Инженерно-геологические изыскания города Москвы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Отчет о геологической практике

Содержание

Введение

1. Инженерно-геологические изыскания

1.1 Организация инженерно-геологических изысканий

1.1.1 Понятие об инженерно-геологических изысканиях

1.1.2 Виды инженерных изысканий

1.1.3 Место инженерных изысканий в строительстве

1.1.4 Задачи инженерно-геологических изысканий

1.1.5 Стадии инженерно-геологических изысканий

1.1.6 Исполнители инженерно-геологических изысканий

1.1.7 Документы инженерных изысканий

1.2 Методы инженерно-геологических изысканий

1.2.1 Съемка и рекогносцировка

1.2.2 Горно-геологические методы исследования

1.2.3 Бурение

1.2.4 Геофизические методы в инженерных изысканиях

2. Инженерно-геологические изыскания города Москвы

2.1 История возникновения и развития города Москвы

2.2 Геоморфология

2.3 Геологическое строение

2.4 Гидрогеологические условия

2.5 Геологические и инженерно-геологические процессы



Введение

Цель учебно-геологической практики:

- закрепить теоретические знания по геологии, полученные в рамках теоретического курса инженерная геология;

- ознакомится с приложением геологических знаний к задачам строительства и эксплуатации сооружений на примере города Москвы.

Конкретные задачи, которые мы решаем на практике:

- освоение основного метода инженерно-геологической съемки, на примере рекогносцировочной съемки парка в районе станции метро Крылатское;

- изучение основных методов инженерно-геологических изысканий;

- изучение технических средств для проведения буровых и горно-проходных работ, знакомство с буровой техникой;

- знакомство с оборудованием по производству полевых методов исследования инженерно-геологических свойств грунтов;

- изучение опыта строительства и эксплуатации зданий и сооружений.

Местом прохождения практики является г.Москва, участок долины реки Москвы в районе станции метро Крылатское (правый берег реки Москвы) и полигон лабораторией МГСУ в Мытищах. Практика проходила в период март - май 2012 года.

- 3 мая прошла практика на полигоне и в лаборатории Мытищинского филиала МГСУ, где нами были изучены методы и оборудование для инженерно-геологических изысканий.

- 26 мая состоялся маршрут по правому берегу реки Москвы в районе станции метро Крылатское.



1. Инженерно-геологические изыскания

инженерный изыскание геологический бурение

1.1 Организация инженерно-геологических изысканий

1.1.1 Понятие об инженерно-геологических изысканиях

Инженерно-геологические изыскания - это поиск места строительства на обширной территории.

Инженерные изыскания - это исследования природной среды проектируемого, эксплуатируемого или ликвидируемого здания с целью дать информацию проектировщику для разработки проекта с целью строительства, реконструкции или ликвидации сооружения.

Всякое здание или сооружение представляет собой природно-техническую систему.

Природная система Природно-техническая система

Система - это совокупность частей и деталей, которые приспособлены для совместной работы.

1.1.2 Виды инженерных изысканий

Сложность природных систем заставляет нас раздельно изучать геологические, гидрологические и другие особенности природных систем. Поэтому инженерные изыскания распадаются на ряд видов, которые ведут специалисты в области геологии, гидрологии и.т.д.

Выделяются следующие виды:

1. Инженерно-геодезические изыскания -- это работы, проводимые для получения топографо-геодезических материалов и данных о ситуации и рельефе местности (в том числе дна водотоков, водоемов и акваторий), существующих зданиях и сооружениях (наземных, подземных и надземных) и других элементах планировки (в цифровой, графической, фотографической и иных формах), необходимых для комплексной оценки природных и техногенных условий территории (акватории) строительства и обоснования проектирования, строительства, эксплуатации и ликвидации объектов.

2. Инженерно-геологические изыскания - это комплекс работ, направленный на изучение геологического строения площадки, гидрогеологического режима площадки и физико-механических свойств грунтов.

3. Инженерно-гидрометеорологические изыскания - это комплекс работ, обеспечивающий изучение гидрометеорологических условий территории строительства (района, площадки, участка, трассы) и прогноз возможных изменений этих условий в результате взаимодействия с проектируемым объектом с целью получения необходимых и достаточных материалов и данных для принятия обоснованных проектных решений.

4. Инженерно-экологические изыскания - это комплексные исследования компонентов окружающей среды, а также техногенных и социально-экономических условий в районе расположения проектируемого объекта с целью экологического обоснования строительства и иной хозяйственной деятельности.



1.1.3 Место инженерных изысканий в строительстве

Ш Инженерные изыскания - это отрасль строительного производства наряду с проектированием и строительством.

Ш Продукцией изысканий является информация.

Ш Изыскания проводятся повторно на природно-технических системах.

1.1.4 Задачи инженерно-геологических изысканий

Инженерно-геологические изыскания реализуют в производстве технические разработки инженерной геологии.

Инженерная геология - это наука о рациональном использовании и охране геологической среды.

Рациональное использование геологической среды это:

Ш выбор места для сооружения наиболее соответствующий типу данного сооружения;

Ш Выбор конструкции сооружения соответствующий данному месту, в первую очередь фундамент.

Охрана окружающей среды необходима, прежде всего, для сохранения сооружения, которое строят, а также для соседних сооружений для сохранения нормальных условий проживания на застраиваемой территории.

Задача охраны среды и рационального использования - это цели инженерно-геологических изысканий.

Задачи инженерно-геологических изысканий для достижения данной цели:

1. определить перечень грунтов на данной территории;

2. узнать прочностные характеристики этих пород;

3. узнать форму залегания этих грунтов;

4. получить информацию о подземных водах на данной территории;

5. узнать какие геологические процессы протекают в данном районе.

1.1.5 Стадии инженерно-геологических изысканий

Стадии изысканий соответствуют стадиям проектирования:

1. стадия генплана;

2. стадия проекта;

3. стадия составления рабочих чертежей.

