Подземные воды четвертичных отложений.

В четвертичных отложениях имеется ряд водоносных горизонтов, но главным из них является хазарский и хвалынский с которыми связано образование оползней. Эти горизонты распространены преимущественно в левобережных районах Волгоградской области. Разрез водовмещающих пород состоит в верхней части из суглинков и супесей с прослоями песков, а в нижней - из тонко- и мелкозернистых песков. В основании хазарского горизонта залегают грубозернистые пески, содержащие примеси гальки и гравия. Мощность водоносных горизонтов колеблется в широких пределах от 2-53 м.

Воды хвалынского и хазарского ярусов в основном ненапорные, и только в редких случаях фонтанируют (пойма р. Еруслана, р-н г. Волгограда). Коэффициент фильтрации для суглинков не превышает сотых долей м/сутки, для супесей 1-4 м/сутки и для разнозернистых песков 3-34 м/сутки. Для хазарских песков Волгоградского Правобережья пределы значений коэффициента фильтрации составляют 0.7-10.5 м/сутки. Движение грунтовых вод происходит в сторону рек Волги и Ахтуба.

Минерализация грунтовых вод колеблется в больших пределах: отпресных и слабоминерализованных до солоноватых. Значение минерализации от 0, 2 до 9, 3 - 10, 6 г/л.

Намечается закономерное возрастание минерализации вод от долин р. Волги и Ахтубы к внутренним частям Прикаспийской впадины.

Воды хвалынского и хазарского ярусов в прибрежной полосе водохраиилища преимущественного гидрокарбонатно-кальциевые и гидрокорбонатно-натриевые. Встречаются также гидрокарбонатно-хлоридные и гидрокарбонатно-сульфатные и смешанные воды. По удалении от водохранилища к востоку преобладают хлоридные, сульфатные и смешанные хлоридно-гидрокарбонатные воды, не играющие заметной роли в формировании солевого состава грунтовых вод.

Питание грунтовых вод происходит в основном за счет атмос­ферных осадков. С водами рассматриваемого горизонта связаны оползневые явления, широко развитые на правом крутом берегу Волги. В зависимости от сезонных климатических условий эти воды принимают участие в засолении или заболачивании почв, а в местах их излияний на поверхность в интенсивных суффозионных процессах.

Воды хвалынского и хазарского ярусов являются основным источником водоснабжения большой территории Прикаспийской низменности.

Подземные воды неогеновых отложений

Водовмещающими породами являются песчано-глинистые породы озерно-аллювиального происхождения, характеризующиеся пестрым литологическим составом. Пески мелко- и тонкозернистые, глинистые, иногда содержащие примеси гравия и галечника. Мощность 14м. Водоупорами являются, разновозрастные породы от девонского до майкопского возраста. Воды от пресных до соленых с минерализацией от I до 10 и более г/л. Химический состав вод главным образом гидрокарбонатный. Вода используется для питьевого и хозяйственного водоснабжения. Коэффициент фильтрации в южных районах изменяется от 0, 6 до 75, бм/сутки, дебиты воды 0, 02-9, 0 л/сек, чаще 1, 0-2, 5 л/сек.

Подземные воды палеогеновых отложений

Водовмещающими породами являются разнозернистые пески, мелкозернистые, глинистые, глауконитовые пески, мощно­стью от 2 до 30м. Водоупором являются мергелистые, сланцеватые глины киевского яруса. Горизонт безнапорный. Воды пресные, гидрокарбонатносульфатные натриевые. Минерализация вод 0, 1-3, 5г/л. Горизонт ввиду слабой отдачи не имеет большого практического значения.

Геологические процессы

Геологический разрез заложен в центральной части города рядом с гостиницей «Турист», по линии Мамаева Кургана правый берег Волги. В 200 м монумента в северном направлении расположена вершина одного из отвержек оврага Банного. В невысокой стенке оврага скрываются слоистые глины Майкопской свиты, выветрелы ржаво-бурого цвета. В противоположной правой стенке они примяты древними оползнями.

