Курсовая работа: Инженерно-геологические условия центральной части Нижнего Новгорода

Курсовой проект

Тема: «Инженерно-геологические условия центральной части Нижнего Новгорода и проект инженерно-геологических изысканий для выбора площадки строительства комплекса административных зданий (стадия «Проект»)»

Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Физико-географические условия

1.1.1 Рельеф

1.1.2 Гидрография

1.1.3 Климат

1.2 Стратиграфия

1.3 Тектонические условия

1.4 Геоморфологические условия

1.5 История геологического развития

1.6 Гидрогеологические условия района

1.7 Экзогенные геологические процессы

1.8 Инженерно-геологические условия перспективного района

2. Проектная часть

2.1 Техническое задание

2.2 Задачи инженерно-геологических исследований

2.3 Методы инженерно-геологических исследований

2.3.1 Топогеодезические работы

2.3.2 Буровые работы

2.3.3 Статическое зондирование

2.3.4 Геофизические исследования

2.3.5 Инженерно-геологическое опробывание

2.3.6 Опытные полевые работы

2.3.7 Лабораторные работы

2.3.8 Камеральные работы

2.4 Организация и проведение работ

Заключение

Список литературы

Введение

Целью данного курсового проекта является оценка инженерно-геологических условий центральной части Нижнего Новгорода и составление проекта инженерно-геологических изысканий для выбора площадки строительства комплекса административных зданий на стадии «Проект».

Проект был составлен на основе проведенных ранее исследований с использованием дипломного проекта на тему: Инженерно-геологические условия центральной части Нижнего Новгорода и проект инженерно-геологических изысканий для оценки состояния участка склона и прясла стены между Георгиевской и Борисоглебскими башнями. Вместе с тем были использованы: геологическая карта масштаба 1:200000, схематическая гидрогеологическая карта масштаба 1:200000, геологическая карта дочетвертичных отложений масштаба 1:200000.

Данный курсовой проект состоит из 2-х частей: общей и проектной. Включает в себя глав, сопровождается рисунками и картой инженерно-геологических условий площадки строительств масштаба 1:12500. Общий объем проекта составляет 28 страниц.

1. Общая часть

1.1 Физико-географические условия

1.1.1 Рельеф

Территория работ занимает часть бассейнов рек Оки и Волги и находится на стыке двух различных орографических районов, нагорного правобережья и низменного левобережья рек Оки и Волги, естественными границами которых являются эти реки.

Нагорное правобережье, занимающее крайнюю южную часть территории, относится к северо-западному окончанию Приволжской возвышенности. В орографическом отношении оно представляет собой возвышенную покатую на юг равнину, лежащую на абсолютных отметках 180-211 метров, расчлененную долинами рек на ряд крупных водоразделов. Долины рек глубоко врезаны и имеют асимметричную форму. Склоны их расчленены оврагами и болотами, нередко дренирующими грунтовые воды. Максимальные абсолютные отметки наблюдаются вдоль обрывистого правого коренного склона долин рек Оки и Волги (пос. Щербинка - 195 метров). Минимальные отметки приурочены к руслам рек и составляют 68-60 метров у рек Оки и Волги.

Низменное левобережье рек Оки и Волги, представляет собой песчаную долину, лежащую на абсолютных отметках 65-130 метров, пересеченную реками Окой, Волгой и Линдой. Самые пониженные ее части, приуроченные к поймам этих рек, расположены на уровне 65-75 метров. Северная часть равнины наиболее возвышенная и всхолмленная, представляет собой левый склон современных долин рек Оки и Волги, постепенно переходящий в третью надпойменную террасу. Долинами мелких водопритоков он расчленен на водоразделы северо-восточного простирания. Основную роль в формировании рельефа исследуемой территории сыграли эрозионно-аккумулятивная деятельность рек Оки и Волги и техногенные процессы. В геоморфологическом отношении изучаемая территория находится в пределах поймы реки Волги и ее первой и второй надпойменных террас.

Пойма, в виде полосы сложной конфигурации, шириной до 300-400 метров, прослеживается в южной части территории. Отметки ее поверхности колеблются от 64,8 до 72,5 метров. На большей части она поднята путем подсыпки до отметок 75-76 метров. Рельеф остальной части поймы осложнен искусственными котлованами, выемками, подсыпками, намывами и каналами. Без ясно выраженного уступа пойма переходит в первую надпойменную террасу. Природный рельеф ее снивелирован в результате подсыпок. Ширина первой надпойменной террасы колеблется от 300 до 800 метров. Поверхность второй надпойменной террасы имеет отметки высот 74-78,7 метров. К ее северной и северо-западной частям приурочены многочисленные болота и заболоченные участки. Естественный рельеф снивелирован в результате подсыпок. Поэтому поверхность ее довольно ровная со слабым уклоном на юго-восток, в сторону реки Оки.

1.1.2 Гидрография

Гидрографическая сеть исследуемого района представлена реками Окой и Волгой, мелкими водопритоками, системой каналов (юго-западный, Шуваловский, Центральный, Хмелевский) и хорошо развитой сетью озер и болот, охватывающих северную и северозападную часть района. Основным водоприемником мелких водотоков и водоемов являются реки Ока и Волга.

Река Волга имеет длину 3531 километр, площадь водосбора 1360000 километров квадратных. От устья площадь водосбора составляет 479000 километров квадратных. Долина реки трапецеидальной формы, шириной 7-8 километров. Правый склон долины крутой, высотой 70-85 метров, расчленен оврагами. Левый склон пологий. Пойма, в основном, односторонняя, левобережная, шириной 3,5 километра, начинает затапливаться при уровне воды 69,10 метра. Ширина реки в межень 0,9-1 километра. По характеру водного режима, река Волга относится к восточно-европейскому типу рек с отчетливо выраженным весенним половодьем, устойчивой летней меженью, нарушаемой дождевыми паводками.

Основным источником питания является снег. Весной, в результате снеготаяния, наблюдается подъем уровней. Интенсивность подъема равна 15-30 см/сут. Максимальный уровень весеннего половодья составил 76,07 метров, минимальный - 62,86 метра.

Река Ока длиной 1500 километров, площадью водосбора 245 000 километров квадратных, является правобережным притоком реки Волги и впадает в нее в 2231 километре от устья.

Долина реки трапецеидальной формы. Правый склон долины крутой, высотой до 70-80 метров, рассечен оврагами. Пойма левобережная, в многоводные годы затапливается. Русло реки прямолинейное, шириной 700-800 метров. По характеру водного режима река Ока принадлежит к восточно-европейскому типу рек. Подъем уровней весеннего половодья в конце марта - начале апреля. Средняя интенсивность подъема уровней - 40-80 см/сут.

На рассматриваемой территории насчитывается значительное количество водоемов (озера, пруды, заболоченные участки), занимающих около 10% площади второй надпойменной террасы реки Оки. Водоемы относятся к ложбинному типу, имеют вытянутую форму. Размер и глубина водоемов различны.

1.1.3 Климат

Изучаемая территория расположена в умеренном поясе и характеризуется континентальным климатом. Континентальность климата подчеркивается большими годовыми амплитудами средних месячных температур января и июля. Среднегодовая температура воздуха +3 С, среднемесячная температура июля +19 С, января -12 С. Максимальная температура воздуха зимой -1.8 до +2,1 С, летом +29,3 С. Минимальная температура воздуха зимой -27.7 С, летом +2.8 С. Относительная влажность составляет 78%. Среднее многолетнее количество осадков за год 712 мм. Большая часть осадков выпадает в летнее время года, минимум осадков приходится на март. Высота снежного покрова от 0.4 см до 2,7 см. Мощность снежного покрова до 40 см. Глубина промерзания почвы в среднем 85 см. Для рассматриваемого района характерны ветры юго-западного и западного направления.

1.3 Стратиграфия

В геологическом строении исследуемого района принимают участие верхнепротерозойские, девонские и каменноугольные отложения, вскрытые глубокими скважинами, а также пермские и четвертичные отложения.

Породы кристаллического фундамента (AR-PRi) вскрыты опорными скважинами (Горький, Балахна, Лысково) на глубинах 1750-1600 м. и представлены разнообразным комплексом сильно метаморфизованных магматических пород. Кристаллические породы фундамента повсюду перемяты. Стратиграфия рассматривается с каменноугольных отложений, так как в виду глубокого залегания породы девонской системы не имеют существенного значения в проектируемых исследованиях.

Каменноугольная система представлена средним и верхним отделами.

Средний отдел ().

