Оценка инженерно–геологических условий Хингано – Буреинского региона
Содержание
Введение………………………………………………………………………….3
Глава I. Физико – географические характеристики района………………5
Глава II. Геологическое строение и инженерно-геологическая характеристика пород……………………………………………………………7
Глава III. Гидрогеологические условия………………………………………22
Глава IV. Современные геологические процессы и явления...……………..24
Заключение……………………………………………………………………...26
Список литературы…………………………………………………………….31
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 Рес публикой.
Дальний Восток включает в себя восточную часть Якутской области, Магаданскую область с Чукотским националь ным 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 исключи тельной контрастностью и неоднородностью, обусловленной его поло жением 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 эконо мически развитых районов страны осложняют и тормозят освоение территории.
Наиболее освоена южная часть Дальнего Востока — бассейн Аму ра и морское побережье. Здесь расположены основные про мышленные центры, связанные сетью дорог, и сельскохозяйственные районы.
Основное значение в экономике Дальнего Востока имеют горнодо бывающая и рыбная промышленность. Развиваются лесная промыш ленность, машиностроение « металлообработка, черная металлургия, промышленность строительных материалов, сельское хозяйство. Боль шое экономическое значение имеет морской транспорт.
Осуществление планов дальнейшего хозяйственного развития Даль него Востока требует усиления работ по изучению инженерно-геологи ческих условий края, и в первую очередь в области региональной ин женерной геологии, в задачу которой входит типизация инженерно-теологических условий местности на основе синтеза всех знаний о природной обстановке. Этот синтез должен предусматривать коли чественную 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 оче редь будет способствовать сокращению объема и сроков изыскательских работ, проектирования и строительства, т. е. их ускорению и уде шевлению.
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 пред горий. Преобладают горы массивных очертаний с выположенными ку половидными водоразделами и крутыми, иногда обрывистыми в осно вании склонами, глубоко расчлененные узкими трапециевидными реч ными 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 очер тания.
Речные долины в плане подчинены основным направлениям текто-нической трещиноватости пород. Наиболее крупные из них (долины Бурей, Тырмы, Яурина и других) заложены вдоль долгоживущих раз ломов и на значительном протяжении имеют каньонообразную форму.
Климату региона присущи отрицательные среднегодовые темпера туры воздуха от 0 на юге до —4,9° на севере, большие годовые и су точные 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 катастро фические наводнения. Отрицательные среднегодовые температуры воз духа, глубокое сезонное промерзание грунтов — до 3 м, значительное снижение зимних температур воздуха в узких субмеридиональных долинах за счет его инверсии и другие факторы способствуют сохра нению на ряде участков многолетней мерзлоты. Многолетнемерзлые породы наиболее распространены на севере региона (сплошная мерз лота в днищах речных долин и на склонах северной экспозиции). Мощность их достигает 60—70 м, температура в подошве слоя с годо выми 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 гольцо вого пояса покрыта хвойными, а предгорья и долины рек — смешанны ми лесами. Исключение составляют участки вблизи населенных пунк тов, 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 активи зации. В позднем палеозое (возможно, раннем триасе) явления акти визации выразились во внедрении по крупным расколам огромных масс гранитоидов, переработавших и консолидировавших массив. С позднемезозойскими и более молодыми движениями связаны раска лывание поднятия, активный вулканизм и формирование вдоль глубин ных разломов, преимущественно в его краевых частях, наложенных прогибов.
Поднятие почти целиком сложено ранне- и позднепалеозойскими (возможно, и раннетриасовыми) гранитоидами (рис. 2), среди кото рых 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 вул каногенных 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 слан цами, возникшими в результа те регионального метаморфизма песчано-глинистых, в мень шей мере вулканогенно-осадочных отложений в условиях амфиболитовой и зеленосланцевой фаций. Ведущая роль принадлежит биотитовым и двуслюдяным гнейсам и слан цам. Встречаются кварциты, амфиболиты, амфиболовые гнейсы и мраморы. Изредка отмечаются мелкие межпластовые тела, залежи и линзы серпентинитов, серпентинизированных перидотитов и дунитов. Общая мощность отло жений до 4000 м. Почти пов семестно породы содержат по слойные, реже секущие жилы и линзы кварца мощностью до 0,5 м. С породами серии пространст венно 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 гра ниц 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 аллю виальных отложений (aQ). Физико-геологические явления: 9 — карст; 10 — осыпи; 11 — граница островной многолетней мерзлоты; 12 — изоли нии мощности многолетнемерзлых по род; 13 — тектонические нарушения; 14 — граница региона и сопредельные территории; 15—границы формаций.