· Изыскания производятся стадийно в связи с необходимостью уточнения инженерно-геологической информации на каждой стадии, и в полном объеме на ранних этапах проектирования.

· Для составления задания на каждой стадии надо иметь сведения о проектируемом сооружении.

· Повторные изыскания для реконструкции или ликвидации проходят в одну стадию.

1.1.6 Исполнители инженерно-геологических изысканий

Инженерно-геологические изыскания проводят специализированные организации, имеющие лицензии на выполнение отдельных видов изысканий конкретными методами. Например, лицензия выдается на инженерно-геодезические изыскания с правом ведения работ с указанием класса нивелировки. Или для инженерно-геологических изысканий для сооружений 2-3 класса.

МГСУ имеет лицензии на все виды изысканий всеми методами.

В Москве главной изыскательной организацией является Мосгоргеотрест. Она имеет архив изысканий с 1920-х годов.

1.1.7 Документы инженерных изысканий

Документов инженерных изысканий - 3.

I. Задание на инженерные изыскания.

Первый документ 1-2 стр., к нему приложен генплан с указанием координат, углов сооружений. В тексте указана конструкция проектируемого или реконструируемого здания, глубина заложения фундамента, наличие подземной части, ожидаемое воздействие на грунты (давление, вибрация, замачивание, тепловой поток).

Задание на изыскание составляет заказчик или проектировщик.

II. Программа инженерных изысканий.

Составляется подрядчиком, где пишется, что необходимо сделать (методы и количество проб), сроки проведения работ.

III. Отчет об инженерных изысканиях.

Составляется подрядчиком. Содержит геологические карты и разрезы, таблицы с характеристиками грунтов, цифровые показатели для расчета основания и расчета геологических процессов в окружающей геологической среде, текст пояснительной записки.

1.2 Методы инженерно-геологических изысканий

1.2.1 Съемка и рекогносцировка

Съемка и рекогностировка - это геологические методы для получения первой информации на ранних стадиях;

- это осмотр территории в пешем маршруте и составление инженерно-геологической карты (съемки), или только с составление описания рекогностировки (очень полезна для составления программы изысканий).

Съемка ведется с целью:

- обоснования схем развития и размещения отраслей промышленности и народного хозяйства (зонирование территории);

- сравнительной оценки геологических условий строительства сооружений на намеченных вариантах, проводимой для выбора площадки размещения сооружения (трассы);

- решения вопросов размещения отдельных сооружений на строительной площадке;

- решения специальных вопросов, преследующих цель разработки прогноза изменения свойств геологической среды при освоении территории.

В зависимости от цели инженерно-геологическую съемку проводят в среднем или крупном масштабе. Средними считается группа масштабов 1:100 000 - 1:500 000. Крупными - крупнее 1:50 000. Государственная инженерно-геологическая съемка проводится в масштабе 1:200 000. В районах с простыми инженерно-геологическими условиями масштаб государственной съемки может быть 1:500 000, а со сложными -- 1:100 000. При отсутствии геологической и гидрогеологической карт выполняется комплексная геологическая, гидрогеологическая и инженерно-геологическая съемка. Государственная инженерно-геологическая съемка -- съемка общего назначения, выполняемая для обоснования схем развития и размещения отраслей различной хозяйственной деятельности, схем расселения, а также схем развития и размещения производительных сил. Съемки крупного масштаба, как правило, являются специальными, т. е. проводятся с целью решения задач проектирования отдельных видов строительства. Основным продуктом инженерно-геологической съемки всегда является карта инженерно-геологических условий с пояснительной запиской.

Инженерно-геологическая съемка включает:

- наземные и аэровизуальные наблюдения

- дешифрирование АКФМ

- горные и буровые работы

- инженерно-геологическое опробование

- геофизические работы

- некоторые специальные методы (зондирование, пенетрационно-каротажный и др.).

Инженерно-геологическая рекогносцировка -- комплексный метод получения информации о геологических условиях строительства. Она выполняется с целью:

· оценки качества накопленной инженерно-геологической информации о районе предполагаемого строительства и уточнения отдельных вопросов, оставшихся нерешенными;

· сравнительной оценки инженерно-геологических условий намеченных вариантов;

· предварительного прогноза изменения геологической (природной) среды, обусловленного взаимодействием с проектируемыми сооружениями.

После получения технического задания на рекогносцировку производятся сбор и обобщение накопленной информации о районе. На основе этой информации разрабатывается геологическая гипотеза, и формулируются вопросы, которые должны быть решены в ходе рекогносцировки. После этого составляют программу работ, содержащую обоснование состава работ и объемов, и смету; выполняют организационно-технические мероприятия, обеспечивающие проведение рекогносцировки.

1.2.2 Горно-геологические методы исследования

Горно-геологические исследования - это работы по вскрытию грунтов вручную или строительными машинами для доступа геолога к исследуемым слоям.

Горно-геологические выработки:

· Канавы



· дудки (круглые)

· шурфы (прямоугольные)



· шахты

· штольни (горизонтальные) иногда протяженностью несколько сотен метров.

Достоинства и недостатки: они очень дороги, недостаточной глубины, но есть возможность увидеть ненарушенный слой и взять из него сохранную пробу грунта.

1.2.3 Бурение

· Ручное бурение.

Ручное бурение скважин в твердых грунтах не простое дело. При бурении используют технику ударного бурения и бур-долото. По форме буры-долото бывают самые разнообразные: крестовые, плоские и другие. При ручном бурении в глиняном грунте, используют спиральный бур. С виду он похож на скрученную спираль, причем шаг спирали равен диаметру. Для изготовления бура используют цельные куски стали с последующим закаливанием. Нижнее основание бура колеблется от 45 до 85 мм, длинна лезвия от 258 до 290 мм.

