Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
2.4. Опасные геологические процессы на территории г. Перми
На территории Перми широко развиты геологические и инженерно-геологические процессы: подтопление, гравитационные, подработанные территории, переработка берегов водохранилищ, процессы, связанные с выщелачиванием линз сульфатных пород, карст, заболачивание и затопление, суффозия. Каждый из административных районов в той или иной мере поражён опасными инженерно-геологическими процессами, степень развития и распространения которых определяется природными условиями и техногенной нагрузкой.
Наиболее ущербообразующим процессом является подтопление, широко распространённое в пределах города и во многом определяющее интенсивность и техногенную активизацию других процессов.
Подтопление территории и основные особенности его развития
Интенсивно развивающаяся Пермская градопромышленная агломерация требует большого и всё возрастающего количества воды, часть которой попадает в грунты, изменяя структуру водного баланса застроенных территорий.
Подтопление осваиваемых и уже застроенных территорий – это неблагоприятный (порой опасный) результат изменения существующего водного режима, выразившийся в подъёме УГВ или в повышении влажности грунтов зоны аэрации до критической величины.
Накопление влаги в зоне аэрации и дополнительное поступление в зону полного водонасыщения (на уровень грунтовых вод) – основная причина подъёма УГВ и развивающегося подтопления подземных частей отдельных зданий и сооружений, промышленных площадок и жилых кварталов г. Перми.
Основными причинами подтопления осваиваемых территорий на стадии подготовки и строительства являются: изменение условий поверхностного стока при вертикальной планировке и засыпке естественных дрен (например, территория молочного комбината); поступление поверхностных вод при намыве грунтов оснований (Камская долина); длительный разрыв между земляными и строительными работами нулевого цикла, приводящий к накоплению поверхностных вод в строительных котлованах и траншеях; утечки из временных коммуникаций.
При эксплуатации застроенных территорий подтопление в основном вызывается инфильтрацией утечек производственных и сточных вод, уменьшением испарения под зданиями и различного рода покрытиями, барражным эффектом заглублённых частей сооружений.
Гравитационные процессы
Оползни, обвалы, осыпи формируются на крутых склонах на территории города. С момента создания водохранилищ обвально-осыпным процессам стали подвергаться ранее стабильные склоны долин реки Камы и её притоков. На Камском водохранилище обвальному типу подвержено до 80% суммарной протяженности суглинистых берегов. Абразионно-осыпному типу – практически все берега, сложенные аллювиальными песками, обвально-осыпному – 90% всех коренных берегов (Ю. Г. Бурцев, 1978).
Наибольшую опасность представляют вновь образующиеся, а также древние активизировавшиеся оползни, обусловленные в основном техногенными факторами. Так, до создания водохранилищ древние оползневые массивы находились в состоянии устойчивого равновесия (оползневые тела разрушались выветриванием, были задернованы), после создания водохранилищ абразия уничтожила естественное равновесие и оползневые берега пришли в движение.
Техногенные факторы также обусловили оползневые явления, связанные со строительным освоением крутосклонных участков, а также при возведении земляных сооружений в г. Перми.
Наметившаяся тенденция расширения строительства на крутосклонных участках требует тщательного изучения состояния и свойств пород.
При проектировании необходимо предусматривать и мероприятия инженерной защиты территорий, зданий и сооружений не только в одном отдельном случае, но и комплексную застройку территории.
Подработанные территории
Территория города относится к району, где в конце XVIII – начале XIX века проводились промышленные разработки медистых песчаников из подземных выработок (штолен, шахт и др.). Со временем наиболее богатые рудой пласты песчаников были выработаны, добыча их прекратилась.
Впервые город вплотную столкнулся с негативным проявлением горных выработок прошлых лет в декабре 1961 года, когда в результате обрушения одной из многочисленных шахт, вызванного прорывом вод из затопленного подвала, произошла просадка и деформация жилого здания по ул. Крупской, 37. В результате обрушения образовалась провальная воронка диаметром около 9 м, глубиной 4 м, с зоной нарушения грунтов в диаметре до 17 м [20].