Гнейсы и кристаллические сланцы интенсивно дислоцированы — соб раны в узкие крутые складки (45—80°) близмеридионального или се веро-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 тектоничес ких 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 обла дают 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 слан цев колеблется от 730-105 до 1500-105 Па (6 определений). Наимень шая прочность характерна для образцов, содержащих большое коли чество слюды и обладающих тонкополосчатой текстурой.
Гранитоиды характеризуются значительной крепостью, устойчи востью к выветриванию. Обладают плитчатой либо крупноглыбовой от дельностью. 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 преи мущественно на юге региона, где в виде отдельных разобщенных бло ков заключены среди палеозойских гранитоидов. Для разреза форма ции 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 про слоями и пачками мраморов, в верхах разреза с горизонтами железис тых кварцитов. Среди сланцев в основании комплекса наиболее раз виты кварцево-биотитовые, кварцево-графитовые, графитовые, силли-манит-слюдяно-кварцевые разновидности. В верхней части разреза, преобладают кремнисто-серицитовые, филлитовидные, глинистые и уг листо-глинистые разности. Карбонатные толщи мощностью 600—1000 м сложены известняками и мраморами, в средней части разреза — доло митами, с резко подчиненным количеством филлитов, углисто-глинис тых, 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. Мощ ность 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, ослож ненные складками более высокого порядка. Формы складок в карбо натных 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 крупно зернистых), крепкие массивные или грубослоистые, характеризуются крупноглыбовой или параллелепипедальной отдельностью, высокой ме ханической 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
|
Возраст
|
Породы
|
Количество определений
|
Плотность, г/см3
|
Объемная масса, г/см3
|
Пористость, %
|
Водопоглощение, %
|
Временное сопротивление сжатию 105
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сухого образца
|
Водонасыщенного образца
|
|
PR3
|
Магнезит свежий
|
2
|
2,97
|
2,92
|
1,7
|
0,1- 0,18
|
2845
|
|
|
PR3
|
Магнезит скрыто трещиноватый
|
3
|
2,97
|
2,85- 2,94
|
4,4
|
0,2- 0,5
|
1423- 1606
|
1337- 1550
|
|
PR3
|
Доломит
|
25
|
2,81- 2,9
|
2,71- 2,84
|
1,1- 2,8
|
0,24- 1,61
|
1126- 2307
|
|
|
PR3
|
Кальцифир
|
3
|
2,77- 2,98
|
2,6- 2,8
|
1,8- 9,1
|
0,03- 0,43
|
923- 1483
|
735- 1399
|
|
PR3
|
Известняк мраморизованный монолитный
|
7
|
2,71- 2,78
|
2,68-2,73
|
0,36- 2,51
|
0,13- 0,27
|
743- 1150
|
|
|
Є1
|
Известняк кристаллический
|
4
|
2,71- 2,74
|
|
|
|
440- 1519
|
703- 1100
|
|
Є1
|
Сланцы известково- и углисто-глинистые
|
12
|
2,65- 2,72
|
2,28- 2,63
|
0,75- 1,6
|
0,21- 3,19
|
533- 1133
|
450- 1083
|
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 раство римостью, о чем свидетельствует незначительное развитие карста в по ле 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 рас падающиеся вблизи поверхности на мелкую щебенку. Они образуют наиболее слабые прослои в массивах, часто определяющие их проч ность, 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 извест няками, доломитами и известковистыми песчаниками, смятыми в поло тне складки.
Дацито-липаритовая формация представлена кварцевыми порфира ми, 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 нормаль ного ряда. Они слагают обширные поля в несколько тысяч квадратных километров, образованные слившимися, почти не разделенными пере мычками вмещающих пород, крупными массивами вытянутой лентооб разной либо неправильной формы, как правило, контролируемыми разломами северо-восточного, субмеридионального, реже северо-запад ного направлений. Часть массивов представляет собой крутопадающие трещинные плутоны, часть в виде пологонаклонных залежей трещинно го типа, падающих в южном и юго-западном направлениях. Щелочные и субщелочные граниты образуют несколько мелких штоков, приуро ченных к тектоническому нарушению северо-восточного простирания в среднем течении р. Бурей.
