Оценка инженерно–геологических условий Хингано–Буреинского региона

Оценка инженерно–геологических условий Хингано–Буреинского региона

Содержание

Введение

Глава I. Физико-географические характеристики района

Глава II. Геологическое строение и инженерно-геологическая характеристика пород

Глава III. Гидрогеологические условия

Глава IV. Современные геологические процессы и явления

Заключение

Список литературы

Введение

Дальний Восток охватывает около одной пятой территории Российской Федерации, к востоку от рек Лены, Алдана и Зеи. С севера и востока его омывают: море Лаптевых, Восточно-Сибирское, Чукотское, Берингово, Охотское и Японское моря. Южная граница региона совпадает с государственной границей между Российской Федерацией и Китайской Народной Республикой.

Дальний Восток включает в себя восточную часть Якутской области, Магаданскую область с Чукотским национальным округом, Камчатский, юго-восточную часть Амурской области, Сахалинскую область, южную часть Хабаровского края и Приморский край, в экономическом отношении образующие Дальневосточный экономический район.

Природные условия Дальнего Востока характеризуются исключительной контрастностью и неоднородностью, обусловленной его положением на окраине Азиатского материка, большой протяженностью с юга на север (от 42 до 70° с. ш.), сочетанием преимущественно горного рельефа с редкими разобщенными, но достаточно обширными равнинами.

Суровый своеобразный климат, широкое развитие многолетнемерзлых пород и связанных с ними современных геологических процессов и явлений наряду со значительной удаленностью от основных экономически развитых районов страны осложняют и тормозят освоение территории.

Наиболее освоена южная часть Дальнего Востока - бассейн Амура и морское побережье. Здесь расположены основные промышленные центры, связанные сетью дорог, и сельскохозяйственные районы.

Основное значение в экономике Дальнего Востока имеют горнодобывающая и рыбная промышленность. Развиваются лесная промышленность, машиностроение « металлообработка, черная металлургия, промышленность строительных материалов, сельское хозяйство. Большое экономическое значение имеет морской транспорт.

Осуществление планов дальнейшего хозяйственного развития Дальнего Востока требует усиления работ по изучению инженерно-геологических условий края, и в первую очередь в области региональной инженерной геологии, в задачу которой входит типизация инженерно-теологических условий местности на основе синтеза всех знаний о природной обстановке. Этот синтез должен предусматривать количественную оценку роли того или иного фактора при различных видах строительства. Инженерно-геологическая типизация местности даст возможность разработать региональные нормы и технические условия, строительные нормы и правила и типовое проектирование сооружений применительно к разного рода природным условиям. Это в свою очередь будет способствовать сокращению объема и сроков изыскательских работ, проектирования и строительства, т. е. их ускорению и удешевлению.

Целью данной курсовой работы является оценка инженерно - геологических условий Хингано - Буреинского региона.

Глава I. Физико-географические характеристики района

Регион расположен в западной части Буреинской горной области, морфологически совпадающей с поднятием Буреинского массива.

Рельеф региона горный. Северная его половина занята крупным сводовым поднятием - хр. Турана, ориентированным субмеридионально. В южной части расположены западные отроги Буреинского хребта и горы Малого Хингана, состоящие из отдельных горных массивов и разобщенных межгорными понижениями хребтов северо-восточного и субширотного простирания. Горные сооружения представляют собой эрозионно-денудационное массивное низкогорье, окруженное с запада, юго-востока и востока полосой холмистых и холмисто-грядовых предгорий. Преобладают горы массивных очертаний с выположенными куполовидными водоразделами и крутыми, иногда обрывистыми в основании склонами, глубоко расчлененные узкими трапециевидными речными долинами, почти совершенно лишенными аллювиальных террас. Лишь северо-восточные отроги хребтов и отдельные вершины в их осевой части (достигающие 1200-1400 м) имеют более резкие очертания.

Речные долины в плане подчинены основным направлениям текто-нической трещиноватости пород. Наиболее крупные из них (долины Бурей, Тырмы, Яурина и других) заложены вдоль долгоживущих разломов и на значительном протяжении имеют каньонообразную форму.

Климату региона присущи отрицательные среднегодовые температуры воздуха от 0 на юге до -4,9° на севере, большие годовые и суточные контрасты температур и значительное количество осадков (650- 800 мм), большая часть которых (до 80%) выпадает в теплый период года, что вызывает летне-осенние паводки на реках, иногда катастрофические наводнения. Отрицательные среднегодовые температуры воздуха, глубокое сезонное промерзание грунтов - до 3 м, значительное снижение зимних температур воздуха в узких субмеридиональных долинах за счет его инверсии и другие факторы способствуют сохранению на ряде участков многолетней мерзлоты. Многолетнемерзлые породы наиболее распространены на севере региона (сплошная мерзлота в днищах речных долин и на склонах северной экспозиции). Мощность их достигает 60-70 м, температура в подошве слоя с годовыми колебаниями минус 1,8-2°. Для южной половины территории характерны долинное распространение многолетнемерзлых пород и значительно меньшие их мощности (не более 3-5 м). Температура мерзлых грунтов практически равна нулю с отклонениями до минус 0,2, реже до минус 0,5°. На крайнем юге многолетнемерзлые породы отсутствуют.

Регион расположен в зоне тайги. Большая часть гор ниже гольцового пояса покрыта хвойными, а предгорья и долины рек - смешанными лесами. Исключение составляют участки вблизи населенных пунктов, где лесной покров нарушен хозяйственной деятельностью человека и лесными пожарами.