В пределах рассматриваемой территории отложения среднего карбона имеют повсеместное распространение, но на поверхность они не выходят, а вскрыты скважинами. Отложения представлены доломитизированными известняками с прослоями глин топодобных аргиллитам. Кровля отложений вскрыта на глубине 322.7 и 382.0 м. (абс. отм. - 306.4-233.0 м.). Органические остатки, определяющие возраст отложений, разнообразны. В них найдены фораминиферы, брахиоподы, табуляты, иглы морских ежей, известковые водоросли, споры и пыльца (ChoristitesmosquensisFish, AhtiquatohiakoshiricaIvah). Вскрытая мощность изменяется от 175.0 до 187.4 м.

Верхний отдел ().

Отложения верхнего карбона на рассматриваемой территории имеют согласное залегание и распространены повсеместно, перекрываясь пермскими отложениями. Верхний отдел сложен карбонатными породами: в верхней части фиксируются доломиты темно-серые, серые, крепкие, пористые, часто слоистые, иногда плитчатые. Для нижней зоны разреза характерно присутствие известняков светло-серых крепких органогенных. К данным отложениям приурочен обширный комплекс фораминифер. Из фораминифер встречены Triticitesarcticus (Schellw), Т. acutusDunb. et. Cond, а также брахиоподы – Productus.

Образования ассельского яруса широко распространены на территории района и перекрыты более молодыми нижнепермскими отложениями с согласным залеганием. Отложения представлены доломитами светло- и темно-серыми, мелкозернистыми, с прослоями фузулиновых известняков, в значительной степени доломитизированных. Вверху разреза отмечаются Schwagerinacf. pavloviRaus. Над пачкой с выше отмеченной характерной фауной залегают маломощные породы без фузулинид. Мощность отложений около 50 м.

Сакмарский ярус.

Отложения сакмарского яруса подразделяются на тастубский и стерлитомакский горизонты.

Тастубский горизонт ().

Отложения тастубского горизонта имеют широкое распространение на территории района и перекрыты породами пермского возраста стерлитомакского горизонта с несогласным залеганием. Представлены отложения в верхней части разреза гипсами и ангидритами, переходящими далее в доломиты. Фауна отмечена лишь в нижней части горизонта. В комплексе её отмечаются фораминиферы, редкие колониальные и одиночные кораллы, двустворчатые гастроподы. Мощность отложений составляет 54 м.

Стерлитомакский горизонт ().

Отложения стерлитомакского горизонта в пределах района имеют повсеместное распространение и выходят на поверхность в виде извилистых полос в центральной и юго-западных частях территории района. Поверхность данного горизонта повсеместно размыта. Поверхность размыва трансгрессивно перекрыта верхнепермскими отложениями казанского яруса. Отложения рассматриваемого горизонта характеризуются переслаиванием ангидритов серых, крепких голубовато-серых и гипсов. Гипсы от прозрачных до молочно-белых и серых кристаллических. Из органических остатков отмечаются фораминиферы, редкие колониальные и одиночные кораллы и гастроподы (Loxonema, Stroporollus). Мощность пород горизонта колеблется от 64.5 - 95.5 метров.

Камышенские слои ().

Отложения имеют повсеместное распространение в пределах территории и выходят на поверхность в виде узких полос в центральной и южной части района. Они залегают на неравномерно размытой поверхности стерлитомакских отложений. Отложения представлены известняками доломитизированными серыми и желтовато-серыми, с редкими прослоями мергелей и глин, с гнездами гипса, в различной степени трещиноватости. Трещиноватость пород неравномерная. Иногда трещины заполнены гипсом и глиной. Отложения характеризуются богатой и разнообразной морской фауной, среди которой ведущая роль принадлежит брахиоподам (LingulaorientalisGol.), форами-ниферам (AmmodiscuskatalramalTscherd), кораллам, пелециподам, гастроподам. Встречено массовое скопление мшанок, остатки насекомых. Глубина залегания кровли изменяется от 30 до 63.5 м. (абсолютные отметки 14.5-45.6 м.). Мощность нижнеказанских образований изменяется в пределах от 0.5 до 16.0 метров.

Отложения нижеустьинской свиты имеют повсеместное распространение. Отсутствуют они лишь на отдельных участках, где нижнеказанские и нижнепермские отложения выходят на поверхность. Залегают данные отложения на размытой поверхности подстилающих пород казанского яруса.

Нижнеустьинские отложения характеризуются преобладанием глинисто-алевролитовых пород, интенсивной загипсованностью всех литологических разностей, широким распространением тонкослоистых текстур.

Глины и алевролиты коричневые, темно-коричневые с прослоями и гнездами гипса с подчиненными прослоями песчаников. Глины полутвердые, плотные аргиллитоподобные, в них встречаются прослои мергелей, мощность прослоев не превышает 2 м.

Кровля нижнеустьинских отложений вскрывается на глубинах 20.0- 35.0 метров, (абсолютные отметки 47.8-55.6 метров). Мощность от 2.7 до 36.0 метров.

Сухонская свита().

Отложения сухонской свиты имеют повсеместное распространение на данной территории и выходят на поверхность в виде извилистых полос на севере, юго-востоке и юге территории района.

Горизонт представлен ритмичным чередованием терригенных и мергельно-карбонатных пород. Глины красновато-коричневые, темно-коричневые, серые. В глинах часто обнаруживаются прослои и линзы полиминеральных косослоистых песчаников.

В верхней части преобладают мергели и известняки с пелециподами, пачки коричнево-красных доломитовых глин с массовым скоплением палыгорскита, также наблюдается постепенное исчезновение фауны. Фауна остракод и пелеципод бедная. Мощность отложений до 40 м.

Слободская свита ().

Отложения Слободской свиты имеют повсеместное распространение и выходят на поверхность в виде пятен в северной части территории. Отложения представлены ритмичным чередованием алевролитов, песчаников, переслаиванием глин с мергелями, известняками, доломитами. Фауна остракод и пелиципод. Мощность отложений 30 метров.

Слободская, юрпавловская, путятинская, калининская свиты объединенные ().

Отложения имеют повсеместное распространение и выходят на поверхность в виде небольших пятен и узких, извилистых полос на западе и юге изучаемой территории. Залегают данные отложения без размыва на подстилающих образованьях нижнего татарского яруса слободской свиты.

Горизонт представлен ритмичным чередованием преимущественно аллювиальных и озерных образований. Отмечены доломиты и доломитистые мергели, заметно увеличение магнезиальности пород и объединенные фауны. Глины - красновато-коричневые. Зеленоватые известковистые мергели. Серые, темно-серые кавернозные известняки с фауной гастропод. Из органических остатков встречена фауна моллюсков с характерными представителями родов Oligodontella, новые виды палеомутелл, фауна гастропод - GorkyellajvataGus, G. longaGus. Мощность отложений до 70 м.

Вятский горизонт ().

Отложения вятского горизонта имеют повсеместное распространение и выходят на поверхность в виде небольших пятен на северо-западе, юге и востоке территории района. Характеризуются терригенным составом. Преобладают желтовато-коричневые полиминеральные косослоистые песчаники, которые залегают в виде линз и содержат пачки конгломерата из глинисто-карбонатной гальки подстилающих пород. В средней части разреза повсеместно преобладают красные и красновато-коричневые известковистые и безкарбо-натные глины и алевролиты. Характерна для отложений фауна батрахозаврового комплекса наземных позвоночных (род Chroniosuchus). В вятских отложениях типичны сообщества конхострак - Pseudestheriaobligua (Mitch) и пелеципод -PelacomutellaplanaAmal и другие. Мощность отложений до 55м.

Четвертичные отложения имеют повсеместное распространение на изучаемой территории, покрывая чехлом поверхность коренных пород, представленные образованьями среднего, верхнего и современного звеньев (приложение 2д).

Отложения широко распространены в пределах изучаемой территории. Особенно широко они развиты в левобережье рек Оки и Волги. В составе среднечетвертичных отложений выделяются образования лихвинского, днепровского и нерасчлененных одинцовского и московского горизонтов. Среди них выделяются аллювиальные, аллювиально-гляциальные и флювиогляциальные отложения.

Лихвинский горизонт. Дорогучанская аллювиальная свита, дзержинские слои ().

Отложения имеют ограниченное распространение на территории и развиты в левобережной части реки Оки. Отложения представлены серыми и серовато-желтыми песками, мелкозернистыми. Мощность горизонта изменяется от 6.5 до 35 метров.

Днепровский горизонт. Надморенные флювиогляциальные отложения стадии далекого стояния днепровского ледника ().

Эти отложения развиты в междуречье Оки и Волги, а также в левобережье реки Волги. Отложения представлены песками серыми, мелкозернистыми. Мощность отложений 5-10 метров.

Аллювиально-флювиогляциальные половодно-ледниковые отложения перигляциаль-ной зоны времени максимального таяния днепровского ледника ().

Эти отложения слагают наиболее высокие части рельефа в пределах третьей надпойменной террасы. В других местах перекрываются более поздними аллювиальными отложениями одинцовского и московского горизонта. Представлены отложения песками желтыми, мелкозернистыми. Мощность отложений от 3.5 до 20.8 м.