Строение отдельных массивов гранитоидов отличается неоднород ностью, 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 вытяну тые лентообразные тела лейкократовых гранитов. На юге региона раз виты преимущественно биотитовые и двуслюдяные граниты, в крае вых 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) вкрап ленников калиевого полевого шпата, количество которых нередко до стигает 25—40%. Двуслюдяные и лейкократовые граниты обладают среднезернистой структурой, в краевых фациях — мелкозернистой, иногда пегматоидной или порфировой. Наряду с этим в отдельных мас сивах выделяются все разности пород, от мелкозернистых до крупно зернистых, с незакономерными быстрыми или постепенными перехо дами. Текстура пород массивная, реже гнейсовидная. Последняя обыч но 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, гра нит-порфира, реже дайками кварцевых порфиров и фельзит-порфиров. Контактовый метаморфизм проявляется в ороговиковании, мигматизации и окварцевании вмещающих пород в зоне шириной от сотен мет ров до нескольких километров.
Гранитоиды характеризуются повышенной и неравномерной трещиноватостью. Они разбиты многочисленными сбросами северо-восточного, северо-западного и близширотного простирания, сопровождаемы ми зонами дробления мощностью от 15 до 200 м, в пределах которых породы рассечены крутопадающими трещинами через 2—20 см. Текто нические трещины и зоны дробления выполнены, как правило, дресвянистыми катаклазитами и милонитами, иногда растертыми до глинистого состояния. Вне зоны сильной тектонической трещиноватости гра ниты, как правило, массивные (скважины дают 100%-ный выход кер на), разбиты лишь трещинами отдельности на крупные блоки (до 1X2) параллелепипедальной формы. Ширина трещин до 1 см, в верх ней 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 раз рушены до состояния щебня и дресвы. Неизмененные слаботрещино ватые 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 сопротивле ние 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, простран ственно тесно связанные с ними пресноводно-континентальные осадки молассовой формации выполняют разобщенные грабенообразные про гибы, 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 при надлежит вулканическим породам. Нижние горизонты эффузивов при надлежат андезитовой формации и представлены андезитовыми пор-фиритами, андезитами, их туфами и лавобрекчиями, слагающими в ос новном трещинные покровы, достигающие значительных размеров на севере региона. Верхняя часть эффузивных образований, присутствую щая лишь на юге региона, принадлежит дацито-липаритовой форма ции. В ее состав входят часто перемежающиеся фельзиты, фельзит-пор-фиры, кварцевые порфиры, липариты, их туфы и лавобрекчии, заклю чающие линзы витролипаритов и кислого вулканического стекла. Со держание 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 образо вания, пользующиеся небольшим площадным распространением. Они представлены разностями кислого состава (кварцевые порфиры, гра нит-порфиры, плагиопорфиры, фельзит-порфиры) и среднего состава (кварцевые, плагиоклазовые, роговообманковые и диабазовые порфи риты) и слагают небольшие штоки (до 10—15 км2), межпластовые за лежи (мощностью от нескольких метров до первых сотен метров) и многочисленные дайки (мощностью до 10—15 м), отчетливо приурочен ные к разрывным нарушениям, частично представляющие корни покровов.
Терригенные породы залегают в основании и в верхних горизон тах разреза, в краевых частях прогибов, замещая по простиранию вулканогенные образования, а также присутствуют среди последних в виде маломощных линз. По составу это преимущественно конгломера ты и песчаники, характеризующиеся исключительно пестрым составом обломков, их низкой сортированностью и окатанностью, резко выра женным туфогенным характером большинства слоев (содержат до 30% пирокластического материала). Среди грубых осадков, в основ ном 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 приоб ретающие линейность и более крутое падение слоев. Со складчатыми дислокациями сопряжена интенсивная тектоническая трещиноватость. Для образований, залегающих в основании разреза, характерны преи мущественно крутые и вертикальные трещины отрыва и скола северовосточного и субширотного простирания. В пределах верхней части комплекса преобладают наклонные взбросы. Крупные разрывные нару шения 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, гидроокис лами 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 со противление 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 раз мер обломков не превышает нескольких сантиметров, в крупнообло мочных— достигает 1,5—2 м в поперечнике. Туфы — крепкие, слоис тые, реже массивные породы различной размерности (от псефитовых до пелитовых).
Субвулканические породы характеризуются порфировой структу рой, массивной текстурой, а вблизи контактов — с флюидальной текс турой. Это достаточно крепкие породы, механическая прочность кото рых зависит от степени их трещиноватости. В слаботрещиноватых раз ностях 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 верх них 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 преимуществен но крупногалечные с песчаным, глинистым или кремнистым цементом.
