Файл: Мавлянов, Г. А. Инженерно-геологические свойства лессовых пород орошаемых территорий Узбекистана.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 74
Скачиваний: 0
АКАДЕМИЯ НАУК УЗБЕКСКОЙ ССР
ИНСТИТУТ СЕЙСМОЛОГИИ
Г. А. МАВЛЯНОВ, X. А. ХАСАНОВА
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛЕССОВЫХ ПОРОД ОРОШАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЙ УЗБЕКИСТАНА
ИЗДАТЕЛЬСТВО .ФАН* УЗБЕКСКОЙ ССР
Т А Ш К Е Н Т - 1974
УДК [624.131.23:631.67] .001.5(575.1)
Инженерно-геологические свойства лессовых пород орошаемых террито рий Узбекистана. М а в л я н о в Г. А. , Х а с а н о в а X. А. Изд-во „Фан* УзССР, 1974 г. табл.—47, рис.—21, библ,—98 назв.
В работе рассматриваются особенности изменения инженерно-геологичес ких свойств лессовых пород орошаемых территорий. Установлено, что в ре зультате орошения изменяются вещественный состав и физико-механические свойства лессов, в частности объемный вес, гранулометрический, минералоги ческий, солевой состав, влажность, пористость и другие показатели.
Подробно объясняется каждый процесс, происходящий в результате оро шения. Приводится схема инженерно-геологического районирования данной территории. Выделены участки, отличающиеся по геолого-геоморфологическим признакам и геолого-генетическим типам отложений. Дана подробная характе ристика инженерно-геологических условий каждого участка.
Книга рассчитана на инженеров-геологов, гидрогеологов, грунтоведов, ир ригаторов, почвоведов, строителей, агротехников и др.
О т в е т с т в е н н ы й р е д а к т о р
член-корр. АН УзССР Н. А. Кенесарин
ЧИТА- t .-’ О f
0292-242 |
|
|
М 355(06)274 45—74 |
( С ) |
Ташкент, Изд-во «Фан»- УзССР, 4974 г. |
ВВЕДЕНИЕ
Средняя Азия отличается разнообразием природных условий. На ряду с обширными равнинами имеются предгорные; горные и вы сокогорные районы, где встречаются многоводные реки, и необъят ные безводные пространства.
Своеобразие климатических условий, природное и искусствен ное орошение создают благоприятные условия для развития ценных технических культур. В Средней Азии развиты почти все виды промышленности и отрасли сельского хозяйства, а Узбекистан за нимает первое место в СССР по площади поливных земель (более 35 млн. га) и является основной хлопковой базой страны. В пер спективе площадь орошаемых земель в республике должна воз расти более чем в два раза при площади пригодных для орошения земель более 8, млн. га.
Программа XXIV съезда КПСС и решения последующих пле нумов ЦК КПСС и ЦК КП Узбекистана предусматривают даль нейшее развитие хлопководства за счет повышения плодородия зе мель и освоения новых орошаемых площадей. Освоение земель Голодной, Каршинской и Шерабадской степей, низовьев Амударьи и Зеравшана и других массивов даст возможность использовать новые миллионы гектаров земель под различные виды технических культур. Освоение территорий при современном уровне иррига ционно-мелиоративного строительства не представляет особых трудностей. Однако рациональное их освоение и размещение объек тов строительства ирригационно-мелиоративных сооружений не возможно без выявления инженерно-геологических условий этих территорий.
Правительством Советского Союза для освоения и орошения новых земель планируется осуществление ряда грандиозных по своим масштабам проектов: комплексное использование природных ресурсрв бассейнов рек Амударьи и Сырдарьи и переброска части стока сибирских рек в бассейн Аральского моря, что позволит пре образовать природу на обширной территории Узбекистана. Успе хи в проектировании и возведении различных видов сооружений в пределах осваиваемых земель главным образом зависят от позна ния их инженерно-геологических условий.
Деятельность человека, направленная на преобразование при роды на благо общества, может вызвать и трудноисправимые нару
3
шения природного равновесия с различными отрицательными по следствиями. Поскольку одним из основных факторов нарушения природного равновесия являются различные геологические про цессы, протекающие в верхней зоне земной коры, познание ин женерно-геологических условий территорий имеет большое теоре тическое и практическое значение.
Практика показывает, что установить возможность широкого хозяйственного освоения новых земель нельзя без изучения инже нерно-геологических условий территорий как в момент освоения, так и после долголетней эксплуатации их. Отсутствие этих данных нередко приводит к нежелательным последствиям и к излишней затрате государственных средств.
Таким образом, при выборе участка строительства любого сооружения, в том числе ирригационного следует правильно оце нить его территорию с учетом всего многообразия естественных ус ловий, чтобы обеспечить прочность и долговечность сооружений.
