Hazardous geological processes on Hanoi territory (Vietnam).pdf Площадь административного образования Ханойсоставляет 3324,92 км2, население 6,3 млн человек. Вначале 2008 г. площадь Ханоя была всего лишь921 км2, затем к нему присоединили прилегающие зем-ли. В настоящее время в территорию Ханоя входят9 городских районов, 18 сельских районов и городкиХадонг (Ha Dong) и Шонтэй (Son Tay). 10 октября2010 г. город отпраздновал тысячелетний юбилей, од-нако город выделяется не только наличием важныхобъектов культурного наследия, но и расположениемна особо сложной природной территории. Для терри-тории Ханоя характерны интенсивное проявлениеопасных инженерно-геологических процессов природ-ного и техногенного характера и широкое (90% площа-ди) распространение слабых грунтов.Проведенный анализ градостроительства г. Ханойпоказывает, что при реконструкции существующейзастройки и градостроительном планировании недоста-точно учитываются инженерно-геологические факто-ры, из-за этого страдает инфраструктура города, про-исходят деформации жилых домов, общественных зда-ний и объектов, в том числе памятников архитектуры.Большая часть территории Ханоя расположена вцентральной погруженной зоне прогиба р. Красной,приуроченного к чрезвычайно сложному тектониче-скому узлу - сгущению тектонических разломов раз-личного порядка и простирания, в основном северо-западного, северо-восточного и субширотного, режесубмеридионального направлений. Некоторые разломыотносятся к числу активных, перемещения отдельныхкрупных тектонических блоков составляют от долей до5 мм, реже 8 мм в год (Ван Дык Чыонг и др., 1993;Нгуен Динь Суен и др., 1985, 1989, 2003). К настояще-му времени на территории города с XIII в. до 2002 г.зафиксировано 152 землетрясения (144 - в XX в.), втом числе два сильных землетрясения около 7-8 баллов(1278 и 1285 гг.), три - 7, тридцать два - 6, и осталь-ные - менее 6 баллов.На рис. 1 показано расположение эпицентров зем-летрясений в тектонической структуре СеверногоВьетнама [1. С. 8].Специфической особенностью разреза территорииХаноя является наличие мощной толщи четвертичныхотложений различного генезиса и возраста (от плей-стоцена до позднего голоцена), характеризующихсяразличным гранулометрическим составом - от галеч-ников до тяжелых глин.В разрезе четвертичных отложений выделяют пятьсвит, различающихся по возрасту и генезису (снизувверх): ранний плейстоцен - аллювиальные отложения(свита Лэчи - аIlc) представлены гальками, гравием свключением линз песков, супесей или суглинков; сред-непоздний плейстоцен - аллювиальные и аллювиально-пролювиальные (свита Ханой - а,арII-III1hn) отложе-ния сложены гальками, гравием и песками, местамисуглинками и супесями, развитыми в верхней частиразреза; поздний плейстоцен - аллювиальные, озерныеи озерно-болотные отложения (свита Виньфук -а,l,lbIII2vp1,2,3) имеют определенные закономерностиперехода от песков в нижней части разреза к суглинками глинам в верхней, местами прослеживаются суглинкис органическими остатками; ранний и средний голо-цен - озерно-болотные, морские и болотные отложения(свита Хайхынг - lb,m,bIV1-2hh1, 2, 3) относятся к специ-фическим слабым водонасыщенным грунтам в Ханое ипредставлены суглинками и глинами с органическимиостатками в основании разреза, постепенно сменяю-щимися морскими глинами синего цвета; поздний го-лоцен - аллювиальные и аллювиально-озерно-болот-ные отложения (свита Тхайбинь - а,аlbIV3tb1, 2) имеютширокое распространение и характеризуются посте-пенным переходом от песков к супесям и суглинкам,местами с включениями органических остатков.