Для извлечения рыхлой и осыпающейся почвы предназначена желонка. Извлечение почвы происходит ударным методом, поэтому внизу желонки имеется наконечник, диаметр которого на 4 - 6 мм превосходит диаметр корпуса. Желонки бывают поршневыми и обычными. Корпус желонки изготовлен из стальной трубы длинной 2-3 метра. Внизу желонки имеется стальной башмак, сверху - резьба крепления к канату или штанге. Желонки делают следующих размеров внутр. Диаметр (мм)/внеш. диаметр(мм)/масса(кг): 25/89/04, 30/115/95, 47/155/127, 64/205/168, 96/225/219.

Клапан обычной желонки делают в виде шарика или стального диска. Устройство поршневой желонки сложнее. Внутрь желонки устанавливается поршень, которым управляет штанга. Процесс бурение представляет повторяющийся цикл процесса бурения и очистки инструмента. Очистка возможна при полном вынимании инструмента. Чем длиннее инструмент, тем сложнее вынимать его из скважины.

· Колонковое бурение.

Колонковое бурение - наиболее широко распространенный способ проходки скважин. Основным преимуществом такого вида бурения являются универсальность (возможность проходки скважин почти во всех разновидностях горных пород), возможность получения керна с незначительными нарушениями природного сложения грунта, сравнительно большие глубины бурения, хорошая освоенность технологии. Существенные недостатки - малый диаметр скважин.



Схема буровой установки колонкового бурения и забойного оборудования к нему: I - копер (вышка); II - откос; III - буровой станок; IV - насос; V - электродвигатель; VI - двигатель; VII - направляющая труба. 1 - коронка; 2 - колонковая труба; 3 - переходник с колонковой трубы на колонну штанг; 4 - колонна штанг; 5 - вертлюг-сальник; 6 - подъемный крюк; 7 - талевый блок, 8 - шпиндель станка; 9 - патроны, зажимающие верх колонны штанг; 10 - подъемная лебедка; 11 - регулятор подачи станка; 12 - нагнетательный шланг; 13 - керн; 14 - отстойные желоба; 15 - отстойный бак; 16 - приемный бак: 17 - всасывающий рукав; 18 - талевый канат; 18 a - неподвижный конец каната; 19 - индикатор веса; 20 - манометр индикатора веса; 21 - манометр бурового насоса; 22 - верхняя рама с кронблоком; 23 - ноги копра (вышки); 24 - пояса; 25 - раскосы копра; 26 - фундаментные тумбы.



· Медленновращательное бурение.

Сущность этого метода бурения состоит в том, что скважина углубляется инструментом режущего типа путем срезания с забоя сплошной стружки. Способ бурения отличается простотой технологии.

Буровой инструмент для медленновращательного и ударного бурения легкими установками: а-буровая ложка; б-спиральный бур; в-ударная гильза-стакан; 1-конус резьбовой; 2-труба с вырезом; 3-башмак; г-желонка: /-конус резьбовой; 2-цилиндрический корпус; 3-плоский клапан; 4-башмак; д-ударная штанга: /-переходник-ушко; 2-штанга; е-ударник для забивания грунтоноса в породу: /- утяжелитель; 2-шток направляющий; 3-патрубок; 4-боек; 5-наковальня; 6-переходник на грунтонос.

· Шнековое бурение.

Особенность способа состоит в том, что процессы углубления скважины и продуктов разрушения совмещены. Преимущества: высокая механическая скорость, сравнительно большой диаметр скважин, не нужна вода для промывки.



· Винтовое бурение.

Применяется редко. Сущность состоит том, что винтовой породоразрушающий инструмент завинчивается в грунт, а затем извлекается на поверхность. При этом размещенный на лопастях инструмента грунт срезается по боковым поверхностям. Способ может использоваться только в рыхлых и мягких грунтах.



· Роторное бурение.

Применяется только для бурения гидрогеологических скважин на воду, позволяет бурить скважины любого диаметра на любую глубину.



· Ударно-канатное бурение.

Отличается простотой технологии, высокой производительностью. Недостатки метода: невозможность проходки скважин в скальных грунтах, малая длина рейса, невозможность отбора качественных монолитов. Рассмотрим схему ударно-канатного бурения. Кривошипно-шатунный механизм 11, 12 приводит в движение балансирную раму 13, при опускании которой оттяжной ролик 14 натягивает инструментальный канат 7 и поднимает долото 1 над забоем на 0,5-1,5 м. При подъеме балансирной рамы долото падает и разрушает породу. Буровой снаряд канатного бурения кроме долота 1, ударной штанги 2 массой 1-2 т, каната и канатного замка 6 для их соединения включает раздвижную штангу 5 (ясс) и расширитель 3, который обеспечивает увеличение диаметра скважины больше наружного диаметра обсадной колонны 4, внутри которой он опускается.



· Вибрационный метод бурения.

Наиболее производительный метод (до 50-70 м/смену). Вибрационное бурение обеспечивает проведение качественной геологической документации исследуемого разреза.



1.2.4 Геофизические методы в инженерных изысканиях

Задача проведения границ между слоями решается проведение геосъемки и бурением.



Геофизические методы неразрушающего исследования массивов горных пород, основанная на измерении параметров физических полей существующих в горных породах или создаваемых в них.

Это поля электрические, гравитационные и др.

Геофизические методы:

I. Магниторазведка (измеряется магнитное поле в множестве точек на исследуемой площадке). Если присутствует аномалия, то происходит отклонение от нормы в данном месте.

II. Гравиаразведка (основана на измерении гравитационного поля Земли). В разных местах могут происходить отклонения от ускорения свободного падения 9,81 м/с² в зависимости от плотности горных пород.

III. Сейсморазведка (измерение упругих волн в массиве горных пород). Можно измерять естественные волны, возникающие при землетрясениях для определения строения планеты.

IV. При инженерных изысканиях сейсмические волны измеряются для оценки сейсмической опасности на строительной площадке в районах сейсмического районирования.

На инженерных изысканиях применяется метод сейсмического профилирования.

Годограф

Интерпретация графика:

1. После 4 датчика залегают другие горные породы в которых сигнал распространяется быстрее.

2. В песке V=200-250 м/с, а в граните 3000-5000 м/с. Более быстрые волны в граните приходят раньше на 5 датчик, чем в песке.