Данная монография посвящена изучению изменений инженерно^геологических свойств различных генетических типов лессовых пород при орошении. Работа составлена на основании результатов наших исследований, выполненных в 1964—1971 гг. в Институте сейсмологии АН УзССР и ГИДРОИНГЕО, а также обобщения имеющегося материала по изучению состава и свойств различ ных генетических типов лессовых пород Узбекистана и частично всей Средней Азии.
Основными задачами, которые ставились перед данной рабо той, являются следующие:
1. Изучение естественноисторических условий формирования
ираспространения различных генетических типов лессовых пород.
2.Изучение состава и свойств различных генетических типов
лессрвых пород и их изменения при орошении.
3. Инженерно-геологическое районирование территории долины р. Зеравшана применительно к запросам сельского хозяйства.
Для решения перечисленных задач в больших объемах прово дились полевые и лабораторные работы. Описано значительное количество шурфов, расчисток и обнажений. Для сравнения изме нения состава свойств пород в связи с давностью орошения образ цы, взятые с неорошенных и орошенных площадей, подвергались всем видам анализов.
: В процессе лабораторных исследований определены: грануло метрический (200 обр.) и минералогический (300) состав, карбонатность пород (600), содержание гумуса (150), микроэлементов (150), удельный и объемный вес (500), влажность (500), пластич ность (210), пористость (250) и др.
За ценные советы и консультации мы приносим: благодарность члену-корреспонденту АН СССР А. В. Ковда, докторам геол.-мин. наук А. И. Исламрву, М. 3. Закирову, Н. И. Гридневу, канд. геол.- мин. наук С. А. Алтыеву, М. X. Хашимову, Т. В. Гафурову.,эд
■ : .'Н иц\,>4
Г л а в а I
ВЛИЯНИЕ ОРОШЕНИЯ НА СОСТАВ И СВОЙСТВА ЛЕССОВЫХ ПОРОД
ИСТОРИЯ ИЗУЧЕННОСТИ
Лессовые породы в Средней Азии ввиду повсеместного распро странения имеют исключительно большое практическое значение в. народном хозяйстве.
В настоящее время многие труды исследователей дореволю ционного периода имеют только историческое значение, освещая, первые этапы в изучении геологии и минеральных ресурсов Сред? ней Азии.
Более полные сведения о четвертичных отложениях Средней Азии, и в частности Узбекистана, появились после Октябрьской ре волюции в связи с переустройством ирригационных и оросительных, систем и освоении новых целинных и залежных земель.
Сростом экономики и развитием отраслей народного хозяйства,
вУзбекистане, особенно хлопководства, начало развиваться стро ительство различных видов как гидротехническо-ирригационных, так и промышленно-гражданских сооружений. Объектом стро
ительства большинства этих сооружений явились лессовые породы. Все это привело к развитию у нас гидрогеологических и инженер но-геологических исследований, проводимых в оснорном проект ными и производственными организациями — Средазгидроводхлопок, Таджикгипроводхоз, Узгоспроект, Узгидротрест, Узгипроводхоз, Саогидэп и др.
Наиболее полные описания состава и физико-механических свойств четвертичных отложений имеются в работах Саогидэпа и Средазгипроводхлопка в связи с проектированием Каттакурганского, Южносурхавского, Кайракумского, Уч-Кызылского, Чимкур-: ганского водохранилищ, Туркменского, Амударьинского и многих других каналов.
В Приташкентском районе четвертичные отложения изучены наиболее детально. Здесь исследования начались с 1923—1927 гг. в связи с инженерно-геологическими, гидрогеологическими и нефте носными работами.
Четвертичные отложения изучались также в связи с проекти рованием водохранилищ, электростанций и оросительной сети. К такому типу работ следует отнести исследования Г. И. Архан
5
гельского, В. Л. Дмитриева, Ф. И. Воронова и др. по каскаду Базауской ГЭС, А. С. Аделунга, Н. М. Игнатикова, В. Д. Чечет и др. по Чарвакской котловине, Д. Н. Крутова, В. М. Толстунова по Чардарьинскому и др. Изучением генезиса, геоморфологии, стра тиграфии, минералогии и инженерно-геологических свойств лессо вых пород Средней Азии занимались В. А. Обручев, Ю. А. Сквор цов, Г. А. Мавлянов, Ф. И. Воронов, Н. И. Кригер, М. Р. Моска лев, О. К. Ланге, С. М. Юсупова, А. И. Исламов и др.
Наиболее весомой работой по лессам явилась монография Г. А. Мавлянова (1958). Последователями и учениками Г. А. Мавлянова (А. И. Исламовым, П. М. Карповым, М. 3. Назарорым, Э. В. Кадыровым, М. Р. Умаровой, С. М. Касымовым, М. Ш. Шерматовым и др) также проводились специальные исследования ге незиса, состава и свойств1лессовых пород.