Пермский геологоразведочный трест проанализировал весь имеющийся на тот период материал (исторический, геологический, геоморфологический) и полученный при бурении и обследовании территории микрорайонов Балатово и Городских Горок, на примере которых сделал вывод:
1. Необходимо контрольное бурение в виде сети профилей для выявления геологической обстановки (перечислены микрорайоны и посёлки).
2. Подлежат обуриванию все площадки под возводимые здания и сооружения. Обязательному обуриванию подлежат все строительные площадки под возводимые здания и сооружения в районе пос. Голый Мыс.
Процессы, связанные с выщелачиванием линз сульфатных пород
Подавляющую часть территории г. Перми слагают породы шешминского горизонта уфимского яруса пермской системы, верхняя часть которых характеризуется незначительной загипсованностью отложений и наличием линз и прослоев карбонатных пород. В соликамской толще, вскрытой вблизи плотины КамГЭС, также вскрыты линзы сульфатных и карбонатных пород.
Интенсивность и развитие процессов выщелачивания линз гипса определяется сложным взаимодействием природных условий, среди которых наибольшее значение имеют литологический состав отложений, гидрогеологические условия, история геологического развития территории, а также техногенным воздействием, связанным со строительным освоением территории.
Начиная с 1969 года различными организациями, в том числе и ВерхнекамТИСИз, на площади микрорайонов Садовый I – IV пробурено 988 скважин глубиной 25–30 м, редко до 35 м. Гипсы при проведении этих работ не встречены. Впервые на территории города (а именно в микрорайоне Садовый I–IV) линзы гипса в шешминских отложениях пермской системы были обнаружены ВерхнекамТИСИз в 1987 году при изысканиях на площадке школы по ул. Старцева, 1а, которая находится на севере микрорайона Садовый II. Восемью скважинами (из 31) глубиной 30 м был встречен гипс мощностью 0,6–2,7 м на площади около 1200 м2 на глубине 26,7–31,3 м (отм.87,7–89,1 м). Гипс серый, крупнокристаллический, крепкий и плотный, с тонкими (2–4 мм) линзами гипса белого, волокнистого, кавернозного. Учитывая высокую агрессивность подземных вод по отношению к сульфатным породам, влияние антропогенного фактора, связанного с интенсивной застройкой территории многоэтажными зданиями и прокладкой коммуникаций, в том числе водонесущих, активизирующих процесс выщелачивания гипса, нельзя исключить (по опыту изысканий в районах сульфатного карста в Приуралье) возможность образования карстовых просадок на поверхности земли размером до 5 м в плане и 0,25 м глубиной.
При дальнейших изысканиях следует уделять большее внимание комплексу геофизических работ и качеству бурения скважин. В случае обнаружения линз сульфатных пород существенной (2–3 м и более) мощности и значительной площади их распространения необходимо проводить специальные исследования по оценке возможности выщелачивания их на амортизационный срок службы проектируемых зданий. Особого внимания требует изучение прочностных свойств покровных отложений и трещиноватости коренных пород, а также гидрохимии подземных вод, регулярно контролировать содержание сульфат-иона, особенно при содержании его более 0,3 г/л.
С целью предотвращения отрицательных явлений в местах вскрытия линз сульфатных пород в шешминских отложениях рекомендуется тщательное выполнение планировки строительных площадок, благоустройство территории проводить сразу же по окончании строительства, не допускать утечек из водонесущих коммуникаций.
Карст
В процессе изучения материалов изысканий на северной оконечности территории города в виде узкой полосы фиксируются отложения иренского горизонта кунгурского яруса пермской системы.