Глава II. Геологическое строение и инженерно-геологическая характеристика пород

Тектонически рассматриваемая территория соответствует поднятию Буреинского массива - крупной глыбе поздних байкалид, испытавшей в позднем палеозое и мезозое явления тектоно-магматической активизации. В позднем палеозое (возможно, раннем триасе) явления активизации выразились во внедрении по крупным расколам огромных масс гранитоидов, переработавших и консолидировавших массив. С позднемезозойскими и более молодыми движениями связаны раскалывание поднятия, активный вулканизм и формирование вдоль глубинных разломов, преимущественно в его краевых частях, наложенных прогибов.

Поднятие почти целиком сложено ранне- и позднепалеозойскими (возможно, и раннетриасовыми) гранитоидами (рис. 2), среди которых в отдельных тектонических блоках или в виде остатков кровли плутонов сохранились нижне-среднепротерозойские метаморфические породы метаморфизованные верхнепротерозойские - кембрийские отложения (терригенно-карбонатная формация), а также девонские осадочные и вулканогенные образования (карбонатно-терригенная и дацито-липаритовая формации).

Позднемезозойские наложенные прогибы выполнены породами вулканогенных и молассовой формаций. Местами краевые части прогибов перекрыты покровами нижнечетвертичных платобазальтов. Четвертичные отложения незначительной мощности представлены образованиями склонового ряда и аллювиальными отложениями.

Метаморфические породы допозднепротерозойского возраста выходят на поверхность на ограниченных участках и представлены разнообразными гнейсами и кристаллическими сланцами, возникшими в результате регионального метаморфизма песчано-глинистых, в меньшей мере вулканогенно-осадочных отложений в условиях амфиболитовой и зеленосланцевой фаций. Ведущая роль принадлежит биотитовым и двуслюдяным гнейсам и сланцам. Встречаются кварциты, амфиболиты, амфиболовые гнейсы и мраморы. Изредка отмечаются мелкие межпластовые тела, залежи и линзы серпентинитов, серпентинизированных перидотитов и дунитов. Общая мощность отложений до 4000 м. Почти повсеместно породы содержат послойные, реже секущие жилы и линзы кварца мощностью до 0,5 м. С породами серии пространственно тесно связаны (и потому рассматриваются в составе единого комплекса) протерозойские гранитоиды, образующие небольшие (от 2 до 300 км2) тела, не имеющие с вмещающими породами резких границ и послойно их инъецирующие в приконтактовой зоне.

Гранитоиды представлены плагиогранитогнейсами, биотитовыми гранитогнейсами, лейкократовыми и биотитовыми гранитами, грано-диоритами, катаклазированными и окварцованными, обладающими преимущественно гнейсовидной, редко массивной текстурой.

Рис. 1. Схематическая инженерно-геологическая карта Хингано-Буреинского региона. Формации: 1 - метаморфическая (PR1); 2 - терригенно-карбонатная (PR3 - Є1); 3 - гранитоидная (PZ3); 4- карбонатно-терригенная (D2); 5 - дацито-липаритовая (D2); 6 - андезитовая и дацито-липаритовая (J3 К); 7 - базальтовая (QI); 8 - геолого-генетический комплекс аллювиальных отложений (aQ). Физико-геологические явления: 9 - карст; 10 - осыпи; 11 - граница островной многолетней мерзлоты; 12 - изолинии мощности многолетнемерзлых пород; 13 - тектонические нарушения; 14 - граница региона и сопредельные территории; 15-границы формаций.

Гнейсы и кристаллические сланцы интенсивно дислоцированы - собраны в узкие крутые складки (45-80°) близмеридионального или северо-восточного простирания, осложненные мелкой складчатостью вплоть до плойчатости и гофрировки слоев. На отдельных участках отмечаются дугообразные структуры. До глубины 70-80 м, реже до 150 м, породы неравномерно трещиноваты. Наибольшей интенсивности (до 30 трещин на 1 м2) трещиноватость достигает в зоне выветривания; до 6,5 м, в горизонтах кристаллических сланцев и в зонах тектонических нарушений. Трещины преимущественно крутопадающие, шириной 0,1-2 см, как правило, заполнены дресвой, глинистым материалом, реже залечены кальцитом или открытые.

Гнейсы достаточно устойчивы к процессам выветривания и обладают высокой механической прочностью, выдерживая в отдельных, образцах нагрузки от 1300-105 до 1500-105 Па (по данным единичных, определений).

Кристаллические сланцы характеризуются тонкой сланцеватостью,, благодаря чему значительно легче гнейсов поддаются выветриванию. По данным Ленгидропроекта, временное сопротивление сжатию сланцев колеблется от 730-105 до 1500-105 Па (6 определений). Наименьшая прочность характерна для образцов, содержащих большое количество слюды и обладающих тонкополосчатой текстурой.

Гранитоиды характеризуются значительной крепостью, устойчивостью к выветриванию. Обладают плитчатой либо крупноглыбовой отдельностью. По единичным данным, временное сопротивление сжатию' гранитоидов в воздушно-сухом состоянии составляет 1000*105-1100*105Па, в водонасыщенном - 990*105 - 1010*105 Па.

Образования терригенно-карбонатной формации- позднего протерозоя- раннего кембрия сохранились преимущественно на юге региона, где в виде отдельных разобщенных блоков заключены среди палеозойских гранитоидов. Для разреза формации характерно чередование терригенных и карбонатных толщ. Первые мощностью 1000-1500 м образованы разнообразными по составу и степени метаморфизма сланцами, сланцеватыми алевролитами, меньше кварцитами, метаморфизованными песчаниками, иногда с редкими прослоями и пачками мраморов, в верхах разреза с горизонтами железистых кварцитов. Среди сланцев в основании комплекса наиболее развиты кварцево-биотитовые, кварцево-графитовые, графитовые, силли-манит-слюдяно-кварцевые разновидности. В верхней части разреза, преобладают кремнисто-серицитовые, филлитовидные, глинистые и углисто-глинистые разности. Карбонатные толщи мощностью 600-1000 м сложены известняками и мраморами, в средней части разреза - доломитами, с резко подчиненным количеством филлитов, углисто-глинистых, кремнистых и карбонатных сланцев. Вблизи контактов с гранито-идами породы превращены в разнообразные кристаллические сланцы, гнейсы, роговики, кварциты, мраморы, кальцифиры и скарнированные породы, часто послойно инъекцированы гранитным материалом. Мощность формации 5000-7000 м.