Нерасчлененные аллювиальные отложения одинцовского и московского горизонтов ().

Отложения широко развиты на поверхности исследуемой территории в границах распространения третьей надпойменной террасы. Одинцовско-московские отложения, если не учитывать болота, нигде не перекрываются более молодыми отложениями. В нижней части разреза эти отложения представлены песками желтыми, коричневыми, а в верхней части прослоями суглинков и глин от темно-серых до черных. Мощность отложений колеблется от 3.7 до 23.5 метров.

Верхнее звено. Верхнечетвертичные отложения, представлены аллювиальными отложениями мику-линского и калининского горизонтов, а также мончаловского и осташковского.

Аллювиальные отложения микулинского и калининского горизонтов ().

Отложения слагают вторую надпойменную террасу рек Оки и Волги. Сохранились вдоль русел рек. Представлены глинисто-песчаными образованьями, часто с галькой и гравием кремнистых пород, с прослоями и линзами суглинков. Пески серые, темно-серые, разнозернистые, кварцевые, с прослоями и линзами супесей и суглинков. Мощность отложений до 20 метров.

Аллювиальные отложения мончаловского и осташковского горизонтов ().

Отложения слагают первую надпойменную террасу рек Оки и Волги, сохранились на территории в виде отдельных изолированных останцов. В основании разреза первой надпойменной террасы залегают пески светло-серые, кварцевые, преимущественно мелкозернистые с примесью гравия гальки кремнистых пород. Для верхней части разреза характерны мелкозернистые кварцевые пески желтого и серого цветов с повышенной глинистостью и слоистостью. Мощность отложений изменяется от 12 до 21 метра.

Средневерхнечетвертичные и современное звенья.

Нерасчлененные средневерхнечетвертичные и современные проблематичные отложения ().

Отложения развиты на правобережье рек Оки и Волги. В суглинках встречаются прослои разнозернистых песков с включениями гравия (кремнистых пород и обломков местных пород). Мощность этих отложений уменьшается от Оки и Волги на юг от 47.5 до 20 метров.

Нерасчлененные средневерхнечетвертичные и современные элювиально-делювиальные отложения ( ).

Отложения слагают склоны оврагов и балок. Развиты преимущественно в правобережье рек Оки и Волги. Описываемые отложения представлены суглинками. Нередко в суглинках встречаются обломки коренных пород, которые в отдельных местах составляют значительную часть породы, в других - это залегающие на суглинках пески, образующиеся при размыве суглинков, в третьих - это оплывины и обвалы. Чаще по склонам наблюдаются оползни, перекрывающие коренные отложения, а в верхней их части оплывины пород проблематической толщи. В пределах водоразделов мощность отложений от двух до пяти метров, а на склонах в оврагах до 10 метров и более.

Современное звено представлено аллювиальными, болотными и техногенными отложениями.

Аллювиальные отложения широко развиты в долинах рек Оки, Волги, Линды и других более мелких рек. Эти отложения слагают поймы рек района и характеризуются крайней изменчивостью литологического состава. В основании разреза современного аллювия залегают разнозернистые кварцевые пески с примесью гравийно-галечного материала.

Пески пылеватые, с прослоями и линзами суглинков и супесей. Мощность отложений достигает 32.0 метра.

Болотные отложения широко распространены по всей рассматриваемой территории. Выделяются болота верхового и низового типов. Последние связаны с доломитами рек Оки и Волги, верховые болота залегают на поверхности третьей надпойменной терра-сы.Отложения представлены преимущественно торфом с подчиненными прослоями суглинков, глин, песков. Средняя мощность 2-3.0 метра.

Отложения широко развиты на изучаемой территории и представлены насыпными грунтами: суглинками и песками с включением обломков битого кирпича, бетона и строительного мусора. Вдоль реки Оки, техногенные отложения представлены намывными грунтами: песками мелкими, кварцевыми. Мощность отложений от 0.3 до 10.8 метров.

1.3 Тектонические условия

Изучаемая территория расположена на востоке центральной части Восточноевропейской платформы. Она имеет два структурных этажа - нижний (кристаллический фундамент), сформировавшийся в геосинклинальных условиях, и верхний - осадочный чехол, сформировавшийся в платформенных условиях.

Исследуемый район относится к Волго-Камской антеклизе, крупному антеклинальному поднятию, вытянутому с юго-запада на северо-восток. До начала среднедевонской трансгрессии она являлась приподнятым щитом. В современном плане очертания антеклизы значительно изменились. Часть участков, ранее опущенных, на которых отлагались древние осадки, например район г. Горького, оказались в последствии приподнятыми, и кристаллический фундамент поднялся до отметок минус 1600-1360 метров. Антеклиза дифференцирована системой региональных разломов на ряд сводовых поднятий, впадин и прогибов.

К числу крупных сводовых поднятий антеклизы относится Токмовский свод, на северном погружении которого и находится исследуемая территория (Рис 1.2).

Наиболее высокие отметки поверхности кристаллического фундамента -798 метров -802 метра, наиболее низкие -1600-1700 метров. Восточный пологий склон свода имеет террасовидное строение. Западным и частично юго-западным обрамлением свода является Окско-Цнинский вал. Отложения до девонского возраста заполняют главным образом пониженные участки рельефа фундамента Токмовского свода. Мощность их в городе Балахна 335 метров и городе Горьком 122 метра. В сторону городов Горький и Балахна рельеф фундамента становится более простым и местами сглаживается.

На территории Токмовского свода развит целый ряд дислокаций: Сурско-Московский вал, Горьковско-Бутурлиновский вал.

В северо-восточной части Токмовского свода располагается зона Каролинских дислокаций. Развитые здесь отложения верхней перми и мезозоя интенсивно раздроблены и образуют серию мелких складок. Имеет место, перевернутое залегание многих толщ. Направление осей складок в рассматриваемой зоне северо-восточное 35-40. Такое залегание пород могло возникнуть лишь при значительных перемещениях осадочной толщи в связи с разломами на глубине.

1.4. Геоморфологические условия

Рассматриваемая территория весьма неоднородна по морфологии, генезису и истории развития форм рельефа. По этим признакам данная территория относится к провинции четвертичных ледниковых и водно-ледниковых холмистых и плоских равнин на доледниковом эрозионном основании, в которой выделяется область водно-ледниковых и низменных аллювиальных слаборасчлененных равнин в краевой части ледниковой области.

Поверхность представляет собой волнистую или слабовсхолмленную равнину со средней высотой около 120 метров. Сложена она с поверхности водно-ледниковыми песками московского и днепровского оледенения и остатками днепровской морены. На участках междуречий, слабо затронутых эрозией, много замкнутых котловин, часть из которых занята болотами, часть мелководными озерами.

На изучаемой территории развиты следующие типы рельефа: эрозионный, аккумулятивный и эрозионно-аккумулятивный. Среди них можно выделить;

1.Среднечетвертичную эрозионно-аккумулятивную равнину правобережья рек Оки и Волги;

2.Среднечетвертичную водно-ледниковую аккумулятивную равнину;

3.Среднечетвертичную аллювиально-флювиогляциальную аккумулятивную равнину;

4.Верхнечетвертичную и современную эрозионно-аккумулятивную равнину, в которой можно выделить следующие элементы:

- верхнечетвертичная микулинско-калининская вторая надпойменная аллювиальная терраса;

- верхнечетвертичная мологошекснинско-осташковская первая надпойменная аллювиальная терраса;

- современная пойма.

Среднечетвертичная эрозионно-аккумулятивная равнина высокого правобережья рек Оки и Волги.

Этот геоморфологический район занимает всю южную часть район работ и относится к краевой части Приволжской возвышенности, ограниченной с севера денудационным уступом высотой от 50 до 137 метров. Возвышенность представляет собой волнистую равнину с общим уклоном поверхности на юго-восток, развитую на лежащих красноцветных отложениях верхней перми, перекрытых толщей суглинков проблематичного генезиса, мощностью от 15 до 47 метров.

Долинами рек равнина расчленена на ряд обособленных водоразделов, шириной от 5-6 до 10-30 километров, склоны которых прорезаны оврагами и балками. Густота оврагобалочной сети в среднем составляет 0.8 километра на 1 км площади. Поперечная форма оврагов V-образная. Ширина по тальвегу изменяется от 2-3 метров. Глубина вреза изменяется от 10-15 метров до 30-70 метров. В денудационном уступе широко развиты гравитационные и оползневые формы рельефа: осыпи, оплывины и оползни.

Среднечетвертичная аллювиально-флювиогляциальная аккумулятивная равнина.

