какому-либо генетическому типу обусловлена их сложным полигенетическим характером.
Делювиально-аллювиальный генезис хорошо отражает эволюцию БФ. Выполаживание ее профилей сопровождается отмиранием четко выраженного русла. Исчезают русловые фации, все большую роль начинают играть делювиальные фации и пролювиальные накопления конусов выноса притоков. Русловой аллювий растворяется в толще делювиальных суглинков.
Генетический тип объединяет комплексы осадков, родственных по общим законам строения и истории формирования. Он выделяется, если состав отложений определяется во всех своих решающих особенностях конкретным процессом. Таким образом, осадочные образования, выполняющие БФ, обособляются в самостоятельный парагенетический тип, который предлагаем назвать транслюеием (transluo - перемываю). Он объединяет комплексы склоновых и донных осадков, сформированные в результате их перемывания временными водотоками. Они обладают сходными структурно-текстурными чертами: преобладающий супесчано-суглинистый состав, низкая сортировка, слабая окатанность грубообломочного материала, плохо выраженная слоистость.
Главную роль в формировании транслювия играют временные водотоки при активном участии склоновых процессов. Однако разные история развития, характер водотока, климато-ландшафтные условия формирования, геолого-орографические и антропогенные факторы способствуют появлению различий в его строении. Таким образом, в транслювии обособляются пачки, сформировавшиеся в сходных условиях, но в несколько различной гидродинамической и ландшафтной обстановке. Следовательно, подобные пачки соответствуют категории «фация». По Э. Огу, под фацией понимается реальный объем отложений, выделяемый внутри слоя путем прослеживания изменений его состава и строения по простиранию.
Внутренние различия позволяют расчленить транслювии на ряд фаций и объединить их в группы по геоморфологическому признаку (табл. .21). Оформляются следующие группы фаций: 1 - склоновая, 2 - донная («овражно-балочный аллювий»), 3 - устьевая (конусов выноса), 4 - почвенная. Подгруппы выделяются по текстурно-генетическим признакам, фации - по литологическим признакам. Каждой соответствует вид отложений, выделяемый по механическому составу с характерными чертами, указывающие на климато-динамические условия ее формирования.
Фации склонов представлены делювиальными, делювиально-солифлюкционными и коллювиальными образованиями, объединенные в две подгруппы - делювиальную и коллювиальную (табл. 21, рис. 63).
Фация современного гумидного делювия (d ) сложена светло-серой супесью или легким суглинком бурых оттенков, соответственно мелко- и средне-комковатыми, с неясной горизонтальной слоистостью в продольном разрезе и параллельной склону в поперечном, включения гумуса и древесного угля. Таким образом, характерной особенностью современного делювия является легкий механический состав и гумусированные прослойки (рис. 63 А, 64).
Фация делювиального наилка (nd) представлена белесой супесью, бесструктурной, горизонтально-слоистой, с намытой почвой (рис. 65).
Перигляциалъный делювий (d) слагается бурыми средним и тяжелым суглинками, средне-комковатым, иногда пористым, скрыто-слоистым, со следами криотурбаций и включениями дресвы местных и гравия уральских пород (рис. 63 Б, 66). Крупные обломки большой осью ориентированы поперек направления движения (падения склона).
Фации балочной солифлюкции (ds) представлены делювиалыю-солифлюкционными буро-красными крупнокомковатыми средними и тяжелыми суглинками, волнисто-слоистыми, микропористыми; со следами перигляциальных условий (Прил. 5 рис. 1-2); с прослойками супесей и легких суглинков, обломками коренных пород, с косой волнистой слоистостью (рис. 25, 63 В, рис. 67). Большая ось крупных обломков ориентирована по направлению движения. В обнажениях лессовидные суглинки имеют характерную вертикальную отдельность (Прил. 5 рис. 3).
Водораздельная фация (ed2"4) наблюдается в основании разреза ложбин в пределах седловин водораздельных пространств (рис. 9 в, 10 В,), верховьев лощин, берущих начало в ЭНН (рис. 56), а также вторичных врезов (рис. 33 А, 35). Это щебень коренных пород в суглинистом заполнителе, оскольчатый, неслоистый, с постепенным нижним переходом.
Доагрикулътурный период
Крупнообломочный материал представлен полуокатанными и полуугловатыми обломками. Дресвяно-гравийные включения, как правило, рассредоточены по разрезу, реже залегают линзами и прослоями. Щебеночно-галечный материал обычно образует достаточно выдержанные пачки различной мощности (рис. 75). Более крупные обломки, практически неокатанные, встречаются в основании базальной пачки (Прил. 6 рис. 1) и по руслу временных водотоков, а также в верховьях БС, представленных ЭНН. Коэффициенты окатанности определялись по формуле: к=2г/А, где г - радиус минимального закругления, А - максимальная длина обломка. Наименьшей окатанностью отличаются осадки верхних звеньев - ложбин и лощин - 0,11, затем следуют отложения балок - 0,15, далее материал логов и логовин - 0,18 и, наконец, обломки донных оврагов - 0,19.