Все перечисленные образования смяты в крупные (шириной от 2 до 9 км, протяженностью в несколько десятков километров) линейные складки меридионального или северо-восточного простирания, осложненные складками более высокого порядка. Формы складок в карбонатных толщах сложнее, чем в терригенных. В поле распространения терригенно-карбонатных пород широко развиты разрывные нарушения, типа сбросов и надвигов, преимущественно меридионального простирания. Разломы сопровождаются зонами катаклаза и милонитизацию пород (мощностью от 0,1 до 20 м).

Карбонатные породы кристаллические (от мелко- до крупнозернистых), крепкие массивные или грубослоистые, характеризуются крупноглыбовой или параллелепипедальной отдельностью, высокой механической прочностью. Они выдерживают в отдельных образцах в--сухом состоянии давления от 743*105 до 2845*105 Па (табл. 1).

Таблица 1

Физико-механические свойства пород терригенно-карбонатной формации

инженерный геологический гидрогеологический

Наибольшие значения характерны для невыветрелых разностей магнезитов и доломитов, залегающих в основании комплекса, а также для кальцифиров и мраморов, образовавшихся в зоне контактового воздействия гранитоидов. Эти же разности пород характеризуются слабой растворимостью, о чем свидетельствует незначительное развитие карста в поле их распространения. В основном карст приурочен к известнякам верхней части разреза в виде воронок различных размеров диаметром от 1,5 до 20 м и глубиной от 1 до 8 м, колодцев, реже провалов и пещер (8*3*2 м). Небольшие карстовые пустоты и каверны, нередко заполненные продуктами разрушения известняков, отмечаются также в скважинах на глубине до 50 м реже до 70-80 м.

Серицитовые, кремнисто-серицитовые и филлитовидные глинистые сланцы - тонкоплитчатые породы, интенсивно выветривающиеся и распадающиеся вблизи поверхности на мелкую щебенку. Они образуют наиболее слабые прослои в массивах, часто определяющие их прочность, в частности устойчивость пород на склонах. В сухом состоянии сланцы выдерживают нагрузки от 530*105 до 1100*105 Па.

Песчаники и алевролиты, как правило, тонкорассланцованные.

Породы карбонатно-терригенной и дацито-липаритовой формаций девона распространены незначительно и практически не изучены.

Карбонатно-терригенная формация сложена песчанистыми известняками, доломитами и известковистыми песчаниками, смятыми в полотне складки.

Дацито-липаритовая формация представлена кварцевыми порфирами, заключающими горизонты фельзитов, фельзит-порфиров и лаво-брекчий кварцевых порфиров. Общая мощность толщи 700-900 м.

Большая часть региона (до 80%) сложена породами гранитоидной формации, объединяющей раннепалеозойские гранитоиды, сформировавшиеся в орогенную стадию развития позднебайкальской геосинклинальной области, и позднепалеозойские (возможно, раннетриасовые) гранитоиды и щелочные и субщелочные граниты, образование которых связано с тектоно-магматической активизацией Буреинского массива. Наибольшим распространением пользуются породы нормального ряда. Они слагают обширные поля в несколько тысяч квадратных километров, образованные слившимися, почти не разделенными перемычками вмещающих пород, крупными массивами вытянутой лентообразной либо неправильной формы, как правило, контролируемыми разломами северо-восточного, субмеридионального, реже северо-западного направлений. Часть массивов представляет собой крутопадающие трещинные плутоны, часть в виде пологонаклонных залежей трещинного типа, падающих в южном и юго-западном направлениях. Щелочные и субщелочные граниты образуют несколько мелких штоков, приуроченных к тектоническому нарушению северо-восточного простирания в среднем течении р. Бурей.

Строение отдельных массивов гранитоидов отличается неоднородностью, выражающейся в изменчивости состава пород, их структуры и текстуры, что обусловлено многоэтапностью и многофазностью их внедрения. В пределах хр. Турана преобладают амфибол-биотитовые и биотитовые граниты и гранодиориты, среди которых заключены вытянутые лентообразные тела лейкократовых гранитов. На юге региона развиты преимущественно биотитовые и двуслюдяные граниты, в краевых частях отдельных массивов постепенно переходящие в плагиограниты, гранодиориты и кварцевые диориты. Крайне редко отмечаются мелкие тела диоритов, габбро-диоритов и габбро. Для большей части биотитовых и амфибол-биотитовых гранитов характерна порфировидная структура, обусловленная наличием крупных (до 2,5 мм) вкрапленников калиевого полевого шпата, количество которых нередко достигает 25-40%. Двуслюдяные и лейкократовые граниты обладают среднезернистой структурой, в краевых фациях - мелкозернистой, иногда пегматоидной или порфировой. Наряду с этим в отдельных массивах выделяются все разности пород, от мелкозернистых до крупнозернистых, с незакономерными быстрыми или постепенными переходами. Текстура пород массивная, реже гнейсовидная. Последняя обычно характерна для катаклазированных гранитов, развитых в виде зон северо-восточного простирания шириной в несколько километров вдоль западных склонов хр. Турана и на простирании Буреинского и Тырминского прогибов. Дайковый комплекс, сопровождающий интрузии гранитоидов, представлен жилами (0,1-2 м) аплита, пегматита, гранит-порфира, реже дайками кварцевых порфиров и фельзит-порфиров. Контактовый метаморфизм проявляется в ороговиковании, мигматизации и окварцевании вмещающих пород в зоне шириной от сотен метров до нескольких километров.