Породы базальтовой формации раннего плейсто цена слагают довольно крупные плато вдоль западной границы Хингано-Олонойского грабена, а также ряд мелких покровов вблизи вос точной окраины массива. Они представлены переслаивающимися плот ными и пористыми базальтами, нередко разделенными невыдержанны ми по простиранию и мощности глинистыми горизонтами. Изредка встречаются долериты. Пористые разности базальтов слагают, как пра вило, верхние горизонты, плотные — нижние. Общая мощность форма ции 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 по роду 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 раз ностей (4-15%) характерны более низкие значения прочности (400*105 — 670*105 Па).
Аллювиальные отложения позднего плейстоцена и голоцена сла гают I надпойменную террасу, низкую и высокую, поймы и русло рек. Низкая пойма представлена в основном небольшими косами и остро вами. 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 песча ным заполнителем до 15—30%, в верховьях рек они крайне несортированы, грубоокатаны с примесью валунов, реже глыб и щебня. Пой менные фации незначительной мощности (до 0,1—1,5 м) представле ны песками с линзами гравия и гальки, местами с маломощными про слоями супесей и суглинков.
Галечники, от мелких до крупных, содержат до 15—30% гравия, отдельные валуны и глыбы (10—30 см). Характеризуются преимуще ственно 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 обра зования: глыбы, реже щебень с супесчаным или суглинистым заполни телем, 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 делю виальные 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. Во доносность 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 глу биной от 0,01 до 0,001 л/с.
На юге региона выделяются Кимканский и Южно-Хинганский бас сейны трещинно-карстовых вод, приуроченные к трещинным и карсто вым пустотам в метаморфизованных терригенно-карбонатных породах верхнего протерозоя и нижнего кембрия. Глубина залегания вод колеб лется от долей метра до 20—30 м. Водообильность пород крайне нерав номерная. Дебит родников изменяется от 0,3 до 100 л/с. Дебиты отдель ных 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 появляет ся 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.
В северной части региона, где широко развита многолетняя мерз лота, развиты надмерзлотные и подмерзлотные воды.
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) отме чается на локальных участках в зонах тектонических нарушений, обо гащенных сульфидами. Воды здесь гидрокарбонатно-сульфатного кальциево-магниевого состава. В зоне активного водообмена воды обладают выщелачивающей и углекислотной агрессивностью, в зоне замедленно го водообмена, как правило, неагрессивны. В районе пос. Кульдур с зоной глубинного разлома связаны минеральные азотно-термальные воды с температурой, достигающей 74°. По составу это слабоминера лизованные (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 особен ностями. 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 катастрофичес кие наводнения, обладающие огромной разрушительной силой, направ ленной в основном на подмыв и обрушение берегов, сложенных рых лыми 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 промерза ние грунтов обусловливают формирование у подножий склонов, сло женных талыми породами, грунтовых наледей высотой до 2 м, пло щадью 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 линей ная эрозия, развитию которых способствуют значительная крутизна склонов, ливневый характер дождей и отсутствие, в отличие от осталь ной 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 устой чивости 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 изы сканий и проектирования, должны получить характеристику и оценку следующие вопросы:
1) глубина залегания растворимых горных пород от поверхности земли, рельеф их поверхности, мощность, состав и свойства покрывающих отложений;
2) мощность растворимых пород, степень их закарстованности, пространственное расположение поверхностных и глубинных форм карста и их влияние на устойчивость территории;
3) активная зона проектируемых сооружений, величина рас пространения ее в пределы закарстованных пород, их несущие способности, а также покровных отложений;
4) водопроницаемость и водообильность закарстованных по род, глубина залегания уровня карстовых вод и их напор при проектировании сооружений глубокого заложения, подземных и гидротехнических;
5) интенсивность развития карста, виды, формы и частота его проявления, причины и условия, способствующие его раз витию;
6) применяемые принципы и методы строительства сооруже ний и обеспечения их устойчивости на основании обобщения опыта строительства и эксплуатации сооружений в рассматриваемом районе.
На стадиях начальных и региональных исследований террито рий главное внимание необходимо уделять их инженерно-геологи ческой оценке, выявлению закарстованных участков, зон, гори зонтов и предварительной оценке угрожаемости карста для устой чивости местности, существующих и проектируемых сооружений. В результате таких исследований производят инженерно-геологи ческое районирование территории, дающее материал для обосно вания проекта ее планировки, а также программы дальнейших исследований.
При районировании территорий и оценке их устойчивости, особенно в связи с хозяйственным их использованием и проекти рованием массовых видов строительства (города, населенные пункты, дороги и др.)» главное внимание следует уделять опре делению глубины залегания растворимых горных пород (особенно гипсов, ангидритов и солей), их мощности, изучению состава и свойств покровных отложений, а также возможности; образова ния 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 соору жений целесообразно использовать для размещения парков, садов, бульваров, площадей и др.
При выполнении детальных инженерно-геологических исследо-заиий в карстовых районах, при проектировании отдельных круп ных сооружений, не относящихся к массовым типам застройки, таких как мосты, туннели и другие подземные сооружения, гидро электростанции и др., план инженерных изысканий, последователь ность их выполнения и состав вопросов, подлежащих изучению, в общем те же, что и при массовых видах застройки, однако детальность изысканий, глубина разведочных работ и направлен ность изучения инженерно-геологических условий строительных площадок должны быть конкретизированы в соответствии с требо ваниями для каждого проектируемого сооружения. Инженерные изыскания и для таких сооружений должны завершаться коли чественными оценками условий строительства и устойчивости сооружений и выбором инженерных мероприятий для обеспечения долговечности и безопасности их эксплуатации.
Выбор противокарстовых мероприятий производят в зависи мости от конкретных особенностей инженерно-геологических усло вий строительной площадки: типа карста (карбонатный, сульфат ный, соляной), глубины залегания растворимых пород, степени их закарстованности и обводненности, а также типа проекти руемого 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 обос новать техническую и экономическую целесообразность при менения.
В районах распространения карста в зависимости от всех пере численных условий наиболее часто применяют следующие комп лексы мероприятий:
1) планировку территорий, сопровождающую ся регуляцией поверхностного стока и устройством канализации для отвода производственных вод;
2) каптаж подземных вод и дренаж обводненных пород;
3) площадную подготовку основания;
4) устройство опор глубокого заложения;
5) искусственное уплот нение и укрепление пород;
6) устройство противофильтрационных завес;
7) разнообразные конструктивные мероприятия.
Планировка территории, обычно сопровождающаяся тампона жем трещин глинистым грунтом, заделкой провалов, засыпкой воронок и других неровностей рельефа, является одним из важней ших мероприятий по инженерной подготовке территорий. Одно временно 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 необ ходима как на застраиваемых территориях, так и на непосредствен но к ним прилегающих.
Каптаж подземных вод и дренаж обводненных пород часто не обходимы при проектировании подземных и наземных сооруже ний, когда приток воды и высокое стояние уровня карстовых вод затрудняют ведение строительных и горных работ и нормаль ную эксплуатацию этих сооружений. Для регуляции подземного стока в зависимости от условий залегания карстовых вод, усло вий их выхода на поверхность и топографических условий мест ности применяют различные системы вертикальных и горизон тальных 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 устойчи вости. 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 пробурен ные скважины, или заполняют скважины и колодцы железобето ном (заполнение арматурой с последующей цементацией). Такие опоры глубокого заложения обеспечивают необходимую устойчи вость сооружений.
При строительстве подземных сооружений, глубоких котло ванов и карьеров нередко возникает необходимость в уплотне нии и упрочнении пород, в придании им монолитности, водонепро ницаемости и устойчивости по контуру сооружения. В этом слу чае производят цементацию пород по контуру сооружения, а в под земных 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 сква жины, разбуренные по линии напорного фронта плотины. Цемен тационные 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 цемент ный раствор.
Конструктивные противокарстовые мероприятия разнообразны. Можно регулировать глубину заложения фундаментов и тем самым изменять глубину распространения дополнительных на пряжений от сооружения (активная зона сооружения) в закарсто-ванные породы. С этой же целью и с целью придания необходимой устойчивости сооружениям в основании их фундаментов устраи вают подушки из щебня, бетона или железобетона. Важным кон структивным 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 кар стовых районах необходимо соблюдать ограничения в этажности зданий и плотности застройки территорий. Применяют и неко торые другие специальные мероприятия: неразрезные ленточные фундаменты, уменьшение веса сооружений и др.
В карстовых, как и в других районах, где строительство со оружений ведется в особых условиях, обычно приходится приме нять комплекс мероприятий, позволяющих управлять опасным геологическим явлением или предупреждать его возникновение, ограничивать его влияние на устойчивость сооружения и безопас ность эксплуатации или полностью исключать его. Опыт показы вает, 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.