В верхней части разреза четвертичных отложенийпрослеживаются болотно-озерные образования свитВиньфук (lbIII2vp3), Хайхынг (lbIV1-2hh1) и Тхайбинь(аlbIV3tb1) - слабые песчано-глинистые грунты с орга-ническими остатками. Широкое распространение во-донасыщенных песчано-глинистых отложений с вклю-чением органики свиты Хайхынг (lbIV1-2hh1) определя-ет высокую степень сложности инженерно-геологических условий рассматриваемой территории.Присутствие органического вещества с различной сте-пенью разложения в слабых грунтах lbIV1-2hh1 создаетпространственную неоднородность и анизотропиюстроения, состояния и свойств грунтов. Толща слабыхпород свиты Хайхынг имеет наиболее широкое распро-странение в районах Тыльем, Хоангмай, Тханьчи,Лонгбьен и Жалам, прерывистое - в центральной частигорода. На основе данных Нгуен Ху Фыонг и др. со-ставлена схема распространения слабых водонасыщен-ных грунтов свиты Хайхынг на рассматриваемой тер-ритории. Мощность данной толщи изменяется в широ-ких границах - от 0,1…3,0 до 25,0…30,5 м в пределахгорода. В отдельных случаях значительные изменениямощности от 0 до 25 м могут встречаться в пределахстроительной площадки. Слабые грунты свиты Хай-хынг lbIV1-2hh1 характеризуются низкими параметрамипрочности: φ = 2…11°, С = 3…19 кПа - по результатамиспытания в сдвижных приборах; φu = 1…13°,Сu = 3…23 кПа - в условиях трехосного сжатия; высо-кой сжимаемостью (а1-2 = 4,7…29,8 кПа-1).В пределах глубины градостроительного освоения Ха-ноя зафиксировано наличие двух водоносных горизонтов.Рис. 1. Расположение эпицентров землетрясений в тектонической структуре Северного Вьетнама:1 - докембрийская Южно-Китайская платформа; 2-4 - складчатые структуры: 2 - каледониды, 3 - варисциды, 4 - индосиниды;5 - породы верхнего палеозоя - триаса в субгоризонтальном (платформенном) залегании; 6 - субгоризонтально залегающие вулканитыверхней юры - мела; 7 - континентальные отложения верхнего мела в грабенах; 8 - лейкограниты палеогена; 9 - щелочные вулканитыпалеогена; 10 - раннедокембрийские комплексы основания рифта р. Красной: а - на поверхности, б - под четвертичными отложениями;11 - синрифтовые отложения миоцена; 12 - предполагаемая палеограница распространения вулканитов поздней юры - раннего мела.В нижнем левом углу показаны магниты землетрясений. В правом верхнем углу показано положение рифта р. Краснойи его продолжение в морскую область (депрессии Сонг Хонг)Повсеместное распространение в городе имеет плей-стоценовый слабонапорный водоносный горизонт (qp),водовмещающими породами которого являются круп-нообломочные образования (галька и гравий) и пески(аIlc, а,арII-III1hn и аIII2vp1). Коэффициент водопрово-димости горизонта составляет от 50 до 2 300 м2/сут, ко-эффициент фильтрации грунтов горизонта - от 20 до68 м/сут. Отмечается широкое варьирование содержанияжелеза Fe2++Fe3+ - от 0,09 до 37,13 мг/л.Крупнообломочные грунты и пески свит Ханой иВиньфук рассматриваются как важный несущий гори-зонт для свайных фундаментов в Ханое.В верхней части разреза современных аллювиаль-ных отложений (аIV3tb1,2), представленных водонасы-щенными песками, местами с гравием, прослеживаетсяголоценовый водоносный горизонт (qh). Коэффициентводопроводимости изменяется от 20 до 790 м2/сут, ча-ще - 200…400 м2/сут. Содержание общего железа вэтом горизонте может достигать 60,0 мг/л. Положениестатического уровня водоносного горизонта зависит отинтенсивности атмосферных осадков и уровня воды вр. Красной и изменяется в пределах 1…5 м в течениегода.