Вопросы создания инженерно-геологических карт длительный период занимали одно из важнейших мест в инженерной геологии. Представления о назначении, содержании, способах и методике (технологии) составления этих карт с момента их появления до конца прошлого века существенно изменялись, сопровождались дискуссиями и спорами в публикациях и на совещаниях.
В истории развития взглядов по вопросам инженерно-геологического картографирования можно выделить четыре этапа. Первый из них охватывает период до 1945 г. включительно, второй — 1946–1962 гг., третий — 1963–1990 гг., четвертый — с 1991 г. по настоящее время. Наиболее важную роль в развитии теоретического базиса инженерно-геологического картографирования имели работы второго этапа.
Этот этап — время создания первых инженерно-геологических карт и начала дискуссии об их содержании, назначении и масштабах. Именно в этот период инженер-геологами были разработаны макеты так называемых военно-геологических карт, широко использовавшихся в ходе Великой Отечественной войны.
Первые инженерно-геологические карты, скорее схемы, по-видимому, начали составляться в 20-х гг. XX века. Об этом свидетельствует такой факт: в начале 30-х гг. термин «инженерно-геологическая карта» уже существовал. Однако инструкций по их составлению еще не было. Так, согласно руководству для производства геологических работ, изданных в 1933 г. Союзгеоразведкой, гидрогеологические и литологические карты при геологической съемке должны были составляться так, чтобы они могли явиться пособием при разрешении инженерно-геологических вопросов, возникающих в районе исследований. Однако каких-либо указаний об инженерно-геологических картах, необходимости и способах их составления в руководстве нет.
Одна из первых инженерно-геологических карт была составлена З. А. Макеевым для г. Уфы и его окрестностей в масштабе 1:500 000. Ее содержание доложено автором на I Всесоюзном гидрогеологическом съезде в 1931 г. (Макеев, 1934). По современным представлениям, это карта оценочного инженерно-геологического районирования. Она составлена на основе геологической карты, с учетом всех физико-геологических явлений, которые могут иметь место на тех или иных участках (оползни, карст, крутые склоны, близость грунтовых вод от поверхности, устойчивость грунтов и т. д.). На карте разными типами штриховки выделены площади по степени благоприятности (пять категорий) для возведения различных сооружений: 1) площади, явно непригодные для строительства (оползни, сильное закарстование); 2) площади малопригодные (могут быть использованы на некоторых участках, где карст слабо выражен); 3) площади более благоприятные, чем площади предыдущей группы (карстовые явления несколько уменьшены: зависимость величины карста от толщины покрышки пород уфимского яруса); 4) площади достаточно благоприятные (карстовые явления смягчаются и не носят катастрофического характера); 5) площади надежные (карст отсутствует).
Подобные карты были составлены инженером Пономаревым для некоторых территорий промышленного строительства Западной Сибири и Б. И. Айзиным для района г. Горького. Последний выделил на карте устойчивости отдельных участков оползневого района г. Горького масштаба 1:50 000 шесть участков различной степени устойчивости: участки неустойчивого состояния (неустойчивые и совершенно неустойчивые) и участки устойчивого состояния (совершенно устойчивые, устойчивые, временно неустойчивые, временно устойчивые) в зависимости от наличия условий и факторов, отрицательно действующих и нарушающих равновесие масс, направления развития оползневого процесса (прогрессирующее, регрессирующее, отсутствие его) и практического значения для строительства (Айзин, 1936).
Одна из первых мелкомасштабных инженерно-геологических карт была составлена в 1933 г. Н. И. Николаевым. Ее содержание описано в более поздней публикации автора (Николаев, 1936). Карта охватывает территорию Самарского и Саратовского Заволжья и построена по принципу выделения однородных в инженерно-геологическом отношении районов. Районы выделены на основании ряда однородных геологических и инженерно-геологических признаков, учитывающих геологическое строение территории, литологический состав пород, их физико-технические свойства, гидрогеологическое и геоморфологическое строение. Легенда к карте районирования содержала инженерно-геологическую характеристику каждого из 13 выделенных районов, учитывала технические условия проекта ирригации обширных территорий Заволжья и тип строительства. Основным признаком при районировании было рассмотрение территории с точки зрения качества основания таких проектируемых гидротехнических сооружений, как высоконапорные плотины и мощные насосные станции.
Развитие работ по составлению инженерно-геологических карт, различия в понимании их назначения, содержания и методики составления привели во второй половине 40-х гг. к дискуссии по этим вопросам. Наиболее активными ее участниками, судя по публикациям, были Н. И. Николаев, П. Н. Панюков, Г. И. Архангельский, А. М. Жирмунский.
Н. И. Николаев, рассмотрев проблему инженерно-геологической карты, определил свои взгляды на содержание этого понятия, дал классификацию инженерно-геологических карт и описал принципы их составления (Николаев, 1936). По его мнению, «инженерно-геологические карты должны быть картами, которые изображают распределение одного, или нескольких, или, наконец, целого комплекса элементов, являющихся предметом инженерно-геологического изучения. Это могут быть как карты, построенные по принципу разложения, анализа материала, — аналитические (курсивное выделение — Трофимов, Красилова) карты, так и по принципу обобщения некоторого синтеза материала — синтетические карты» (Николаев, 1936. С. 249). При этом Н. И. Николаев оговаривает, что впервые термины «аналитические» и «синтетические» карты употребил профессор Е. В. Милановский, выступая в прениях по докладу автора по вопросам региональной инженерной геологии.
Содержание инженерно-геологической карты, по мнению Н. И. Николаева, диктуется специфическими особенностями того или иного вида строительства в соответствии с требованиями, предъявляемыми к горной породе как грунту, стадией проектирования и масштабом карты. На начальных стадиях проектирования требуются менее детальные карты, на последующих — всё более и более крупномасштабные. В качестве основных задач картографирования им были выдвинуты: 1) необходимость научиться составлять инженерно-геологические карты разных масштабов; 2) умение составлять такие карты, которые учитывают характер строительства и все специфические особенности, свойственные тому или иному типу сооружения.
Н. И. Николаев предложил разделять инженерно-геологические карты на три большие группы. Первую составляют инженерно-геологические карты, которые используются на начальных стадиях проектирования (стадии гипотезы). Характерными особенностями этих карт должен быть охват значительной площади и небольшой масштаб (1:420 000; 1:500 000; для некоторых районов — 1:200 000). По типу эта карта должна быть синтетической. «На ней должны быть выделены инженерно-геологические районы, которые будут давать одинаковые показания и противопоказания на различные инженерные вопросы. Районы выделяются на основании однородных естественно-исторических условий. Но при этом необходимо, чтобы эти карты имели определенное целевое назначение и составлялись только для одного или нескольких однородных объектов исследования. Для построения мелкомасштабных карт должна быть проделана большая работа по суммированию, критической оценке и анализу всего имеющегося материала по всему комплексу естественно-исторических условий» (Николаев, 1936. С. 252, 253). Построение мелкомасштабных аналитических карт кажется Н. И. Николаеву малоцелесообразным (за исключением некоторых особых случаев).
Вторую группу составляют инженерно-геологические карты, которые удовлетворяют требованиям следующих стадий проектирования. Они создаются на основе детального изучения окончательно выбранных участков и должны быть значительно более крупных масштабов (1:50 000; 1:25 000; 1:10 000 и более крупных). Карты этого типа должны делиться на аналитические и синтетические. Первые предлагалось строить дифференцированно по объектам изучения и типам сооружения в основном в крупном и среднем масштабе. Подчеркивалось, что такие карты могут быть самыми разнообразными по содержанию (например, угла внутреннего трения в грунтах, коэффициента фильтрации, объемного веса, пористости, трещиноватости и т. п.). Обсуждалась возможность отражения распределения той или иной константы грунта для разных глубин, т. е. ставился вопрос о создании карт-срезов.
