Фактор. Гидрогеологический

Глава 5. Инженерно-геологические условия территории г. Челябинска

       Инженерно-геологические условия — комплекс современных геологических особенностей, определяющих условия инженерных изысканий, строительства и эксплуатации инженерных сооружений (узкий подход), или условия инженерно-хозяйственной деятельности человека в целом (широкий подход).

    При проведении геологических изысканий инженерно-геологические условия делятся на группы по категории сложности.

     Категории сложности инженерно-геологических условий — условная классификация геологической среды по совокупности факторов инженерно-геологических условий, определяющих сложность изучения исследуемой территории и выполнение различного состава и объема инженерно-геологических изысканий.

      Геологические изыскания - вид инженерных изысканий, выполняемых с целью изучения инженерно-геологических условии района строительства, включая физико-механические свойства грунтов и гидрогеологические данные для проектирования и строительства.

      Важнейшие факторы инженерно-геологический условий:

1. Рельеф
2. Геологическое строение местности и характер слагающих её пород
3. Гидрогеологические условия
4. Современные геологические процессы

  Каждый из них характеризуется большим числом параметров. Наиболее важными из являются характер и условия залегания грунтов, их состав, состояние и свойства; типы, закономерности распространения, глубины залегания, водообильность и режим подземных вод, их состав и минерализация, агрессивность по отношению к строительным материалам и др. современные геологические процессы и явления.

Фактор. Геоморфологический

      Территория Челябинска расположена на стыке Зауральского горного пене­плена и Западно-Сибирской континентально-морской аккумулятивной равнины в зоне со­членения двух структур: Восточно-Уральского поднятия и Восточно-Уральского прогиба, каждая из которых состоит из большого количества разрывных и складчатых структур низших порядков. Сочленение поднятия с прогибом происходит по крупному тектоническому шву «Челябинской тектонической зоны», которая пересекает территорию города в субмеридиан­ном направлении полосой шириной 600-1500 м и фиксируется на западе - Западно-Челябинским разломом, а на востоке - Восточно-Челябинским разломом.

      На Митрофановском карьере и в Западной части города Челябинска рельеф в целом равнинный, так как располагается на пенеплене (денудационная равнина, которая возникла при разрушении гор). Вблизи поверхности преобладают глубинные породы, а на поверхности элювий. Пенеплен осложнен микроформами морфоскульптурами рельефа, в частности речной долины реки Миасс. В долине выделяются скульптуры: пойма, терраса, русло. Терраса правого берега эрозионная (выходят на поверхность граниты), а пойма сложена песчано-глинистыми отложениями.

На Востоке города Челябинска в районе окрестностей озера Смолино располагается западносибирская континентальная морская равнина. Вблизи поверхности преобладают осадочные, песчано-глинистые породы, которые залегают почти горизонтально в виде чехла. Эта равнина также осложнена мелкими морфоскульптурами (озерные котловины), на склоне этих озер мы видим по берегам отдельные блоки приподнятых участков, где обнажаются глубинные горные породы, в том числе известняки. Таким образом, мы видим, что равнина на Западе и Востоке разная: на пенеплене располагаются складчатые или интрузивные, а на равнине имеется чехол, где много морфоскульптур, которые осложняют строительство.

Фактор. Геологический

Включает в себя изучение геологического строения, начиная от регионального положения – геологических структур земной коры и заканчивая описание горных пород отдельных участков: изучение горных пород, их взаиморасположение, залегание, возраст, а также оценку их, как грунтов и грунтовых массивов.

       К западу от Челябинской тектонической зоны (Митрофановский карьер) залегают изверженные и метаморфиче­ские породы, представленные гранитами, гранодиоритами, диоритами, пегматитами, все они покрыты продуктами элювия, мощность которого меняется от десятков сантиметров до 3-4 метров. То есть на небольшом участке есть и скальные выветренные грунты, и дисперсная дресва, песок и глина, что позволяет отнести такой грунт ко второй категории сложности. В целом, здесь преобладают вблизи поверхности земли граниты, диориты и другие породы, которые относятся к скальным элювиальным породам.

      На карьере коренные породы-граниты, выветрены с образованием плит (матрацевидные отдельности), в результате физического, химического и биологического выветривания образуется маломощный слой песчано-щебнистых и песчано-глинистых отложений, но преобладает выветренный плитчатый гранит. Плитчатые граниты относятся к классу скальных элювиальных грунтов, разбитых трещинами. Такие грунты являются прочными.

       К востоку от Восточно-Челябинского разлома, который разделяет девонские и камен­ноугольные породы, залегают морские отложения, представленные песчаниками, извест­няками и аргиллитами, которые перекрыты осадочными рыхлыми песчано-глинистыми отложениями (это маломощный платформенный чехол), мощностью от 1 до 10м. Под ними залегают древние породы, которые местами обнажаются на земную поверхность.  Песчаники и известняк прослеживаются узкой полосой субмери­дианного простирания на восток до западного берега озер Первое и Смолино. В зоне тектонических разломов залегают карбонатные породы, в которых развиваются карстовые явления. Многие карсты заполнены глинистым материалом. На востоке преобладают дисперсные грунты, обладающие разными свойствами. Они сменяют друг друга часто, поэтому необходимо глубокое изучение.

      Таким образом, на многих точках в разрезе встречаются несколько классов грунтов: скальные, в том числе растворимые, выветренные, дисперсные несвязные неоднородного гранулометрического состава и дисперсные связные глинисто- супесчаные, различной пластичности и сжимаемости - свыше четырех различных по литологии слоев, мощность которых резко меняется по простиранию, возможно линзовидное залегание слоев.

фактор. Гидрогеологический

Прежде, чем оценивать гидрогеологический фактор, нужно ознакомиться с понятиями основных водных свойств горных пород.

Влагоемкость – способность горных пород вмещать и удерживать определенное количество воды. По степени влагоемкости все породы можно подразделить на весьма влагоемкие (торф, ил, суглинок, глина), слабовлагоемкие (мергели, мел, рыхлые песчаники, лесс, мелкие пески) и невлагоемкие (массивные изверженные и осадочные породы, галечник, гравий, песок и т.д.).

Водопроницаемость – способность горных пород пропускать через себя воду при наличии перепада давления. Водопроницаемость зависит не от пористости, а от размера пор. Например, песок характеризуется пористостью 30%, но обладает хорошей водопроницаемостью, а глина с пористостью 60% обладает незначительной проницаемостью.

На западе города Челябинска подземные грунтовые воды* залегают на глубинах более 3-5 метров. Водопроницаемые и водоносные –это трещиноватые скальные грунты и рыхлые отложения. Водоупором являются невыветренные скальные породы на глубине (граниты), прослойки глин. Зона аэрации сопровождается образованием верховодки и капиллярных поднятий. По данным геологов, они залегают на глубине 50-60 м. Гидрологическая обстановка на западе 1-2 категории- простые-средние инженерно-геологические условия.

Восток города Челябинска расположен на мощных слоях суглинков, грунтовые воды залегают неглубоко, на уровне 1 м, т.е. пологий склон и тут же озерная котловина. Наличие большого кол-ва суглинок и глинистых отложений позволяет капиллярному поднятию, вблизи поверхности накапливаются и формируются верховодки,над которыми поднимается капиллярная койма. Предсказать уровень залегания грунтовых вод без изысканий сложно. В известняках имеются пещеры, пустоты и могут развиваться карстовые процессы. В песчано-глинистых отложениях возможно заболачивание. То есть для выяснения глубины залегания грунтовых вод на востоке, необходимо бурение и составление разрезов. Гидрогеологическая обстановка на востоке более серьезная.

     В целом, уровень грунтовых вод залегает глубоко, но в речных долинах глубина резко уменьшается (р. Миасс). Раньше на территории парка было несколько родников, сейчас из-за уборки глинистых пород и вбивания свай для строительства уровень и режим грунтовых вод изменился. В глинистых грунтах возникают верховодки после дождя и таяния снега, и долго сохраняется капиллярная вода. Вверх по течению реки Миасс находится Шершневское водохранилище, следовательно, при повышении уровня воды в водохранилище, воду будут сбрасывать, и она может затопить нижнюю пойму, а в критической ситуации под водой может оказаться и верхняя пойма Миасса, что означает, что затоплены окажутся все строения на правом берегу. В целом, застройку речных долин, особенно пойм, следует отнести к средне-сложной категории. В местах высокого стояния грунтовых вод глинистые грунты обладают свойствами морозного пученья.