Для обоих горизонтов характерно широкое варьи-рование величины рН и Eh. Для водоносного горизонтаqp: рН = 4,1-8,4 и Eh = -63 . +140 mВ, для горизонтаqh: рН = 4,0-8,6 и Eh = -88 . +132 mВ. Колебания ве-личины рН и Eh таких водоносных горизонтов связаныс наличием органических соединений в разрезе, со сте-пенью загрязнения грунтовых вод за счет утечек изканализационной системы и свалок хозяйственно-бытовых отходов, а также влияния атмосферных осад-ков, насыщенных кислородом. Содержание легкоокис-ляемой органики, определяемое по величине перманга-натной окисляемости, имеет относительно невысокиезначения: для горизонта qр - 5,3 мгО2/л, qh -4,0 мгО2/л. Анаэробные условия в подземной среде,которые фиксируются по величине Eh, связаны с нали-чием в грунтовых водах трудноокисляемой органикитехногенного генезиса и озерно-болотных отложенийсвиты Хайхынг (lbIV1-2hh1). Как известно, в условияхбескислородной среды происходит активная электро-химическая коррозия металлических конструкций. Нанекоторых участках города содержание NH4+ в этихгоризонтах может достигать до 193,6 мг/л (qh) и75 мг/л (для qр), что свидетельствует о загрязнениигрунтовых вод хозяйственно-бытовыми стоками.Большая часть разреза четвертичных отложениймощностью до 120 м в пределах территории города -это водонасыщенные песчано-глинистые породы, в томчисле грунты малой степени литификации, содержа-щие природную органику. Они рассматриваются каксреда развития плывунов, суффозионных процессов,тиксотропных явлений в глинистых грунтах, склоно-вых процессов (оползни, оплывания) на незакреплен-ных берегах рек и котлованов (таблица).Развитие экзогенных процессов в различных генетических типах песчано-глинистых отложений ХанояГеологическийиндекс Генетические типы, их состав и показатели консистенции Развитие процессовtH (техногенныеотложения)Насыпные и намывные грунты - пески, суглинки и супесис примесью отходовНеравномерная сжимаемость, осадка земнойповерхности, коррозия строительных материаловaIV3tb2Суглинки, супеси, мелко- и тонкозернистые водонасыщенныепески, местами с гравием; для суглинистых разностейIL = 0,48-0,82Оползневые деформации, фильтрационные деформации,эрозия, разжижениеalbIV3tb1 Водонасыщенные суглинки с органическими остатками;IL = 0,75-1,26Неравномерная сжимаемость, оползневые деформации,тиксотропия, наплыв пород в подземные выработкиСуглинки, глины и супеси; IL = 0,21-0,85 Оползневые деформации, выдавливание породдна котлованaIV3tb1 Мелко- и среднезернистые водонасыщенные пески, овместами с супесями или гравиемФильтрационные деформации, разжижение, водопритокив котлованы, агрессивность подземных водmIV1-2hh2 Глины и суглинки; IL = 0,40-0,69 Выпор дна глубоких котловановlbIV1--2hh1 Водонасыщенные суглинки и глины с органическимиостатками, торфы (0,3-1,7 м); IL = 0,75-1,95Неравномерная сжимаемость, оползневые деформации,осадка земной поверхности при водопонижении,тиксотропияlbIII2vp3 Суглинки и глины, местами с малым содержанием органики;IL = 0,58-1,08Неравномерная сжимаемость, оползневые деформации,тиксотропияa,lIII2vp1,2 Глины, суглинки и супеси; IL = 0,03-0,75 Оползневые деформации, выпор дна глубокихкотловановaIII2vp1 Мелко-, средне-, крупнозернистые водонасыщенные пески,местами с гравием, галькой или супесями Фильтрационные деформации, водопритоки в котлованыa,apII-III1hn Водонасыщенные галечно-гравийные отложения, местамикрупнозернистые пески; Е0 > 80 кПа Водопритоки в котлованыaIlc Водонасыщенные галечно-гравийные отложения, мелко-и крупнозернистые с суглинками; Е0 > 80 кПа Водопритоки в котлованыВажное значение для развития ряда экзогенныхпроцессов (затопление территорий, повышение уровнягрунтовых вод, эрозия русел и берегов р. Красной,оползневые деформации береговой зоны реки, плыву-ны, суффозия, неравномерные осадки сооружений,осадки земной поверхности при водопонижении и др.)имеет не только специфика инженерно-геологическихи гидрогеологических условий территории, но такжеклиматических и гидрологических факторов. Крометого, необходимо учитывать инженерную деятельностьв пределах территории города.Значительное количество годовых атмосферныхосадков (1015…2536 мм), гидрологические особенно-сти р. Красной предопределяют развитие весьма опас-ных процессов, влияющих на большую часть террито-рии города за счет его подтопления и затопления.В периоды половодий и паводков скорость теченияводы р. Красной может достигать от 1,6 до 2,3 м/с, мес-тами 3…4 м/с. В результате воздействия речных водпроисходит эрозия (подмыв) русла и берегов, сложен-ных песками, супесями или суглинками свиты Тхай-бинь (аIV3tb1,2). Кроме того, специфические особенно-сти расположения высоких пойм и берегов р. Краснойпредопределяет возможность развития оползневых де-формаций в береговой зоне, что зафиксировано в уча-стках Нгоктху, Бодэ и др.На территории города широкое распространениеимеют водонасыщенные песчаные породы свиты Тхай-бинь (аIV3tb1,2), а также свиты Виньфук (аIII2vp1), ко-эффициент неоднородности гранулометрического со-става которых изменяется в пределах 3,0…9,6, реже -более 10, что при повышенных градиентах напора оп-ределяет развитие суффозионных процессов. В этихпесках также отмечается проявление плывунныхсвойств при низких коэффициентах неоднородности.Именно развитие фильтрационных деформаций в осно-вании защитной дамбы от наводнений, построеннойвдоль берега р. Красной на территории Ханоя, можетприводить к ее разрушению. Подобные явления (раз-рушение дамбы) наблюдались в течение ряда лет (1903,1915, 1971 гг. и др.).К настоящему времени объемы откачиваемых под-земных вод с целью питьевого и промышленного водо-снабжения города достигают 700 000 м3/сут, в даль-нейшем суточный расход воды увеличится до 950 000-1 050 000 м3/сут к 2015 г. и до 1 180 000-1 250 000 м3/сут к 2020 г. Большая часть воды забира-ется из плейстоценового водоносного горизонта (qp).Непрерывный рост дебита водозаборных скважин вы-зывает образование депрессионных воронок с понижени-ем уровня в ряде зон: от 13 до 18 м (Тханьконг, Нго-сильен, Донтхуй, Натывонг и др.); 18…32 м (Майзич,Нгокха, Хадинь, Тхыонгдинь, Танчьеу, ДайКим, Фап-ван и др.).Снижение уровня подземных вод приводит к суще-ственному росту эффективных напряжений, что опре-деляет уплотнение слабых песчано-глинистых пород идеформации земной поверхности, а также развитиедополнительных осадок построенных зданий и подзем-ных сооружений. Так, например, формирование об-ширной пьезометрической депрессии на площади до250 кв. км (До Ван Бинь, 2006) с максимальным пони-жением уровня до 32 м за счет водозабора подземныхвод привело к осадке земной поверхности.На основании результатов наблюдений за осадкамиземной поверхности с 1988 по 1995 г. при водопониже-нии по 80 наблюдательным реперам на территорииСтарого города выделены 2 зоны - Чан Минь и НгуенВан Дан. Первая, включающая участки от Нгатывонгдо Вандьен, имеет скорость оседания земной поверх-ности более 20 мм/год; вторая - Хадонг, Хадинь, Кау-быоу, Каумой, Фапван и от Тханьконг до Нгосильеноседает со скоростью 10…20 мм/год; на остальной тер-ритории города скорость осадки меньше 10 мм/год.Максимальные величины оседаний существенно раз-личаются в отдельных районах города. Так, например, научастках Хадинь - 133,4 мм (1988-2002 гг.), Фапван -371,4 мм (1988-2002 гг.) и Тханьконг - 160,5-194,3 мм(1993-2001 гг.), что соответствует величине водопониже-ния до 17 м (1987-2002 гг. - Хадинь), до 16,7 м (1985-2002 гг. - Фапван) и до 14 м (1988-2002 гг. - Тханьконг).Величина оседания земной поверхности в большей степе-ни зависит от мощности малолитифицированных сжи-маемых озерно-болотных отложений свиты Хайхынг(lbIV1-2hh1). Так, например, мощность слабых грунтовlbIV1-2hh1 варьирует на участке Хадинь от 6 до 12 м,Тханьконг - 8…18 м и Фапван 6 - 27 м.Длительные и неравномерные осадки характерныдля 4-6-этажных зданий Старого Ханоя, построенных в70-80 гг. прошлого века на фундаментах неглубокогозаложения, иногда на пирамидальных сваях (до 3,6 м),в микрорайонах города, в которых широко развитыслабые водонасыщенные грунты с органическими ос-татками свиты Хайхынг (lbIV1-2hh1). Величина осадокзданий варьировала от 100 до 400 мм, в отдельных слу-чаях превышала 1200 мм.