К синтетическим картам этой группы были отнесены крупномасштабные карты, которые должны были строиться на основании учета большого количества факторов геологического, гидрогеологического и инженерно-геологического содержания. В легенде таких карт должна даваться не только относительная характеристика, но обязательно должны быть сведены количественные показатели параметров, которые с максимальной четкостью отвечали бы на конкретные вопросы. Эти карты должны быть также различны для различных объектов строительства и различных типов проектируемых сооружений. Они должны быть «отчетными» картами о результатах исследования инженер-геологов. Однако методика составления и легенда таких карт еще не были разработаны. Все вопросы в этом направлении решались одиночками, стихийно, хотя им следовало бы быть темой какого-либо научно-исследовательского института, который во всем объеме поставил бы проблему инженерно-геологической карты и дал ей определенное разрешение.
В третью группу Н. И. Николаев предлагал объединить специальные инженерно-геологические карты. Он считал, что в инженерной геологии, как в геологии в целом, должны быть мелкомасштабные (1:1 000 000 и т. д.), обзорные региональные карты, характеризующие значительные территории. В эту же группу Н. И. Николаев относил и специальные военно-геологические карты. Среди них основными предлагалось считать крупномасштабные синтетические карты, отличающиеся четкостью и простотой построения. Эти карты предлагалось составлять по литологическому принципу, с нанесением большого количества разнообразных специальных военных данных. Содержание этих карт было таким, что ими мог пользоваться не только специалист-геолог, но и войсковой командир (Муратов, 1933).
Н. И. Николаев также поставил вопрос о необходимости дополнять инженерно-геологическую карту соответствующей инженерно-геологической графикой (профиля, детальные разрезы, сводные колонки, графические изображения различных констант грунта, их зависимости и пр.).
Несколько иную позицию в рассматриваемом вопросе занимал Г. И. Архангельский. В статье «Приемы составления гидрогеологических и инженерно-геологических карт» (1937) он на конкретном примере («Карта показателей устойчивости и несущих свойств пород и их комплексов», масштаб 1:15 000) делится своим опытом составления карт и своим отношением к их существу, отмечая, что дело это совсем новое, трудное и ответственное, и нужно много и вдумчиво поработать, чтобы дать достойные подражания образцы (Архангельский, 1937).
По мнению Г. И. Архангельского, «инженерно-геологическими картами могут являться карты, фиксирующие для той или иной территории развитие в пространстве и во времени различных инженерно-геологических процессов» (Архангельский, 1937. С. 25), например, осадок грунтов под сооружениями, движений или условий равновесия грунтов в различной обстановке и т. п. Базой для составления инженерно-геологических карт должны служить: «Прямое изучение инженерно-геологических процессов, изучение современных геодинамических явлений на данной территории, тщательное исследование материальной среды, на которой расположены или будут расположены инженерные сооружения, и всей естественно-исторической обстановки» (там же). Инженерно-геологические карты должны сопровождаться или предваряться вспомогательными картами (картой рельефа, литологического строения изученной территории, гидрогеологическими картами, картами состава, состояния и свойств пород (грунтов)). Карта не будет инженерно-геологической, если она лишь содержит фактический материал о распространении, составе, состоянии и свойствах пород без совмещения его с картируемыми инженерно-геологическими явлениями, построениями, заключениями и др.
Универсальных инженерно-геологических карт, по мнению Г. И. Архангельского, не может быть. Инженерно-геологические карты, составленные для обоснования конечных стадий проектов тех или иных инженерных сооружений, должны содержать прямые и четкие указания, заключения и фактический материал, необходимый для расчета инженерно-геологических процессов. За термином «инженерно-геологические карты» должно быть сохранено лишь его обобщающее определенную группу карт значение. Название (заголовок) каждой отдельной инженерно-геологической карты должно прямо отражать и передавать сущность ее содержания.
Представленная в работе «Карта показателей устойчивости и несущих свойств пород и их комплексов» отвечает на практические запросы, выдвинутые проектом переустройства ирригационной системы района. Они сводятся к выбору наиболее благоприятных мест для расположения сооружений, характеристике несущих свойств развитых на них грунтов, устойчивости их в откосах, представлению данных для расчета сохранности откосов глубоко врезающихся каналов. Легенда к карте представлена в виде таблицы, в которой показаны типы штриховки, с помощью которой выделены на карте области развития рыхлых и плотных галечников, галечников, перекрытых другими породами, а также область развития суглинков, супесей и глинистых песков. Далее в таблице даются характеристика свойств каждой разновидности галечников (удельный вес, объемный вес, относительная плотность, коэффициент фильтрации) и общая инженерно-геологическая характеристика степени и характера их деформируемости под нагрузкой, и величина угла устойчивого откоса. Для характеристики условий устойчивости в откосах выемок суглинков, супесей и глинистых песков в таблице приводятся дополнительно величины сцеплений, углов внутреннего трения для зоны выше зеркала грунтовых вод и ниже его.
Предложенный образец инженерно-геологической карты, по мнению Г. И. Архангельского, показывает, что содержание ее может слагаться из прямых указаний (углы откосов в галечниках), из материалов к расчетам (углы трения и сцепления для связных грунтов) и косвенных качественных характеристик свойств пород (относительная плотность галечников). Последние, не давая конкретных указаний о величине допустимых нагрузок на породу, позволяют обоснованно сделать выбор наиболее благоприятного участка для строительства.
Чрезвычайно важное значение имел выход в свет статьи П. Н. Панюкова «О методике составления инженерно-геологических карт» (1937), в которой он высказал свои представления об инженерно-геологической карте, детально изложил свое видение содержания инженерно-геологической графики, которая должна сопровождать карту. В этой работе автор выступал против распространенного взгляда, согласно которому инженерная геология не является наукой, поскольку она якобы не имеет специфического для инженерной геологии предмета исследования. Выступал он и против других представлений, согласно которым инженерная геология — это только «научная дисциплина» или только «описательная наука». Им было провозглашено и обосновано утверждение: инженерная геология — полноценная наука, занимающаяся описанием, объяснением, анализом и синтезом, экспериментом и теорией.
Инженерно-геологическая карта, по мнению П. Н. Панюкова, является картой синтетической. Высказанное Н. И. Николаевым мнение о возможном существовании «аналитических» карт кажется ему необоснованным взглядом. Согласно его представлениям, составлению инженерно-геологической карты предшествует «большая аналитическая работа по анатомированию отдельных моментов сложного комплекса инженерно-геологических особенностей и свойств исследуемой территории» (Панюков, 1937. С. 106). «Вся подготовительная работа сводится к составлению ряда графических и аналитических материалов, прорабатываемых друг за другом в определенном порядке, зависящим главным образом от геолого-исторических особенностей площадки» (Там же. С. 107).
П. Н. Панюков подробно рассмотрел содержание материалов, предшествующих созданию инженерно-геологической карты. Они включают: 1) составление топографического плана с характеристикой проектируемых сооружений; 2) геоморфологическую карту рельефа с физико-геологическими явлениями; 3) карту рельефа и геолого-литологическую карту коренных пород; 4) карту четвертичного покрова (любопытно, что при этом рекомендуется изображать два первых от поверхности земли слоя в виде перемежающихся полосок, ширина которых показывает различные мощности слоев, что нашло широкое использование в практике составления карт); 5) гидрогеологическую карту; 6) проработку инженерно-геологических колонок и разрезов; 7) составление инженерно-геологических профилей по наиболее важным и ответственным направлениям стройплощадки; 8) карту поверхностей важнейших пластов несущего слоя площадки (в разноцветных изолиниях).
