Особенности гидрогеологических условий для участка многоэтажного строительства (на примере города Уфы)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Особенности гидрогеологических условий для участка многоэтажного строительства (на примере города Уфы)

Султанова А.М.

В настоящее время город Уфа является одним из интенсивно развивающихся промышленных и культурных центров в Поволжском регионе: увеличивается площадь городской территории, растут новые жилые и промышленные микрорайоны на ранее неосвоенных землях, происходит перепланирование и реконструкция центральной части города. Гидрогеологические условия и инженерно-геологические изыскания, используемые в строительстве, являются неотъемлемой частью всех предпроектных работ. При строительстве жилых и нежилых объектов без проведения соответствующих изысканий может привести к ряду проблем, таких как: неравномерной просадке зданий, подтопляемости фундаментов, появлении трещин и т.п. Ведь территория Уфы характеризуется сложным геологическим строением, осложненным современными экзогенными процессами, а именно: карсто- и оврагообразованием, суффозией. Поэтому, чтобы избежать выше указанных проблем, нужно проводить изыскания.

Ключевые слова: гидрология, геология, гидрогеология, водоносный горизонт, грунтовые воды, химический состав воды.

Currently, the city of Ufa is one of the intensively growing industrial and cultural centers in the Volga region: the size of the urban territory increases, new residential and industrial neighborhoods grow on previously undeveloped land, reschedule and the reconstruction of the central part of the city occurs. Hydrogeological and engineering-geological investigations, used in construction, are an integral part of all pre-design works. The construction of residential and non-residential objects without conducting surveys can cause several problems, such as: uneven subsidence of buildings, foundation flooding, cracks etc. Because the territory of Ufa is characterized by complex geological structure complicated with modern exogenous processes, for example: the formation of karst and the formation of the ravine, suffosion.

Therefore, in order to avoid the above mentioned problems, it is necessary to organize surveys.

Keywords: hydrology, geology, hydrogeology, aquifer, groundwater, chemical composition of the water.

В г. Уфа активно развивается многоэтажное строительство. Участки застройки зачастую располагаются на проблемных, с геологической и гидрогеологической точек зрения, территориях. Поэтому необходимым условием при проведении проектно-изыскательных работ является оценка гидрогеологических условий застраиваемой территории. Охарактеризуем один из исследуемых нами участков [2].

Согласно схеме гидрогеологического районирования, территория Уфимской площади расположена в пределах Волго-Камского артезианского бассейна. Гидрогеологические условия территории резко различны в пределах междуречья и долины р. Белой, поэтому их характеристики приводятся отдельно. [3]

Гидрогеологические условия междуречья. Территория проектируемого строительства в основном находится в пределах западного склона водораздельной равнины междуречья, где гидрогеологические условия определяются, высоким гипсометрическим положением, наличием в разрезе сильнотрещиноватых, с различной степенью выветрелости суффозионно-неустойчивых пород (мергелей, известняков, мергелистых глин), отсутствием выдержанного водоупора и близостью зон дренирования. Характеризуются преимущественно вертикально-нисходящей циркуляцией, с участками горизонтальной циркуляции подземных вод. [3]

По литолого-стратиграфическим признакам на территории изысканий выделяются следующие гидрогеологические подразделения:

водоносный горизонт в четвертичных отложениях;

водоносный горизонт в общесыртовых отложениях;

водоносный горизонт в неогеновых отложениях;

водоносный комплекс уфимского яруса;

водоносный горизонт в гипсах кунгурского яруса.

К максимальному уровню приводились данные замеров глубины залегания подземных вод, полученные при изысканиях.

Водоносный горизонт в четвертичных отложениях. В четвертичных отложениях имеются два водоносных горизонта: грунтовые воды, связанные с аллювием реки Шугуровки и грунтовые воды делювия на водораздельных пространствах междуречья. Водоносный горизонт связанный с аллювием реки Шугуровки в пределах территории изысканий не имеет развития, поэтому не рассматривается.

Источником питания грунтовых вод являются атмосферные осадки, на отдельных участках перетоки из водоносного комплекса в уфимских отложениях. Кроме того, на застроенных территориях происходит подпитка горизонта за счет утечек из водонесущих коммуникаций. В пределах площадки проектируемого строительства комплекса установлен малодебитный родничок происхождение которого связано с утечками из водонесущей коммуникации [2].

