Инженерно-геологические условия г. Барнаула (Приобское плато)

Размещено на http://www.allbest.ru/

1 .Геоморфологическая характеристика

Приобское плато располагается между Кулундинской равниной и долиной Оби. Сглажены уступ его возвышается над Кулундой на 50-75м, оно расчленено широкими и глубокими ложбинами, вытянутыми параллельно друг другу с северо-востока на юго-запад. Ширина древних ложбин колеблется в пределах от 5 до 25 км, а глубина от 40 до 80 и даже 100м. Днища ложбин выполнены песками, поверхность которых под воздействием ветра приобрела бугристо- грядовой характер. Во всех этих ложбинах современные речки заложили свои долины. По характеру расчленения и высоте Приобское плато может быть разделено на четыре части: северо-западную, центральную, юго-западную и юго-восточную.

Северо-западная часть Приобского плато расположена между Бурлинской и Нижне-Кулундинской ложбинами древнего стока. Наиболее повышенная часть плато окаймлена террасовыми поверхностями, сильно изрезанными долинами, балками и лощинами, особенно сильно эрозионное расчленение поверхностей, имеющих уклон к Оби. Эрозионная сеть здесь представлена балками с широкими днищами. Глубина вреза по отношению к водоразделам составляет 40-50м.

Центральная часть Приобского плато наиболее понижена, расчленена ложбинами древнего стока и современной долинно-балочной сетью бассейна рек оз. Кулундинское. В бассейне средней Кулунды межложбинные участки плато размыты, что привело к слиянию трех ложбин стока и образованию широкой пониженной равнины. Здесь много озер, сухих озерных котловин и западин.

В западной части Барнаульско-Кучукского и юго-западной части Алейско-Барнаульского междуречья абсолютные отметки колеблются в пределах от 200 до 325 м. Между Касмалинской и Кулундинской ложбинами протянулся наиболее возвышенный увал, отметки которого между селами Ярославцев Лог, Кочки, Волчиха достигает 307-325м. Этот узкий увал густо и глубоко расчленен эрозионной сетью балок и оврагов. Водораздельные пространства плато имеют плоскую или слабоволнистую поверхность.

Восточная часть Приобского плато дренируется левыми притоками Оби (Чарыш,Алей, Барнаулка, Касмала и др.); с севера и востока ограничена долиной Оби. Плато здесь достигает высоты 285-300м. Превышение главных водоразделов доходит до 100м, а вблизи Оби иногда и больше. Плато в этой части расчленено густой и глубоковрезанной долинно-балочной и овражной сетью. Долины и балки врезаны по отношению к местным водоразделам на глубину 50-60м и более.

В пределах древних ложбин протекают небольшие речки, которые имеют сток в сторону Кулундинской низменности (Бурла, Кулунда) или к Оби (Касмала, Барнаулка, Алей). В юго-западных частях многих ложбин непрерывной цепочкой тянутся озера. Проточные озера пресные, а бессточные горько-соленые и соленые. Склоны современных речных долин террасированы и имеют пойменную и две надпойменные террасы. Поверхность ложбин и части молодых речных террас в результате деятельности ветра приобрела сложный дюнно-бугристо-грядовый рельеф. Песчаные дюны и гряды закреплены «ленточными» сосновыми борами.

2. Характеристика инженерно-геологической области Приобское плато

2.1 Геологическое строение и инженерно-геологические особенности пород

Определяющими инженерно-геологические условия Приобского плато являются геолого-генетические комплексы средневерхнеплиоценовых озерно-болотных аллювиальных отложений (краснодубровская свита) и современных верхнечетвертичных эоловых отложений В геологическом строении области (выше регионального водоупора -павлодарской свиты) принимают участие верхнеплиоценовые озерно-аллювиальные (кочковская свита), средне - верхнечетвертичные аллювиальные (касмалинская свита) отложения.

Верхнеплиоценовые отложения (кочковская свита) залегают в основании всей области на поверхности глин павлодарской свиты.

Глубина залегания кровли комплекса изменяется от 1-25 м в древних ложбинах стока до 90 м в пределах водораздельных увалов. Нижняя часть комплекса представлена серыми полимиктовыми мелкими песками мощностью 12-30 м. В основании песков встречаются прослои гравия и галечника, глинистые окатыши. К пескам, как правило, приурочены напорные подземные воды. Верхняя часть комплекса мощностью до 50 м сложена известковыми глинами и тяжелыми суглинками грязно-бурой и зелено-серой окраски с прослоями погребенных почв. Физико - механические свойства этих грунтов приведены в табл.1.

Глины кочковской свиты служат водоупором для подземных вод вышележащих отложений краснодубровской свиты. Переувлажненная кровля кочковских глин является ослабленной зоной долины Оби и одной из причин возникновения оползневых деформаций. Комплекс нижне-среднечетвертичных субаэральных отложений (краснодубровская свита) слагает увалы области и представлен лессовыми суглинками, и супесями, переслаивающимися с пачками песков и горизонтами погребенных почв. Мощную толщу комплекса (до120 м), по литологическим особенностям, О.М. Адаменко и В.А.Мартынов разделяют на четыре пачки мощностью 10-30 м. В основании каждой из них находится горизонтально- слоистые полимиктовые пески средней крупности и мелкие мощностью 6-9м.

Верхняя пачка краснодубровской свиты мощностью 10-25м залегают в виде покрова как на водораздельных участках, так и на склонах. Она сложена сменяющимися по площади и глубине субаэральными лессовыми суглинками и супесями палевого и буровато-желтого цвета. До глубины 1.5м развиты кротовины, заполненные гумусом, крупные макропоры(диаметром до 4 мм), до глубины 8м прослеживаются остатки разложившихся корней и вертикальные трещины отдельности.

Засоленность лессовых грунтов этой пачки незначительна: сухой остаток не превышает 0,7 мг/л при наиболее часто встречающихся значениях 0,1-0,3 мг/л. Концентрация водородных ионов изменяется от 6,4 до 7,9. Содержание карбонатов составляет 2-3% (максимум 5%). Из катионов преобладают Na+ и Ca2+, из анионов- HCO3- , SO42- и CL- .Консистенция грунтов твердая и полутвердая, в пониженных участках рельефа грунты имеют туго- и мягкопластичную консистенцию. С поверхности до глубины 12м залегают грунты с ярко выраженными просадочными свойствами, а под ними - плотные малой степени водонасыщения непросадочные разновидности или мягкопластичные суглинки и пластичные супеси средней степени водонасыщения.

В лессовой толще повсеместно распространены горизонты погребенных почв мощностью 0.5-2м, представленные суглинками черного, коричневого, темно- и серовато-бурого цвета, гумусированными, как правило, твердой консистенции. На отдельных участках в них наблюдается высокая макропористость( до 20 пор на 1см2 ). Повсеместно прослеживаются налеты карбонатов и солей марганца, значительно реже - пятна ожелезнения. Потери при прокаливании составляют 5-7,5%.

Физико- механические свойства погребенных почв мало отличаются от свойств вмещающих лессовых грунтов(см. табл.1). Отмечается незначительное повышение влажности почв и снижение их плотности. Прочностные и деформационные характеристики погребенных почв практически аналогичны соответствующим характеристикам подстилающих и перекрывающих лессовых грунтов. При влажности последних в 8-15% погребенные почвы обладают просадочными свойствами. Лессовые грунты, залегают непосредственно под горизонтами погребенных почв, в очень многих разрезах не обладают просадочными свойствами.

Средне- верхнечетвертичные аллювиальные отложения касмалинской свиты распространены в древних ложбинах стока и вложены в отлажения краснодубровской и кочковской свит. Мощность аллювия касмалинской свиты возрастает от 6-15м на северо-востоке до 35-40м на юго-западе области. В составе свиты преобладают русловые пески мелкие и средней крупности. Для них характерна хорошая отсортированность и окатанность зерен, горизонтальная и косая слоистость. В верхней части разреза свиты распространены пойменные и старичные фации, представленные суглинками и супесями.

Эти отложения перекрыты разнообразными по генезису комплексом осадков позднечетвертичного и голоценового возраста: аллювием современных речек, эоловыми, делювиальными, озерными и озерно-болотными отложениями.

Верхнечетвертичные и современные эоловые отложения широко распространены в пределах древних ложбин стока и представлены полимиктовыми песками, хорошо окатанными мелкими пылеватими , иногда средней крупности с косой слоистостью, линзами супесей и суглинков. Мощность отложений 1-10м. Эти пески слагают типичные эоловые формы рельефа, наложенные на более древние породы. Основной материал для эоловой переработки- пески касмалинской свиты. Дюнно- бугристые пески почти повсеместно закреплены сосновыми борами.

Современные и верхнечетвертичные делювиальные отложения распространены в древних балках, а также по склонам плато в виде шлейфов и плоских конусов выноса. Они представлены буровато-серыми и бурыми суглинками и супесями с прослойками и линзами иловатых песков, торфа, лревесины, глинистых окатышей и почвы. Грунты отличаются низкой плотностью, легко размываются водостоками и предрасположены к оползанию при увлажнении.

Верхнечетвертичные и современные озерные и озерно-болотные отложения встречаются в котловинах, зарастающих озерах и заболоченных древних ложбинах стока, на поймах в надпойменных террасах Кулунды, Бурлы, Касмалы, Барнаула и Алея. Они представлены переслаивающимися и иоловыми суглинками, супесями и пылеватыми песками с обильными растительнами остатками, прослоями и линзами торфа в мергель. Мощность отложений 1-5м. Осадки насыщены водой, имеют текучую консистенцию, слабо уплотнены.

2.2 Подземные воды

В области широко развита верховодка. Глубина ее залегания колеблется от 0.5 до 3м в пониженных местах рельефа и от 3 до 5 м на водоразделах.

Грунтовые воды залегают на глубине от 10-20 м на водоразделах и до 2-10 м на склонах и понижениях, в линзах и прослоях песков краснодубровской свиты. Воды пресные и солоноватые, умеренно жесткие.

