Инженерно-геологические проблемы мегаполисов юга России и их влияние на строительство (21.04.2011)

Автор: Махова Светлана Ивановна

Зоны трещиноватости и аномалий концентраций метана приурочены к зонам развития максимальных тектонических напряжений и четко отражают проявление соляной тектоники. Максимальная густота трещин наблюдается в пределах присводовых частях структур, где напряжения наиболее значительны. К этим зонам приурочены геохимические аномалии: например, содержание метана в поверхностных образцах в 3 раза больше, чем вне этой зоны, а тяжелых углеводородов в 4,5 раза. Непосредственно над разрывными нарушениями содержание метана выше в 15 раз, а тяжелых углеводородов - в 20 раз (В.Г. Прохоров).

Выявление зон повышенной проницаемости среды представляет актуальную научную и практическую задачу. Горные породы в этих зонах имеют пониженную прочность, повышенную трещиноватость, что может отражаться в нарушениях герметичности водоупоров; они относительно неблагоприятны в инженерно-геологическом отношении.

Эти зоны отличаются фильтрационной анизотропностью, повышенным динамизмом подземного стока, связью режима ПВ с режимом инфильтрации поверхностных вод, пониженной минерализацией подземных вод в зоне активного водообмена. Эксплуатационные скважины в пределах газовых месторождений являются источниками повышенного экологического риска и требуют особого внимания в процессе эксплуатации. К подобным зонам, по мнению большинства исследователей, относятся так называемые «геопатогенные зоны», или зоны биологического дискомфорта, негативно влияющие на здоровье человека (М.В. Комарова, 1988).

Зоны повышенной проницаемости изучены и закартированы крайне слабо. В Волгоградской области подобные зоны выявлены и изучаются с помощью режимных наблюдений на ряде полигонов (Суворовском, Демидовском) и Лободинско-Катричевском профиле.

8.4. Пространственные закономерности линеаментов в Волгоградском Прикаспии

В Волгоградском Прикаспии отсутствие резко выраженной связи рельефа со структурными и ИГ условиями на локальных площадях не позволяет отметить многие важные морфологические особенности территории.

Для выявления структурных форм и их связи с геохимическими аномалиями требуется более тщательный анализ рельефа, поэтому был применен морфоструктурный анализ разрывных дислокаций, отражающихся в ландшафтах в виде прямолинейных элементов. Опыт использования этого метода есть как у нас в стране, так и за рубежом.

Прямолинейные элементы ландшафта в работах различных авторов имеют разные названия; большинство исследователей называет их линеаментами. Исследуя закономерности распределения их по площади, а также общий геометрический рисунок, можно решать многие вопросы структурного анализа. Например, в пределах отдельных локальных участков, приуроченных к соляным куполам, разломам и т. д., порядок скоростей современных движений сохраняется таким же (1 – 1,5 мм/год), как и для наиболее активного Жирновско-Линевского блока (до 4,5 мм/год). Ранее установленная тесная связь геохимических аномалий с зонами активных новейших поднятий в Правобережье, дала основание утверждать, что подобный порядок скоростей восходящих подвижек обеспечивает образование трещин – путей миграции углеводородов. Поэтому выявление наиболее активных инженерно-геологических зон по линеаментам представляет большой интерес.

Специфические условия рельефа Левобережья определяют особенности их выделения и интерпретации. Для этой цели В.А. Прохоровым проводилось дешифрирование аэрофотоматериалов крупного масштаба.

В качестве поисковых критериев использовались прямолинейные границы почв, линейно вытянутые участки лиманов, другие прямые границы фототона. Дешифрирование проводилось на участке Лугово-Пролейской площади, который частично расположен в зоне Приволжской моноклинали и Прикаспийской синеклизы. В результате обработки была составлена карта густоты линеаментов, построены розы-диаграммы, проанализированы их плановые распределения.

Методика составления карт детально описана в работе И.Г. Гольбрайха. Применялся метод «скользящего окна» с помощью круговой палетки. Радиус палетки — 2 км, как 1/3 – 1/4 часть от размера локальных структур. Шаг палетки – 1 км, для получение непрерывной информации по всей площади. Дополнительно были составлены карты избранных простираний характерных линеаментов 300—320° и 30—60°.

Установлено, что повышенная густота трещиноватости приурочена к зонам максимальных тектонических напряжений и наиболее сложных ИГУ. Полученные аномалии густоты линеаментов сравнивались со структурной картой по кровле соли. Общее повышение густоты линеаментов приурочено к соляным структурам.

Характерно, что мульда, четко проявляющаяся на структурных картах, вверх по разрезу становится все менее выраженной и на поверхности представлена куполовидным повышением, высотой до 3 м, с концентрическим рисунком линеаментов. Увеличение густоты линеаментов происходит и в пределах моноклинали по мере приближения к бортовому уступу, но и периклинальная часть Лугово-Пролейской брахиантиклинали с амплитудой 0,01 км по подошве турона выделяется повышенной густотой линеаментов.

Изучение ориентировки линеаментов позволяет получить определенную информацию о тектонической и инженерно-геологической структуре региона.

