Геолого-геоморфологическое строение, гидрогеологические условия участка

3.2. Геолого-геоморфологическое строение, гидрогеологические условия участка

Исследуемый участок в геоморфологическом отношении приурочен к долине р. Москвы, сформировавшейся в позднем плейстоцене-го­лоцене на поверхности флювиогляциальной равнины, отложения кото­рой датированы средним плейстоценом. Из структур речной долины исследовались левобережная и правобережная высокие поймы и русло­вая часть. Поверхность поймы на обоих берегах участков относи­тельно ровная, лишь местами осложнена микроформами рельефа техногенного генезиса - ямами, рытвинами.

Поверхность левобережной поймы, лишь вблизи берега поросшая кустарником (на общем фоне луговой растительности), относительно полого погружается к береговой линии. В отличие от противопо­ложного берега, круто обрывающегося к воде: высота бровки над Урезом (при Г.В. 109,28-м на 7.09.2000) составляет порядка 3 м.

Ширина русла в "нижнем" и "верхнем" створах на момент изыс­каний составляла соответственно 250 и 235 м.

Профиль русловой части имеет асимметричное строение: макси­мальные глубины смещены в сторону подмываемого правобережья.

В геологическом отношении грунтовый массив имеет классичес­кий для Москвы и Подмосковья разрез речной долины: на размытой по­верхности юрских отложений залегают ледниковые толщи, погребен­ные, в свою очередь, под аллювиальными напластованиями. Учитывая однородность литологического состава руслового аллювия и флювиогляциальных отложений, провести между ними четкую границу не представляется возможным, в связи с чем целесообразно объединение разногенезисных четвертичных образований в единый геолого-гене­тический комплекс.

Таким образом, в разрезе грунтового массива до глубины исс­ледования 20,0 м выделяется 2 основных геолого-генетических комп­лекса :

- аллювиально-флювиогляциальный, мощностью 10-13 м на бере­говых участках, и 6-11 м - в пределах русла. Разрез отложений по литологическим особенностям имеет 2-х ярусное строение: верх­ний, глинистый горизонт мощностью 1,2-8,6 м, присутствующий лишь на пойменных участках и выклинивающийся на левобережье, представ­ляет собой собственно аллювий, пойменную его фацию.

Нижележащие разнозернистые пески смешанного генезиса (а именно русловой фации аллювия и флювиогляциальные) образуют еди­ный горизонт мощностью от 5-6 м в русловой части до 7,5-11 м на пойме. Закономерным для всего разреза является увеличение круп­ности песков с глубиной.

В русле песчаные толщи ожидаемо перекрыты слоем ила в преде­лах левобережной части склона. Мощность глинистых образований весьма мала - не превышает 0,2 м;

- юрский, представленный глинами с линзами песков. По дан­ным гидрогеологической съемки, проведенной в Раменском районе в 1956 г., мощность юрских отложе­ний, залегающих на верхнекаменноугольных карбонатных породах, составляет не менее 50 м, что подтверждается результатами совре­менных геофизических работ (раздел 3 настоящего отчета).

Присутствие в разрезе мощной толщи глин в качестве буфера между вышележащими четвертичными песками и подстилающими их из­вестняками исключает возможность возникновения и протекания тако­го нежелательного инженерно-геологического процесса как суффозионно-карстового.

В гидрогеологическом аспекте слабопроницаемые юрские глины создают благоприятные условия формирования грунтового водоносного горизонта, заключенного в разногенезисных песчаных пачках, и гид­равлически связанного с поверхностным водотоком - р. Москвой: от метки установившегося уровня зафиксированы на отметках 109,3-110,0 м. На правобережье по причине наличия мощной глинистой "вскрыши", подошва которой имеет тенденцию к погружению в сторону уреза, грунтовый поток обладает напорным характером: пь­езометрический уровень на этом участке устанавливается на 3-4 м выше подошвы слабопроницаемых аллювиальных глинистых образований.