Эта равнина занимает самую большую по площади центральную часть территории района. В геоморфологическом отношении она представляет собой часть древней долины реки Оки и Волги, заполненную сложным комплексом нижнечетвертичных аллювиальных, среднечетвертичных флювиогляциально-аллювиальных отложений, мощностью до 80 метров, на которую наложены молодые породы эрозионно-аккумулятивного рельефа - верхнечетвертичные и современные долины рек Оки и Волги.

В целом равнина отличается слабым эрозионным расчленением, в связи с малыми углами наклона поверхности и широким развитием мощного чехла рыхлых песчаных отложений.

Верхнечетвертичная микулинско-калининская вторая надпойменная терраса.

Широкой полосой от 6 до 9 километров, прослеживается на левобережье рек Оки и Волги. Поверхность террасы плоская, участками заболочена. Сложена терраса аллювиальными глинами и глинистыми песками. Абсолютные отметки поверхности 78-80 метров.

На правобережье терраса шириной 2-4 километра, сложена в основном песками и имеет бугристую неровную поверхность. Абсолютные отметки от 80 до 86 метров.

Аллювиальная мологошекснинско-осташковская первая надпойменная терраса.

Распространена терраса в основном в виде разрозненных участков шириной 0.5-2.5 километра. С поверхностью поймы образует уступ высотой 10-13 метров. Абсолютные отметки поверхности террасы составляют 76-77 метров. Сложена глинистыми песками. Поверхность ее в основном плоская, местами сложена песчаными валами.

Современная пойма располагается большей частью на левобережье рек Оки и Волги. Максимальная ширина 0.5 километра. Высота уступа над меженным уровнем 5-8 метров. Поверхность поймы не ровная, осложнена песчаными валами и старечными озерами.

Сложена в нижней части русловым аллювием (песок, гравий, галька), в верхней части пойменным аллювием. Абсолютные отметки поймы 66-72 метра.

1.5 История геологического развития

В позднепротерозойское время на изучаемой территории преобладали поднятия. Об особенностях осадконакопления можно судить по отложениям, выполняющий рифейские грабенообразные прогибы в фундаменте.

В позднепротерозойское время территория испытывала поднятие и являлась областью денудации. Процессы эрозии привели к уничтожению значительной толщи верхнепротерозойских отложений и более древних образований. Эрозионные процессы возобновились и в начале девона.

В начале среднедевонской эпохи (эйфельский век) в пределы рассматриваемой территории из Уральской геосинклинали распространился морской бассейн. В эйфельском и в начале живетского века участок суши несколько расширился, в результате интенсивного разрушения образовалась масса обломочного материала, сносившаяся в соседние районы. В конце живетского века территория вновь погружается под уровень моря.

В начале каменноугольного периода территория испытывала погружения. Господствовал режим открытого мелководного морского бассейна. Происходило накопление терригенно-карбонатных отложений.

Раннепермская эпоха характеризуется накоплением значительной мощности галогенных осадков. В течение тастубского времени происходит изоляция раннепермского бассейна, соленость вод увеличивается.

В артинский век территория вышла из-под уровня моря и до казанского века представляла сушу. В течение уфимского века происходила интенсивная эрозия нижнепермских отложений.

В казанский век территория вновь испытывает погружение, происходит накопление карбонатных осадков. После отложения верхнеказанских осадков территория представляла собой континент, где эрозионные процессы преобладали над аккумуляцией.

Татарскому веку свойственно преобладание тектонических движений отрицательного знака, происходит погружение территории. В горько-соленых озерах, бухтах, заливах, в условиях резко континентального климата накапливались терригенно-гипсоносные отложения (нижеустьинская свита).

В мезозойскую эру территория представляла собой сушу. Только в раннетриасовую эпоху территория находилась под уровнем моря, и происходило накопление преимущественно терригенных отложений.

В конце мезозоя и начале кайнозойской эры изучаемая территория испытывала незначительное погружение. К концу палеогена, в связи с общим подъемом территории осадконакопление прекратилось.

В четвертичный период имели место неоднократные оледенения и сменявшие их межледниковья.

Таким образом, обобщая выше описанное, можно сказать, что в позднепротерозойское время на изучаемой территории преобладали поднятия. Для каледонского этапа характерно общее поднятие территории и широкое развитие процессов эрозии. В герцинский этап происходит наиболее широкое развитие морских бассейнов. К этому времени относится накопление больших мощностей осадочных образований, среди которых получили развитие карбонатные отложения. Альпийский этап характеризуется преобладанием поднятий.

1.6 Гидрогеологические условия района

В региональном плане исследуемая территория находится на стыке трех гидрогеологических областей Волгско-Сурского артезианского бассейна: Муромско-Пурехской, Кокшаго-Ветлужской и Приволжской. По стратиграфическому признаку и литолого-фациальным особенностям водовмещающих пород на территории района выделены водоносные, слабоводоносные и водоупорные горизонты и комплексы. В пределах территории района первым от поверхности региональным водоупором являются гипсангидритовые отложения сакмарского яруса стерлитомакского горизонта нижней перми.

На территории района развиты следующие водоносные горизонты, комплексы и водоупоры (см. приложение №3д):

1. Водоносный верхнечетвертичносовременный аллювиальный горизонт ();

2. Водопроницаемый водоносный вятский комплекс спорадического распространения ();

3. Слабоводоносный северодвинский карбонатно-терригенный комплекс();

4. Водоносный уржумский комплекс ();

5. Водоносный нижнеустьинский терригенный горизонт ();

6. Водоносный нижнеказанский горизонт ();

7. Водоупорный стерлитомакский горизонт ();

8. Водоносный тастубский горизонт ();

9. Слабоводоносный верхнекаменноугольный нижнепермский комплекс ().

Водоносный верхнечетвертичносовременный аллювиальный горизонт ().

Рассматриваемый горизонт распространен в пределах развития пойменной террасы реки Оки. Водовмещающие породы представлены песками пылеватыми, мелкими и средней крупности, в нижней части разреза с включениями гравия и гальки. Уровень грунтовых вод в межень залегает на глубине от 2.0 до 12.0 метров, в период высокого паводка пойменная терраса затапливается. Характер вод безнапорный. Нижним водоупором горизонта служит мощная гипсоангидритовая пачка, имеющая региональное распространение на территории.

Местами на линзах суглинков, супесей и в песках пылеватых развита верховодка, с глубиной залегания уровня до 0.1 метра.

При откачке у верхней зоны получены дебиты от 0.4 до 5.6 л/с, соответственно при понижениях 1.54 и 3.69 метров. Коэффициент фильтрации верхней зоны, представленной песками мелкими и пылеватыми, изменяется от 2.4 м/сут до 10.4 м/сут.

В нижней зоне водоносного горизонта дебит равен 4.46 л/с при понижении 3.8 метра. Коэффициент фильтрации нижней зоны, представленной песками средней крупности, равен 14.8 м/сут. Коэффициент водоотдачи песков мелких в среднем составил 0.1.

По химическому составу воды пресные, с минерализацией 0.5 г/л, гидрокарбонатные кальциево-натриевые, сульфатные кальциевые, сульфатно-гидрокарбонатные кальциевые, со значительным содержанием сероводорода до 72 мг/л. Использование минеральной воды не возможно, ввиду отсутствия верхнего водоупора и незащищенности ее от поверхностного загрязнения.

Питание водоносного горизонта происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков, фильтрации поверхностных вод. В период паводка основным источником питания являются воды реки Оки. Разгрузка водоносного горизонта осуществляется реками Волгой и Окой и другими реками, дренирующими водоносный горизонт, и за счет испарения. Мощность водоносного горизонта до 28.0 м.

Водоносный вятский комплекс спорадического распространения ( ).

Водоносный вятский терригенный комплекс имеет спорадическое распространение и развит в южной, восточной частях территории работ.

Водовмещающими породами являются пески и песчаники с прослоями глин, алевролитов. По химическому составу воды гидрокарбонатно-сульфатные магниево-кальциевые, с минерализацией до 1.3 г/л. Область питания комплекса строго ограничивается площадью распространения на водоразделе рек Оки и Волги.

Сильно расчлененный рельеф водораздельного плато создает условия для быстрой разгрузки водоносного комплекса в долинах рек и оврагов. В связи с этим происходит постоянное обновление вод, что обеспечивает низкую минерализацию и благоприятный химический состав вод для водоснабжения. В тоже время фациальная изменчивость пород на сравнительно небольших расстояниях, невыдержанность мощностей водосодержащих пород обуславливает непостоянную водообильность комплекса. В связи с этим, водоносный комплекс вятских отложений не имеет практического значения для водоснабжения. При откачке были получены дебиты от 0.5 до 3 л/с, понижения от 4,92 до 14 метров. Мощность водоносного комплекса 45 метров.

Слабоводоносный северодвинский комплекс ().