Оползни – скользящее смещение горных пород на склонах под действием гравитации и при участии поверхностных или подземных вод. Внешний облик оползневых склонов имеет ряд признаков, по которым всегда можно установить, что склоны находятся в неустойчивом состоянии. Там, где происходит отрыв массы пород, образуется серия концентрических трещин, ориентированных вдоль склонов. Сползание пород приводит к бугристости склонов, особенно в их нижней части. За счет давления сползающих пород у подошвы склонов формируются валы выдавливания. Между валами и буграми при определенных условиях скапливаются поверхностные и подземные воды. Это вызывает заболоченность склонов. При активном сползании на склонах хорошо видны смещенные земляные массы и террасовидные уступы. Большое влияние на развитие оползневых процессов оказывает геологическое строение и литологический состав пород склона. Типичными оползневыми породами следует считать различные глинистые образования, для которых характерно свойство «ползучести».

Основные причины оползней следует считать три группы процессов:

1.Процессы, изменяющие внешнюю форму и высоту склона: колебания базиса эрозии рек, оврагов; разрушающая работа волн и текучих вод; подрезка склона искусственными выемками.

2.Процессы, ведущие к изменению структур и ухудшению физико-механических свойств, слагающих склон пород за счет процессов выветривания, увлажнения подземными, дождевыми, талыми и хозяйственными водами, за счет выщелачивания водорастворимых солей и выноса частиц текучей водой с образованием в породе пустот (суффозия).

3. Процессы, создающие дополнительное давление на породы, слагающие склон: гидродинамическое давление при фильтрации воды в сторону склона; гидростатическое давление воды в трещинах и порах породы; искусственные статические и динамические нагрузки на склон; сейсмические явления.

В оползне выделяют следующие элементы:

· оползневое тело

· поверхность скольжения, форма которой может быть цилиндрической, волнистой, плоской;

· бровка срыва, там, где произошел отрыв оползневого тела от коренного массива пород;

· террасовидные уступы или оползневые террасы;

· вал выпучивания, разбитый трещинами;

· подошва оползня – место выхода на поверхность плоскости скольжения, оно может располагаться выше и ниже подошвы склона или быть на его уровне.

В рельефе оползневые тела могут иметь вполне определенные и четко выраженные формы. В однородных породах типа лессовидных суглинков наиболее распространены оползневые цирки, межоползневые гребни.

Собственно оползни происходят только путем скольжения земляных масс по склону. Плоскость скольжения обычно располагается на значительных глубинах.

Сплывы – смещение земляных масс на небольшой площади вследствие водонасыщения верхних слоев. Глубина залегания плоскости скольжения до 1 м. Свойственны весеннему периоду года.

Оползни-обвалы представляют собой смещение земляных масс одновременно по типу скольженияиобвала. Типичны для крутых склонов.

Недействующие оползни движений не проявляют. Сползание произошло очень давно. Поверхность оползневого тела и следы смещения сглажены геологической деятельностью атмосферных вод.

Действующие оползни требуют применения противооползневых мероприятий.

Противооползневые мероприятия:

Берегозащитные мероприятия и сооружения на водотоках и водоемах у подножья склона включают отвод и выправление русел, устройство защитных покрытий, возведение лотков, быстротоков, перепадов, стен – набережных.

В глинах и на дне оврага можно найти полупрозрачные кристаллы гипса. В древнем овраге, расположенном в 300 м на юг от вершины Мамаева Кургана. Там скрываются пески с гравием и обломками кварца, кремния и известняка, мощность их 3 м. спускаясь вниз по оврагу, есть заболоченный участок, а затем овраг интенсивно врезается, в его стенках можно увидеть серые глины Киевского яруса и зеленоватые пески Мечеткинского яруса. Каньонообразный характер оврага объясняется тем, что пески размываются быстрее, чем, покрывающие их, глины. Нижняя часть геологического разреза видна в береговых обрывах Волги рядом с гостиницей «Турист», где пока существуют обнажения в связи с закреплением берега. Сейчас это единственный участок Волги, где хорошо сохранились естественные выходы пород (от Царицы до Баррикады): в верхней части обрыва залегают слоистые глины и пески, переходящие в «шоколадные» глины, подошва глин неровная, волнистая. Под глиной залегает прослой слабосортированных песков с обломками плохо окатанного гравия, песчаника. До уровня Волги залегают пески с прослоем песчаника сливного и глины это отложения Царицинской свиты.