Гранитоиды характеризуются повышенной и неравномерной трещиноватостью. Они разбиты многочисленными сбросами северо-восточного, северо-западного и близширотного простирания, сопровождаемыми зонами дробления мощностью от 15 до 200 м, в пределах которых породы рассечены крутопадающими трещинами через 2-20 см. Тектонические трещины и зоны дробления выполнены, как правило, дресвянистыми катаклазитами и милонитами, иногда растертыми до глинистого состояния. Вне зоны сильной тектонической трещиноватости граниты, как правило, массивные (скважины дают 100%-ный выход керна), разбиты лишь трещинами отдельности на крупные блоки (до 1X2) параллелепипедальной формы. Ширина трещин до 1 см, в верхней зоне выветривания - до 10 см. Трещины открытые либо заполнены рыхлым супесчаным или дресвяным материалом. С глубиной ширина трещин уменьшается и в интервале 50-60 м они переходят в плотно-сомкнутые. С поверхности до глубины 3-5 м гранитоиды часто разрушены до состояния щебня и дресвы. Неизмененные слаботрещиноватые разности гранитоидов имеют плотность 2,61-2,8 г/см3, объемную массу 2,6-2,7 г/см3, пористость 1-3,6%, водопоглощение 0,2-0,8%, отличаются высокой механической прочностью, временное сопротивление сжатию в сухом состоянии от 900*105 до 2200*105 Па. Прочность выветрелых и нарушенных разностей 500*105- 700*105 Па при плотности 2,63-2,71 г/см3 и объемной массе 2,56-2,64 г/см3.

Образования андезитовой и дацито-липаритовой формаций позднеюрского и мелового возраста, комагматичные им интрузивные породы и синхронные эффузивам, пространственно тесно связанные с ними пресноводно-континентальные осадки молассовой формации выполняют разобщенные грабенообразные прогибы, расположенные в основном по окраинам региона. Наиболее крупными из них являются Хингано-Олонойский грабен на юге и Селемджинский прогиб на севере.

В строении рассматриваемой группы формаций основная роль принадлежит вулканическим породам. Нижние горизонты эффузивов принадлежат андезитовой формации и представлены андезитовыми пор-фиритами, андезитами, их туфами и лавобрекчиями, слагающими в основном трещинные покровы, достигающие значительных размеров на севере региона. Верхняя часть эффузивных образований, присутствующая лишь на юге региона, принадлежит дацито-липаритовой формации. В ее состав входят часто перемежающиеся фельзиты, фельзит-пор-фиры, кварцевые порфиры, липариты, их туфы и лавобрекчии, заключающие линзы витролипаритов и кислого вулканического стекла. Содержание пирокластических пород колеблется от 20 до 50-70% • На отдельных участках кроме указанных разностей присутствуют даци-товые порфириты, переслаивающиеся с туфами среднего и основного состава.

В тесной связи с эффузивами находятся субвулканические образования, пользующиеся небольшим площадным распространением. Они представлены разностями кислого состава (кварцевые порфиры, гранит-порфиры, плагиопорфиры, фельзит-порфиры) и среднего состава (кварцевые, плагиоклазовые, роговообманковые и диабазовые порфириты) и слагают небольшие штоки (до 10-15 км2), межпластовые залежи (мощностью от нескольких метров до первых сотен метров) и многочисленные дайки (мощностью до 10-15 м), отчетливо приуроченные к разрывным нарушениям, частично представляющие корни покровов.

Терригенные породы залегают в основании и в верхних горизонтах разреза, в краевых частях прогибов, замещая по простиранию вулканогенные образования, а также присутствуют среди последних в виде маломощных линз. По составу это преимущественно конгломераты и песчаники, характеризующиеся исключительно пестрым составом обломков, их низкой сортированностью и окатанностью, резко выраженным туфогенным характером большинства слоев (содержат до 30% пирокластического материала). Среди грубых осадков, в основном в верхней части разреза, отмечаются отдельные пачки, сложенные мелко- и тонкозернистыми песчаниками, алевролитами, аргиллитами с маломощными прослойками углистых аргиллитов и каменного угля. Мощность терригенных отложений непостоянна и колеблется от 25 до" 1000 м.

Породы смяты в крупные пологие (углы падения крыльев 20- 25°) брахиформные, иногда куполовидные складки, с глубиной приобретающие линейность и более крутое падение слоев. Со складчатыми дислокациями сопряжена интенсивная тектоническая трещиноватость. Для образований, залегающих в основании разреза, характерны преимущественно крутые и вертикальные трещины отрыва и скола северовосточного и субширотного простирания. В пределах верхней части комплекса преобладают наклонные взбросы. Крупные разрывные нарушения проявляются на современном эрозионном срезе в виде лайковых полей, зон дробленных и сцементированных кварцем пород мощностью-до 100 м, серий сближенных пустых трещин. Трещиноватость пород распространяется на глубину до 80-100 м, достигая наибольшей интенсивности до 30-60 м (данные 2-го ГГУ). Трещины преимущественно вертикальные, открытые, шириной до 1-2 см вблизи поверхности, иногда они выполнены карбонатами, кварцем, гидроокислами железа либо мелкообломочным материалом. Расстояние между трещинами колеблется от 0,2 до 1 м.