Отложения северодвинского комплекса широко развиты в южной, юго-восточной и восточной части территории района.

В разрезе северодвинских отложений прослеживается два водоносных прослоя, приуроченных к мергелям, доломитам и песчаникам, мощностью до 5 м. и залегающих в средних и нижних частях разреза на абсолютных отметках 115 м. и 98 м. Воды слабо напорные, с величиной напора 2 м. Водообильность комплекса весьма неравномерная и зависит от мощности и степени трещиноватости водосодержащих прослоев. При откачке были получены дебиты от 0.1 до 1.9 л/с. Удельные дебиты изменяются от 0.005 до 1.3 л/с. Водоносный комплекс находится в зоне активного водообмена. Воды пресные гидрокарбонатные кальциевые, с минерализацией 0.3-0.6 г/л.

Водоносный комплекс северодвинских отложений используется для водоснабжения небольших объектов и хозяйств г. Нижнего Новгорода.

Водоносный уржумский комплекс ().

Водоносный комплекс умжурских отложений имеет спорадическое распространение, развит в юго-восточной и восточной части территории. Воды приурочены к прослоям мергелей в толще глин и алевролитов. Мергели часто замещаются глинисто-алевролитовыми породами. В таких случаях отложения оказываются практически безводными. Глубина залегания кровли комплекса от 88 до 126 м. (абс. отм. 64-90). В комплексе наблюдаются от 1 до 4 обводненных зон. Воды напорные с величиной напора 23-30 м. Пьезометрические уровни отмечаются на абсолютных отметках 94-98 м.

Для уржумского водоносного комплекса характерно непостоянство мощности и литологического состава водовмещающих пород, а также непостоянная и весьма слабая водообильность. Удельные дебиты не превышают 0.1 л/с.

Химический состав крайне непостоянен и зависит от характера водовмещающих пород. В нижней огипсованной части - воды сульфатные, с минерализацией 2,6-4,3 г/л. Воды верхней части комплекса имеют смешанный состав с минерализацией до 1 г/л. Мощность водосодержащих пород 65 метров. Ввиду слабой водообильности и невыдержанности водоносных прослоев по мощности и простиранию, водоносный комплекс уржумских отложений является бесперспективным.

Водоносный нижнеустьинский комплекс ().

Рассматриваемый комплекс широко распространен на территории района. Водовмещающие породы фациально и литологически очень невыдержанны и представлены мергелями, реже известняками и песчаниками.

Воды напорные, с высотой напора до 27,8 метров. Водообильность чрезвычайно неоднородная и зависит от литологии водовмещающих пород и степени их трещиноватости. Дебиты от 0.6 до 4.4 л/с, при понижениях 11,2 и 6.1 метров. Коэффициент фильтрации от 0.5 до 13.0 м/сут.

По химическому составу воды гидрокарбонатно-сульфатные магниево-кальциевые, с минерализацией 1.4-1.7 г/л.

Водоносный комплекс гидравлически тесно связан с нижнеказанским водоносным горизонтом, зачастую образуя единственную гидравлическую систему. Мощность водоносного комплекса 25 метров.

Водоносный нижнеказанский горизонт ().

Водоносный нижнеказанский горизонт повсеместно развит на междуречье рек Волги и Оки. Водовмещающие породы представлены известняками доломитизированными и доломитами различной степени трещиноватости и кавернозности. Нижним водоупором являются нижнепермские отложения, представленные плотными ангидритами и гипсами. Верхний водоупор - глины и алевролиты ужмурского горизонта. Глубина залегания кровли изменяется от 144 до 175 метров (абсолютные отметки 20-24 м). Воды напорные, величина напора от 27.2 до 47.7 м. Пьезометрический уровень устанавливается на отметках 69.6 до 75.1 метров

Водообильность неравномерная и зависит от степени трещиноватости и закарсто-ванности водовмещающих пород и характеризуется дебитами скважин от 0.4-3.12 до 51.7 л/с, при понижениях 2.05 и 4.78 метра.

Удельные дебиты изменяются от 0.005 до 0.35 л/с. Коэффициент водопроводимости от 172 м /сут. По химическому составу воды гидрокарбонатно-сульфатные магниево-кальциевые, с минерализацией от 1.0 до 2,5 г/л. Воды нижнеказанского водоносного горизонта жесткие, с общей жесткостью от 17.4 до 37.4 мг-экв/л. Область питания водоносного горизонта находится за пределами изучаемой территории. Разгрузка происходит в реки Волгу и Оку и в вышележащий верхнечетвертичный водоносный горизонт. Мощность горизонта от 14 до 20 м.

Водоупорный стерлитомакский горизонт ().

Водоупорный горизонт представлен в верхней части гипсами, в нижней части ангидритами плотными моно слоистыми, мощностью 79метров. Водоносных прослоев в этой толще не вскрыто.

Водоносный тастубский горизонт ().

Вскрыт водоносный горизонт на глубине 137 метров. Представлен доломитами плотными. Подстилается водоупором-ангидритом мощностью 2.5-7.5 метров.

Вода вскрывается на глубине 137 метров. Статический уровень наблюдается на глубине 3.5 метра. Высота напора составила 133.5 метров. Водообильность горизонта значительная: дебит при откачке составил 6.0 л/с при понижении 18.0 метров. Коэффициент фильтрации составляет м/сут.

Особенностью химического состава горизонта является предполагаемое наличие сероводорода в водах. Значительная изменчивость рН от 8.4 до 7.2 по результатам трех одновременных по отбору проб и разновременных по анализу, позволяет предположить наличие сероводорода, так как при рН большем, чем 8.4, свыше 92.7 процентов сероводорода находится в виде гидросульфита.

Минерализация воды составляет 2.3 г/л. Область питания водоносного горизонта находится за пределами изучаемой территории. Разгрузка вод осуществляется реками Волгой и Окой за пределами исследуемой территории. Мощность горизонта 23.8 метра. В г. Нижнем Новгороде и его области воды водоносного горизонта не используется.

Нижнепермско-верхнекаменноугольный водоносный комплекс ().

Имеет ограниченное распространение на территории района и вскрывается под ангидритовым водоупором небольшой мощности от 2.5 до 7.5 метров.

Водоносный комплекс в верхней части разреза представлен плотными, окремненными доломитами мощностью 66.7 метра, в нижней - известняками органогенными, кавернозными мощностью 22.5 метра. Глубина залегания кровли 220-230 метров. Воды высоконапорные, самоизливающиеся на высоте +1 м от устья скважины. Водообильность очень слабая, дебит при самоизливе составляет 0.03 л/с.

Коэффициент фильтрации составляет 0.1 м/сут. По химическому составу воды хлоридные кальциево-натриевые. Минерализация их составляет 88-89 г/л, температура воды на изливе -9-10 С. Мощность водоносного горизонта до 90 м.

1.7 Экзогенные геологические процессы

В изучаемом районе наблюдается интенсивная эрозия в пределах давних долин рек Волги и Оки. Вскрытые эрозией доломиты казанского яруса, гипсы и ангидриты нижней перми, подвергаются постоянному воздействию слабоминерализованных вод, что способствует развитию карстовых явлений. Закарстованность пород неравномерная. Полосы интенсивного карстования связаны с расположением современных и древних русел рек Оки и Волги. К востоку процессы карстования затухают вследствие залегания растворимых пород ниже базиса эрозии и погружения их под толщу татарских отложений.

Карстовые явления приурочены к карбонатным породам нижнеказанского яруса и гипсам сакмарского яруса.

Карбонатный карст развит в доломитизированных известняках нижнеказанского подъяруса в виде каверн размером от 0.1 до 0.7 см., и полостей. Каверны в доломитизированных известняках, как правило, выполнены глиной, кальцитом и гипсом. Косвенным свидетельством развития карстовых процессов в известняках казанского подъяруса является их неоднородная водообильность.

Карстующиеся известняки на всей территории перекрыты аллювиальными отложениями четвертичного периода и на большей части отложениями татарского яруса верхней перми. Воды нижнеказанского водоносного горизонта, как правило, агрессивные по отношению к карбонатным породам. Это свидетельствует о наличии процессов карстообразования на территории района.

Гипсовый карст развит в гипсах сакмарского яруса и в прослоях гипсов среди до-ломитизирующих известняков нижнеказанского подъяруса. Каверны заполнены доломитовой мукой. В гипсах сакмарского яруса встречены полости глубиной до 2.8 м. Полости полые и заполненные доломитовой мукой.

Воды нижнеказанского водоносного горизонта агрессивны по отношению к гипсам. Произведение активности сульфата кальция (Kc_a so4) изменяется от 1.3 х 10 до 2.58 х 10⁵ , что свидетельствует об активных процессах закарстования.

Мощность карстующихся пород составляет 14.3-20.2 м.