По химическому составу (Приложение 13) вода поверхностная и грунтовая классифицируется как гидрокарбонатно-кальциевая (при­чем, содержание преобладающих анионов и катионов в пробах грунто­вой воды почти вдвое превосходит содержание их в воде речной), и, как следствие - высокая сходимость результатов при оценке степени коррозионного воздействия всех типов воды на различные строитель­ные материалы.

Так, вода речная и грунтовая обладают средней степенью аг­рессивности при взаимодействии со свинцовыми оболочками кабелей (причем, грунтовая вода на правобережье имеет максимальный пока­затель - высокую агрессивность) и с металлическими конструкциями и создают нейтральную среду для бетонных материалов и алюминиевых оболочек кабелей.

3.3. Инженерно-геологические условия

Неоднородность грунтового массива (по возрастным, генетическим признакам, литологическому составу, физическому состоянию)обусло­вила выделение инженерно-геологических элементов (ИГЭ), характе­ризующихся определенным набором геотехнических свойств. При выде­лении границ ИГЭ учтены также требований ГОСТ 20522-96 "Методы статистической обработки результатов испытаний".

Ниже следует краткое описание ИГЭ, сгруппированных по геоло­го-генетическим комплексам:

Разрез аллювиально-флювиогляциального четвертичного комплек­са, наиболее пестрого по литологическому составу, имеет схематич­но 2-х ярусное строение. В пределах "верхнего" глинистого яруса собственно аллювиального, максимальной мощностью до 8,6 м выделе­но 3 ИГЭ:

ИГЭ-1 - ил черный текучий, образует маломощный - до 0,2 м - слой на выположенном аккумулятивном левобережном склоне грунтово­го массива в русле, что является косвенным доказательством подмы­ва правобережья.

ИГЭ-2 - глина мягко-текучепластичная, вскрыта единственной скв. № 7 на правобережной пойме в основании глинистой "вскрыши". Мощность слоя - 3,1 м.

ИГЭ-3 - суглинок преимущественно тугопластичный. Преобладает на правобережном участке, где образует мощность порядка 5,0-6,6 м. Согласно данным геофизических исследований максимальная мощ­ность напластований приурочена к правобережной приурезной зоне. На левобережном участке, как уже отмечалось, происходит выклинивание суглинков: слой мощностью 1,2 м - вскрыт единственной "бровочной" скважиной N 3.

Ниже под слоем глинистого горизонта на правобережье (с абс. отм. 105-106 м) и практически с поверхности - на левобережье (не считая 1,2 м слоя суглинков в 120-метровой приурезной полосе) залегает песчаная пачка весьма пестрого литологического состава, что и легло в основу выделения нескольких ИГЭ:

ИГЭ-4 - песок пылеватый, средней плотности, водонасыщенный. Вскрыт на обоих берегах в виде 2,2-5,0-метрового слоя в кровле песчаной толщи;

ИГЭ-5 - песок средней крупности, преобладающий в разрезе, имеющий среднюю плотность сложения и водонасыщенное состояние.

Этим грунтом выполнен практически весь четвертичный разрез в 250-метровой приурезной полосе на левобережье, а также в русле;

ИГЭ-б - песок крупный, средней плотности, водонасыщенный, имеет ограниченное распространение: зафиксирован только в русле единственной скважиной в виде 5-метрового слоя, фациально перехо­дящего в среднезернистый песок;

ИГЭ-7 - песок гравелистый средней плотности сложения, доста­точно широко распространенный на правобережье и частично в русле в нижней части песчаного разреза. Образует слой мощностью порядка 4-5 м.

Ниже под песчаной толщей суммарной мощности 7-10 м, откартирована кровля коренных отложений, имеющая практически горизон­тальное залегание на отм. 99-100 м, и лишь в районе скв. № 5 за­фиксировано ее понижение до отметки 96 м. Дочетвертичные отложе­ния представлены в разрезе классическими юрскими глинами (ИГЭ-8) ~ черными, с высокими значениями пределов пластичности, по кон­систенции твердыми и полутвердыми.