3. На 1-4 лежит сухой песок (V₁=200 м/с), а на 4-6 сцементировавшийся водой (V₂=1000 м/с).

Чтобы выбрать 1 из 3 решений нужно пробурить 1-2 скважины или сделать шурф.

V. Метод заряженного тела (один из методов электроразведки).

Цель: определить скорость движения подземных вод.



Подземная вода пресная. Она обладает значительным электрическим сопротивлением. Если её засолить, то сопротивление понизится.

Ход эксперимента:

1. В центральную скважину опускают мешок с поваренной солью и несколько раз протаскивают его по скважине.

2. В скважины опускаются электроды, ставиться электрическая батарея и измеряется сила тока на всех направлениях.

3. Получаем различные векторы силы тока по всем восьми направлениям. Чем больше заполнен горизонт, тем меньше сопротивление и больше сила тока. Где больше вектор, туда и направлено сопротивление.

Полевые методы исследования.

Полевые методы определения характеристик горных пород предназначены для определения расчетных значений характеристик прочности, сжимаемости, водопроницаемости горных пород в основании сооружения.

- E - модуль деформации (МПа, кПа, Па).

Это характеристика сжимаемости горных пород аналогичная модулю упругости, но не тождественная.

- ? - угол внутреннего трения (в градусах).

Характеризует прочность дисперсных грунтов и скальных массивов. Чем больше угол, тем больше прочность грунта.

- C - сцепление (кПа).

Это характеристика связанности глинистых грунтов. Если подбросить кусок глины, то он таким и останется, а если подбросить горсть песка, то она разлетится.

Наименование полевых методов:

1. Штамповый опыт в шурфе.

1 -- штамп; 2 -- гидравлический домкрат; 3 - индикаторная установка; 4 - продольная упорная балка; 5 -- винтовые анкерные сваи.



2. Штамповый опыт в скважине.

1 - обсадная труба; 2 - поверхность вечномерзлых грунтов; 3 - электроспираль в четочной изоляции; 4 - штамп; 5 - теплоизоляция; 6 - электрокабель; 7 - обсадные трубы диаметром 7,5 см; 8 - автотрансформатор; 9 - грузы; 10 - приспособление для установки индикаторов часового типа; 11 - реперная стойка.

3. Вращательный срез.

а - определение сопротивляемости грунта сдвигу; б - определение сил трения грунта по металлу.



4. Статическое зондирование основано на вдавливании зонда в грунт статической нагрузкой.

1 -- винтовые анкерные сваи; 2 -- рама; 3 -- зонд; 4и5 -- динамометры; 6 -- домкрат; 7 -- направляющая.

Штамповые опыты в шурфах проводятся для определения модуля деформации Е.

Для определения модуля деформации, согласно закону Гука, надо измерить нагружение и деформацию.

Ход эксперимента:

1. На штамп дается давление, и он углубляется в грунт (давление достигает определенной величины, после чего его удерживают).

2. Увеличиваем нагрузку на 0,05 МПа и снова выдерживаем до стабилизации осадки.

3. Несколько этапов нагружения.



Обработка результатов эксперимента:

Ш График зависимости осадки от нагрузки.

Е=(1-

Зондирование.

Ш Зондирование грунтов производится с целью определения угла внутреннего трения, сцепления и модуля деформации.

Есть две модификации зондирования:

1. Статическое зондирование. В грунт задавливают стальной конус с помощью домкрата (d _конуса = 42 мм).



Штанга, как и буровая установка на автошасси.

1. испытываемый грунт;

2. конус;

3. штанга;

4. муфта на штанге.

Метод широко применяется во всем мире и его результаты понятны специалистам из разных стран.

Ход эксперимента:

· Самоходная установка статического зондирования устанавливается на точку. Мачта приводится в рабочее положение. Конус устанавливается на грунт и погружается. В автоматическом режиме непрерывно записывается давление, которое меняется по мере погружения конуса в зависимости от сопротивления грунта.

· Раздельно идет запись лобового сопротивления на конусе и сопротивление на муфте. Муфта скользит по готовой стенке скважины и сопротивление здесь гораздо меньше. Оно характеризует отдельно трение в грунте.

· Этот метод позволяет определить как С, так и ?, и Е.



2. Динамическое зондирование.

1. испытуемый грунт;

2. конус;

3. штанга;

4. наковальня;

5. молот со стандартной массой, которая поднимается на стандартную высоту и ударяет по наковальне.

Конус забивают в грунт и считают количество ударов на каждые 10 см.

Обработка результатов эксперимента: Р_д меняется по глубине скважины. Динамическое зондирование как и статическое позволяет получить непрерывный ряд значений, интересующих нас ? и Е.

Геологический разрез Московской области:



2. Инженерно-геологические изыскания города Москвы

2.1 История возникновения и развития города Москвы

Что можно сказать о рельефе Москвы в целом? Территория эта сугубо равнинная, хоть и не плоская. В первом приближении такой рельеф типичен для всей Русской равнины, но только в первом приближении, так как именно особенности рельефа и речной сети обусловили возникновение столицы Русского государства в данном месте. Самая низкая точка города находится вблизи Бесединского моста, где река Москва покидает город, и соответствует урезу реки -114,2 м над уровнем моря. Отсюда река устремляется в загородные просторы Мещерской низменности. Самая высокая точка - 255,2 м - расположена у метро "Тёплый Стан" в центре Теплостанской возвышенности. Перепад высот, таким образом, составляет примерно 140м. Между этими точками более 17 км. Но в Москве есть места, где значительные перепады высот свойственны близлежащим участкам. Так Воробьёвы горы возвышаются над рекой Москвой на 70 м. От кромки коренного берега до русла здесь всего 400 м. Лишь немногим меньшие перепады высот характерны для Крылатских холмов (65-70 м). Рельеф Москвы не типичен для её окрестностей. Если к этому добавить особенности речной сети, рассмотренные в соответствующей главе, а также геологические и почвенные различия, то станет ясно, что природа каждой части города специфична. Разнообразие геоморфологических, почвенных и т.п. условий породило разнообразие флоры, а вследствие этого и фауны разных частей Москвы. Именно разнообразие природных условий способствовало быстрому росту города, предопределило его будущую необычную судьбу и дало возможность стать столицей великого государства. Таким образом, мы приходим к необходимости рассматривать рельеф каждой части Москвы отдельно. Москва возникла и долгое время развивалась в долине р. Москвы на её террасах, постепенно осваивая долину Яузы и междуречье этих двух главных рек города - пологие и низкие отроги Смоленско-Московской возвышенности. Северо-восточный вытянутый выступ этой возвышенности иногда называют Клинско-Дмитровской грядой, а междуречье Москвы и Яузы считают её южным пологим склоном. В 1950-е годы город стал подниматься также на Теплостанскую возвышенности, кроме того, осваивать плоские поверхности Мещеры.