Кроме карстовых процессов на территории района отмечены провалы. Связаны они с выносом песка в процессе откачки из канализационных колодцев. Глубина провалов достигает 1-1.5 м.

Оползни наиболее распространены по правому берегу Волги и Оки.

Причинами образования оползней являются: подземные и поверхностные воды, высота и крутизна склонов, подмыв берегов реками, выветривание. Оползневые явления приурочены к четвертичным образованьям и к верхней выветрелой зоне подстилающих коренных пород татарского яруса верхней перми. Большую роль в оползнеобразовании на Окско-Волжском склоне играет строение склонов и откосов. Наличие мощных перегляциальных отложений, представленных в основном суглинками, и слагающих верхнюю часть крупных склонов, а так же наличие в основании этих отложений низкопрочных глин и мергелей коренных пород атарского яруса верхней перми - все это является типичными особенностями для образования оползней сдвига и выдавливания.

Овраги приурочены в основном к правобережным склонам рек Оки и Волги. Длина оврагов достигает 100 и более метров. Врезаны овраги на 15-30 метров, реже 50-70 метров в проблематичные суглинки и коренные породы. В связи с тем, что овраги развиты в толще суглинков, склоны их в большинстве случаев крутые. Отчетливо выражена и асимметрия склонов оврагов. Овраги, пересекающие водоразделы, осложняют инженерно-геологические условия района и требуют укрепительных мероприятий.

Размыв берегов рек (боковая речная эрозия) наблюдается по рекам Оке и Волге.

Размыву подвержен правый берег этих рек. Следы эрозии наблюдаются в виде ступеней подмыва высотой 0,2-1,0 м. в основании склона. Подмыв происходит в паводковый период. В межень преобладают процессы намыва, о чем свидетельствует значительная ширина и пологие уклоны бечевника, а так же значительная мощность слагающих бечевник и дно рек аллювиально-пролювиальных отложений. Подмыв основания Окско-Волжского косогора является основным фактором, вызывающим нарушения его устойчивости.

Выветриванию подвержены, в основном, обнаженные породы татарского яруса верхней перми. Трещины выветривания уменьшают прочность массива пород, облегчают процесс оседания склона. Выветрелые породы, превратившиеся в щебнисто-глинистую массу, образуются на склонах осыпи, а насыщенные водой, они медленно оползают вниз по склону в виде оползневых потоков.

Эоловые процессы, на территории района, получили развитие в Заречной части в местах выхода на дневную поверхность аллювиальных мелкозернистых песков там, где последние перекрыты слоем суглинистых пород и не закреплены растительностью. Особенно сильно развиты эоловые процессы в районе города Дзержинска. В эоловых накоплениях выделяется ряд форм в виде бугристых песков, параболических дюн и цепочек из одиночных дюн. Все эти формы высотой от 2 до 10 м, видоизменены и в настоящее время закреплены лессами.

В пределах исследуемой территории среди отложений четвертичной системы до глубины 10-15. можно выделить следующие инженерно-геологические группы грунтов:

-рыхлые связные;

-рыхлые несвязные;

-грунты особого состава и свойств;

-грунты искусственного происхождения.

1.Рыхлые связные грунты

Эта группа грунтов объединяет супеси, суглинки четвертичных аллювиальных отложений. В основном развиты в зоне аэрации и в меньшей степени распространены в зоне полного водонасыщения, где они залегают в виде прослоев и линз среди песков различной крупности. Мощность линз и прослоев колеблется от 0,4 до 3,7 м. Суглинки мягко- и тугопластичные, непросадочные.

2.Рыхлые несвязные грунты представлены аллювиальными и озерно-болотными кварцевыми песками пылеватыми, мелкими и средней крупности. Пески влажные и водонасыщенные, от рыхлого до плотного сложения. Слагают зону аэрации, в основном распространены в зоне полного водонасыщения.

3.Грунты особого состава и свойств объединяют торф, заторфованные и заиленные суглинки, супеси и пески, распространены в северо-западной и северной частях территории. Происхождение их связано наличием болот, озер и прудов.

Грунты искусственного происхождения широко развиты и представлены грунтами, отсыпанными сухим способом и намывными. Намывные грунты развиты в пределах поймы 1-ой надпойменной террасы реки Оки и представлены песками мелкими, кварцевыми, различной плотности, однородными по составу. Мощность их до 4.0 метров. Грунты, отсыпанные сухим способом, по степени уплотнения делятся на слежавшиеся и не слежавшиеся. Мощность их от 0,3 до 10,8 метров.

Процесс морозного пучения развит благодаря наличию на территории суглинков покровных, склонных к морозному пучению.

Под действием процесса морозного пучения, для сооружений, типовым явлением стало разрушение целостности угловых частей здания. Из-за образования трещин и их дальнейшего роста, от основного объема здания отторгаются блоки фундамента, уменьшается площадь опирания и соответственно увеличивается напряжение на контакте с грунтом.

Увеличению напряжения в подошве фундаментов также может способствовать процесс перемещения фундаментных блоков под действием сил морозного пучения, в результате часть блоков выключается из работы, а оставшиеся блоки могут самоорганизовываться в наиболее приспосабливающуюся сводчатую структуру, в основании которой могут формироваться напряжения, значительно превышающие несущую способность грунтов.

Подобные деформации связываются с развитием касательных напряжений, но в реальности природа подобного процесса сложнее, что подтверждается рядом экспериментальных и теоретических данных.

Известно, что промерзание и оттаивание дисперсных пород, вызванные сезонным изменением температуры воздуха, может сопровождаться заметным перераспределением влаги. Нередко этот процесс приводит к образованию ледяных включений, что является причиной криогенного пучения.

На мой взгляд, необходимо отметить, что самым опасным процессом, на сегодняшний день, является оползневой процесс, в результате которого происходит смещение стены кремля вниз по склонам.

Причинами образования оползней являются: подземные и поверхностные воды, высота и крутизна склонов, подмыв берегов реками, выветривание. Оползневые явления приурочены к четвертичным образованьям и к верхней выветрелой зоне подстилающих коренных пород татарского яруса верхней перми. Большую роль в оползнеобразовании на Окско-Волжском склоне играет строение склонов и откосов. Наличие мощных перегляциальных отложений, представленных в основном суглинками, и слагающих верхнюю часть крупных склонов, а так же наличие в основании этих отложений низкопрочных глин имергелей коренных пород татарского яруса верхней перми - все это является типичными особенностями для образования оползней сдвига и выдавливания.

1.8 Инженерно-геологические условия перспективного района

Перспективный участок проектируемого строительства расположен в юго-восточной части имеющейся территории на современных отложениях.

Поверхность участка ровная, характеризуется незначительным уклоном в южном направлении. Абсолютные отметки поверхности изменяются от 200 до 190 м.

Активно сжимаемая толща оснований зданий и сооружений располагается в пределах комплекса четвертичных и пермским отложений до глубины 25 м (глубина активной зоны). В связи с этим более древние отложения практического значения не имеют, и рассматриваться не будут, соответственно в геологическом строении участка можно выделить:

- средневерхнечетвертичное и современное звенья. Нерасчлененные средневерхнечетвертичные и современные проблематичные отложения ( ). Отложения развиты на правобережье рек Оки и Волги. В суглинках встречаются прослои разнозернистых песков с включениями гравия (кремнистых пород и обломков местных пород). Мощность этих отложений уменьшается от Оки и Волги на юг от 47.5 до 20 метров;

- татарский ярус. Нижний подъярус. Уржумский горизонт. Нижеустъинская свита (). Отложения нижеустьинской свиты имеют повсеместное распространение. Отсутствуют они лишь на отдельных участках, где нижнеказанские и нижнепермские отложения выходят на поверхность. Залегают данные отложения на размытой поверхности подстилающих пород казанского яруса. Нижнеустьинские отложения характеризуются преобладанием глинисто-алевролитовых пород, интенсивной загипсованностью всех литологических разностей, широким распространением тонкослоистых текстур. Глины и алевролиты коричневые, темно-коричневые с прослоями и гнездами гипса с подчиненными прослоями песчаников. Глины полутвердые, плотные аргиллитоподобные, в них встречаются прослои мергелей, мощность прослоев не превышает 2 м. Кровля нижнеустьинских отложений вскрывается на глубинах 20.0-35.0 метров, (абсолютные отметки 47.8-55.6 метров). Мощность от 2.7 до 36.0 метров.

В сфере взаимодействия зданий с геологической средой водоносные горизонты отсутствуют.

Участок строительства располагается на среднечетвертичной эрозионно-аккумулятивной равнине высокого правобережья рек Оки и Волги. Этот геоморфологический район занимает всю южную часть район работ и относится к краевой части Приволжской возвышенности, ограниченной с севера денудационным уступом высотой от 50 до 137 метров. Возвышенность представляет собой волнистую равнину с общим уклоном поверхности на юго-восток, развитую на лежащих красноцветных отложениях верхней перми, перекрытых толщей суглинков проблематичного генезиса, мощностью от 15 до 47 метров.