На участке, проецируемом на левобережную пойму, для глинис-^'ой толщи характерны линзы и прослои гравелистых темных песков (ИГЭ 9) по плотности сложения близких к плотным образованиям. Вскрытая мощность дочетвертичных отложений составляет 5-8 м. Сог­ласно данным геофизических работ (раздел 3), глубина исследований которых определялась 30-метровой глубиной от дневной поверхности, подошва юрских напластований обнаружена не была.

Ниже в таблице приведены рекомендуемые расчетные значения физико-механических характеристик для грунтового массива, диффе­ренцированного по ИГЭ, на основании прямых испытаний , а также рекомендаций СНиП 2.02.01-83* и 2.02.02-85.

Обработка частных значений сдвиговых характеристик (получен­ных по результатам одноплоскостного "быстрого" среза) проведена в соответствии с требованиями п.п. 6.6-6.12 ГОСТ 20522-96 "Методы статистической обработки результатов испытаний".

Данные о фильтрационной способности песков приведены с уче­том результатов определения коэффициентов фильтрации в предельных состояниях

Грунты классифицированы по ГОСТ 25100-95.

Учитывая технологические особенности прокладки ниток трубоп­ровода, в итоговой текстовой таблице приведены также сведения о категории грунтов по буримости для колонкового способа проходки.

Из дополнительных инженерно-геологических характеристик оп­ределена степень коррозионной активности грунтов при взаимодейс­твии со стальными конструкциями. Согласно данным лабораторных исследований грунты ИГЭ-3 характеризуются преиму­щественно низкими показателями коррозионной активности, и лишь в единичных случаях - средней.

3.1.1. Геофизические работы

Перед геофизическими исследованиями стояли следующие задачи:

1.    Литологическое расчленение рыхлых пород;

2.    Оценка глубины до кровли карбонатных пород.

Глубинность исследований составляет 30 м.

Для решения поставленных задач применялся метод ВЭЗ, что предопределено как физическими предпосылками (удельное электрическое сопротивление пород тесно связано с их литологическим составом), так и экономическими соображениями (из применяющихся в настоящее время геофизических методов ВЭЗ является наиболее экономичным).

Работы выполнялись по профилю, расположенному по линии геологического створа, пересекающего р. Москва. Исходя из требуемой глубины исследований, максимальный разнос питающих электродов составлял 250м. Расстояние между точками измерений составляло от 30м до 50м (в среднем 40 м). При измерениях использовался прибор АЭ-72. Перед началом работ были выполнены опытные работы по оценке возможных искажений трубами газопровода с размоткой вдоль и поперек труб. Установлено, что трубы практически не влияют на результаты измерений, что может объясняться наличием гидроизоляции, являющейся одновременно и электроизоляцией. Последнее обстоятельство позволило выполнить работы непосредственно по геологическому створу, проходящему на отдельных участках между двумя линиями газопровода. Топопривязка выполнялась по топоплану участка м-ба 1:2000, а также с привязкой к пробуренным скважинам с использованием буссоли и мерной ленты.

Интерпретация полученных результатов выполнялась как с использованием палеток, так и с компьютерным решением обратной задачи с применением программы 1P1-99 (Шевнин В.А., МГУ), в рамках горизонтально- слоистой одномерной модели.

Геологический анализ полученных материалов выполнялся с учетом материалов, полученных в ходе бурения, а также на основе опыта работ на участках со сходными геологическими условиями.

По результатам выполненных работ составлен геоэлектрический разрез, приведенный на рис. 3.1. Описание разреза приводится сверху вниз.

1. Непосредственно с поверхности залегает горизонт с УЭС (удельное электросопротивление) = 25-60 Омм, представленных породами от плотных суглинков до глинистых песков.

Мощность этого горизонта не превышает 1.5 - 2 м.

2. Следующий от поверхности горизонт существенно различается по УЭС для правого и левого берега.

На правом берегу этот горизонт может быть представлен преимущественно глинистыми отложениями с подчиненными песчаными прослоями. УЭС этого горизонта составляет 18-27 Омм при мощности от 4-х до 7-ми метров с увеличением к реке. На левом берегу этот горизонт характеризуется высокой изменчивостью УЭС от 50-80 Омм до200-500 Омм, что характерно для разнозернистых песков (от глинистых до гравелистых), возможно, с маломощными глинистыми прослоями. Мощность этого горизонта относительно выдержана и составляет 7-8 м. Альтитуда подошвы составляет от 100-102 м на берегах, несколько погружаясь в пределах русла до отметок 99-97 м.