На глубинах более 1 км везде в Москве находится кристаллический фундамент, образованный магматическими (мигматиты, гранулиты) и метаморфическими породами (гнейсы, кристаллические сланцы). Магматические породы образовались в результате внедрения магмы в древнейшие осадочные слои, а метаморфические - возникли из осадочных пород под действием высоких температур и давлений. Они и преобладают в составе фундамента, который появился в архее и нижнем протерозое - примерно 1,5-3 миллиарда лет назад. На кристаллическом фундаменте покоится толща осадочных пород, так называемый осадочный чехол. Наиболее явная унаследованность присуща отрезкам долин, находящимся над разломами (шовными зонами) организмов. Море существовало здесь с небольшими перерывами более 100 миллионов лет. В настоящее время известняки выходят на поверхность западнее Москвы (за Звенигородом) и южнее (в районе Подольска, Мячкова). В прошлом они обнажались и в Москве у Дорогомилова близ русла р. Москвы, но сейчас этот участок затоплен вследствие искусственного поднятия уровня воды в р. Москве. Тем не менее, карстовые явления (образование полостей в породах из-за их растворения) иногда приводят к возникновению провалов. Такие явления отмечены, например, в районе Ходынского поля. В конце карбона море отступило к Уралу, и территория будущей Москвы в пермском периоде палеозоя и триасовом периоде мезозоя примерно на 110 миллионов лет опять стала сушей. Новые осадочные слои практически не возникали, и, наоборот, шло эрозионное разрушение известняков.

Следующее наступление моря произошло в юрском периоде мезозоя, и в течение юрского и последующего мелового периодов море периодически то заливает, то освобождает территорию будущего города. За десятки миллионов лет отлагаются мощные слои глин и песков, так как неподалёку всегда находятся участки суши, откуда этот материал сносится реками. Отложения юрского периода представлены песками и глинами разного цвета, но, как правило, сероватыми или тёмными. Особенно известны сажисто-чёрные глины с остатками вымерших морских организмов - брахиопод, аммонитов и белемнитов, в просторечии называемых "чёртовыми пальцами". Эти глины выходят на поверхность во многих местах у рек и в том числе по берегу р.Москвы (например, по левому берегу ниже Карамышевской.

Для мест выхода юрских глин характерен оползневой рельеф, который подробно описывается ниже. С юрскими глинами и оползнями связано также особенно сильное петляние (меандрирование) р. Москвы на участке от Звенигорода и до выхода из города Москвы. Выше Звенигорода и ниже г. Москвы, где на поверхность выходят известняки, р. Москва течёт прямее Последующий, меловой период, сходен с юрским. На территории будущей Москвы большую часть этого отрезка времени тоже плескалось море. Откладывались пески и глины, сносимые с близлежащих участков суши. Однако, наиболее характерны пески. Когда-то они лежали по всей территории, но в пределах москворецкого левого бережья позднее во многих местах были содраны наступающими ледниками, смыты потоками талых ледниковых вод при отступлении ледников или уничтожены реками. Особенно хорошо сохранились пески мелового периода на Теплостанской возвышенности. Ледниковые, водно-ледниковые и озёрно-ледниковые отложения имеют большое и местами решающее значение в формировании рельефа современной Москвы. Ледниковые (моренные) отложения представляют собой смесь песка, глины и более или менее окатанных камней самого разного размера (валуны, галька). Наличием валунов они резко отличаются от глин и песков юрского и мелового периодов, а также от безвалунных покровных суглинков позднейшего происхождения. Водно-ледниковые отложения сходны с ледниковыми по составу, но материал рассортирован по размеру частиц (как в русле любого ручейка).

В послеледниковое время рельефообразующее значение имела деятельность рек (возникновение пойм и надпойменных террас), а также процессы формирования болотных отложений и некоторые другие. В результате деятельности поверхностных сил из нижележащих пород самыми различными способами возникли покровные безвалунные суглинки, которые вне речных долин покрывают поверхность Москвы, являясь почвообразующей породой.

В последние века основной фактор изменения рельефа - это деятельность человека. Возник, в частности, культурный слой, который различен в разных частях Москвы. Необходимо также сказать несколько слов о новейших тектонических и т.п. движениях на территории. Согласно геодезическим наблюдениям, территория Москвы в среднем оседает на 3 мм в год. Теплостанская возвышенность относительно этого фона почти не движется, но остальные части Москвы испытывают тектонические опускания со скоростями до 2 мм в год, а поэтому можно считать, что Теплостанская возвышенность относительно остальной части Москвы даже поднимается. Примыкающие к долине р. Москвы участки опускаются относительно фона со скоростями порядка 1 мм, центральная часть Москвы - от 0,5 до 1 мм. С максимальной скоростью (от 1,5 до 2 мм) опускается восточная, мещерская, часть города. Таким образом, закономерность проявляется достаточно чётко: если не учитывать долины рек, то чем ниже территория, тем сильнее она опускается. Впрочем, направленность причинно-следственных связей, вероятно, другая. Теплостанская возвышенность потому и высока, что в течение длительного времени испытывала тектоническое поднятие, а Мещера потому и низка, что длительное время опускалась. Эта разница "подчёркнута" ледниками и их талыми водами, которые оказали наибольшее воздействие на низ.