2) Баранов И. Я., Кудрявцев В. А. Многолетнемерзлые горные породы Евразии. В кн.: «Докл. на Междунар. конф. по мерзлотовед.». М., Изд-во АН СССР, 1963.
3) Бершицкий С.А. Особенности верхнемелового-раннечетвертичного осадконакопления в пределах Амуро-Зейской впадины. В сб.: «Вопр. геол., геохим. и метал логении Сев.-Зап. сектора Тихоокеанского пояса». Владивосток, 1970.
4) Бурилина Л. В. Литолого-минералогическая характеристика третичных отложений Амуро-Зейской депрессии. Информ. сб. ВСЕГЕИ. Л., 1959.
5) Варнавский В. Г. Палеогеновые и неогеновые отложения Средне-Амурской впа дины. М., «Наука», 1971.
6) 3анина А. А. Дальний Восток. Климат СССР, Гидрометиздат, 1958.
7) Караванов К. П. Гидрогеологические особенности Средне-Амурской впадины в связи с мелиорацией. «Мат-лы VI совещ. по подземным водам Сибири и Даль него Востока». Иркутск—Хабаровск, 1970.
8) 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
9) Кирюхин В. А. Артезианские бассейны Дальнего Востока. «Мат-лы III совещ. по подземным водам и инж. геол. Сибири и Дальнего Востока». Иркутск, 1961.
10) Кирюхин В. А. Особенности гидрогеологии складчатых областей юга Дальнего Во стока. «Мат-лы IV совещ. по подземным водам Сибири и Дальнего Востока». Иркутск—Владивосток, 1964.
11) Коржуев С. С. О естественной эрозии в зоне многолетней мерзлоты. «Изв АН СССР», сер. геогр., 1969, № 3.
12) Котлов Ф. В. Инженерно-геологические процессы и явления, закономерности их формирования. В сб.: «Проблемы инж.-геол.». 1970.
13) Логинова И. Э. Микростроение новейших отложений Амуро-Зейской равнины и-палеографические реконструкции. «Вестн. Моск. ун-та»,1970
14) Ломтадзе В. Д. Современное состояние и задачи изучения формирования физи ко-механических свойств горных пород. В сб.: «Пробл. инж. геол.», 1970.
15) Пармузин Ю. П. Дальний Восток и его физико-географическое районирование. В кн.: «Вопросы географии», сб. 55. М., 1961.
16) Толстихин Н. И., Толстихин О. Н. Криогенез и водоносность гидрогеологиче ских структур. В сб.: «Очерки по гидрогеологии Сибири». Новосибирск, «Нау ка», 1973.
17) Трупак Н. Г. Строительство земляных плотин на вечномерзлых грунтах. «Гидро техническое строительство», 1970, № 9.
18) Финько В. И. Минералогия и генезис огнеупорных глин Зея-Буреинской деп рессии. В кн.: «Исслед. и использование глин». Изд-во Львовского ун-та, 1958.
19) Финько В. И. Геолого-петрографическая характеристика и генезис огнеупорных глин Зея-Буреинской депрессии. М., Изд-во АН СССР, 1960.
20) Хрусталев Л. Н. Температурный режим вечномерзлых грунтов на застроенной территории. М., «Наука», 1971.
21) Цвид А. А. Комплексный учет климатических факторов в строительстве на Даль нем Востоке. «Тр. Глав. геоф. обсерватории им. Воейкова», вып. 149. Л., 1963.
22) Цвид А. А. Строительные климатические характеристики по Хабаровскому краю и Амурской области. «Промышленность Хабаровского края». Хабаровск, 1960.
23) Цеквава Л. К. Инженерно-геологические свойства озерных глин Приханкайской впадины в связи с условиями формирования и залегания. Автореф. канд. дис. М., 1973.
24) Чекомский А. М., Петрунькина Л. М. Кварцевые пески Зея-Буреинской депрессии. «Мат-лы по геологии месторождений неметаллических полезных ис копаемых». «Тр. ВСЕГЕИ», вып. 57, 1961.
25) Шумский П. А. К вопросу о происхождении жильного подземного льда. «Тр. Ин-та мерзлотоведения АН СССР», т. 16. М., 1960.
26)Юг Дальнего Востока, под ред. Худякова Г. И. М., «Наука», 1972
27)Южная часть Дальнего Востока. М., «Наука», 1969.
Оценка инженерно–геологических условий Хингано – Буреинского региона