Инженерно-геологические свойства пород разнообразны. Порфириты, андезиты, кварцевые порфиры и фельзит-порфиры - плотные-крепкие массивные породы с плитчатой отдельностью. Временное сопротивление сжатию их свыше 1000-105 Па. Липариты, обладающие повышенной пористостью (до 18%), характеризуются значительно меньшей механической прочностью (230-105 - 520-105 Па). Туфо- и лавобрекчии также плотные крепкие породы, содержат до 30-50% обломков эффузивных пород, кварца, плагиоклаза и других минералов. В мелкообломочных разностях размер обломков не превышает нескольких сантиметров, в крупнообломочных- достигает 1,5-2 м в поперечнике. Туфы - крепкие, слоистые, реже массивные породы различной размерности (от псефитовых до пелитовых).

Субвулканические породы характеризуются порфировой структурой, массивной текстурой, а вблизи контактов - с флюидальной текстурой. Это достаточно крепкие породы, механическая прочность которых зависит от степени их трещиноватости. В слаботрещиноватых разностях временное сопротивление сжатию сухого образца колеблется от 960*105 до 1400*105 Па, в трещиноватых - не превышает 600*105 Па.

Осадочные породы преимущественно массивные, крепкие, в верхних горизонтах слабо диагенезированные. Песчаники от крупно- до мелкозернистых, иногда с включением гальки. Их плотность 2,61- 2,63 г/см3; объемная масса 2,28-2,38 г/см3; пористость 9,5-12,6%;. водопоглощение 1,99-2,09%; временное сопротивление сжатию в сухом состоянии 143-105 - 733-105 Па, в водонасыщенном - 93*105 - 666*105Па. Конгломераты преимущественно крупногалечные с песчаным, глинистым или кремнистым цементом.

Породы базальтовой формации раннего плейстоцена слагают довольно крупные плато вдоль западной границы Хингано-Олонойского грабена, а также ряд мелких покровов вблизи восточной окраины массива. Они представлены переслаивающимися плотными и пористыми базальтами, нередко разделенными невыдержанными по простиранию и мощности глинистыми горизонтами. Изредка встречаются долериты. Пористые разности базальтов слагают, как правило, верхние горизонты, плотные - нижние. Общая мощность формации колеблется от первых десятков метров в небольших покровах и краевых частях плато до 200 м в центральной части плато. Базальты- крепкие и очень крепкие массивные породы, трещиноватые на всю мощность, наиболее интенсивно-трещиноватые до 40-70 м. Трещины обычно открытые, шириной до 2 см, разбивают породу на плитчатую, реже столбчатую отдельности. Наиболее прочными являются плотные базальты, выдерживающие в отдельных образцах вертикальные нагрузки от 690*105 до 1770*105 Па. Для пористых разностей (4-15%) характерны более низкие значения прочности (400*105 - 670*105 Па).

Аллювиальные отложения позднего плейстоцена и голоцена слагают I надпойменную террасу, низкую и высокую, поймы и русло рек. Низкая пойма представлена в основном небольшими косами и островами. Высокая пойма высотой 1,5-3 м (в долине р. Бурей 6 м) и I надпойменная терраса высотой 2,5-6 м (в долине р. Бурей 10 м) ограниченно распространены и прослеживаются в виде отдельных разобщенных участков в долинах наиболее крупных рек. Аллювий характеризуется весьма грубым составом материала, невыдержанностью строения (небольшой протяженностью фаций, их быстрой взаимозамещаемостью) и небольшой мощностью (3-10 м). Русловые фации, резко преобладающие над остальными, представлены галечниками с песчаным заполнителем до 15-30%, в верховьях рек они крайне несортированы, грубоокатаны с примесью валунов, реже глыб и щебня. Пойменные фации незначительной мощности (до 0,1-1,5 м) представлены песками с линзами гравия и гальки, местами с маломощными прослоями супесей и суглинков.

Галечники, от мелких до крупных, содержат до 15-30% гравия, отдельные валуны и глыбы (10-30 см). Характеризуются преимущественно плотным сложением, с поверхности рыхлые. Коэффициент фильтрации их достигает 200 м/сут. Пески преимущественно средней крупности, полимиктовые с примесью гравия и гальки до 25%, рыхлые, коэффициенты фильтрации не превышают 2-3 м/сут.

Склоновые образования позднего плейстоцена-голоцена почти сплошным чехлом мощностью до 3 м покрывают склоны гор. В верхнем поясе средневысотных гор это преимущественно гравитационные образования: глыбы, реже щебень с супесчаным или суглинистым заполнителем, образующие незакрепленные, полузакрепленные и закрепленные осыпи площадью от 0,1 до 5 км2. На большей части региона это нерасчлененные образования, представленные глыбами, щебнем и дресвой с супесчаным, песчаным и суглинистым заполнителем до 20-40%.

В предгорьях и на пологих склонах в межгорных понижениях преимущественно распространены элювиально-делювиальные и делювиальные отложения: суглинки, супеси, глины с включением 5 - 35% щебня и дресвы. На севере региона на ограниченных по площади участках развиты солифлюкционные образования: глины, суглинки, реже пески с глыбами, щебнем и дресвой. Нормативное давление 2*105 - 4*105Па.

Глава III. Гидрогеологические условия

Регион характеризуется преимущественно трещинными водами, залегающими на глубине от 3-5 м в долинах и на пологих склонах до 70-100 м на крутых склонах и водоразделах. Воды преимущественно безнапорные, в зонах тектонических нарушений иногда напорные. Водоносность пород обычно низкая. Дебиты скважин, как правило, не превышают 0,5 л/с (иногда до 1,5 л/с) при понижениях уровня от 2 до 75 м и лишь в зонах разрывных нарушений достигают 1,2-14 л/с при понижениях уровня на 28-35 м. Удельные дебиты уменьшаются с глубиной от 0,01 до 0,001 л/с.