Берегозащитные мероприятия и сооружения на водотоках и водоемах у подножья склона включают отвод и выправление русел, устройство защитных покрытий, возведение лотков, быстротоков, перепадов, стен – набережных.

Водоотводные осушительные и дренажные мероприятия и устройства делят на:

•Работы на поверхности – (планировка местности, заделка трещин, устройство покрытий, дамб, обвалование, нагорных и осушительных каналов, лотков);

•Обустройства дренажей (продольные и поперечные прорези и галереи, дренажные шахты, поглощающие скважины и колодцы);

•Выполнение изоляционных мероприятий (устройство различных инъекционных завес, глинизация, замораживание грунтов).

Механическое крепление склона (откоса) связано с устройством одиночных прошпиливающих элементов в виде свай различного типа, проходящих сквозь оползень в коренные породы или рядов в виде шпунтовых стенок, инъекционных и мерзлотных завес и др.

Выветривание. Под процессом выветривания понимают разрушение и изменение состава горных пород, происходящие под воздействием различных агентов, действующих на поверхности земли, среди которых основную роль играют колебания температур, замерзание вод, кислот, щелочей, углекислоты, действие ветра, организмов и т.д.

Процесс выветривания воздействует не только на природные тела (минералы, горные породы), а также и на искусственно созданные материалы и сооружения.

Главной особенностью процесса выветривания является постепенное и постоянное разрушение верхних слоев литосферы. В результате этого горные породы и материалы дробятся, изменяют свой химико-минеральный состав, вследствие чего ухудшаются их строительные свойства или они полностью разрушаются.

Разрушению способствуют разнозернистость и крупнозернистость пород, качество природного цемента, например, песчаник с глинистым цементом разрушается значительно легче и быстрее, чем песчаник с кремнеземистым цементом.

Процессы выветривания протекают при одновременном участии многих агентов, но роль их при этом далеко не одинакова. По интенсивности воздействия тех или иных агентов выветривания и характеру изменению горных пород принято выделять три вида выветривания: физическое, химическое и биологическое (органическое).

Физическое выветривание выражается преимущественно в механическом дроблении пород без существенного изменения их минерального состава. Породы дробятся в результате колебания температур, замерзания воды, механической силы ветра и ударов песчинок, переносимых ветром, кристаллизации солей в капиллярах, давления, которых возникают в процессе роста корней растений и т.д.

Большую роль в этом разрушении играют температурные явления.

Химическое выветривание выражается в разрушении горных пород путем растворения и изменения их состава. Наиболее активными химическими реагентами в этом процессе являются вода, кислород, углекислота и органические кислоты.

Наибольшее значение химическое выветривание имеет в условиях теплого и влажного климата.

Биологическое (органическое) выветривание прявляется в разрушении горных пород в процессе жизнедеятельности живых организмов и растений, Породы дробятся и в значительной мере подвергаются воздействию органических кислот.

Действие биологического выветривания повсеместно. Ему принадлежит ведущая роль в образовании почв.

Борьба с процессом выветривания. При выборе основания для зданий и сооружений кору выветривания прорезают фундаментом до невыветрелой породы, либо используют ее как несущее основание, если элювий имеет достаточную прочность или укреплен после соответствующей обработки способами технической мелиорации. Крутизну откосов выемок начинают с учетом прочности пород коры выветривания.

Процесс выветривания необходимо учитывать также на период эксплуатации зданий и сооружений. Порода и строительные материалы, не защищенные от агентов выветривания, постепенно будут разрушаться, снижая устойчивость и прочность зданий и сооружений.