Долинами рек равнина расчленена на ряд обособленных водоразделов, шириной от 5-6 до 10-30 километров, склоны которых прорезаны оврагами и балками. Густота оврагобалочной сети в среднем составляет 0.8 километра на 1 км площади. Поперечная форма оврагов V-образная. Ширина по тальвегу изменяется от 2-3 метров. Глубина вреза изменяется от 10-15 метров до 30-70 метров. В денудационном уступе широко развиты гравитационные и оползневые формы рельефа: осыпи, оплывины и оползни.

Как было сказано выше, в денудационном уступе широко развиты гравитационные и оползневые процессы: осыпи, оплывины и оползни. Но в нашем случае участок строительства располагается на ровной поверхности вдали от оврагов. Среди опасных геологических процессов для будущих сооружений можно назвать процессы морозного пучения.

Анализ материалов инженерно-геологических изысканий, проведенных на предварительной стадии работ, показал, что на изучаемом участке, инженерно-геологические условия строительства жилого комплекса благоприятны.

Согласно СН и П 1.02.07-87 прил. 10 участок проектируемого строительства относится ко второй (средней) категории инженерно-геологических условий.

2. Проектная часть

2.1 Техническое задание

Участок проектируемого строительства располагается в 34 км от Нижнего Новгорода в юго-западном направлении.

Проектируемый объект представляет собой комплекс административных зданий, включающих в себя несколько 2-х и 3-х этажных зданий, а также одно многоэтажное (предполагаемое количество этажей – 14). Размеры перспективного участка составляют 500х500 метров.

Максимальные передаваемые нагрузки от сооружений (в нашем случае от высотного здания) будут составлять 2,2 МПа.

2.2. Задачи инженерно-геологических исследований

В нашем случае на стадии «Проект» необходимо решить ряд следующих задач:

1. Выяснение инженерно-геологического строения района предполагаемого строительства;

2. Установление неблагоприятных экзогенных геологических процессов, распространенных в районе;

3. Систематизация полученных результатов, рекомендации по использованию грунтов в качестве оснований для зданий и сооружений;

2.3 Методы инженерно-геологических исследований

Для решения поставленных задач в ходе инженерно-геологических изысканий предусматривается проведение следующих видов работ:

а) топогеодезические работы;

б) бурение скважин с отбором грунта;

в) геофизические работы;

г) опытные полевые работы;

д) лабораторные испытания грунтов

е) камеральные работы

Гидрогеологические условия будут изучаться в процессе бурения скважин, замерами уровня подземных вод и лабораторными исследованиями их химического состава.

2.3.1 Топогеодезические работы

Работы предусматривается выполнять топографической группой. В их задачу входит производство топографической съемки местности. Вынесение на местность размещение инженерно-геологических скважин, скважин для проведения в них испытаний грунтов вертикальной статической нагрузкой, точек статического зондирования и привязка их к местности.

2.3.2 Буровые работы

Бурение разведочных опытных скважин проектируется колонковым способом для решения следующих задач:

- изучение геологического разреза;

- расчленение разреза до уровня МГТ-1;

- отбора образцов грунта с целью определения его состава, состояния и физико-механических свойств.

Для определения объема работ нужно рассчитать двухмерный спинф.

Имеющиеся данные (по данным задачи 39)

ρ=0,95 Е_м =0,1 t_α =1,96

Исходные данные:

,, ,

,

Число пунктов получения информации по равняется , а по . В итоге получаем 32 пункта получения информации. Схема расположения пунктов получения информации изображена в приложении 1.

12 пунктов будет использоваться для бурения скважин, так как этот метод является экономически не целесообразным, т.е. очень дорогим.

Конструкции скважин должны отвечать современному состоянию проведения изысканий и возможному их техническому прогрессу. В соответствии с ГОСТом должны использоваться грунтоносы, обеспечивающие отбор монолитов с природной влажностью, диаметром достаточным для вырезания образцов грунта, размеры которых определяются оборудованием для испытания грунта.

Глубина скважин определяется глубиной сферы взаимодействия проектируемого объекта. Так большую нагрузку оказывают четырнадцатиэтажные дома, то глубина скважин принимается равной 20 метров (объем работ составляет 240 п.м.)

Скважины проходятся с отбором керна, который документируется в журнале установленной формы.

2.3.3 Статическое зондирование

Испытание грунта статическим зондированием должно выполняться в соответствии с ГОСТом 20069-81. Методом полевых испытаний грунтов статического зондирования решаются следующие задачи:

- определение однородности грунтов по площади и глубине;

- приближенная количественная характеристика свойств грунтов;

- определение показателей сопротивления грунтов основания свай.

В результате полевых испытаний грунтов статическим зондированием определяются величины лобового и бокового сопротивления грунта. Общее количество точек статического зондирования равно 10.

2.3.4 Геофизические исследования

Гамма-каротаж

Данный метод может быть использован для качественной оценки содержания глинистой фракции в породах и, следовательно, для расчленения разреза отложений на отдельные литологические типы-пески, супеси, суглинки и глины. Для этой цели необходимо провести запись естественного гамма-фона пород путем гамма -каротажа в каждой из скважин. Резкие изменения в уровне записи естественной радиоактивности пород по каротажной диаграмме соответствуют смене литологических разностей, плавное нарастание или спад гамма-фона свидетельствуют о постепенном изменении содержания глинистых частиц. Количественная привязка глинистости породы, определенной по результатам ее гранулометрического анализа, к ее соответствующим уровням гамма - фона, замеренного для тех же пород в естественных условиях, позволяет однозначно расчленять литологический разрез.

Для более достоверного расчленения разреза предполагается использование метода гамма – гамма-каротажа.

Данный метод называется также плотностным каротажем и является одним из наиболее распространенных методов радиоактивного каротажа. Сущность метода состоит в регистрации гамма-излучения, рассеянного породой, при перемещении каротажного зонда с источником излучения вдоль скважины. Физической основой ГТК является зависимость интенсивности рассеянного гамма-излучения от объемного веса породы.

Оборудование для ГТК состоит из скважинного зонда и наземной регистрирующей аппаратуры. Минимально возможная фиксируемая мощность пласта составляет не менее 0,5 м.

Диаграмма ГГК записывается на осциллографическую бумагу и представляет собой изменение регистрируемого рассеянного гамма-излучения в процессе перемещения каротажного зонда по скважине. Резкое изменение регистрируемого рассеянного гамма-излучения, фиксируемое на диаграмме ГТК, свидетельствует об изменении плотности грунта, что, как правило, соответствует смене литологических разностей. Аналогичный скачок на диаграмме 11 К появляется при пересечении каротажным зондом уровня грунтовых вод, поскольку в этом случае резко изменяется объемный вес грунта.

По результатам гамма-гамма-каротажа скважин объемный вес пород определяется с точностью до ±0.03-0.05 г/см³ . Таким образом, данный метод в комплексе с гамма-каротажем позволяет расчленить литологический разрез. Геофизические исследования предполагается провести во всех скважинах.

Нейтрон-нейтронный каротаж

Данный метод используется для определения влагосодержания и пористости водонасыщенных пород, уровня залегания грунтовых вод. Сущность его состоит в регистрации нейтронного излучения, рассеянного окружающей средой при перемещении каротажного зонда вдоль скважины, которое находится в определенной функциональной зависимости от влагосодержания пород. При расчленении литологического разреза целесообразно использовать диаграмм ННК совместно с данными гамма-каротажа и гамма-гамма-каротажа.

2.3.5 Инженерно-геологическое опробывание

Характеристика инженерно-геологических условий строительной площадки не может быть полной и окончательной, если не сделаны описание и оценка физико-механических свойств, слагающих их горных пород. Физико-механические свойства горных пород являются составным элементом характеристики инженерно-геологических условий территории. Показатели, отражающие эти свойства, являются оценками строительных качеств горных пород при использовании их как естественного основания при проектировании различных сооружений. Поэтому изучение, оценка и прогноз физико-механических свойств горных пород и их изменений под влиянием естественных и искусственных условий являются составной частью любых инженерных изысканий.

Физико-механические свойства горных пород должны изучаться в лабораторных и полевых условиях при выполнении инженерно-геологических работ на данной стадии исследования. Отбор проб образцов производится из естественных обнажений, горных выработок и буровых скважин.

Опробование сопровождает другие геологические работы и заключается в отборе проб горных пород и воды для соответствующих лабораторных исследований.

Детальность изучения физико-механических свойств горных пород определяется стадией инженерных исследований.

