Закономерности формирования и пространственной изменчивости инженерно-геологических условий Обь-Томского междуречья и их использование при инженерно-геологической оценке территории

2
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.......................................................5
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ........................................II
1.1. Современное состояние теории и практики изучения закономерностей формирования и пространственной изменчивости инженерно-геологических условий геосистем ... II
1.2. Цели и задачи исследования.................... 24
1.3. Общая методика и объёмы исследований .... 25
2. ОСОБЕННОСТИ ФОНДИРОВАНИЯ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ РАЙОНА............................................29
2.1. Основные закономерности тектонического развития территории и формирования плиоцен-плейстоценовнх отложений Обь-Томского междуречья ................................. 29
2.2. Основные особенности и закономерности пространственной изменчивости рельефа и гидрогеологических условий . 39
2.3. Современная климатическая характеристика территории в связи с инженерно-геологическими особенностями плейстоценовых отложений Обь-Томского междуречья ... 42
2.4. Выводы .............................................48
3. ТИШ ГРУНТОВЫХ ТОЩ ОБЬ-ТОМСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ ... 50
3.1. Цели и классификационные признаки выделения типов грунтовых толщ.....................................50
3.2. Особенности состава, современного состояния и физико-механических свойств шшоцен-плейстоценовых отложений междуречья.......................................52
3.2.1. Состав шшоцен-плейстоценовых отложений 52
3.2.2. Особенности современного состояния плейстоценовых пород....................................... 68
3
3.2.3. Особенности физико-механических свойств
плиоцен-плейстоценовых отложений ..............................
3.3. Тиш грунтовых толщ Обь-Томского междуречья . .
4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЛЕЙСТОЦЕНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ РАЙОНА .
4.1. Определение информативности показателей состава и свойств плейстоценовых отложений Обь-Томского междуречья
и выделение ведущих показателей ...............................
4.2. Закономерности пространственной изменчивости и проверка гипотез о режимах изменчивости ведущих показателей состава и свойств отложений в пределах типов грунтовых толщ междуречья............................................. ......
4.2.1. Закономерности пространственной изменчивости ведущих показателей состава и свойств плейстоценовых отложений .....................................................
4.2.2. Проверка гипотез о режимах изменчивости ведущих показателей состава и свойств пород в пределах типов грунтовых толщ междуречья .....................................
4.3. Аналитические модели изменчивости ведущих показателей состава и свойств плейстоценовых отложений в пределах типов грунтовых толщ Обь-Томского междуречья ...
5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОРОД ОБЬ-ТОМСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ ПРИ РЕШЕНИИ ИНЖЕНЕНЮ-ГЕОЛОГИ-ЧЕСКИХ И ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ.................................
5.1. Использование закономерностей пространственной изменчивости ведущих показателей состава и свойств плейстоценовых отложений для решения задач инженерно-геологического опробования..................................
5.2. Использование аналитических моделей статистичес-
69
73
78
79
85
85
96
103
ИЗ
ИЗ
15
особенно в пределах ограниченных по площади участков, заключается в возможности исследования "в чистом виде” роли региональных факторов на состав и свойства отложений. Тогда как изучение больших регионов позволяет проследить влияние зональных факторов на формирование инженерно-геологических условий территории.
Исследования неоднородности свойств наблюдаемых объектов в рудной геологии [зб], литологии [51, 140], грунтоведении [во] и ряде других дисциплин геологического цикла породили стремление создать классификацию и аналитически описать изменчивость этих свойств. Немаловажную роль сыграла также тенденция к внедрению в геологические дисциплины методов точных наук, в чем большая заслуга советской математической школы (Гнеденко [23], Яглом [130]
и др.).
Первая научная классификация режимов изменчивости состава и свойств пород в инженерной геологии была создана Н.В.Коломенским [42,;43]. Изучив закономерности изменения свойств различных генетических и петрографических типов рыхлых пород, он установил, что изменчивость их состава и свойств в конечном итоге может быть сведена к одному из трех типов: скачкообразной незакономерной, скачкообразной закономерной и функциональной изменчивости. На основании вероятностной природы показателей состава и свойств пород Г.К.Бондарик [п, 13] и В.П.Огоноченко [73] для выделенных Н.В.Коломенским типов (режимов) изменчивости предложили использовать термины, применяемые в теории вероятностей для характеристики поведения случайных функций. Скачкообразную незакономерную изменчивость было предложено назвать стационарной, а позднее Г.К.Бондариком [12] - квазистационарной, скачкообразную закономерную - нестационарной; а термин Н.В.Коломенского "функциональный тип" предлагалось заменить на "квазифункциональный режим" изменчивости. Важным теоретическим вкладом в развитие
16
теории изменчивости явился вывод Н.В.Коломенского о том,что "изменчивость любого свойства горной породы зависит от условий образования и последующих изменений породы и является геологическим фактором" [43, с. 186-187].
Ввиду того, что породы - стохастические среды, в которых распределение какого-то свойства носит случайный характер, для определения режима изменчивости показателей применяется аппарат теории случайных функций. В соответствии с этим определение режима изменчивости рекомендуется проводить на основании рассмотрения следующих характеристик: математического ожидания показателя, дисперсии и нормированной автокореляционной функции [15].
На поведении этих характеристик и основывается классификация режимов изменчивости Г.К.Бондарика [п] и В.П.Огоноченко [73]. Более полной является классификация Г.К.Бондарика, поскольку она учитывает также характер многомерного распределения геологического параметра (нормальный, логнормальный и др.). Условия, которым должны удовлетворять характеристики случайной функции при различных режимах изменчивости геологического параметра, рассмотрены подробно в главе 4 и Приложении I.
Автокорреляционную функцию в геологических приложениях можно трактовать как меру связи значений исследуемого геологического параметра в соседних точках наблюдений. Исходя из этого, Г.К.Бондарик [II] использует специальное понятие - радиус корреляции понимая под этим термином минимальное расстояние
между сечениями автокорреляционной функции, на котором связь между этими сечениями отсутствует, т.е.
Математические символы приведены в соответствии с символами, наиболее часто таотребляемыми в соответствующих разделах теории вероятностей [39, 125]и др. и в работах, посвященных использованию этих методов в инженерной геологии [II, 31]и др.