Для предотвращения выветривания или улучшения свойств уже выветрелых пород применяют различные мероприятия:

•покрытие горных пород непроницаемыми для агентов выветривания материалами;

•пропитывание пород различными веществами;

•нейтрализацию агентов выветривания;

•планировку территорий и отвод вод.

Выбор мероприятий по борьбе с выветриванием зависит от степени выветрелости пород, характера выветрелости, конструктивных особенностей сооружения и т.д.

Создание защитных покрытий на поверхности горых пород с помощью различных материалов – гудрона, бетона, цементного раствора глины – зависит от преобладающих факторов выветривания.

Жидкое стекло используют для укрепления песчаных пород и песчано-глинистых пород. Гудрон дает лучшие результаты в щебенистых отложениях. Цементом можно хорошо скреплять трещины в скальных породах. Пески можно пропитывать глинистой суспензией, что приводит в снижению водопроницаемости. Действие подземных вод можно нейтрализовать дренажами. Поверхностные воды отводят различного рода ливнестоками, нагорными канавами.

Строительные материалы и изделия необходимо изолировать от влияния агентов выветривания различными покрытиями – красками, лаками, штукатуркой, жидким стеклом, органическими пленками. В строительстве следует использовать породы наиболее устойчивые к выветриванию.

Заболачивание. Заболоченные земли формируются на тех участках земной поверхности, где наблюдается уменьшение водопроницаемости грунтов или ухудшение условий испарения воды, поверхностного ее стока и подземного дренирования. На этих участках грунтовые воды постоянно сохраняют свой высокий уровень. Их зеркало почти совпадает с поверхностью земли. Часты случаи появления болот в местах выхода на поверхность подземных вод, где отсутствует возможность оттока. Это ключевые болота. Они имеют малую площадь распространения, развитую болотную растительность с элементами формирования торфа. Когда такие болота располагаются на верхней и средней частях склонов, их называют висячими.

Болота и заболоченные земли, характерные для долин рек, называют пойменными. Заболоченные земли типичны также вечной мерзлоте, где их образование связано с оттаиванием верхнего слоя и отсутствием возможностей к оттоку воды. По глубине болота подразделяют на мелкие – до 2м; средние – 2-4м; глубокие – более 4м. Наиболее благоприятно болото с горизонтальным дном.

Осыпи. На крутых склонах, особенно в горных районах, где развиты скальные породы, активно действует процесс физического выделения. Породы растрескиваются и обломки скатываются вниз по склонам до места, где склон выполаживается. Этот процесс называется осыпанием. Так, у подножья склонов накапливаются продукты осыпания – глыбы, щебень, более мелкие обломки – и образуются валы – осыпи. Мощность осыпей различна и колеблется от нескольких до десятков метров.

В состав осыпей входят обломки тех горных пород, которые слагают склоны. Ведь породы зачастую определяют крупность обломков осыпи. Так, массивные кристаллические породы дают крупно-обломочные (глыбовые) осыпи. Менее прочные породы образуют средне обломочные (щебеночные) и мелкообломочные (дресвяные) осыпи. Сланцы и осадочные породы (известняки, мергели, песчаники и др.) порождают разнообломочные накопления, состоящие из обломков различной формы (плитчатой, пластинчатой и т.д.) и размеров.

Характерной особенностью осыпей является их подвижность. По признаку подвижности их подразделяют на действующие, находящиеся в стадии интенсивного движения, затухающие и неподвижные.

Действующие осыпи лишены всякой растительности. Масса обломков нарастает и находится в рыхлом, весьма неустойчивом положении и приходит в движение за счет увеличения общего веса, сильного увлажнения, подрезки нижней части осыпи, дорогами, от землетрясений и даже от более мелких сотрясений, возникающих при работе механизмов или движении транспорта.