При опробовании необходимо стремиться к тому, чтобы каждая проба была представительной, т. е. в максимальной степени отражала характерные особенности состава, строения, физического состояния и свойств изучаемой разности горных пород на уровне МГТ-2.

При характеристике и оценке свойств определенной разности горных пород (МГТ-2) производится отбор определенного числа проб для соответствующих исследований. Обобщение и анализ результатов этих исследований позволяют с определенной степенью достоверности и надежности распространить их на исследуемый объект и обеспечить, таким образом, полную представительность получаемых данных.

Требования к достоверности и надежности показателей физико-механических свойств горных пород зависят от стадии инженерных изысканий. На проектируемой стадии достаточны обобщенные показатели свойств пород, принимаемые как средние значения, полученные по данным испытаний, число которых достаточно для статистического обобщения.

На данной стадии исследования планируется отбор проб нарушенной структуры и в виде монолитов.

В породах глинистых и песчано-гравелистых для отбора монолитов применяют пробоотборники различных конструкций. Основной их частью является металлический цилиндр, который при отборе монолита погружают в породу на зачищенном забое.

Пробы горных пород нарушенного сложения отбирают в тару, обеспечивающую сохранность мелких частиц. Объем таких проб их глинистых и песчаных частиц должен быть в пределах от 600 до 1000 см³ (1-1,5 кг), из гравелистых и дресвяных - от 1000 до 2000 см (1,5-3 кг) а из галечниковых и щебенистых - от 2000 до 3000 см³ (3-4 кг). Каждая проба пород сопровождается соответствующей этикеткой, регистрируется в специальном журнале и направляется в лабораторию. Пробы естественного сложения и влажности упаковывают во влажные опилки, мелкую стружку или другой мягкий материал, предохраняющий их от разрушения и высыхания.

Важной задачей при опробовании является определение плана расположения мест отбора проб и необходимого их числа для достоверной и надежной характеристики и оценки свойств горных пород. Каждая проба, как уже отмечалось выше, должна быть наиболее представительной, т.е. характеризовать совершенно определенную разность горных пород, слагающих толщу, слой, зону или пачку.

При опробовании горных пород необходимо придерживаться правила геологической их однородности в стратиграфическом, генетическом и петрографическом отношениях. Это значит, что пробы надо отбирать:

1) отдельно из каждой толщи или слоя пород, отличающихся в геологическом разрезе по своим стратиграфическим, генетическим и петрографическим признакам и строительным качествам, независимо от мощности и распространения по простиранию;

2) в петрографически однородных толщах и слоях пород из каждой отдельной зоны и подзоны, различающихся строительными качествами, т.е. степенью влажности, выветрелости, трещиноватости, водопроницаемости и другим показателям;

3) в мощных толщах тонкопереслаивающихся пород из каждой пачки с однотипным чередованием слоев, одинаковых или близких по составу и состоянию.

В настоящее время в качестве основного и научно достаточно обоснованного метода определения числа проб для соответствующего лабораторного изучения их состава, строения и физико-механических свойств рекомендуется приближенно-статистический метод. По его результатам число проб, необходимое для получения обобщенных характеристик свойств горных пород того или иного МГТ-2 на сравнительно ограниченной площади его распространения, может быть рекомендовано 108 проб (по 4 пробы в каждой скважине).

2.3.6 Опытные полевые работы

Прессиометрия

Данный метод позволяет определить деформационные свойства горных пород.

Сущность метода заключается в принудительном расширении части ствола буровой скважины равномерно распределённым давлением. К стенкам скважины это давление передаётся через специальный зонд, имеющий эластичную (чаще резиновую) оболочку и датчик перемещений. Давление, создаваемое в зонде с помощью сжатого воздуха, повышают заданными ступенями. На каждой ступени измеряют само давление Р и диаметр скважины d. Результаты измерений служат основой для построения графика прессиометрических испытаний.

В качестве деформационных констант породы как изотропного тела рассматривают модуль общей деформации Е и коэффициент Пуассона μ.

Схема прессиометра представлена на рис. 1.

Данные испытания предполагается провести во всех буровых скважинах.

Документация прессиометрических испытаний горных пород выполняется в журналах специальной формы.

Искиметрия

Метод заключается в резании с помощью прибора, оснащенного специальным режущим профилем (ножом), песчано-глинистых пород в стенках буровой скважины. В процессе испытаний производится непрерывное измерение и запись величины сопротивления резанию.

Схема скважинного искиметра конструкции Г.К. Бондарика и Ю.В. Сироткина показана на рис. 5. Нож искиметра в сложенном виде, укрепленный на штанге, опускают на тросе в скважину. Над устьем скважины устанавливают искиметр и вытягивают трос, на котором находится нож, со скоростью 0,5-2,0 м/ мин. При этом нож раскрывается и его лезвия занимают рабочее положение.

В ходе испытаний на ленте самописца записывается непрерывный график «сопротивление резанию - глубина».

График искиметрических испытаний используют для расчленения разреза на слои, отличающиеся по величине сопротивления резанию, выделения ослабленных прослоев и приближенной оценки прочности песчано-глинистых пород.

Величину сопротивления сдвигу τ определяют по формуле Ю. Остермана:

где

s_K - удельное сопротивление резанию;

τ ₀ =- сопротивление сдвигу при природном давлении на глубине h,

γ - плотность;

ξ - коэффициент бокового давления;

L- показатель структурной прочности.

По значениям τ строят график зависимости τ = f(h), по которому оценивают изменчивость прочностных свойств песчано-глинистых отложений по разрезу.

2.3.7 Лабораторные работы

Материалы лабораторных работ дополняют и уточняют характеристику, классификацию и оценку горных пород, в результате чего повышается достоверность и детальность инженерно-геологического изучения территории, геологических условий строительства сооружения, условий развития геологических процессов и явлений и т.д.

При лабораторных исследованиях о физико-механических свойствах горных пород судят на основании изучения и испытания отдельных их образцов и проб.

Для расчленения разреза песчано-глинистых отложений на глубину максимальной сферы взаимодействия до МГТ-2 необходимо произвести определения классификационных показателей:

для песчаных грунтов - гранулометрический состав, природная влажность, плотность фунта, плотность частиц грунта;

для глинистых грунтов - установление пределов пластичности (влажности на границах текучести и раскатывания, число пластичности)

2.3.8 Камеральные работы

Завершающим этапом всех проведенных работ на участке будущего строительства являются камеральные работы, задача которых состоит в составлении отчетных материалов о проведении предварительной инженерно-геологической разведки на стадии «Проект».

Основным отчетным материалом будет являться инженерно-геологическое заключение об условиях участка строительства. Оно должно включать две основные части: методику проведения выполненных работ и полученные результаты.

В частности, дается серия инженерно-геологических разрезов по ξ₁ , и ξ₂ на глубину максимальной сферы взаимодействия проектируемых сооружений с выделенными МГТ-2; таблицы с показателями физико-механических свойств пород; представляются результаты статистических расчетов, выполненных для каждого МГТ-2, касающиеся проверки статистической однородности поля показателя по каждому МГТ-2 и подсчета оценок средних значений классификационного показателя, которые завершаются таблицей средних значений классификационных показателей для всех выделенных МГТ-2 в пределах сферы взаимодействия. Также дается краткое описание геологических, гидрогеологических условий участка строительства и проявлений ЭГП.

2.4 Организация и проведение работ

Последовательность и продолжительность проведения каждого из запроектированных видов работ представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1. Сводная таблица объемов работ

Таблица 2. Календарный план проектируемых работ

Заключение

В процессе выполнения курсового проекта были изучены физико-географические условия, стратиграфия, тектонические, геоморфологические и гидрогеологические условия, проявления экзогенных геологических процессов и на основании них был выбран перспективный участок с благоприятными условиями для строительства комплекса административных зданий. Далее после выбора перспективного участка были определены необходимые виды и объемы работ, которые будут направлены на получение дополнительной инженерно-геологической информации. После определения объемов работ был составлен календарный план их выполнения.

Работа над курсовым проектом подразумевала работу с нормативными документами, что положительно повлияло на формирование представления о будущей специальности и способствует формированию навыков работы с документами и нужной литературой.

Список литературы

1. Г.К. Бондарик. Инженерно-геологические изыскания. Курс лекций. 2007

2. Г.К. Бондарик, Л.А. Ярг. Инженерно-геологические изыскания: учебник – М.: КДУ, 2007. – 424 с.

3. Г.К. Бондарик, И.С. Комаров, В.И. Ферронский. Полевые методы инженерно-геологических исследований. «Недра», 2007 г., 374 с.

4. СНиП 2.02.01 – 83*. Основания зданий и сооружений

5. СНиП 2.01.07 – 85. Нагрузки и воздействия

6. СНиП 2.02.03 – 85. Строительные нормы и правила