В Голодной степи четвертичный покров изучался главным обра зом Узгидротрестом, Средазгипроводхлопком в процессе гидрогео логической и инженерно-геологической съемок. Специальные ис следования вещественного состава и инженерно-геологических свойств лессовых пород Голодной степи проводились Г. А. Мавляновым (1949 г.), П. М. Карповым (1964 г.) и М. Р. Умаровой
(1964 г.).
Ферганская долина исследовалась в основном в связи с поисками полезных ископаемых, главным образом нефти и газа. Часть работ посвящена обоснованию проектов инженерных сооружений по во доснабжению населенных пунктов, освоению новых земель и т. д. В них охарактеризованы литологические разности, вещественный состав и физико-механические свойства четвертичных отложений. Это работы В. Л. Дмитриева, И. Н. Куликова и В. М. Толстунова (1934 г.) о литолого-геоморфологическом строении Ферганы, Н. П. Василькцвского (1935 г.) о стратиграфическом расчленении этих отложений, В. А. Гейнца (1951 г.) о подземных водах Фер ганской долины, их режиме и роли в народном хозяйстве.
В 1952 г. В. М. Толстуновым и В. А. Гейнцем проведена гидро геологическая съемка для обоснования общей схемы орошения зе мель Центральной Ферганы. Ценные данные о стратиграфии, со
ставе |
и свойствах отложений |
Ферганы |
приводятся |
в работах |
Г. А. |
Мавлянова, А. Нурматова |
(1972 г.), |
М. Сидикова |
(1969 г.), |
Т. А. |
Гафурова (1968 г.). |
|
|
|
Изучению состава и свойств лессовых пород долины р. Зеравшана посвящены кандидатские диссертации С. М. Касымова
(1963 г.), М. X. Хашимова (1968 г.) и X. А. Хасановой (1971 г.).
В связи с освоением земель Каршинской степи Узгидротрестом проводятся гидрогеологические и инженерно-геологические работы. Результаты этих исследований обобщены ц работах Э. В. Мавля нова (1969 г.), К. П. Пулатова (1968 г.), И. У. Усманова (1970 г.).
Лессовые породы Южного Узбекистана (хр. Бабатаг с пред горьями и примыкающие к ним участки долины Амударьи и ее притоков — Шерабаддарьи, Сурхандарьи) изучены П. М. Карпо
6
вым, Ф. Ф. Коррель (1967 г.). Кроме того, институтом «Средазгипроводхлопок» (Н. М. Игнатиков, А. П. Сеславин, А. И. Исламов и др.) в течение 1954—1956 гг. проводились инженерно-геологиче ские исследования для обоснования проектов водохранилища и других сооружений на р. Сурхандарье.
В низовьях Амударьи в последние годы в связи с освоением но вых земель и проектированием мероприятий по улучшению мелио ративных условий Узбекским гидрогеологическим трестом прово дятся комплексные гидрогеологические и инженерно-геологические исследования. В результате получены данные о вещественном составе и водно-физических свойствах четвертичных отложений.
Таким образом, четвертичные отложения Средний Азии изуче ны крайне неравномерно и нет работы, обобщающей накопленный материал по вопросу влияния орошения на изменение состава и свойств лессовых пород. Мы попытались в данной монографии восполнить некоторый пробел д этом аспекте.
ВЛИЯНИЕ ОРОШЕНИЯ НА ИЗМЕНЕНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ ЛЕССОВЫХ ПОРОД
Особенностью лессовых пород является изменение их свойств под влиянием орошения, т. е. склонность к просадке — опусканию поверхности при промачивании водой с? образованием широких и глубоких трещин, возникновению терра-совидных участкрв, попе речного и продольного разрывов русел оросительных каналов, появ лению трещин на площадях под гидротехническими, дорожными, промышленными и гражданскими сооружениями, что нередко вы водит их из строя.
Просадочные явления наблюдаются в Приташкентском районе, Ферганской котловине, Голодной степи, Зеравшанской долине, Карнабчульской степи, долине Сурхандарьи, Кафирнигана, Душанбин ки и многих других. На указанных территориях опускание поверх ности замоченного лессового массива достигает 0,5—1,0 м и более,
Вопрос об изменении состава и свойств лессовых пород в При ташкентском районе, Ферганской котловине, Карнабчульской и Го лодной степях, в долине рек Зеравшана, Сурхандарьи, Душанбин ки, Кафирнигана, Кашкадарьи и др. исключительно актуален. Более полное использование возможностей орошения данных тер риторий даст значительный прирост орошаемых земель, что в свою очередь будет способствовать претворению в жизнь решений XXIV съезда КПСС.