На юге региона выделяются Кимканский и Южно-Хинганский бассейны трещинно-карстовых вод, приуроченные к трещинным и карстовым пустотам в метаморфизованных терригенно-карбонатных породах верхнего протерозоя и нижнего кембрия. Глубина залегания вод колеблется от долей метра до 20-30 м. Водообильность пород крайне неравномерная. Дебит родников изменяется от 0,3 до 100 л/с. Дебиты отдельных скважин при понижениях 0,3-5 м достигают 12-21 л/с.

В речных долинах широко распространен водоносный горизонт четвертичных аллювиальных отложений мощностью до 10 м. Воды грунтовые, залегают на глубине 0,5-1,5 м. Дебиты скважин 3-17 л/с при понижениях уровня на 2-5 м.

К элювиально-делювиальным отложениям четвертичного возраста приурочена верховодка (воды приповерхностного стока). Она появляется лишь в летний период в супесях со щебнем на глубине 0,3-5 м и питает родники, дебит которых 0,1-1 л/с. При вскрытии шурфами верховодка дает притоки 0,1-0,4 л/с.

Все воды региона пресные с преобладающей минерализацией до 0,2 г/л, по составу гидрокарбонатные кальциевые или смешанные по катионам. Несколько повышенная минерализация (до 0,4 г/л) отмечается на локальных участках в зонах тектонических нарушений, обогащенных сульфидами. Воды здесь гидрокарбонатно-сульфатного кальциево-магниевого состава. В зоне активного водообмена воды обладают выщелачивающей и углекислотной агрессивностью, в зоне замедленного водообмена, как правило, неагрессивны. В районе пос. Кульдур с зоной глубинного разлома связаны минеральные азотно-термальные воды с температурой, достигающей 74°. По составу это слабоминерализованные (до 0,36 г/л) гидрокарбонатные натриевые, щелочные (рН > 9) воды, содержащие до 136 мг/л кремневой кислоты и до 18 мг/л фтора; выделяется свободный азот.

Глава IV. Современные геологические процессы и явления

Активно развивающиеся современные геологические процессы на территории региона во многом определены его климатическими особенностями. Резкие суточные и сезонные колебания температур способствуют развитию в гольцовом поясе гор и на крутых склонах процессов морозного выветривания, обусловливающих образование скальных останцов высотой до 30 м, многочисленных глыбовых развалов и осыпей, занимающих значительные площади (до 10 км2).

Большое количество осадков, выпадающих в теплое время года (до 500-600 мм), вызывает высокие летне-осенние паводки. Иногда после интенсивных дождей (до 10 мм/сут) возникают катастрофические наводнения, обладающие огромной разрушительной силой, направленной в основном на подмыв и обрушение берегов, сложенных рыхлыми грунтами (разрушение происходит со средней скоростью 0,2-0,3 м в год), формирование береговых уступов и обрывов. Значительное количество летних осадков благодаря тяжелому механическому составу почв в днищах долин и на пологих склонах приводит также к развитию процессов заболачивания на этих участках.

Наличие многолетнемерзлых пород и глубокое сезонное промерзание грунтов обусловливают формирование у подножий склонов, сложенных талыми породами, грунтовых наледей высотой до 2 м, площадью до 10 м2. В днищах долин и на заболоченных участках террас образуются бугры пучения высотой до 0,2-1 м и диаметром 2-5 м, реже до 10 м.

На юге региона активно проявляются плоскостной смыв и линейная эрозия, развитию которых способствуют значительная крутизна склонов, ливневый характер дождей и отсутствие, в отличие от остальной территории, лесного покрова. Эти процессы, приводят либо к полному уничтожению рыхлого покрова склона (в случае его незначительной мощности), либо к образованию промоин, эрозионных борозд, рытвин и росту оврагов. Средняя глубина овражного размыва за год составляет почти 40 см.

В поле распространения карбонатных пород верхнего протерозоя и нижнего кембрия развиты карстовые процессы. Формы проявления карста охарактеризованы при описании формации.

Заключение

Проектирование и строительство сооружений в карстовых районах

Наличие карста в том или ином районе, и тем более в пределах определенной территории или участка, всегда указывает на возможное нарушение монолитности и устойчивости пород, увеличение их водопроницаемости и очень часто большую обводненность. Поэтому проектирование и строительство разнообразных сооружений в карстовых районах и хозяйственное освоение территорий всегда должны основываться на результатах более детальных инженерно - геологических исследований, чем в некарстовых районах. В материалах таких исследований со степенью детальности, соответствующей стадии инженерных изысканий и проектирования, должны получить характеристику и оценку следующие вопросы:

) глубина залегания растворимых горных пород от поверхности земли, рельеф их поверхности, мощность, состав и свойства покрывающих отложений;

) мощность растворимых пород, степень их закарстованности, пространственное расположение поверхностных и глубинных форм карста и их влияние на устойчивость территории;

) активная зона проектируемых сооружений, величина распространения ее в пределы закарстованных пород, их несущие способности, а также покровных отложений;

) водопроницаемость и водообильность закарстованных пород, глубина залегания уровня карстовых вод и их напор при проектировании сооружений глубокого заложения, подземных и гидротехнических;

) интенсивность развития карста, виды, формы и частота его проявления, причины и условия, способствующие его развитию;

) применяемые принципы и методы строительства сооружений и обеспечения их устойчивости на основании обобщения опыта строительства и эксплуатации сооружений в рассматриваемом районе.

На стадиях начальных и региональных исследований территорий главное внимание необходимо уделять их инженерно-геологической оценке, выявлению закарстованных участков, зон, горизонтов и предварительной оценке угрожаемости карста для устойчивости местности, существующих и проектируемых сооружений. В результате таких исследований производят инженерно-геологическое районирование территории, дающее материал для обоснования проекта ее планировки, а также программы дальнейших исследований.