По химическому составу они чаще гидрокарбонатные, кальциево- магниевые. По минерализации свыше 1г/л встречаются сульфатно-гидрокарбонатные кальциево-магниевые воды. Зачастую обладают сульфатной, углекислотной агрессией по отношению к бетону.

Водоснабжение обеспечивается за счет глубокозалегающих, зачастую напорных водоносных горизонтов с глубин более 100м.

2.3 Современные геологические процессы и явления

В пределах увалов Приобского плато распространены лессовые грунты, обладающие просадочными свойствами. Мощность просадочной толщи достигает 12м, а величина просадки- 50см. Значительное превышение плато над базисом эрозии, легкая размываемость грунтов, выпадение атмосферных осадков в виде ливней и интенсивное снеготаяние обуславливают бурное развитие оврагов. Склоны плато и увалы изрезаны густой сетью оврагов, промоин и суффозионных воронок.

На склонах плато, подмываемых Обью и ее притоками, часто наблюдаются обвалы и оползни. Наиболее широко развито оползание склонов Приобского плато на левобережье Оби. Положительные неотектонические движения плато являются определяющим фактором, вызывающим обрушение огромных(150х50м) массивов лессовых грунтов краснодубровской свиты по смоченной поверхности глин кочковской свиты. Неотектоническое воздымание Приобского плато оказывает значительное влияние на интенсивность различных инженерно-геологических процессов и устойчивость инженерных сооружений, что подтверждается деформациями железнодорожного моста через Обь.

В области чрезвычайно широко развиты эоловые процессы, для всей территории характерны ветровая и водная эрозии,суффозия, обвалы, осыпи, оползни, пыльные и песчаные бури, формирование эоловых форм рельефа. Особенно подвержены эоловым процессам ложбины древнего стока, где под действием постоянных западных и юго-западных ветров пески касмалинской свиты перемещаются на значительные расстояния, образуются песчаные бугры, гряды и котловины выдувания.

В пределах приозерных котловин, где распространены современные водонасыщенные глинистые отложения, интенсивно проявляется морозное пучение грунтов.

Чрезвычайно интенсивно в пределах плато развивается оврагообразование. Это наиболее яркая форма проявления денудации земной поверхности, обусловленная стоком воды в постоянные водоемы. Глубина оврагов достигает 60м. Безусловно, одна из причин роста оврагов- нарушение поверхностного стока в процессе строительства, другой же причиной являются неотектонические поднятия. Процесс роста оврагов весьма сложен, и в его развитии участвует не один, а совокупность факторов. Роль процессов оврагообразования в формировании современного рельефа Приобского плато огромна.

3. Строительство и деформация сооружений

инженерный геологический приобское плато

Многообразие геологических условий обусловило и многообразие типов применяемых фундаментов и методов подготовки оснований. Лессовые просадочные грунты, эоловые и аллювиальные пески, комплекс аллювиальных отложений являются основанием фундаментов различных инженерных сооружений. Рассмотрим особенности строительства инженерных сооружений на грунтах с различным генезисом и физико-механическим свойствам.

Строительство на лессовых просадочных грунтах. Жилые и культурно-бытовые здания высотой до пяти этажей строятся на ленточных фундаментах. Семи-, девятиэтажные дома возводятся в основном на свайных фундаментах из призматических железобетонных свай.

Опыт строительства и эксплуатации различных инженерных сооружений с ленточными фундаментами на грунтах, не уплотненных тяжелыми трамбовками или уплотненных частично, свидетельствует о том, что довольно часто возникают девормации. Это одна или несколько вертикальных или наклонных трещин, распространяющихся через все здание и раскрывающихся кверху. Причиной деформации зданий является неравномерная просадка лессовых грунтов в основании фундаментов, возникшая в результате их замачивания водой из водопровода, канализации и реже атмосферных осадков. Применяются меры по предотвращению деформаций, к ним относятся: применение армированных железобетонных и металлических поясов для зданий или их блоков не более 50м; уплотнение грунтов в основании фундаментов строящихся, построенных и деформирующихся сооружений искусственным замачиванием; комплекс водозащитных мероприятий.

В толще просадочных лессовых пород встречаются погребенные гумусированные горизонты мощностью от 0,5 до 1,5м. Они не обладают просадочными свойствами, а по своим прочностям и деформативным характеристикам существенно не отличаются от вмещающих их просадочных грунтов. Поэтому они успешно используются как сонование фундаментов различных сооружений (г. Барнаул).

Нарушение стока поверхностных вод в результате строительства поселков и крупных микрорайонов в г. Барнауле способствовало более интенсивному росту оврагов в толще лессовых пород.

Строительство на песчаных грунтах. Здания повышенной этажности возводятся на призматических железобетонных сваях. Значительно реже применяются железобетонные плиты. Малонагруженые сельскохозяйственные здания, жилые и культурно-бытовые здания до пяти этажей, как правило, строятся на ленточных фундаментах. В долинах рек Бии, Алея, Барнаулки идругих пески обводнены. При заложении фундаментов ниже уровня подземных вод применяется, так как он приводит к значительному вымыву песчаных грунтов. Все сооружения ведут себя устойчиво, каких-либо деформаций не наблюдается.

Размещено на Allbest.ru