3. Следующий от поверхности горизонт характеризуется УЭС 30-45 Омм, что переслаиванию песчано-глинистых прослоев с различным соотношением их мощ­ностей. По данным бурения этот слой мощностью 10-20м относится к верхнеюрским образованиям.

4. Следующий от поверхности горизонт отличается наиболее низкими для участка работ УЭС = 20-25 Омм и менее. Опыт работ позволяет предположить, что этот горизонт представлен относительно мощными (не менее 10 м) глинами предположительно юрского возраста, часто являющимися уверенным геоэлектрическим репером при производстве работ в Московской и Владимирской областях. Альтитуды кровли этого горизонта составляют 88-93м. Отметим, что наиболее уверенно этот горизонт картируется на правом берегу реки. На левобережье эта граница проведена предположительно.

5. Горизонт, который мог бы соответствовать карбонатным породам, по результатам наших работ не вскрыт, поскольку на кривых ВЭЗ высокоомный горизонт, отождествляемый с этими породами, не проявился. Полученные материалы свидетельствуют, что этот горизонт залегает на глубине, превышающей глубинность исследований. Для оценки возможной глубины этого горизонта мы рассчитали теоретическую кривую ВЭЗ, где верхнюю часть разреза задавали соответствующей участку исследований и изменяли глубину до кровли высокоомного горизонта, отождествляемого с карбонатами. УЭС карбонатов задавали от 80 Омм (разрушенные карбонаты с глинистым заполнителем) до 400 Омм (слаботрещиноватые известняки). В результате расчетов установлено, что глубина до кровли высокоомного горизонта должна быть не менее 30-40м.

Таким образом, результаты работ по профилю сводятся к следующему:

-      Геологический разрез на глубину не менее, чем 30 м, представлен песчано-глинистыми отложениями.

-      На левом берегу в верхней части разреза до глубин 10-12 м вскрыты отложения, которые могут отождествляться с отложениями русловой фации. Наименьшие альтитуды подошвы этого горизонта зафиксированы непосредственно под рекой (а.о.= 98 м и менее).

-      Горизонт, отождествляемый с карбонатными породами, не вскрыт. Глубина его составляет, учитывая глубинность исследований, не менее чем 30 м.

3.2.1.Заключение

1. Участок перехода 2-х ниточного стального газопровода че­рез Р. Москву в районе г. Жуковского в геоморфологическом отноше­нии приурочен к долине р.Москва, сформировавшейся в пределах ледниковой среднеплейстоценовой равнины, образовавшейся, в свою очередь, на размытой поверхности юрских напластований.

2. Геологический разрез, таким образом, выполнен разновоз­растными разногенезисными отложениями, объединенными в 2 геоло­го-генетических комплекса: аллювиально-флювиогляциальный четвер­тичный, и юрский, по данным геофизических исследований имеющий мощность не менее 30 м.

3. Характер гидрогеологических условий обусловлен особенностями геологического строения. Залегание слабопроницаемых юрских глин в основании хорошофильтрующих разногенезисных песков, перек­рытых на правобережье суглинистой "вскрышей", создает благоприят­ные условия формирования напорно-безнапорного грунтового водонос­ного горизонта, гидравлически связанного с поверхностным водото­ком.

По химическому составу вода и грунтовая и речная относятся к гидрокарбонатно-кальциевому типу, среднеагрессивному к металли­ческим конструкциям.

4. В инженерно-геологическом аспекте грунтовый массив дифференцирован на инженерно-геологические элементы (ИГЭ), однородные по генетическим признакам, литологическому составу, физическому состоянию, свойствам.

Рекомендуемые нормативные и расчетные значения физико-меха­нических характеристик приведены на основании результатов прямых лабораторных определений, статистически обработанных в соответс­твии с ГОСТ 20522-96.