Движение грунтового потока направлено к дренирующим системам, т.е. к долинам рек, к оврагам, где на склонах идет их разгрузка в виде малодебитных родников, мочажин и частичного поглощения карстовыми воронками. Относительным водоупором для них являются расположенные ниже по разрезу более плотные глинистые отложения (четвертичные, общесыртовые) [1].

По химическому составу грунтовые воды гидрокарбонатные кальциевые с минерализацией 0,56 - 1,1 г/л по архивным данным на прилегающей территории 0,2-1,0 г/л. На участках перетоков подземных вод из водоносного комплекса в уфимских отложениях, сбросов на промышленных площадках и утечек из водонесущих коммуникаций, грунтовые воды приобретают гидрокарбонатно-сульфатный и хлоридно-гидрокарбонатный или хлоридно-сульфатный тип с повышенной минерализацией от 1,5 до 4,2 г/л [4].

В зоне подтопления подземные воды в четвертичных отложениях в целом оказывают отрицательное влияние на инженерные сооружения, снижая прочностные и деформационные свойства грунтов основания фундаментов. В местах разгрузки способствуют развитию эрозионных и суффозионных процессов. При совокупности естественных и искусственных факторов грунтовые воды данного водоносного горизонта активизируют карстовый и суффозионный процессы. Анализ результатов изысканий на исследуемой территории показывает, что подземные воды четвертичных образований обладают карбонатной и сульфатной агрессивностью, т.е. попадая в нижележащие горизонты способны по ходу движения растворять карбонатные и сульфатные породы [1].

Водоносный горизонт в общесыртовых отложениях по архивным данным [4] распространен на выположенных склонах междуречья Белая-Шугуровка, и в основном на правобережном склоне долины р. Шугуровка. Характеризуется крайне неравномерным характером проявления, неглубоким залеганием и малой водообильностью подземных вод. Идентичность геоморфологических условий площади распространения делювиальных четвертичных и общесыртовых отложений предопределяет формирование единого потока подземных вод. Водовмещающими породами являются склоновые, покровные (глинистые, четвертичные, элювиально-делювиальные) и общесыртовые отложения. Приурочены воды к суглинкам, реже к линзам и прослоям песков, глубина залегания их от 0,75 до 3,0 м (абс.отм. 198,05-203,0 м) и 4,0-7,5 м (абс.отм. 159,83-170,37 м) по результатам изысканий. Мощность отдельных водоносных прослоев 2-3 м и не превышают 5-7 м [1].

Подземные воды дренируются в овраги и долины рек Белой и Шугуровки, а участками поглощаются карстовыми воронками. На поверхности правобережного коренного склона в условиях их близкого залегания в верховьях или по бортам оврагов наблюдаются выходы подземных вод в виде низкодебитных (“сочащихся”) родников. Дебиты отдельных родников составляют 0,4-1,0 л/сек .

По химическому составу воды гидрокарбонатные кальциевые, гидрокарбонатно-сульфатные кальциево-магниевые, сульфатно-гидрокарбонатные кальциево-натриевые, гидрокарбонатнохлоридные. Минерализация подземных вод в общесыртовых отложениях находится во взаимосвязи с техногенными факторами и изменяется от 0,5-0,9 до 1,2-1,9 г/л [4]. гидрогеологический водоносный многоэтажный

Повышенная минерализация, сульфатный и хлоридный типы минерализации характерны для участков активного техногенного влияния особенно вблизи производств «БашнефтьУфанефтехим».

Водоносный горизонт в неогеновых отложениях. Неогеновые отложения в пределах междуречья имеют спорадическое распространение. Они залегают под общесыртовыми отложениями на размытой поверхности шешминских пород. В пределах территории неогеновые отложения представлены акчагыльским ярусом, выполняющим древние эрозионные карстовые формы палеорельефа на водораздельном пространстве.

Водоносными являются пески крупные, гравийно-галечниковые и дресвяно-щебенистые отложения, залегающие в виде линз и прослоев преимущественно в подошве водоупорных глин неогенового возраста. Этим обусловлен напорный характер подземных вод. Глубина залегания подземных вод 9,0-12,6 м (абс.отм.103,92-108,0 м).