Рельеф определяет сложность инженерно-геологических условий на территории города, которые влияют на архитектурно-планировочные решения. Градостроительство существенно изменило первоначальный рельеф. Было засыпано более 100 небольших рек, ручьев и оврагов, десятки стариц, болот, свыше 700 прудов.

2.2 Геоморфология

Инженерно-геологическая область города, в истрико-геологическом аспекте рассматривающаяся как область унаследованного развития речных долин, совпадает с границами современных долин рек Москвы и Яузы и занимает почти треть территории города, пересекая ее с северо-запада на юго-восток. Территория характеризуется интенсивной техногенной нагрузкой. Здесь отмечается высокая плотность застройки, большое количество старых промышленных предприятий, действуют мощные водозаборы и линии метрополитена. В связи с этим геологическая среда здесь претерпела значительные изменения.

История развития долины р. Москвы определила своеобразный характер строения геологической среды, особенности ее рельефа и гидрогеологической обстановки. Долина имеет асимметричное строение с преимущественным развитием террас на левом берегу, и высокими оползневыми склонами на подмываемых правобережных участках. Наибольшей ширины (до 15 км) она достигает в юго-восточной части города: здесь же наиболее ярко выражена асимметричность ее строения.

В долине выделяются три надпойменные террасы и пойма. Самая древняя III надпойменная терраса (Ходынская), среднеплейстоценового возраста, занимает наибольшие площади в городе. Ровная поверхность ее имеет небольшие (1,5--3°) уклоны, расчленена на большую (до 25--30 м) глубину, с превышением над урезом р.Москвы от 30--35 м у тылового шва до 25 м у бровки. Уступ террасы пологий. Абсолютные отметки поверхности составляют 135--160 м.

II надпойменная терраса, позднеплейстоценовая, обычно хорошо выражена в рельефе и встречается вдоль всей реки в черте города, имеет слабонаклонную поверхность с уклонами не более 1,5°, пологий уступ. Относительная высота увеличивается от 12 - 18 м у бровки до20 - 22 м у тылового шва.

Схема инженерно-геологического районирования территории Москвы. Условные обозначения: А -область умеренных новейших тектонических движений в кайнозойскую эру с преобладанием устойчивых поднятий; Б - область слабых проявлений новейших тектонических движений в кайнозойскую эру с преобладанием поднятий; В - область весьма слабых проявлений новейших тектоническим движений в кайнозойскую эру с преобладанием поднятий; Г - область унаследованного развития речных долин. 1 - номера инженерно-геологических районов (условные обозначения к районам).

Типы строения геологической среды территории Москвы.

Условные обозначения: 1-13 - инженерно-геологические районы (описание в тексте); 2 - пески, 3 - суглинки с валунами и галькой, 4 - суглинки, 5 - глины, 6 - известняки, 7 - оползневые накопления

I надпойменная терраса, также позднеплейстоценового возраста, встречается лишь в виде отдельных фрагментов и имеет относительную высоту 8 - 10 м. Поверхность террасы преимущественно спланирована, особенно в центральной части города.

Пойма тянется практически сплошной полосой вдоль реки. Относительная высота ее 1 - 4 м. Поверхность слабонаклонная, плоская, преимущественно спланированная, характеризуется минимальными морфометрическими показателями глубины расчленения (5-10 м/км2) и уклонами поверхности не более 1,5°.

Область Г наиболее разнообразна по инженерно-геологическим условиям. Наибольшие сложности обусловлены существованием глубоковрезанных древних, доледниковых долин. Основанием четвертичных обложений на разных участках служат либо карбонатные породы среднего и верхнего карбона, либо юрские глины или пески.

Средне-верхнекаменоугольные карбонатные породы вскрываются под четвертичными отложениями в пределах древних погребенных долин, на глубине от 20 до 50 м. Наибольшую протяженность они имеют в пределах прадолин рек Москвы и Яузы. Глубокие размывы установлены в верховьях Яузы, в бассейне р. Лихоборки.

Среднекаменноугольные отложения сложены преимущественно органогенными известняками с прослоями мергелей и доломитов, местами окремненными, пористыми, сильнотрещиноватыми и закарстованными. Верхнекаменноугольные карбонатно-глинистые породы представлены чередованием известняков, мергелей, глин и доломитов. Известняки органогенные, глинистые, мергелистые. Местами окремненные, пористые, кавернозные, сильнотрещиноватые закарстованные местами разрушенные до щебня, с прослоями доломитовой муки. Известняки и доломиты карбона в ненарушенном состоянии обладают высокой прочностью -- в среднем от 20--34 МПа у известняков и до 40-50 МПа у доломитов. С уменьшением зернистости пород прочность возрастает: от 12 МПа у крупнозернистых известняков до 37 МПа у микрозернистых разностей. Наиболее характерные значения модуля упругости известняков -3х104 МПа. для доломитов преобладают значения 4х104 МПа,

По всему разрезу карбонатных пород, и во всех литологических разностях встречаются зоны дробления. В верхнекаменноугольных породах они представлены обломками щебня, дресвы и доломитовой мукой. Мощность их в среднем в породах верхнего карбона составляет 20--50 см, а в среднем карбоне -- от первых сантиметров до 4--5 м. В большей части они приурочены к породам мячковского горизонта и связаны с зонами повышенной трещиноватости.