В данной работе мы ставили перед собой задачу выяснения из менений состава и свойств лессовых пород под действием ороше ния в некоторых районах Узбекистана. Состав и свойства пород изменяются не только в зависимости от длительности орошения, но и от генетического типа пород, а также места приуроченности. Так, состав и свойства пролювиальных лессовых пород изменяются иначе, чем аллювиальных и делювиальных. Кроме того, они раз
7
личны и среди одного генетического типа пород, но приуроченных к разным физико-географическим условиям, т. е. в Приташкентском районе изменения одни, в Голодной степи — другие, в Фер ганской долине — третьи и т. д.
Наименее изменяются состав и свойства лессовых пород аллю виального происхождения и наиболее—пролювиального. Аллю виальные лессовые породы под природной нагрузкой просадочных
Таблица
Показатели гранулометрического состава лессовых пород по некоторым районам Узбекистана
|
СЯ |
|
|
|
|
|
Содержание Фракций ( % ) |
|
|
|
||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|||||
|
и |
Номершурфа |
Опробованная глубина, м |
>0,5мм |
0,5—0,25м м |
0,1-0,25м м |
—0,05ОДм м |
—0,010.05м м |
0,005-0,01м м |
0,0010.005— мм |
V |
песчаной |
пылеватой |
ГЛИНИСТОЙ |
|
Я |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Район |
О) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5? |
|
|
|
«? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
Ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
сумма
Голодно- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
степский |
1940 |
12 2—5 |
— , |
0,1 |
0,4 |
9,0 50,7 28,9 |
5.6 |
3,9 |
9,5 79,6 |
9,5 |
98,6 |
||
1 |
|||||||||||||
2 |
1940 |
13 1 -2 |
— |
— |
0.4 |
8.2 54.0 26,3 |
5,6 |
3,2 |
8,6 80,3 |
8,8 |
97,7 |
||
1 |
1960 307 0 |
- 6 |
0,02 0,30 |
0,20 14,6 61,5 14,2 |
6,8 |
2,2 |
14,675,4 |
9,0 |
99,4 |
||||
2 |
1960 129 0 |
- 2 |
0,02 0,03 |
0,31 25,0 53,5 |
9,4 |
6,1 |
4,4 |
25,4 62.9 |
10,5 99,0 |
||||
Самар |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кандский |
1940 |
24 0—7 |
|
0,13 |
4,6 |
7,9 51,2 27,6 |
4,5 |
2,6 |
12,678,8 |
7.0 |
98,5 |
||
1 |
0 , 0 2 |
||||||||||||
2 |
1940 |
25 0 - 9 |
0,05 0,11 |
3,3 |
6,9 51,5 26,3 |
6,0 |
2.8 |
10,477,9 |
8,8 |
97,1 |
|||
1 |
1960 |
90 0 -2 6 |
---- |
|
— |
---- ---- |
---- |
— |
— |
17,0 73,0 |
9,2 |
99,3 |
|
2 |
1960 |
81 0 - 9 |
|
|
|
|
|
|
|
17,3 70,6 |
10,5 98,4 |
||
Приташ- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кентский |
1940 |
2 1 |
-5 |
|
0,2 |
0,7 |
7,0 54,2 26,5 |
7,1 |
1,4 |
7,9 80,7 |
8,5 |
97,1 |
|
1 |
— |
||||||||||||
2 |
1940 |
1 1 |
- 4 |
---- |
— |
0.4 |
6,8 54,2 26,6 |
6,0 |
3,8 |
7,2 80,8 |
9,8,97,8 |
||
1 |
1970 |
19 1—20 |
Сл. |
Сл. |
Сл. |
4,5 54,9 14,0 |
9,1 |
15,7 |
6 78 |
15 |
100 |
||
2 |
1970 |
11 1 |
-20 |
— 0,2 |
0,3 |
5.7 56,8 12,7 |
7,4 15,8 |
7,2 78 |
15 |
100 |
|||
П р и м е ч а н и е . Здесь и далее: |
1 — лессовые породы орошаемые, 2—не |
||||||||||||
орошаемые. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
свойств не проявляют, коэффициент относительной просадочности колеблется от 0,0 до 0,015, в среднем 0,004, коэффициент сжимае мости—от 0,0 до 0,017, в среднем 0,007 см3!кг, пористость (%) со ставляет 40—50, в среднем 45, величина объемного веса (г/м3) естественно влажного грунта равняется 1,68 (от 1,44 до 1,96), ске лета грунта — 1,43 (от 1,37 до 1,62).
В солевом составе аллювиальных лессовых пород Приташкент-
ского района |
обнаружено |
одинаковое количество сульфатов |
(21,5 мг/акв %) |
и карбонатов |
(21,0 мг/экв %) и незначительное — |
хлоридов (7,0 мг/экв%). Сравнительно большая величина объем ного веса и относительно малая коэффициента просадочности и по
8