Питание подземных вод происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков, притока из смежных водоносных горизонтов, а разгрузка - как в современную эрозионную сеть, так и в древнюю погребенную [1].

Водообильность неогеновых отложений неравномерна и зависит от состава водовмещающих пород. Дебит скважин, вскрывающих воды в неогеновых песчано-глинистых отложениях, составляет 0,8-4,5 м3/ сутки, а в песчано-гравийных - 86,0-87,0 м3/ сутки.

Качество вод неогена зависит от глубины залегания водоносного горизонта. В скважинах, вскрывающих воду на глубинах до 40 м по химическому составу воды, в основном, сульфатногидрокарбонатные с минерализацией 0,3-0,63 г/л и не более 1,0 г/л. Воды более глубоких горизонтов по составу гидрокарбонатно-сульфатные с минерализацией до 2-3 г/л [4].

Водоносный комплекс уфимского яруса в пределах территории распространен повсеместно, представляет собой переслаивание обводненных и водоупорных линз, прослоев, что характерно для водоносного комплекса в уфимских отложениях и объясняется пестротой литологического состава, трещиноватостью пород, невыдержанностью водоупорных и водопроницаемых пород, относятся к пластовому, трещинно-поровому типу. Водовмещающими служат породы нижнешешминского подгоризонта и соликамского горизонта - прослои песчаника, мергели, известняки, относительным водоупором служат, преимущественно глины аргиллитоподобные.[5]

В разрезе водоносного комплекса в уфимских отложениях четко выделяются две зоны:

верхняя - зона подвешенных водоносных горизонтов спорадического распространения и нижняя - полного водонасыщения.

Водоносными породами в верхней зоне являются, в основном, верхнешешминские песчаники, реже известняки, мергели, образующие отдельные водоносные слои, невыдержанные по простиранию и мощности. Воды безнапорные или слабонапорные. Уровни подземных вод устанавливаются на глубинах 0,5-10,0м от дневной поверхности. Нижним водоупором служат аргиллитоподобные глины.

Водовмещающими породами нижней зоны (полного водонасыщения) являются известняки, мергели, гипсы соликамского горизонта. Воды напорные и относятся к трещинно-карстовому типу [1].

По химическому составу подземные воды водоносного комплекса в уфимском ярусе пресные, сульфатно-гидрокарбонатные кальциево-магниевые и гидрокарбонатно-сульфатные кальциево-магниевые (магниево-кальциевые) с общей минерализацией 0,5-0,9 г/л. Химический состав подземных вод вскрытого комплекса последовательно меняется от гидрокарбонатносульфатного кальциево-магниевого (магниево-кальциевого) с минерализацией 0,8-2,8 г/л, реже хлоридные или сульфатные с минерализацией до 1,1-2,8 г/л в верхней части разреза (в шешминских отложениях) до сульфатных кальциевых, сульфатно - хлоридно натриевых, хлоридных кальциевых, гидрокарбонатно-хлоридных натриевых с минерализацией до 1,6-3,8 г/л, реже гидрокарбонатносульфатных с минерализацией 0,8-1,2 г/л. в нижней части разреза (подошве соликамских пород [4].

С целью определения гидрогеологических параметров активной зоны строительства по площадке проектируемого строительства комплекса, опытно-фильтрационные исследования отчетного периода (экспресс-откачки) максимально проводились в интервале глубин 15,0-60,0м.

Водоносный горизонт в гипсах кунгурского яруса распространен повсеместно. Карстовые воды приурочены к верхней трещиноватой и закарстованной зоне гипсов и относятся к трещиннокарстовому типу. Воды напорные, величина напора изменяется от 1-2 м до 62 м. Направление движения подземных вод от водораздела к склонам, поэтому наиболее высокое положение уровня отмечено на междуречье, а в областях разгрузки отметки уровня приближаются к отметкам уреза воды в реках [1].

По химическому составу карстовые воды в иреньском горизонте кунгурского яруса сульфатные натриево-кальциевые, хлоридно-сульфатные натриево-кальциевые с минерализацией от 1,9 до 3,9 г/л и гидрокарбонатно-сульфатные кальциевые натриевые с минерализацией 1,5-2,24 г/л, редко сульфатно-гидрокарбонатные натриево-кальциевые с минерализацией 1,1 г/л [4].