Эти материалы ложатся в основу инженерно-геологической карты, которая в итоге «должна изображать участки: 1) с различной величиной допускаемых напряжений на грунт, при этом выделяются участки в следующих пределах: ослабленные, средней и высокой несущей способности (в легенде следует приводить порядок цифр допускаемых единичных напряжений и коэффициент запаса, принятый для отдельных групп грунтов в отношении несущих свойств); 2) в той или иной мере геологически неустойчивые, с соответственной физико-технической характеристикой (в легенде) этих объектов; 3) требующие при освоении инженерных мероприятий по приведению в годность. При этом следует указать в легенде, какого типа эти мероприятия и инженерно-геологические условия их осуществления» (Там же. С. 110).
Решающим признаком выделения инженерно-геологических участков, т. е. признаком инженерно-геологического районирования, является инженерно-строительная оценка отдельных участков. Эта оценка определяется: 1) характером сложения несущего слоя воздвигаемых сооружений — степенью его однородности, выдержанности, уплотненности и т. п.; 2) величиной допускаемого давления на грунты, слагающие отдельные участки; 3) объемом земляных работ, потребным для вертикальной планировки участка; 4) необходимостью различного рода мероприятий по обеспечению условий геологической устойчивости; 5) условиями организации подземного хозяйства; 6) удовлетворенностью участка с точки зрения специальных требований к естественному основанию; 7) условиями организации транспортных путей; 8) пригодностью участка для различного типа инженерных устройств; 9) архитектурно-композиционными особенностями участка.
В легенду инженерно-геологической карты П. Н. Панюков рекомендовал включить сводные типовые инженерно-геологические колонки. Желательно на картах помещать инженерно-геологические профили: или на полях карты или на самих картах, устраивая для размещения их срезы (способом, известным в американских геологических картах).
К концу 30-х гг. ХХ века методическая сторона составления инженерно-геологических карт по принципу выделения инженерно-геологических районов, охватывающих элементы определенных геолого-морфологических структур, и дальнейшего выделения в пределах одного района инженерно-геологических подрайонов и участков по признакам грунтовых условий была достаточно разработана Московским геологическим трестом и другими организациями. Появились и другие оригинальные карты. Например, Н. Я. Денисовым составлена карта просадочности грунтов по Большому Левобережному и Сухопадинскому каналу Терской оросительной системы масштаба 1:500 000, на которой различного типа штриховкой вдоль существующих каналов показана величина вертикального смещения с выделением шести градаций: просадка отсутствует; до 30 см; до 50 см; до 100 см; до 150 см; до 200 см. На фоне штриховки цифрами показано распространение просадок в процентах от общей длины конкретного участка (Денисов, 1937).
Широкое распространение получили крупномасштабные инженерно-геологические карты, которые обычно отражали грунтовые условия на отметке заложения фундамента обычной конструкции зданий, т. е. на 1,8–2,0 м от поверхности. При этом расчетные величины допускаемых давлений давались для ширины фундаментов ленточных 80–100 см или отдельных подушек шириной 2 м. При таких условиях и производилось выделение подрайонов и участков, характеризующихся свойственными им грунтовыми условиями и определенной величиной несущей способности или отличающихся инженерно-геологическими особенностями и требующими специальных работ (дренаж, подсыпка и др.). Для изображения последовательности залегания двух верхних слоев грунтов часто использовался способ параллельно расположенных полос, или способ «просвечивающего» слоя. При проектировании более серьезных сооружений этого было недостаточно, особенно при небольшой мощности двух первых слоев. Часто инженерно-геологическая карта и карта инженерно-геологических районов давались отдельно одна от другой. Казалось, что желательно совмещение этих двух карт в одну. Шли поиски путей решения этих проблем.
К. Л. Беляевым была сделана попытка составить инженерно-геологическую карту района ст. Перерва масштаба 1:2000 с отображением состава и свойств трех-четырех слоев. Изображение слоев грунта на карте начинается с верхнего слоя, причем соответствующие ему полосы проводятся на всех участках его распространения в одном горизонтальном направлении. Затем наносится изображение второго слоя в полосах вертикальных и не пересекающих горизонтальные полосы. Третий слой показывается опять в горизонтальных полосах, уходящих под предыдущие. Расстояние между полосами выдерживается постоянным, ширина их отражает мощность слоя. Затем производится окончательное оконтуривание пунктиром для каждого пласта границ его распространения и границ перемены интервалов мощности. На построенной таким образом карте с учетом конкретных условий строительства наносятся сплошной линией границы инженерно-геологических районов, подрайонов и отдельных участков. В легенду карты включалась послойная характеристика и описание инженерно-геологических районов и их подразделений.
Итак, в течение первого этапа создания инженерно-геологических карт преобладала точка зрения, что они могут составляться только применительно к определенному виду строительства (дорожному, гидротехническому и т. п.) с учетом запросов и требований проектировщиков. Все внимание было сосредоточено в основном на крупно- и среднемасштабных картах, без которых невозможно было проектирование сложных сооружений. Однако ведомственная раздробленность, отсутствие единых правил общеобязательной методики составления инженерно-геологических карт привели к тому, что карты были продуктом свободного творчества инженер-геологов. Каждая проектная организация предъявляла свои требования к инженерно-геологическим изысканиям, разрабатывала свои воззрения на составление инженерно-геологических карт, свои приемы и способы обоснования проектов в соответствии со своими возможностями.
Второй период (1946–1962) в истории создания инженерно-геологических карт охватывает время быстрого развития экономики страны в послевоенное время, освоения совершенно новых крупных регионов. Это обусловило необходимость проведения не только инженерно-геологических изысканий в связи с проектированием и строительством конкретных объектов, но и так называемых опережающих региональных инженерно-геологических работ на огромных территориях всей страны. В соответствии с этим перед инженер-геологами встала задача не только совершенствования ранее созданных методик составления средне- и крупномасштабных карт, но и разработки принципиально новой методики создания мелкомасштабных инженерно-геологических карт на огромные территории Советского Союза. Все эти вопросы к концу второго периода, который мы связываем с 1962 г. — годом проведения Всесоюзного совещания по проблемам инженерно-геологического районирования и картирования — были в основном успешно решены.
Выдающиеся разработки по методике составления инженерно-геологических карт разного масштаба были выполнены под руководством И. В. Попова (Попов, 1950; 1959; 1960; 1961). Именно он внес в методику инженерно-геологического картирования литолого-генетический и формационный принципы. Это послужило толчком для разработки карт нового типа, использующих закономерности размещения в земной коре пород, близких по своему составу и свойствам. Карты, основанные на формационном принципе, стали составляться во ВСЕГИНГЕО, МГУ и других организациях.
И. В. Поповым также разработана принципиальная схема инженерно-геологической классификации пород, в которой выделяются формации, геолого-генетические комплексы, петрографические типы и инженерно-геологические виды. Это позволило в основу картографирования положить единый подход, создать единую легенду, ведущей идеей которой являлось такое подразделение естественных сообществ горных пород, которое могло бы соответствовать различным масштабам карт. На обзорных картах могли быть в соответствии с классификацией показаны формации, на мелко- и среднемасштабных — геолого-генетические комплексы, на крупномасштабных — петрографические типы и, наконец, на детальных — инженерно-геологические виды пород.
И. В. Попов также предложил свой подход к классифицированию инженерно-геологических карт. По назначению и масштабу они были подразделены им на общие обзорные (масштаб 1:500 000 и мельче), специальные обзорные (масштаб 1:200 000 и 1:25 000), схематические: средней детальности (масштаб 1:10 000–1:5000) и детальные (масштаб 1:2000 и крупнее).
Большое внимание И. В. Попов уделил разработке макетов карт инженерно-геологического районирования. В 1945 г. им и Р. С. Кац была составлена карта инженерно-геологического районирования речных долин Европейской части СССР. На ней штриховкой были показаны регионы и районы по признакам глубины врезания речных долин, их форме, характеру новейших тектонических движений, характеру залегания пород, наличию размывов.
Под руководством И. В. Попова в 1949 г. была составлена инженерно-геологическая карта южного берега Крыма. На этой карте, являющейся по существу картой оценочного инженерно-геологического районирования, выделены устойчивые участки, допускающие все виды строительства и сельскохозяйственного использования (а), условно-устойчивые крутизной более 10° (б), неустойчивые: для которых нужен комплекс противооползневых мероприятий и не допускается полив (в). Указанные участки закрашены на карте разными цветами.
В 1949 г. под руководством И. В. Попова была составлена инженерно-геологическая карта Европейской части СССР в масштабе 1:2 500 000. На этой карте по геоструктурным признакам выделены 11 регионов, по геоморфологическим — 47 областей, по характеру пород — 146 районов.
В 1951 г. И. В. Поповым и Н. И. Николаевым составлена карта предварительного инженерно-геологического районирования Волго-Уральской части Прикаспийской низменности. На этой карте также выделены регионы, области, районы и подрайоны.
Выделение регионов на инженерно-геологических картах И. В. Попов предложил производить по геоструктурному признаку, районов — по геоморфологическому, подрайонов — по геологическому строению и участков — по другим признакам. Этот подход долгие годы использовался при проведении инженерно-геологического районирования разных регионов и страны в целом (например, в 8-томной монографии «Инженерная геология СССР», 1977; 1978).
Широкое обсуждение вопросов содержания и методики составления инженерно-геологических карт по инициативе гидрогеологической секции НИТО началось в 1952 г. и продолжалось в течение двух лет. С докладами и показом макетов карт выступали И. В. Попов, М. П. Семенов, Л. Д. Белый. Вот как суммировал ход этой дискуссии участник этих событий Л. Д. Белый.
«В дискуссии определились различные точки зрения по вопросу о принципах и методах инженерно-геологического картирования. Они могут быть сформулированы в трех принципиальных положениях, содержание которых сводится к следующему:
I. а) Инженерно-геологическая карта может составляться только применительно к определенному виду строительства;
б) инженерно-геологическая карта — это карта инженерно-геологического районирования;
в) инженерно-геологическая карта сопровождается геологической, гидрогеологической, геоморфологической и другими картами и служит для обоснования проекта сооружений;
г) инженерно-геологические карты для различных видов строительства и различных стадий проектирования представляют собой карты определенного типа;
д) инженерно-геологические карты — это карты прогноза инженерно-геологических явлений и работы проектируемого сооружения.
II. а) Инженерно-геологические карты масштаба 1:2 500 000–1:500 000 представляют собой карты общих инженерно-геологических условий. Они предназначаются для всех видов строительства. В то же время эти карты могут быть и «специализированными», составляемыми для определенных (конкретных) видов строительства;
б) карты крупнее масштаба 1:500 000 составляются для определенного вида строительства или для различных его видов: городского, курортного, дорожного;
в) инженерно-геологическое районирование является обязательным элементом инженерно-геологических карт, независимо от масштаба последних;
г) общие и обзорные инженерно-геологические карты служат для региональной или зональной характеристики инженерно-геологических условий. Их назначение сводится к предварительной оценке района строительства. Крупномасштабные инженерно-геологические карты являются синтезом всего комплекса инженерно-геологических изысканий и исследований и являются специализированными, составляемыми для конкретного вида строительства, и служат для обоснования проекта сооружения.
И первое, и второе положения в ходе дискуссии отстаивались И. В. Поповым и М. П. Семеновым.
Третье положение, отстаивающееся автором настоящей работы, весьма существенно и принципиально отличается от изложенных выше. Суть его сводится к следующему:
III. а) Инженерно-геологические карты должны составляться по единой методике и являться в своих масштабах общими для всех, а не для определенных (конкретных) видов строительства;
б) инженерно-геологические карты и инженерно-геологическое районирование — не одно и то же. Районирование является лишь дополнением к инженерно-геологической карте, имеющей свое определенное содержание. Оно осуществляется для того, чтобы подчеркнуть какие-то особые условия, тесно связанные с определенными, конкретными видами строительства. Районирование может проводиться и для оценки отдельных районов, инженерно-геологические условия которых могут в различной степени сказываться на сложности и стоимости строительства и тем самым в предпроектный период предопределять условия размещения и компоновки различных комплексов и узлов сооружений;
в) инженерно-геологические карты, включая и карты самого крупного масштаба, не подменяют всего комплекса специальных инженерно-геологических исследований, необходимых для обоснования проекта сооружения. Они являются лишь частью этого комплекса и служат на разных стадиях проектирования как для общей оценки инженерно-геологических условий, так и для определения состава и объема специальных исследований, необходимых для обоснования любого вида и типа сооружений;
г) инженерно-геологические карты должны составляться по данным инженерно-геологической съемки, за исключением мелкомасштабных карт, при наличии соответствующего фактического материала. Назначение масштаба съемки определяется задачами, которые могут решаться при помощи карты;
д) геологические, тектонические, гидрогеологические, геоморфологические и другие карты не являются обязательным и необходимым дополнением к инженерно-геологической карте. Карты эти составляются в тех случаях, когда необходимо разрешить те или иные специальные вопросы, возникающие при изучении определенных природных обстановок;
е) в содержание инженерно-геологических карт входит характеристика физико-механических свойств пород. На мелкомасштабных картах приводятся общие показатели свойств отдельных групп или комплексов пород, например, характеристики сжимаемости. На крупномасштабных картах могут быть даны определенные показатели физико-механических свойств литологически однородных и одновозрастных элементов геологического разреза. В содержание инженерно-геологических карт входят: физико-геологическая, геоморфологическая, гидрогеологическая и тектоно-сейсмическая характеристики. Они в совокупности дают представление об общих инженерно-геологических условиях отдельных частей закартированной территории;
ж) инженерно-геологические карты должны объективно отражать инженерно-геологические условия и в соответствии с масштабами освещать последние. Если карты составлять по единой методике, то в дальнейшем их можно увязывать между собой несмотря на то, что они составляются различными лицами и для различных территорий. Этого никогда нельзя будет достигнуть при произвольном содержании карт и при составлении разнообразных типов их для различных видов строительства;
з) инженерно-геологические карты не могут быть картами прогнозов. Прогнозирование различного рода явлений и работы сооружений требует широкого, разностороннего и часто специального комплекса исследований. Он охватывает области, не входящие в содержание инженерно-геологической карты. Инженерно-геологические прогнозы должны базироваться на строго обоснованных расчетных схемах, графическое отображение которых может расширять и дополнять результаты комплекса инженерно-геологических исследований. Однако инженерно-геологические прогнозы не заменяют инженерно-геологические карты. Прогнозы явлений, возникающих при работе сооружения, обычно не совпадают с инженерно-геологическим прогнозированием из-за различных подходов к этим вопросам. Поэтому нанесение на инженерно-геологические карты прогнозных данных о переработке берегов водохранилищ, возникновении оползней и фильтрационных деформаций в основании плотины привело бы к субъективным приемам картирования. Следовательно, очень важные в инженерной геологии методы диагностики, прогнозирования и проверки правильности прогноза не следует смешивать с содержанием инженерно-геологической карты» (Белый, 1964. С. 11–14).
Все эти представления находили отражение в публикациях этого периода. В частности, в методической статье В. Л. Дубровкина и Е. Г. Чаповского излагалась вторая точка зрения (Дубровкин, Чаповский, 1959). Методическая комиссия ВСЕГИНГЕО стала создавать отдельные методические указания для различных масштабов карт, а также для карт общих и специальных для определенного вида строительства.