При строительном освоении территории вдоль побережья Камского водохранилища, где сульфатные породы иренского горизонта, по имеющимся материалам изысканий, залегают на глубине менее 50 м в зоне горизонтальной циркуляции, необходимо их дальнейшее детальное изучение для оценки территории по карстоопасности в целом и в частности под каждое здание и сооружение I уровня ответственности и повышенной этажности.
Заболачивание
На территории города наиболее масштабные заболоченные участки развиты преимущественно в правобережной части на пойме и низких надпойменных террасах реки Камы, прослеживаясь почти непрерывной полосой от пос. Новый Крым до Верхней Курьи. На левом берегу Камы большая заболоченная площадь фиксируется вблизи совместной поймы рек Мулянки и Камы (болото Красава). Здесь же отмечается много заболоченных участков, частично заторфованных.
Небольшие заболоченные участки наблюдаются в приустьевых частях долин рек, впадающих с обеих сторон в Каму.
Не менее опасны заболоченные участки, поверхности которых снивелированы в связи со строительным освоением. К наиболее заторфованным и выявленным участкам относятся долины рек Пермянки и Медведки.
Затопление
Камская плотина делит город на две части: северную (верхний бьеф), где затопления не происходит, и южную (нижний бьеф), где затапливаются значительные площади. По данным ГУ «ПЦГМС», уровень воды на участке от КамГЭС до Нижней Курьи в паводок 1% обеспеченности повышается на 6,0–5,6 м. При этом затапливается вся пойма реки Камы и ее притоков.
Необходимость определения зоны возможного катастрофического затопления диктуется требованиями нормативных документов, согласно которым при обосновании высотно-планировочных решений застройки пойменных территорий необходим расчет волны прорыва. По СНиП 2.01.51-90 «Инженерно-технические мероприятия гражданской обороны» в существующих городах запрещается размещение новых жилых районов в зонах возможного катастрофического затопления. В соответствии с требованиями СНиП 2.07.01-89* «Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений» зонами катастрофического затопления считаются территории, на которых затопление имеет глубину более 1,5 м и может повлечь за собой разрушение зданий и сооружений, гибель людей, вывод из строя оборудования предприятий.
Сейсмичность
На фоне катастрофических землетрясений Урал и Приуралье характеризуются относительно спокойной сейсмической обстановкой, а до недавнего времени они, как правило, относились к асейсмичным районам. Анализ исторических данных и сейсмических (инструментальных) наблюдений показывает, что землетрясения с проявлением на поверхности в 5–6 баллов в пределах Пермского края происходили и происходят. По своей природе значительная часть землетрясений имеет тектоническое происхождение.
Территория города г. Перми имеет сложные инженерно-геологические условия и характеризуется как слабоустойчивая и неустойчивая по инженерно-строительным условиям, а на участках совмещения нескольких неблагоприятных факторов – затопление паводковыми водами, повышение уровня грунтовых вод в результате непродуманной строительной деятельности, старые горные выработки и др. – как крайне неустойчивая к техногенному воздействию. Каждый из административных районов города Перми в той или иной мере поражен опасными геологическими процессами, степень опасности, развития и распространения которых определяется природными условиями и техногенной нагрузкой. В связи с этим многие исследователи, такие как Есюнин О.Л., Костарев В.П., Малахов В.Е. и др. подчеркивали важность разработки нормативов по организации и порядку выполнения инженерно-геологических изысканий на территории Пермского края, обеспечивающих безопасность зданий и сооружений [15]. Отмечалась также необходимость изучения подтопления фундаментов подземными водами, оценки агрессивности поверхностных и подземных вод по отношению к строительным конструкциям и коммуникациям, определения устойчивости крутосклонных участков, проведения карстомониторинга.
Геоморфология
Наиболее широкое распространение на изучаемой территории имеет эрозионно-аккумулятивная поверхность врезания современных рек. Здесь находятся широкие хорошо разработанные долины рек Камы и Чусовой. В долине реки Камы выделяется пойма и четыре надпойменные эрозионно-аккумулятивные террасы: низкие – первая и вторая, высокие - третья и четвертая. