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 – геоморфологический фактор.
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.

      1 фактор. Геоморфологический включает в себя изучение и оценку происхождения отдельных элементов рельефа от морфоструктур до морфоскульптур.

      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.

Восток города Челябинска в районе окрестностей озера Смолино располагается с геоморфологической точки зрения на Западно-сибирской континентальной морской равнине. 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 вблизи поверхности лежат складчатые или интрузивные горные породы, а на аккумулятивной равнине имеется чехол горизонтально залегающих осадочных горных пород, где много морфоскульптур: озерных и болотных котловин, которые осложняют строительство.

Естественный рельеф нарушен в результате разработки месторождений полезных ископаемых (горные выработки, карьеры, отвалы и пр.), что, в свою очередь, ведет к активизации ряда экзогенных геологических процессов (оползни, просадки и пр.).

В инженерно-экологическом отношении район в целом благоприятен для строительства. Однако территориальные возможности ряда городов ограничены геоморфологическим фактором, а также расположенными вблизи них месторождениями полезных ископаемых.

2 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.

       Западная часть города к западу от Челябинской тектонической зоны (это мы видели на Митрофановском и Изумрудном карьерах) располагаются на изверженных и метаморфических породах, представленных гранитами, гранитоидами, диоритами, пегматитами и другими. Все они покрыты продуктами их выветривания - элювием, мощность которого меняется от десятков сантиметров до 3-4 метров. То есть на небольшом участке есть и скальные выветренные грунты, и дисперсные грунты - дресва, песок и глина, что позволяет отнести данные участки ко второй категории сложности по геологическому фактору. На Изумрудном карьере города Челябинска рельеф в целом равнинный с понижением в сторону Шершневского водохранилища. 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. В целом, категория сложности инженерно-геологических условий более простая.  

К востоку от Восточно-Челябинского разлома, который разделяет западную структуру Восточно-Уральского антиклинория от восточной структуры одноименного синклинория, залегают девонские и камен­ноугольные породы, представленные морскими песчаниками, извест­няками и аргиллитами. Палеозойские породы перекрыты осадочными рыхлыми песчано-глинистыми отложениями (это маломощный платформенный чехол Западно-Сибирского мезо-кайнозойского моря), 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. На берегу озера Смолино мы видели известняки, которые обнажаются в приподнятых блоках. В зоне тектонических разломов карбонатные породы – известняки нарушены большим количеством трещин, в которых развиваются карстовые явления. Многие карстовые пустоты заполнены глинистыми отложениями. В целом на востоке города преобладают дисперсные грунты, обладающие разными свойствами (табл. ). Они часто сменяют друг друга по площади простирания и по мощности – на глубину, поэтому необходимо более детальное их 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, выклиниваясь в виде линз. В целом, восток города по категории сложности инженерно-геологических условий следует отнести к средне-сложной.