Линеаменты, как трансформация тектонической трещиноватости на поверхность, отражают не разломы, а распределение трещиноватости в пределах тектонической и инженерно-геологической структуры района, а, следовательно, и саму структуру. Таким образом, подтвердилось мнение, что в условиях длительного компенсированного прогибания молодые разрывы преобладают над разрывами древних пoгребенных этажей.

Распределение линеаментов по площади, связь их с трещинно-разрывной сеткой коренных пород и с морфологией структуры определяет инженерно-геологические особенности строения вертикального разреза.

Е.М. Смехов указывает, что обнаруженные на поверхности аномалии густоты трещиноватости можно трансформировать на глубину и предсказывать вероятные зоны трещинных коллекторов. Исследования показали, что густота линеаментов на поверхности наиболее четко отражает неравномерное распределение трещиноватости верхнего структурного этажа, в данном случае надсолевого комплекса. Это может служить надежным критерием при поиске ослабленных инженерно-геологических зон в земной коре.

Данные по структурному развитию новейшей тектонической активности, ведущих к раскрытию или закрытию трещин, позволяют прогнозировать участки повышенной проницаемости, что во многом может облегчить интерпретацию инженерно-геологических исследований.

В пределах исследуемого участка для Приволжской моноклинали геохимические аномалии вытянуты по простиранию структуры; в Прикаспийской синеклизе они имеют более причудливые очертания, повторяющие контуры структур, и располагаются на крупных крыльях, периклиналях, в межкупольных впадинах и других местах развития наибольших тектонических напряжений.

Адекватно отражая соляные структуры, аномалии густоты линеаментов могут служить средством для отбраковки геохимических аномалий, приуроченным к соляным куполам, которые являются малоперспективными. И наоборот, повышенная густота линеаментов, развитая над другими структурными формами и отражающая активные поднятия, указывает на повышенную проницаемость разреза в данном месте и благоприятные условия для миграции флюидов к поверхности. На наличие таких условий указывает крупная газобактериальная аномалия, отмечается и повышенная газонасыщенность пород на глубине.

Радиометрические аномалии также отличаются повышенной густотой линеаментов или в их пределах; рисунок линеаментов концентрический, отражающий куполовидные поднятия на дневной поверхности.

При использовании результатов дешифрирования аэрофотоматериалов и выделенных на них линеаментов, отражающих неоднородность трещиноватости пород, при интерпретации геохимических исследований необходимо учитывать данные геофизических и инженерно-геологических исследований, которые, в частности, могут дополнить данные о трещиноватости и проницаемости пород на глубине, что позволит более точно выделять перспективные аномалии (В.А. Прохоров).

Глава 9. Инженерно-геологическое обоснование проектирования и строительства оснований и фундаментов на территории мегаполиса.

В соответствии с действующими нормативными документами (СНиП), основания и фундаменты зданий и сооружений служат для восприятия нагрузок от строительных конструкций, технологического оборудования и нагрузок на полы.

Выбор основания (несущего слоя) производится в зависимости от инженерно-геологических условий площадки строительства, конструктивных особенностей проектируемого здания и сооружения; грунты основания должны обеспечивать надежную работу конструкций зданий и сооружений при минимальных объемах строительных работ по устройству фундаментов.

В качестве основания могут приниматься разнообразные грунты; не рекомендуется использование в качестве основания илов, торфов, рыхлых песчаных и текучепластичных глинистых грунтов.

При свайных фундаментах грунты основания должны максимально использовать прочность материалов свай при минимальном их сечении, длине и заглублении подошвы ростверка.

9.1. Сравнительная характеристика инженерно-геологических условий Прикаспийской синеклизы и Приволжской моноклинали в границах Волгоградского мегаполиса

В целях выявления пространственных закономерностей инженерно-геологических условий на территории мегаполиса был выполнен сравнительный анализ этих условий для инженерно-геологических районов города, относящихся к Прикаспийской синеклизе и Приволжской моноклинали.

К ним относятся тектоническая позиция и господствующий тип тектонических движений, преобладающие типы четвертичных отложений, геоморфологические условия, состав и физико-механические свойства грунтов (в том числе специфических), геологические и инженерно-геологические процессы. Итоги анализа приведены в таблице 4.

В целом по большинству признаков инженерно-геологические районы Прикаспия и Воронежской антеклизы резко отличаются. Некоторым исключением является сходство инженерно-геологических процессов в подземной гидросфере, однако и здесь скорости подъема УГВ на хвалынских глинах в Прикаспии существенно выше, чем в лессовых породах Приволжской возвышенности.

Таблица 4

Сравнительная характеристика инженерно-геологических районов Прикаспийской синеклизы и Приволжской моноклинали

Номера районов

ИГР I, ИГР II, ИГР III, ИГР VII ИГР IV, ИГР V, ИГР VI, частично ИГР VIII

Тектоническая позиция

Прикаспийская синеклиза (впадина) Приволжская моноклиналь Воронежской антеклизы

Господствующий тип тектонических движений

Погружение Поднятие

Преобладающие типы четвертичных отложений


загрузка...