В 1961 г. профессор М. П. Семенов в лаборатории гидрогеологии и инженерной геологии ВОДГЕО закончил составление отчета о принципиальных положениях методики инженерно-геологического картирования. Содержание этой разработки свидетельствовало о значительных подвижках во взглядах автора по сравнению с более ранним периодом и их смещением в область третьей из описанных ранее позиций. В этом отчете М. П. Семенов: а) категорически отрицал широко распространенное в кругах инженер-геологов мнение о том, что инженерно-геологическая карта должна составляться применительно к определенному виду строительства; б) резко отрицал представление о том, что инженерно-геологическая карта обобщает весь комплекс инженерно-геологических исследований или изысканий; в) проводил резкую границу между инженерно-геологическими картами и картами инженерно-геологического районирования, считая, что последние следует составлять на первых этапах проектирования лишь в целях сравнительной оценки различных вариантов возможного размещения сооружений; г) считал целесообразным вести составление обзорной инженерно-геологической карты на базе геологической карты того же масштаба, причем, с его точки зрения, следовало составлять две обзорные инженерно-геологические карты — для четвертичных и дочетвертичных отложений (показать особенности коренных и четвертичных горных пород на одной обзорной карте представлялось М. П. Семенову невозможным); д) считал, что утверждения некоторых авторов о том, что инженерно-геологические карты масштабов 1:1 500 000 и 1:2 500 000 могут обеспечить выбор наиболее благоприятных площадей для строительства, являются весьма преувеличенными (при этом он указывал, что даже при составлении генеральных схем строительства участки или районы проектируемых сооружений изучаются на основе специальных геолого-съемочных работ и карт в масштабах 1:200 000–1:100 000 и крупнее); е) считал, что уже в то время можно было приступить к составлению общегосударственной инженерно-геологической карты в масштабе 1:1 000 000; составление же карт масштабов 1:100 000, 1:200 000 и даже 1:500 000 он считал нереальным из-за отсутствия необходимых исходных данных; ж) обзорную инженерно-геологическую карту масштаба 1:1 000 000–1:2 500 000 целесообразно составлять сначала по отдельным геолого-географическим областям, которые не следует называть инженерно-геологическими регионами или областями.
По данным Л. Д. Белого, на «обзорной инженерно-геологической карте коренных пород М. П. Семенов предлагает показывать группы (по классификации Ф. П. Саваренского), классы и типы пород (Белый, 1964. С. 48–49). Группу скальных пород он предлагает обозначать разными тонами красного цвета, группу полускальных пород разными тонами зеленого цвета, группу нескальных пород разными тонами желтого цвета. В две первые группы, по М. П. Семенову, входят изверженные, метаморфические и осадочные породы, причем последние в первой группе характеризуются прочной цементацией, а во второй — слабой. В третьей группе М. П. Семенов показывает лишь осадочные морские и осадочные континентальные породы. В группу полускальных пород он относит туфы, туфобрекчии, обсидианы, пемзы. Группы и классы, по М. П. Семенову, показываются цветными обозначениями, а типы пород штриховкой по соответствующему цветному фону. Группы пород на карте характеризуются показателями механической прочности и деформируемости, особыми знаками и номерами, помещаемыми одновременно в таблицах пояснительной записки. Карта коренных пород сопровождается, кроме того, стратиграфическими колонками с подробным литологическим расчленением пород, а параллельно с этими колонками даются еще колонки инженерно-геологического подразделения горных пород с главнейшими цифровыми показателями их свойств и состояния. М. П. Семенов в этих рекомендациях совершенно не учитывает значения масштаба карты.
На инженерно-геологической карте для четвертичных пород он предлагает указывать контуры выходов коренных пород, мощность и состав четвертичных пород. На карте выделяются генетические типы четвертичных отложений и литологические типы пород: валунно-галечные, пески, супеси, суглинки, глины и илы. Генезис, состав и мощность четвертичных отложений он предлагает показывать на карте для отдельных типичных форм рельефа и в связи с ними. При этом должны даваться и типовые характеристики гидрогеологических условий — глубина залегания, мощность и коэффициент фильтрации каждого водоносного горизонта, химизм подземных вод. Физико-геологические явления предлагается показывать цветной штриховкой, отличной от цветов, принятых для инженерно-геологических групп пород. По М. П. Семенову, для физико-геологических явлений может потребоваться составление отдельных обзорных инженерно-геологических карт, чтобы облегчить чтение и использование обзорных карт коренных и четвертичных отложений».
Эти взгляды М. П. Семенова коренным образом отличались от позиции, которую занимало большинство инженер-геологов. Однако следует согласиться с мнением Л. Д. Белого, «что, стоя на совершенно правильных принципиальных позициях, М. П. Семенов не использовал их для создания общей методологической основы инженерно-геологического картирования. Поэтому и предложения его о приемах и способах составления инженерно-геологической карты свелись к рассуждениям, касающимся только обзорной и мелкомасштабной инженерно-геологической карты…» (Белый, 1964. С. 45).
Важной вехой в развитии инженерно-геологического картографирования явилось Всесоюзное совещание, посвященное проблемам инженерно-геологического районирования и картирования. Оно было созвано по инициативе Московского государственного университета (кафедра грунтоведения и инженерной геологии), Всесоюзного НИИ инженерной геологии и гидрогеологии (ВСЕГИНГЕО) и Московского геолого-разведочного института и прошло в Московском университете с 9 по 13 октября 1962 г. В его работе участвовали 480 специалистов из 221 организации.
На совещании было обнаружено отсутствие какой-либо согласованности в обсуждаемых вопросах. В 60 докладах и сообщениях, сделанных представителями различных организаций, вопрос о методах картирования, методике создания инженерно-геологических карт освещался по-разному. Демонстрировавшиеся карты отличались самым разнообразным содержанием.
Участники совещания приняли ряд рекомендаций по методическим и организационным вопросам, имевшим несомненно огромное значение. Прежде всего они касались назначения инженерно-геологических карт разного масштаба. Отмечалось, что мелкомасштабные карты предназначаются для общего перспективного планирования размещения всех видов строительства и для составления программ инженерно-геологических исследований. Среднемасштабные карты были признаны основным масштабом инженерно-геологических карт, освещающих общие инженерно- геологические условия территории СССР для начальных стадий проектирования различного вида сооружений и защитных мероприятий. Крупномасштабные карты также отражают общие для всех видов строительства инженерно-геологические условия территории, но могут составляться и как специализированные применительно к требованиям проектирования какого-либо конкретного вида (или нескольких видов) строительства. Но все карты, независимо от масштаба, должны строиться на единых принципах.
В рекомендациях совещания по этой позиции отмечено, что несмотря на то, что инженерно-геологические карты различного масштаба предназначены для решения задач различного характера, они должны строиться на единых принципах. Это позволит крупно- и cpeднемасштабные инженерно-геологические карты без коренной принципиальной перестройки сводить в карты мелкого масштаба, предназначенные для обзора больших территорий.
В этом же документе отмечено, что государственными инженерно-геологическими картами следует считать инженерно-геологические карты масштабов 1:1 000 000, 1:500 000 и 1:200 000. Эти карты предназначаются для планирования размещения всех видов строительства, проектирования на самой ранней стадии объектов площадного и линейного строительства и решения различных вопросов, связанных с постановкой специальных более детальных инженерно-геологических исследований. Кроме того, они могут использоваться для обобщения опыта изысканий, проектирования и строительства в различных инженерно-геологических условиях, разработки нормативных инструктивных документов на производство инженерно-геологических изысканий, разработки районных норм и технических условий на проектирование естественных оснований зданий и сооружений и решения ряда других вопросов. Эти карты должны давать достаточно четкие представления об инженерно-геологических условиях территории и основных закономерностях их изменчивости.
В рекомендациях также отмечалось, что принцип формационного (литолого-генетического) анализа строения территории, предложенный И. В. Поповым, следует считать наиболее прогрессивным при инженерно-геологическом картировании, отвечающим современному уровню развития геологической науки. Инженерно-геологическое районирование принималось в качестве обобщающего итога, вытекающего из самой инженерно-геологической карты. Подчеркивалось, что оно может проводиться по общим инженерно-геологическим условиям территории или исходя из задач, выдвигаемых отдельными видами строительства.
Совещанием были поставлены и организационные вопросы. В частности, была просьба к Государственному научно-экономическому совету Совета министров СССР о создании постоянной межведомственной комиссии для введения единой методики инженерно-геологического картирования, обязательной для всех организаций, работающих на территории Советского Союза. Второй организационный вопрос был адресован Министерству высшего и среднего специального образования СССР. Его просили предусмотреть в программах курса «Инженерная геология», читаемом в строительных вузах, введение разделов, посвященных инженерно-геологическому картированию.
Решения этого совещания имели, несомненно, огромное значение. На нем определились общие, принципиальные направления в решении поставленных на обсуждение вопросов. Оно послужило как бы толчком, после которого вопросы инженерно-геологического картографирования и районирования обсуждались на ряде региональных и специализированных совещаний (по инженерной геологии городов, по мелиоративной гидрогеологии и инженерной геологии, по инженерной геологии побережий и шельфов) инженерно-геологического характера.
Третий этап (1963–1990) — время разработки единой методики среднемасштабного инженерно-геологического картирования, создания общепринятых в системе Министерства геологии СССР макетов инженерно-геологических карт масштаба 1:200 000, издание Инженерно-геологической карты СССР масштаба 1:2 500 000, карт более крупных масштабов на многие регионы страны (Европейская часть СССР, Западно-Сибирская плита, Казахстан, юг Красноярского края и др.), крупномасштабных карт для обоснования крупнейших инженерно-строительных объектов (ГЭС, магистральные трубопроводы, железные и автомобильные дороги, города, массивы мелиорируемых земель и т. п.).
В самом начале этого периода, в 1964 г., вышла в свет книга Л. Д. Белого «Теоретические основы инженерно-геологического картирования». В ней автор обобщил позиции, предлагавшиеся различными авторами в течение первых двух периодов развития инженерно-геологического картографирования, и развил свои взгляды на принципы и методы инженерно-геологического картирования и составления инженерно-геологических карт разных масштабов. Они заключались, прежде всего, в стремлении разработать единую методику и единую легенду для составления инженерно-геологических карт, независимо от вида строительства и их масштаба. Он сформулировал общее понятие об инженерно-геологической карте — это «карта инженерно-геологических условий картируемой площади, объективно оцениваемых по характеру, свойствам и залеганию слагающих эту площадь горных пород, а также по характеру ее геоморфологических, физико-геологических, гидрогеологических и тектоно-сейсмических особенностей» (Белый, 1964. С. 135); она, прежде всего, «отражает свойства горных пород» (Там же). Л. Д. Белый считал, что содержание инженерно-геологической карты должно определяться инженерной геологией как наукой, обладающей своими собственными методами исследования, только в этом случае в основу ее построения может быть положен единый принцип. «Содержание инженерно-геологической карты будет строиться независимо от тех или иных видов строительства и будет подчинено единому и общему для всех масштабов карт принципу, а не различным методикам для разных видов строительства и для различных масштабов инженерно-геологических карт» (Там же. С. 30). Основной базой для составления инженерно-геологической карты, по мнению Л. Д. Белого, является инженерно-геологическая съемка, а ее содержание должно быть тесно связано с геологической картой. Освещение инженерно-геологических условий должно быть в объеме, отвечающем возможностям масштаба карты. Последний рассматривается в качестве единственного критерия степени ее детальности, определяется масштабом съемки, который в свою очередь зависит от специфики строительства, сложности геологических условий, степени изученности территории, от стадии проектирования.
Л. Д. Белый определил внутреннее содержание и назначение инженерно-геологических карт разного масштаба. Он поддержал и развил предложенный И. В. Поповым формационный принцип как определенный метод выделения в пространстве геолого-генетических комплексов пород, который позволяет совершенно однотипно и однозначно в любых масштабах осуществлять инженерно-геологическое картографирование. Им, на основании обобщения и анализа данных формационного учения в геологии в целом, разработана классификация формаций и внутриформационных подразделений для инженерно-геологических целей, состоящая из высших таксономических единиц — мегаформаций и формаций, средних единиц — субфаций и макрофаций и низших — фаций и микрофаций. При этом под мегаформациями — макрофациями — понимались геолого-генетические комплексы разных порядков; под фацией — одновозрастные и однородные литологические элементы или определенные породы; под микрофацией — различные модификации структуры, текстуры, свойств и состояние пород определенной фации.
Л. Д. Белый предложил способы графического изображения формационных комплексов в соответствии с выделенными таксономическими подразделениями на инженерно-геологических картах разных масштабов: соответственно от мегаформаций на обзорных картах до фаций и микрофаций — на крупномасштабных, которые рекомендовал показывать оттенками основного цвета. Основным цветом было рекомендовано выделить три группы пород: сжимаемые, слабосжимаемые и несжимаемые, а разными оттенками штриховки по цветовому фону — отображать состав, генезис и мощность четвертичных отложений на картах всех масштабов.
Им был показан путь детализации характеристики физико-геологических явлений, геоморфологических и гидрогеологических условий с укрупнением масштаба карты, то как общая инженерно-геологическая характеристика пород дополняется расширяющимся диапазоном физико-механических характеристик в виде пояснения в легенде или в специальных таблицах.
Л. Д. Белый рекомендовал районирование на мелкомасштабных и среднемасштабных картах доводить до выделения областей и районов соответственно с интегральной оценкой в баллах степени сложности инженерно-геологических условий (простые, осложненные, среднесложные, сложные и весьма сложные) и разработал соответствующую оценочную шкалу. Выделять какие-либо таксоны районирования на крупномасштабных картах он не рекомендовал.
Работа Л. Д. Белого подводит итог многолетним спорам и дискуссиям о назначении и содержании инженерно-геологической карты, получившей позднее название карты инженерно-геологических условий. В последующем было разработано несколько видов инженерно-геологических карт, систематикой которых занимались многие известные инженер-геологи.
Следующее десятилетие в развитии инженерно-геологического картографирования — от середины 60-х до середины 70-х годов прошлого века — прошло в стремлении унифицировать создание карт инженерно-геологических условий. Для этого был разработан целый ряд методических документов, регламентирующих их создание. В 1966 г. институтом ВСЕГИНГЕО были опубликованы «Временные методические указания по инженерно-геологическим исследованиям и составлению инженерно-геологических карт в процессе проведения геологической, комплексной геолого-гидрогеологической и гидрогеологической съемок масштабов 1:200 000 и 1:500 000». В этом же году коллективом авторов института ВСЕГИНГЕО и Московского университета были разработаны «Методические указания по составлению инженерно-геологических карт масштабов 1:25 000–1:50 000 (для наземного строительства с неглубоким заложением сооружений)», содержащие макеты карт указанных масштабов, некоторые из которых будут рассмотрены далее. В 1967 г. международной рабочей группой инженер-геологов стран — членов Совета экономической взаимопомощи (СЭВ) после многолетних работ была опубликована инструкция по составлению унифицированных основных инженерно-геологических карт на немецком языке в трудах Центрального Геологического института. К инструкции прилагаются условные обозначения и макеты карт инженерно-геологических условий и районирования разных масштабов, составленных разными авторами: мелкомасштабная карта (1:500 000) на участок территории СССР С. С. Соколова и М. В. Чуринова; среднемасштабная (1:200 000) на участок территории Польши А. Михалика; крупномасштабная карта (1:25 000) на участок территории Чехословакии М. Матулы и Я. Пашека; детальная карта (1:5000) — Г. Бахмана, М. Ланге и Ф. Ройтера (ГДР). Все они были изданы дополнительно на русском языке. Эти карты построены по единой выдержанной легенде, некоторые из них будут рассмотрены в последующих главах.