В составе балочных осадков преобладают связные, глинистые грунты (Прил. 7 табл. 2). К ним относят породы, у которых содержание глинистых частиц превышает 3%. Они характеризуются многими специфическими свойствами -пластичностью, консистенцией, липкостью, набуханием, усадкой и другими (Прил. 7 табл. 3). Во влажном состоянии они практически водонепроницаемы. По соотношению глинистых и песчаных частиц выделяются глины (содержание глинистых частиц более 30%), суглинки (10-30%) и супеси (3-10%).
ОБС отличаются разнообразными глинистыми грунтами, как в отложениях бортов, так и дна. Наиболее распространенными являются делювий и пролювий (табл. 23), т.е. первым таксоном будет генетический тип. Группы выделяются по условиям их формирования, вид по механическому составу, разновидности по гранулометрическому составу.
Минимальным таксоном, используемым в инженерной геологии, является инженерно-геологический элемент (ИГЭ) - это часть массива пород (слой, часть слоя и т.д.), однородная по возрасту, литологическому составу, показателям состояния и физико-механическим свойствам. Последние является определяющим при выделении ИГЭ. Выбор главного показателя тесно связан с инженерно-геологическими особенностями строительного участка, видом строительства и характером объекта. Выделение ИГЭ позволяет целенаправленно размещать сооружения и выбирать модели работы основания фундаментов. Цитологическим аналогом ИГЭ может быть микрофация.
Делювиальные глинистые грунты отличаются резкой изменчивостью состава. Среди них чаще всего встречаются суглинки и глины. Довольно часто они содержат беспорядочные крупные обломки пород. В условиях умеренно влажного климата Вятско-Камского региона глинистый делювий лишен водно-растворимых солей. Коллоидная его часть характеризуется водоустойчивыми структурными связями. Физико-механические свойства глинистого делювия сильно изменяются в зависимости от его состава. Прежде всего, выделяются группы солифлюкционного и коллювиального делювия. Первые отличаются тяжелым механическим составом, вторые - легким. Инженерно-геологические качества делювия невысоки. Так, пористость нередко выше 50%, во влажном состоянии она очень сильно снижается - относительная усадка при давлении 0,2 МПа может достигать 20%. Делювиальные грунты быстро размокают в воде. Сопротивление глинистого делювия зависит от состояния. Некоторые глинистые разности показывают при давлении 0,2 МПа очень малые значения угла сдвига (2-3). В других случаях он может достигать почти 45. Сцепление лежит в пределах 0,005-0,025 МПа. Водопроницаемость весьма невелика.
Балочные грунты делювиально-солифлюкционного генезиса (dsQ2-3) представлены, как правило, глинами (четвертичными) и тяжелыми суглинками. Вторые имеют ряд разновидностей, выделяемых на основе специфических физико-механических и водно-коллоидных свойств (Прил. 7 табл. 3).
Глины часто характеризуются большой плотностью и связностью. Практически водонепроницаемы и трудно поддаются разработке. Обладают большой пластичностью, липкостью и набуханием. Капиллярные свойства выражены в меньшей степени, чем в суглинистых и пылеватых грунтах. В основаниях при плохом водоотводе глины обладают малой несущей способностью. Обладают большой влагоемкостью. В дорожном полотне при условии надлежащего уплотнения и хорошего водоотвода характеризуются удовлетворительной устойчивостью.
Тяжелые суглинки в сухом состоянии обладают значительной связностью и плотностью. Трудно поддаются разработке. Медленно просыхают после увлажнения и обладают ничтожной водопроницаемостью. Пластичность, липкость, набухание, влагоемкость и капиллярные свойства ярко выражены.
Суглинки легкие и тяжелые пылеватые по свойствам близки к тяжелосуглинистым грунтам. Большая высота капиллярного поднятия и способность переходить в плывуны обусловливают весьма неудовлетворительные свойства этих грунтов при использовании в сооружениях.
Делювиальные грунты перигляциальной формации (dCh-з) отличаются от делювиально-солифлюкционных более легким механическим составом, меньшей засоренностью обломочным материалом, а от голоценового делювия 146 незначительным участием песчаных фракций. Они представлены преимущественно тяжелыми и средними пылеватыми суглинками.
В перигляциальных балочных отложениях широко развиты лессовидные суглинки, которые обладают просадочными свойствами и невысокой водопрочностью. В макропористых лессовидных грунтах вероятны просадки как при неизменной внешней нагрузке (даже от собственной массы), так и под действием некоторых побочных факторов: увлажнении, сотрясении и т.д. Просадочные деформации нередко носят внезапный характер. Просадки и оплывание резко снижают несущие способности (Панюков, 1978).