На остальной территории четвертичные отложения залегают на юрских породах, мощность которых колеблется от первых метров до 20--30 м. Верхние горизонты юры почти повсеместно размыты, и четвертичный комплекс подстилается толщей глин оксфордского яруса. Местами на относительно крупных площадях сохранились глины и пески волжского яруса. Глинистые породы волжского яруса в долине р. Москвы претерпели значительные разгрузки в результате размыва вышележащих пород и обладают низкой уплотненностью и высокими показателями влажности и пористости. Среди четвертичных отложений преобладают песчаные разности аллювиального, флювиогляциального, озерного генезиса. Их мощность в пределах древних долин достигает 50, вне их -- 20--25 м, Современные аллювиальные отложения пойм представлены разнозернистыми песками, в меньшей степени супесями и суглинками с включениями гравия и гальки, часто заиленными, с прослоями и линзами торфов. Общая мощность пойменного аллювия 8 - 15м.

Низкие террасы р. Москвы и ее притоков более однородны по составу аллювия и сложены разнозернистыми песками позднеплейстоценового возраста мощностью до 8 - 10м.

Среднеплейстоценовые аллювиальные отложения представлены мелкозернистыми песками, переходящими в верхней части (2 - 3 м) в неотсортированные валунные пески, общей мощностью до 15 - 17 м. Аллювиальные пески подстилаются либо моренными валунными суглинками донскою возраста мощностью от 3 - 4 до 6 - 7 м, особенно широко развитыми в пределах III надпойменной террасы, либо флювиогляциальными и озерными отложениями сетуньско-донского комплекса мощностью от 5 - 10 до 15 - 20 м.

Особое положение в разрезе занимают техногенные образования, широко развитые в центральной части города, где мощность их в среднем составляет 4 - 6 м и более. Значительные площади поймы заняты насыпными и намывными грунтами. Последние по своему составу близки к аллювиальным грунтам, но отличаются от них более высокой сжимаемостью; при нагрузках они дают значительные, хотя и равномерные осадки. По строительным свойствам наименее благоприятны техногенные отложения в районах засыпки оврагов мелких рек, ручьев, болот, прудов, которые характеризуются разнообразным составом, неуплотненностью, высоким содержанием органики.



2.3 Геологическое строение

Москва расположена на Русской платформе, как говорится в геологии.

Платформа - крупная часть земной коры, которая слабо деформируется, представляет собой жесткую плиту из магматических и метаморфических пород, покрытую сверху осадочным чехлом.

Фундамент Русской платформы состоит из магматических и метаморфических пород, выходит на поверхность в Карелии, на Украине (Днепропетровск), Воронеже. На территории Москвы, он залегает на глубине от 1,5 до 2,5 км, и никакого участия в процессах не принимает. Осадочный чехол мощностью 1,5-2,5 км., сложен породами Девонского каменно - угольного (карбон), Юрского, Мелового и Четвертичного периодов.

На территории Москвы представлены отложения Протерозоя, Кайнозоя, Мезозоя (в верхних до 300 м. разреза, порода Каменноугольного, Юрского, Мелового и четвертичного периода.)

Ш Каменно - угольные отложения представлены преимущественно известняком и доломитом с прослоями мергелей и глины. Известняки и доломиты - прочные скальные породы. Известняки растворимы в воде. Доломиты - слаборастворимы.

Мергель - карбонатно-глинистая порода. 50 % глины, 50 % кальцита, не растворим в воде. Скальная порода малой прочности. Сопротивления раздавливанию 20-30 МПа.

Мергели, известняки, доломиты расчленены трещинами. Прочность их сильно понижена, а спаянность повышена.

Модуль деформации трещиноватых пород меньше в 10-30 раз, по сравнению с модулем деформации горной породы в образце. Водопроницаемость по трещинам: 100 м. в сутки.

Ш Юрские отложения представлены глинами, суглинками, песками (пылеватыми или тонкими). Отличительная особенность юрских отложений - черный цвет, который переходит местами в темно-зеленый. Залегают горизонтальными слоями, имеют большую пористость и среднюю сжимаемость. Они более сжимаемы, чем некоторые из четвертичных отложений. Сопротивление небольшое. Дисперсные грунты, водонепроницаемые.

Ш Меловые отложения представлены песками и суглинками морского происхождения, характерен зеленый цвет. Преимущественно мелкие пески и зеленовато-бурые суглинки с прослойкой глины.

Ш Четвертичные отложения представленными песками, супесями, суглинками, глинами различного происхождения (континентальные отложения).

Речные надпойменные террасы, ледниковые и водно-ледниковые на водораздельных равнинах, болотные и озерные на водораздельных равнинах, покровные. Наиболее древними являются водно-ледниковые и ледниковые отложения. За последние 300 тыс. лет ледник три раза приходил на территорию города. Последнее оледенение закончилось около 15 тыс. лет назад. Ледник оставил три слоя ледниковых отложений (Морена).

Морена - это суглинки с включениями гравийно-галечного и валунных фракций.

Морена имеет бурый цвет и очень высокую плотность. Плотность ее намного больше всех других дисперсных грунтов г. Москвы. Марена - прекрасное основание для промышленных и гражданских сооружений, малосжимаема.

Останкинская башня и МГУ стоят на таких основаниях.

· Водно-ледниковые отложения - это пески и глинистые отложения, сжимаемые и водопроницаемые, средне пригодные для строительства (fgQ).

Водно-ледниковые отложения не содержат органики.

Речные отложения залегают на пойме и террасах, они представлены песчаниками и глинистыми грунтами. Неуплотненные, сильносжимаемы. На таких грунтах строят с применением свай. На террасах Москвы-реки, пойменный слой почти не сохранился, размыт (лежат пески).

· Покровные отложения (pQ3) суглинки, типа Лессов (Лессовидные суглинки), макропористые, непросадочные, однородные, желто-бурые. На них не строят, но в них проложены траншеи инженерных коммуникаций.

· Оползневые отложения (dpQ4): все названные породы, исключая каменноугольные, смещенные вниз по склонам в процессе оползания. Деформированные, разрыхленные.



2.4 Гидрогеологические условия

Гидрогеология- это подземные воды Москвы. В пределах Москвы встречены грунтовые воды, а также межпластовые. Грунтовые воды приурочены в основном в водно-ледняковых отложениях, относящихся к Московко-Днепровскому межледниковью, а также к юрским пескам и к трещиноватым закарстованным известнякам каменноугольного периода.