Важную роль в объединении взглядов на масштабы и содержание инженерно-геологических карт сыграл Н. В. Коломенский. В учебнике «Общая методика инженерно-геологических исследований» (1968) им помещена специальная глава под названием «Инженерно-геологические карты и принципы их составления», в которой им приведены классификации этих карт по масштабу и содержанию, а также описаны идеология и примеры созданных карт.
На основании анализа опыта практического применения инженерно-геологических карт им выделены три категории: 1) карты масштаба 1:1 000 000 и мельче; 2) карты масштабов 1:500 000–1:50 000 и 3) крупномасштабные карты — масштаба 1:25 000 и крупнее. По содержанию карты подразделены на следующие категории:
«I. Аналитические
1. Частные:
а) инженерно-геологических условий;
б) инженерно-геологического районирования.
2. Общие:
а) инженерно-геологических условий.
3. Специализированные.
ІІ. Синтетические
1. Специализированные:
а) инженерно-геологического районирования.
2. Общие:
а) унифицированные инженерно-геологические карты» (Коломенский, 1968. С. 263).
Раскрывая содержание первого из этих типов карт, Н. В. Коломенский писал: «Под аналитическими инженерно-геологическими картами подразумеваются карты, на которых показан один или несколько естественных факторов, характеризующих инженерно-геологические условия без суммарной оценки совокупности этих факторов.
Такие карты можно разделить на частные, на которых изображен один или несколько факторов, они не исчерпывают всех особенностей инженерно-геологических условий и направлены на решение отдельных задач; общие, содержащие данные, необходимые для оценки инженерно-геологических условий строительства всех видов сооружений, и специализированные, на которых отображают данные, необходимые для проектирования отдельных видов строительства.
Частные инженерно-геологические карты можно в свою очередь разделить на карты инженерно-геологических условий и карты инженерно-геологического районирования» (Там же. С. 203). Синтетические инженерно-геологические карты «содержат (или дают возможность произвести) суммарную оценку естественных факторов, определяющих инженерно-геологические условия изучаемой территории. В настоящее время определились два типа синтетических инженерно-геологических карт, принципы составления которых отличаются друг от друга:
1) специализированные — карты инженерно-геологического районирования;
2) общие — унифицированные инженерно-геологические карты» (Там же. С. 263).
И далее: «Унифицированными инженерно-геологическими картами мы называем карты, составленные по единой методике и удовлетворяющие требованиям проектирования всех видов строительства» (Там же. С. 268).
Давая более «жесткое» определение последнего вида инженерно-геологических карт, Н. В. Коломенский написал (в оригинале — курсив): «Унифицированной (или основной) инженерно-геологической картой следует называть обобщенное изображение общих и наиболее важных природных явлений и факторов, отобранных и охарактеризованных в соответствии с требованиями, предъявляемыми при проектировании и строительстве инженерных сооружений» (Коломенский, 1968. С. 282–283).
В начале 60-х гг. ХХ века после создания в системе Госстроя РСФСР трестов инженерно-строительных изысканий начались активные крупномасштабные изыскания в целом ряде городов и на отдельных крупных промплощадках. После совещания, проведенного в 1968 г. Госстроем РСФСР, началась систематизация огромного количества накопленных материалов инженерно-геологических изысканий с составлением крупномасштабных карт по единой методике на основании ведомственных нормативно-методических документов, разработанных нормативно-методическим отделом объединения Госстроя РСФСР. Примером таких методических документов явились изданные в 1971 г. Указания по составлению (по фондовым материалам) инженерно-геологических карт масштаба 1:10 000–1:5000 для территорий городов и поселков, разработанные ведущими специалистами института ВСЕГИНГЕО, Гидропроекта, ПНИИИСа, Мосгоргеотреста, Московского государственного университета, Московского геолого-разведочного института и др. В 1973 г. Г. С. Золотаревым и Т. Ю. Пиотровской (МГУ) были изданы макеты инженерно-геологических карт горно-складчатых областей для подземного и наземного (городского и дорожного) строительства с рекомендациями по их составлению. В это издание были включены макеты специальных карт инженерно-геологических условий и районирования в масштабах 1:100 000–1:200 000, 1:25 000–1:50 000 и 1:5000–1:10 000. Некоторые из них будут рассмотрены в соответствующих главах.
Международная инженерно-геологическая общественность вернулась к разработке инструкции по составлению инженерно-геологических карт в 1970 г. в рамках рабочей группы по инженерно-геологическому картированию Международной ассоциации инженер-геологов. Рабочая группа под председательством профессора М. Матулы (Чехословакия), поддержанная ЮНЕСКО, создала такую инструкцию (типа путеводителя) по составлению инженерно-геологических карт, которая была издана в 1976 г. на английском языке в Париже (Инструкция по составлению унифицированных основных инженерно-геологических карт, 1976). Она содержала классификацию инженерно-геологических карт, принципы их составления и фрагменты макетов карт инженерно-геологических условий разных масштабов и районирования. Из наиболее интересных карт в ней представлены макеты карт инженерно-геологических условий Цволенской области (Чехословакия) М. Матулы в масштабе 1:200 000 и 1:25 000, а также карты районирования этой же территории (1:25 000); макет карты инженерно-геологических условий месторождения Г. А. Голодковской и Л. М. Демидюк и ряд аналитических карт.
В этом же 1976 г. институтом ВСЕГИНГЕО была разработана типовая легенда карты инженерно-геологических условий масштаба 1:200 000, а в 1978 г. опубликовано «Методическое руководство по инженерно-геологической съемке масштаба 1:200 000» (отв. ред. Е. С. Мельников). В процессе его составления (1969–1973) были уточнены принципы инженерно-геологического картирования, сформулированные и одобренные на межведомственных совещаниях по инженерной геологии 1962 и 1968 гг., применительно к масштабам государственной съемки. По мнению авторов методического руководства, эти принципы должны соответствовать следующим условиям.
«1. Государственные инженерно-геологические карты должны отражать инженерно-геологические условия. Они составляются по листам международной разграфки.
2. На всех инженерно-геологических картах должно быть отображено: геологическое строение (особенно детально для верхней 10–15-метровой толщи горных пород, вовлекаемых в сферу деятельности человека), геокриологические и гидрогеологические условия, распространение современных геологических и инженерно-геологических процессов.
3. Инженерно-геологическая съемка проводится либо на готовой геологической и гидрогеологической основе, либо в комплексе с геологической и гидрогеологической съемками, вследствие чего нет необходимости помещать на инженерно-геологическую карту ту информацию, которая в полной мере отражена на геологической, гидрогеологической, геоморфологической, тектонической картах и карте полезных ископаемых. Инженерно-геологическая карта составляется на одном листе. В случаях, специально оговариваемых в проектах на производство инженерно-геологической съемки, часть информации может быть вынесена на вспомогательные карты, дополняющие карты инженерно-геологических условий (карты энергии рельефа, почвенного покрова, интенсивности экзогенных геологических процессов, сезонного протаивания-промерзания, мощности многолетнемерзлых пород и т. д.).