Движение осыпей. Наибольшие скорости движения осыпей отмечены в период снеготаяния и дождей. Наблюдения показывают, что осыпи в послойном разрезе передвигаются с различной скоростью. Скорость верхних слоев может достигать более 1м/год, нижних слоев и в целом всего массива осыпи – несколько десятков см/год. На скорость движения влияют так же количество поступающего материала, угол естественного откоса материала, из которого состоит осыпь, и угол поверхности осыпи.

Для затухающих осыпей свойственно развитие растительности (кустарники, слабый дерновый слой). Неподвижные осыпи полностью задернованы, покрыты кустарником и даже лесом.

Иногда осыпи превращаются в осовы – особую разновидность оползней. Это происходит при насыщении осыпи водой.

Осыпи значительно осложняют строительство. Обломочный материал засыпает сооружение, полезные площади. Для решения вопроса о защите сооружений от осыпей очень важно знать скорость их движений. Обычно ее удается определить длительными наблюдениями. С небольшими щебеночными осыпями борьба ведется довольно простым способами, которые сводятся к уборке той части обломочного материала, который расположен выше сооружения по склонам. Этот способ достаточно трудоемок и применяется при большой подвижности осыпей и особой значимости сооружений.

Из инженерных сооружений применяют улавливающие и подпорные стенки, устраивают козырьки или сетки над дорогами, но эти мероприятия спасают лишь от отдельных падающих камней.

В особо опасных местах, где развиты мощные медленно соскальзывающие осыпи, устраивают галереи и тонели для дорог. При борьбе с осовами, кроме всех прочих мероприятий применяют методы осушения, особенно в тех случаях, когда источник замачивания располагается в верхней части склона. На особо опасных участках организуют службу наблюдений.

Осыпи обломочно-щебенистого состава часто находят широкое применение, как хороший строительный материал.

 

 

Заключение

 

Главный монумент и другие архитектурные сооружения, образующие комплекс памятника на Мамаевом кургане и заканчивающиеся строительством, возведены в сложных инженерно-геологических условиях.

В процессе практике по инженерной геологии мы ознакомились в общих чертах с природными условиями, геологическим строением, подземными водами и физико-геологическими процессами и явлениями территории г. Волгограда / Мамаева кургана /. Практический интерес для оценки инженерно-геологических условий строительства и эксплуатации сооружений представляют палеогеновая, неогеновая и четвертичная системы, с которыми мы ознакомились в полевых условиях и по литературным материалам.

В процессе геологической практике мы приобрели некоторые практические навыки исследований. Ознакомились с устройством и использованием горного компаса, научились описывать горные породы и т.д.

Ознакомившись с основными методами геологической и гидрогеологической съемок, мы практически закрепили данный материал, производя геологическую съемку участка (оврага) и гидрогеологическую съемку участка.

На территории г. Волгограда, особенно в береговой полосе реки Волги, интенсивно проявляются оврагообразование, оползневые явления, эрозионная деятельность Волги. В результате этого мы выявили характер оползня, причину его возникновения, элементы оползня и т.д.

Полевые наблюдения имели решающее значение, поскольку лишь в поле можно было изучить геологическое строение района, горные породы в естественных обнажениях, производить отбор горных пород и наблюдать физико-геологические процессы и явления.

 

 

Список литературы

 

 

1. Пешковский Л.М., Перескокова Т.М. Инженерная геология

2. Ананьев В.П. Потапов А.Д. Инженерная геология

3. Инженерная геология СССР.

4. В.Н. Синяков. Геосреда и методы ее изучения.

5. В.Н. Синяков, С.В. Кузнецова. Природно-техногенные процессы.

6. Методические указания. Учебно-геологическая практика. Кашлев В.Н., Кузнецова С.В., Бражников О.Г.

7. Войлошников В.Д. Полевая практика по геологии.

8. Ананьев В.П. Передельский. Инженерная геология и гидрогеология.

9. Составление инженерно-геологических карт: Методические указания к лабораторной работе. Кашлев В.Н., Кузнецова С.В.

10. В.Н. Синяков, С.В. Кузнецова. Методические указания к практическим работам по курсу инженерной геологии.

Графические приложения

⇐ Предыдущая12345

Поделиться: