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: 40

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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

0,0010.005мм

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