Наличие в верхней части разреза Ханоя слабых во-донасыщенных песчано-глинистых отложений прово-цирует рост сейсмической активности территории, какестественной, так и наведенной. Эффект последнейнеоднократно отмечался при забивке свай, длительномвоздействии динамических и вибрационных нагрузокот транспорта и работающего оборудования. Крометого, широкое распространение водонасыщенных пес-чаных отложений свиты Тхайбинь (аIV3tb1,2) при не-глубоком залегании уровня грунтовых вод (меньше5 м) вдоль р. Красной предопределяет возможностьразжижения песков при сильных землетрясениях.Результаты многочисленных исследований одно-значно доказывают, что проявление сейсмической ин-тенсивности на земной поверхности может меняться от+2 до -2 баллов в различных инженерно-геологическихусловиях. Причем наиболее опасными в сейсмическомотношении являются области распространения рыхлыхобводненных отложений. Основными факторами изме-нения степени локальной сейсмической опасности яв-ляются: геолого-литологическое строение, геоморфо-логические и гидрогеологические условия, физико-механические и сейсмические свойства песчано-глинистых отложений, экзогенные геологические про-цессы. Из техногенных факторов особое значение име-ет распространение и мощность насыпных грунтов иплотность застройки территорий.Согласно картам обзорного сейсмического райони-рования территории Вьетнама, а также детальногосейсмического районирования Ханойского прогиба иего окрестностей, сейсмичность территории Ханоя со-ответствует 7 и 8 баллам шкалы МSК-64. На основеинженерно-геологического районирования в масштабе1:25 000 города, данных общего и детального сейсми-ческого районирования Нгуен Дык Манем [2. С. 24]выполнено сейсмическое микрорайонирование (СМР)Старого Ханоя. Целью проведения работ по СМР явля-ется выделение в пределах данного сейсмического рай-она участков с существенно различными грунтовымиусловиями и определение сейсмической балльности наэтих участках. По результатам этих работ центральнаячасть города Ханоя была разделена на 4 района с раз-личной балльностью: 7, 8, 8-9 и 9. Район с 7 балламиприходится на Донгань (северная часть города). Районв 8 баллов - в пределах большой части территории го-рода Ханоя и его окрестностей. Район с 8-9 баллами -в южной части. Район с 9 баллами - поймы, распола-гаемые вне защитных дамб р. Красной с небольшойглубиной уровня грунтовых вод - 2-4 м (Тханьчи).Выводы:1. Широкое распространение слабых песчано-глинистых грунтов с органическими остатками свитыХайхынг (lbIV1-2hh1) и водонасыщенных тонко- и мелко-зернистых пылеватых песков свиты Тхайбинь (aIV3tb1,2),нестабильность гидрогеологических условий, широкийспектр развития экзогенных процессов, а также сейсмич-ность региона предопределяют сложность градострои-тельной деятельности на территории г. Ханоя.2. Активность и особенности развития экзогенныхпроцессов в г. Ханой определяются природными и тех-ногенными факторами. К ним относятся специфиче-ские климатические условия региона и гидрологиче-ские особенности р. Красной, наличие слабых песчано-глинистых водонасыщенных грунтов, изменение на-пряженного состояния пород при снижении напоров врезультате использования водоносных горизонтов дляводоснабжения города.3. Расширение границ города, сложность инженер-но-геологических условий территории, в том численаличие слабых грунтов и рыхлых песчаных водона-сыщенных отложений в верхней части разреза, а такженеглубокое залегание грунтовых вод предопределяютнеобходимость проведения сейсмического микрорай-онирования для территории Большого Ханоя.

Скачать электронную версию публикации