По содержанию основных компонентов согласно таблице В 3 СП 28.13330.2012 подземные воды обладают сильноагрессивными свойствами по отношению к бетону (содержание сульфатов - SO4 достигает 1,425 г/л). К стали подземные воды данного горизонта, обладают среднеагрессивными свойствами (суммарная концентрация сульфатов и хлоридов - менее 5 г/л). По отношению к гипсам - слабоагрессивные (гипсовая емкость до 1,55 г/л), что указывает на их практически насыщенное или близкое к насыщению солями CaSO4 состояние, к карбонатным породам подземные воды также слабоагрессивные (карбонатная емкость до 0,2 г/л). [5]

Питание подземных вод третьего горизонта происходит за счет вертикально-нисходящих перетоков из вышележащего водоносного горизонта, разгрузка в борта и днище долины р. Белая, являющейся основной дреной всего района. На коренном склоне горизонт карстовых вод, разгружается в основном, под руслом р. Белая, часть его разгружается вблизи подошвы склона вдоль тылового шва по тектоническому разлому.

Учитывая общее изменение гидрогеологической обстановки в результате строительного освоения: нарушение поверхностного стока, утечки из водонесущих коммуникаций, максимальный прогнозируемый уровень в пределах территории ожидается на глубине заложения водоподводящих коммуникаций, т.е. на глубине 1,5-2,0м от существующего рельефа.

Особо необходимо отметить о наличии в пределах активной зоны строительного освоения толщи мергеля, обладающего значительной скоростью размокания. В интервале времени от 1 минуты до 15 минут образец грунта полностью (100%) переходит в суффозионное состояние. Таким образом, необходимо предусмотреть комплекс профилактических мероприятий, исключающих возможность их замачивания.

В очагах (пунктах) водопоглощения и местах склоновой разгрузки подземных вод активизируются эрозионные и суффозионно-карстовые процессы [1].

По сложности инженерно-геологических условий, в соответствии с Приложением “Б” СП 11105-97, территория проектируемого строительства относится к III (сложной) категории сложности и является условно благоприятной для строительства, что обусловлено сложными инженерногеологическими условиями (карстовыми, суффозионные, эрозионные, тектонические и экзотектонические процессы, наличие насыпных грунтов большой мощности).

Заключение. Работы по строительному освоению территории вызвали изменение в гидрогеологической обстановке территории - перераспределению направления подземного стока и инфильтрации поверхностных вод, что привело к увеличению степени водонасыщенности вмещающих грунтов на прилегающей территории «Башнефть-Уфанефтехим», где участками отмечается подтопление.

В связи с изменением гидрогеологической обстановки в процессе дальнейшего строительного освоения, не исключено изменение (ухудшение) категорий устойчивости территории относительно карстовых провалов в результате активизации карстовых провалов в пределах развития экзотектонических разрывных нарушений (трещинно-ослабленных зон, трещин бортового отпора).

Гидрогеологические условия присклоновой части водораздела и правобережного коренного склона характеризуются вертикально-нисходящими перетоками поверхностных и подземных вод по трещинам скола, бортового отпора до уровня карстовых вод в гипсах, которые разгружаются в русло р. Белая.

Список литературы

1. Абдуллина Р.Н. Отчет: Комплекс по производству ТФК и ПЭТФ ЗАО «ЗапУралТИСИЗ». Май-июль. 2014

2. Ананьев В.П., Потапенко А.Д. Инженерная геология.М.:ВШ, 2005

3. Богомолов Г.В. Гидрогеология с основами инженерной геологии. М.: ВШ 1966. 315 с.

4. Петров Ю.М. Петренко А.Г. «Геологическое доизучение в масштабе 1:50000 Уфимской площади в пределах планшетов: № 40-40-Г (в.п.); №-40-41-Б (з.п.), В; №-40-52-Б (з.п.), В,Г; № -4053-А,Б (ю.п.), В,Г. (Отчет Аургазинского геолого-съемочного отряда по работам за 1974-78 гг) в 8ми томах. Фонды ООО «Башкиргеология». 1978

5. Справочник Гидрогеолога. «Госгеолтехиздат». - М. 1962

Размещено на Allbest.ru