При районировании территорий и оценке их устойчивости, особенно в связи с хозяйственным их использованием и проектированием массовых видов строительства (города, населенные пункты, дороги и др.)» главное внимание следует уделять определению глубины залегания растворимых горных пород (особенно гипсов, ангидритов и солей), их мощности, изучению состава и свойств покровных отложений, а также возможности; образования карстовых провалов и оседаний земной поверхности.

При застройке закарстованных территорий не рекомендуется размещать капитальные сооружения непосредственно на месте старых поверхностных карстовых форм (воронки, впадины и др.) и вблизи от их скоплений. Такие участки при компоновке сооружений целесообразно использовать для размещения парков, садов, бульваров, площадей и др.

При выполнении детальных инженерно-геологических исследо-заиий в карстовых районах, при проектировании отдельных крупных сооружений, не относящихся к массовым типам застройки, таких как мосты, туннели и другие подземные сооружения, гидроэлектростанции и др., план инженерных изысканий, последовательность их выполнения и состав вопросов, подлежащих изучению, в общем те же, что и при массовых видах застройки, однако детальность изысканий, глубина разведочных работ и направленность изучения инженерно-геологических условий строительных площадок должны быть конкретизированы в соответствии с требованиями для каждого проектируемого сооружения. Инженерные изыскания и для таких сооружений должны завершаться количественными оценками условий строительства и устойчивости сооружений и выбором инженерных мероприятий для обеспечения долговечности и безопасности их эксплуатации.

Выбор противокарстовых мероприятий производят в зависимости от конкретных особенностей инженерно-геологических условий строительной площадки: типа карста (карбонатный, сульфатный, соляной), глубины залегания растворимых пород, степени их закарстованности и обводненности, а также типа проектируемого сооружения. При этом важно учитывать, будут ли закарстованные породы надежным естественным основанием и средой для сооружений, нет ли опасности больших притоков воды и их затопления, не возникнут ли большие потери воды на фильтрацию после строительства сооружения и впоследствии при его эксплуатации в связи с возможной активизацией развития карста и т. д.

Следовательно, выбор противокарстовых мероприятий должен основываться на учете комплекса данных, позволяющих обосновать техническую и экономическую целесообразность применения.

В районах распространения карста в зависимости от всех перечисленных условий наиболее часто применяют следующие комплексы мероприятий:

) планировку территорий, сопровождающуюся регуляцией поверхностного стока и устройством канализации для отвода производственных вод;

) каптаж подземных вод и дренаж обводненных пород;

) площадную подготовку основания;

) устройство опор глубокого заложения;

) искусственное уплотнение и укрепление пород;

) устройство противофильтрационных завес;

) разнообразные конструктивные мероприятия.

Планировка территории, обычно сопровождающаяся тампонажем трещин глинистым грунтом, заделкой провалов, засыпкой воронок и других неровностей рельефа, является одним из важнейших мероприятий по инженерной подготовке территорий. Одновременно с планировкой территорий целесообразно устройство системы нагорных и водоотводных канав для отвода дождевых и талых вод и устройство канализации для отвода хозяйственных и производственных вод. Регуляция поверхностного стока необходима как на застраиваемых территориях, так и на непосредственно к ним прилегающих.

Каптаж подземных вод и дренаж обводненных пород часто необходимы при проектировании подземных и наземных сооружений, когда приток воды и высокое стояние уровня карстовых вод затрудняют ведение строительных и горных работ и нормальную эксплуатацию этих сооружений. Для регуляции подземного стока в зависимости от условий залегания карстовых вод, условий их выхода на поверхность и топографических условий местности применяют различные системы вертикальных и горизонтальных дренажей. В тех случаях, когда растворимые горные породы являются непосредственным основанием сооружений или попадают в их активную зону, для придания им монолитности, повышения их прочности, устойчивости и водонепроницаемости производят площадную их цементацию на глубину, зависящую от типа сооружения, достаточную для обеспечения его устойчивости. При такой подготовке основания цементационные скважины располагают в шахматном порядке на площади расположения сооружения.

В тех случаях, когда мощность закарстованных пород невелика, их прорезают сваями, опускаемыми в предварительно пробуренные скважины, или заполняют скважины и колодцы железобетоном (заполнение арматурой с последующей цементацией). Такие опоры глубокого заложения обеспечивают необходимую устойчивость сооружений.

При строительстве подземных сооружений, глубоких котлованов и карьеров нередко возникает необходимость в уплотнении и упрочнении пород, в придании им монолитности, водонепроницаемости и устойчивости по контуру сооружения. В этом случае производят цементацию пород по контуру сооружения, а в подземных сооружениях часто за их обделку.

При строительстве гидротехнических сооружений с целью предупреждения потерь воды на фильтрацию под плотинами или в их обход, для повышения их устойчивости и предупреждения развития разнообразных фильтрационных деформаций, развития и активизации карстового процесса устраивают противофильтрационные завесы путем нагнетания цементного раствора в скважины, разбуренные по линии напорного фронта плотины. Цементационные скважины располагают в 1 или 2 ряда. Длина таких завес нередко достигает многих сотен метров, а глубина до 100 м и более. Противофильтрационные завесы устраивают также для защиты котлованов и подземных частей сооружений. В этом случае для уплотнения пород и снижения их водопроницаемости в скважины нагнетают глинистый раствор, битумы или цементный раствор.