За последние 15 лет в городе в корне изменилась гидрогеологическая ситуация: увеличилось количество подтопляемых территорий. Это связано, в первую очередь, с потерями из инженерных коммуникаций. К этому следует добавить инфильтрацию воды на открытых территориях (парки, скверы, газоны) - осадки, полив, складирование снега и пр.

Большое влияние на изменение гидрогеологии оказывает освоение подземного пространства. Единичные подземные сооружения, перегораживая поток подземных вод, вызывает подъем уровня перед собой и его спад ниже по потоку. Величина подъема и спада зависит от длинны подземного контура. Здание действует, как подземная плотина. Если освоение подземного пространства производится на значительной площади, то изменения гидрогеологии может быть существенным и повлиять на изменение гидрогеологии целых районов.

Большое влияние на изменение гидрогеологии имеет, как отбор грунтовых вод, так и водоотлив из сооружений метрополитена. Существуют все виды гидрогеологических рисков, кроме вечной мерзлоты:



- оползни;

- карсты;

- суффозии (вымывание);

- биохимические риски (утечки из канализации) - метановыделяющие бактерии и бактерии, выделяющие сероводород и др.

Гидрогеологическая сеть Москвы насчитывает более 430 водных объектов: река, ручей, пруд, источник и пр. Большинство из них спрятаны в коллекторы, но, например, Неглинка, ушла из коллектора. Многие коллекторы сухие - ручьи из них давно ушли.

2.5 Геологические и инженерно-геологические процессы

Неоднородные геолого-гидрогеологические, геоморфологические и инженерно-геологические условия на территории Московской области предопределяют развитие разнообразных экзогенных геологических процессов, таких как заболачивание, овражная эрозия, карст, оползни.

· Заболачивание развито на обширнейших пространствах Верхневолжской равнины и Мещеры. Болота представлены в виде крупных болотно-торфяных массивов. На Москворецко-Окской равнине болота мелкие, неглубокие, тяготеют к поймам рек и озерным котловинам.

· Овражная эрозия в регионе представлена широким спектром форм - от борозд и промоин до крупных балок. Наиболее поражены оврагами Смоленско-Московская возвышенность и Заокское плато, где базис эрозии нередко превышает 100 и более метров. Активный рост оврагов в основном приурочен к зонам современных тектонических движений.

На фотографии Москва, Крылатское.

· Карст Подмосковья относится к типу покрытого. Процесс карстообразования протекает в карбонатных каменноугольных породах. Карстовые и карстово-суффозионные формы различны - от небольших воронок до карстовых озер, они распространены к югу от Москвы, в центральной и южной части области, и проявляются на поверхности там, где мощность юрских глин менее 10 м.

· Оползни приурочены к берегам рек и склонам овражно-балочной сети в местах выхода на поверхность глинистых отложений различного возраста. Размеры оползней колеблются в значительных пределах - их протяженность вдоль склонов от первых десятков метров до первых километров, а по глубине от нескольких метров до 100 м. Оползни в четвертичных отложениях (60%) распространены по всей территории области. Основную их массу составляют небольшие оплывины с глубиной захвата 1-3 м. Оползни с основным деформирующимся горизонтом в отложениях меловой системы (2%) приурочены к выходам на поверхность парамоновских глин и поражают склоны Клинско-Дмитровской гряды. Оползни, связанные с юрскими глинами оксфордского яруса (22%), встречаются в пределах широкой полосы, уходящей от центра региона к югу. Оползни, приуроченные к каменноугольным отложениям (16%), отмечены в долинах рек Нары, Москвы, Лопасни и Оки.

На фотографии оползень на берегу Волги.

Территория области районирована по степени пораженности оползневыми и карстовыми процессами. Выделены площади слабого, среднего, и интенсивного проявления процессов. В пределах Московской области (включая и территории подмосковных городов) на 7 тыс. км² (14% от ее общей площади) распространены оползни и на 3,5 тыс. км² (7%) - поверхностные проявления карстовых и карстово-суффозионных процессов.

На территории Московской области ведутся наблюдения за глубокими оползнями выдавливания, обусловленных деформированием глинистых юрских отложений. Они представляют наибольшую угрозу для объектов, расположенных на склонах или вблизи них, а также за карстовыми процессами, протекающих в карбонатных каменноугольных породах. Оползневые процессы изучаются с 1954 г. на 13 участках III-ей категории. Карстовые процессы изучаются с 1983 г. на 10 опорных участках III-ей категории.

Ш Основными причинами, приводящими к активизации природных процессов, являются: метеорологические особенности года, эрозионное воздействие поверхностных вод, а также изменение положения уровня подземных вод. Создание искусственных водоемов замедляет активизацию овражной эрозии, приводит к повышению уровня грунтовых вод. Деятельность человека - вырубка леса, уничтожение растительного покрова, подрезка и распашка склонов, искусственное увлажнение, способствуют активизации оползневого процесса. Нередко карстовые процессы активизируются за счет усиления водообмена и скорости движения подземных вод при многолетних откачках.

Метеорологические условия в значительной степени влияют на активизацию оползней поверхностного типа с небольшой глубиной захвата склона, при этом наибольшее значение имеют количество атмосферных осадков, температура воздуха и глубина промерзания грунтов.

Ш Одним из наиболее представительных является участок Соколова Пустынь, расположенный на левом склоне р. Оки.

Наиболее активно оползневый процесс развивается в центральной части участка. Прослеживается стенка срыва высотой до 6 м, происходит обрушение, осыпание, сплывы отдельных небольших блоков грунта. У бровки наблюдается оседание отдельных блоков, достигающих в длину 6 м и в ширину 1,2 м. Продолжается оседание блока с находящейся на нем баней, сместившегося весной 2005 г. Максимум деформаций приурочен к верхней части склона. Активизация оползневых процессов продолжается, они угрожают сохранности зданий и сооружений.

Размещено на Allbest.ru