4. В основу построения инженерно-геологических карт берется принцип литолого-генетического (формационного) анализа территории, которая делится на геологические тела — основные объекты картирования. Такими телами являются части геологических формаций: стратиграфо-генетические и литолого-фациальные комплексы горных пород, горные породы и их характерные сочетания. Горные породы выделяются согласно номенклатуре СНиПа. В пределах контуров стратиграфо-генетических комплексов дается глубина залегания подземных вод, а также их агрессивность по отношению к бетону. Показывается комплекс геокриологических условий — распространение многолетнемерзлых толщ, их температура и мощность, льдистость горных пород, сезонное протаивание-промерзание. Показывается распространение и по возможности интенсивность проявления современных геологических и инженерно-геологических процессов. Даются месторождения строительных материалов и участки, перспективные для поисков и разведки.
5. Инженерно-геологические разрезы должны быть построены по наиболее характерным направлениям (в крест простирания структур и основных форм рельефа), пересекать основные стратиграфо-генетические комплексы, проходить по участкам с разнообразными гидрогеологическими и геокриологическими условиями. Разрезы должны отражать детальное строение верхней толщи горных пород, вовлекаемой в сферу хозяйственного освоения, и отображать связи инженерно-геологических условий ее с более глубинным геологическим строением и глубоко залегающими подземными водами.
6. На инженерно-геологических картах и разрезах отражается лишь наиболее представительный фактический материал. При составлении таких карт в качестве изобразительных средств используются: 1) цвет и его оттенки — для показа стратиграфо-генетических комплексов; 2) штриховка серого цвета — для показа состава и мощностей нелитифицированных минеральных горных пород; синего цвета — для показа биогенных отложений; лилового цвета — для показа геокриологических условий); 3) значковая нагрузка (синего цвета — для показа гидрогеологических и гидрологических компонентов; красного цвета — для показа современных геологических и инженерно-геологических процессов; черного цвета — для показа строительных материалов); 4) линии разного цвета, толщины и прерывистости — для показа границ различных категорий и направлений разрезов; 5) геологические индексы, цифры и пр.» (Мельников, Верейский, Островский, 1978. С. 249–250).
Разработанная типовая легенда карты инженерно-геологических условий масштаба 1:200 000 рассмотрена подробно далее в разделе 3.2.3. Типовая легенда авторами реализована на примере серии макетов, составленных для территорий платформ, горно-складчатых поясов и для районов области многолетнемерзлых пород. В легендах к макетам, построенных по единому принципу, показана специфика характера отображения всех компонентов инженерно-геологических условий для каждой территории и степени их детализации.
В процессе многолетних комплексных инженерно-геологических и геокриологических исследований в Западной Сибири коллективом кафедры инженерной геологии МГУ под руководством Е. М. Сергеева была разработана методика инженерно-геологического картирования обширных территорий и составления синтетических и аналитических инженерно-геологических и геокриологических карт. В результате по единой легенде были составлены практически на всю территорию Западной Сибири синтетические и аналитические инженерно-геологические и мерзлотные карты разных масштабов от 1:1 500 000 до 1:500 000 (Сергеев, Герасимова, Трофимов, 1972; Трофимов, Баду, Васильчук и др.,1983). Выработана легенда и составлена карта грунтовых толщ Западно-Сибирской плиты на основе учета не только состава и строения толщ, но также и их современного состояния (Трофимов, Фирсов, Кашперюк и др., 1988). В. Т. Трофимовым была разработана и теоретически обоснована методика инженерно-геологического районирования с учетом закономерностей пространственной изменчивости инженерно-геологических условий, обусловленной закономерностями изменения зонально-геологических факторов (Трофимов, 1977). Цикл этих работ по инженерной геологии, обеспечивающих эффективное народно-хозяйственное освоение Западной Сибири, был отмечен Государственной премией СССР в 1977 г. Многие из перечисленных выше карт рассмотрены далее в этой работе.
Большим коллективом специалистов различных организаций под руководством Е. М. Сергеева в процессе комплексного изучения геологических и других природных условий Нечерноземной зоны РСФСР и прогноза их изменения в связи с дальнейшим ее освоением был составлен (1977–1980) и издан (1983) комплект разнообразных по содержанию обзорных карт масштаба 1:1 500 000. Содержащиеся в нем инженерно-геологические карты представлены Картой инженерно-геологических условий и впервые разработанными картами нового типа — Картами изменения геологической среды в связи с гидромелиоративным и дорожным строительством и в связи с разработкой месторождений полезных ископаемых. Легенды этих карт рассмотрены в данной работе.
Г. А. Голодковской, Л. Д. Демидюк и Л. В. Шаумян на основании обобщения опыта многолетних исследований на угольных и рудных месторождениях были разработаны и опубликованы в 1983 г. «Методические рекомендации к составлению инженерно-геологических карт при разведке месторождений полезных ископаемых». Они сопровождаются (в приложении) примерами всех типов инженерно-геологических карт: аналитических (частных), общих инженерно-геологических, специального инженерно-геологического районирования, прогнозных. Содержание и легенды некоторых из них рассматриваются далее в данной работе. Потребность в такого рода рекомендациях была достаточно велика. В опубликованных ранее методических руководствах по изучению гидрогеологических и инженерно-геологических условий месторождений полезных ископаемых при их разведке указывается на необходимость составления инженерно-геологических карт, отмечается зависимость масштаба съемки и соответственно карт от степени инженерно-геологической изученности района, сложности его природных условий и, главное, от стадии разведки (Скворцов, 1975). Составление инженерно-геологических карт района месторождений рекомендуется проводить с применением методики, разработанной во ВСЕГИНГЕО, — «Методические указания по составлению инженерно-геологических карт масштаба 1:25 000 — 1:50 000 (1966)», где, к сожалению, не отражалась специфика методики составления инженерно-геологических карт при разведке месторождений.
Активная методическая работа в этом десятилетии стимулировалась регулярными Всесоюзными совещаниями и конференциями, проведением в больших объемах региональных инженерно-геологических исследований.
Этот этап (с 1991 г.) — время сначала резкого сокращения, а затем и практически полного прекращения государственных инженерно-геологических съемочных работ, проектов создания государственных инженерно-геологических карт, картографических произведений для крупных геологических или экономических регионов страны. В силу этого объем публикаций по вопросам создания инженерно-геологических карт резко упал. Многие авторы стали называть свои инженерно-геологические по содержанию карты «геоэкологическими». Однако и в этот период, несмотря на огромные трудности с финансированием работ, как показала Международная научная конференция «Новые типы инженерно-геологических и эколого-геологических карт» (2001), были выполнены принципиально новые разработки в обсуждаемой сфере. К их числу отнесем: а) разработку Карты типов инженерно-геологических структур Земли масштаба 1:35 000 000 (Трофимов и др., 2001); б) создание Карты инженерно-геологического районирования Северной Евразии масштаба 1:4 000 000 (Аверкина, 1994; Трофимов и др., 2001); в) разработку содержания и макетов разных масштабов карт оценки устойчивости геологической среды к природным и техногенным воздействиям (Трофимов, Герасимова, Красилова и др., 1994; Трофимов, Красилова, 2001); г) разработку карт оценки геологического риска (Рогозин, 1997 и др.) и карт геологического информационного обеспечения страхового дела (Чеснокова, 1998); д) разработку методики и применение компьютерной техники и геоинформационных технологий при создании инженерно-геологических карт разных типов (Новые типы инженерно-геологических карт, 2001).
Подведя итог, еще раз подчеркнем, что инженерно-геологические карты стали составляться лишь в ушедшем столетии. Наиболее бурные дискуссии об их содержании, классифицировании и методике составления происходили во второй половине 30–50-х гг. прошлого века, а наибольший объем инженерно-геологических картосоставительских работ был выполнен в 60–80-х гг.