Конструктивные противокарстовые мероприятия разнообразны. Можно регулировать глубину заложения фундаментов и тем самым изменять глубину распространения дополнительных напряжений от сооружения (активная зона сооружения) в закарсто-ванные породы. С этой же целью и с целью придания необходимой устойчивости сооружениям в основании их фундаментов устраивают подушки из щебня, бетона или железобетона. Важным конструктивным мероприятием является армирование сооружений с целью придания им большей монолитности и жесткости путем устройства железобетонных поясов по обрезу фундаментов и в междуэтажных перекрытиях. Выше уже отмечалось, что в карстовых районах необходимо соблюдать ограничения в этажности зданий и плотности застройки территорий. Применяют и некоторые другие специальные мероприятия: неразрезные ленточные фундаменты, уменьшение веса сооружений и др.

В карстовых, как и в других районах, где строительство сооружений ведется в особых условиях, обычно приходится применять комплекс мероприятий, позволяющих управлять опасным геологическим явлением или предупреждать его возникновение, ограничивать его влияние на устойчивость сооружения и безопасность эксплуатации или полностью исключать его. Опыт показывает, что это вполне достижимо, если инженерно-геологические условия изучены достаточно полно и если при проектировании и строительстве сооружений не возникнет неожиданных явлений, не выявленных при изысканиях.

Список литературы

1) Айдла Т.А. Освоение метода предпостроечного оттаивания грунтов основания. Изд. Магаданского совнархоза, 1962.

) Баранов И. Я., Кудрявцев В. А. Многолетнемерзлые горные породы Евразии. В кн.: «Докл. на Междунар. конф. по мерзлотовед.». М., Изд-во АН СССР, 1963.

) Бершицкий С.А. Особенности верхнемелового-раннечетвертичного осадконакопления в пределах Амуро-Зейской впадины. В сб.: «Вопр. геол., геохим. и металлогении Сев.-Зап. сектора Тихоокеанского пояса». Владивосток, 1970.

) Бурилина Л.В. Литолого-минералогическая характеристика третичных отложений Амуро-Зейской депрессии. Информ. сб. ВСЕГЕИ. Л., 1959.

) Варнавский В.Г. Палеогеновые и неогеновые отложения Средне-Амурской впадины. М., «Наука», 1971.

) 3анина А.А. Дальний Восток. Климат СССР, Гидрометиздат, 1958.

) Караванов К. П. Гидрогеологические особенности Средне-Амурской впадины в связи с мелиорацией. «Мат-лы VI совещ. по подземным водам Сибири и Дальнего Востока». Иркутск-Хабаровск, 1970.

) Качурин С. П. Характеристика мерзлых горных пород южной части Советского Дальнего Востока. «Мат-лы II совещ. по подземным водам и инж. геол. Вост. Сиб.», 1959

) Кирюхин В. А. Артезианские бассейны Дальнего Востока. «Мат-лы III совещ. по подземным водам и инж. геол. Сибири и Дальнего Востока». Иркутск, 1961.

) Кирюхин В. А. Особенности гидрогеологии складчатых областей юга Дальнего Востока. «Мат-лы IV совещ. по подземным водам Сибири и Дальнего Востока». Иркутск-Владивосток, 1964.

) Коржуев С. С. О естественной эрозии в зоне многолетней мерзлоты. «Изв АН СССР», сер. геогр., 1969, № 3.

) Котлов Ф. В. Инженерно-геологические процессы и явления, закономерности их формирования. В сб.: «Проблемы инж.-геол.». 1970.

) Логинова И. Э. Микростроение новейших отложений Амуро-Зейской равнины и-палеографические реконструкции. «Вестн. Моск. ун-та»,1970

) Ломтадзе В. Д. Современное состояние и задачи изучения формирования физико-механических свойств горных пород. В сб.: «Пробл. инж. геол.», 1970.

) Пармузин Ю. П. Дальний Восток и его физико-географическое районирование. В кн.: «Вопросы географии», сб. 55. М., 1961.

) Толстихин Н. И., Толстихин О. Н. Криогенез и водоносность гидрогеологических структур. В сб.: «Очерки по гидрогеологии Сибири». Новосибирск, «Наука», 1973.

) Трупак Н. Г. Строительство земляных плотин на вечномерзлых грунтах. «Гидротехническое строительство», 1970, № 9.

) Финько В. И. Минералогия и генезис огнеупорных глин Зея-Буреинской депрессии. В кн.: «Исслед. и использование глин». Изд-во Львовского ун-та, 1958.

) Финько В. И. Геолого-петрографическая характеристика и генезис огнеупорных глин Зея-Буреинской депрессии. М., Изд-во АН СССР, 1960.

) Хрусталев Л. Н. Температурный режим вечномерзлых грунтов на застроенной территории. М., «Наука», 1971.

) Цвид А. А. Комплексный учет климатических факторов в строительстве на Дальнем Востоке. «Тр. Глав. геоф. обсерватории им. Воейкова», вып. 149. Л., 1963.

) Цвид А. А. Строительные климатические характеристики по Хабаровскому краю и Амурской области. «Промышленность Хабаровского края». Хабаровск, 1960.

) Цеквава Л. К. Инженерно-геологические свойства озерных глин Приханкайской впадины в связи с условиями формирования и залегания. Автореф. канд. дис. М., 1973.

) Чекомский А.М., Петрунькина Л. М. Кварцевые пески Зея-Буреинской депрессии. «Мат-лы по геологии месторождений неметаллических полезных ископаемых». «Тр. ВСЕГЕИ», вып. 57, 1961.

) Шумский П.А. К вопросу о происхождении жильного подземного льда. «Тр. Ин-та мерзлотоведения АН СССР», т. 16. М., 1960.

)Юг Дальнего Востока, под ред. Худякова Г. И. М., «Наука», 1972

)Южная часть Дальнего Востока. М., «Наука», 1969.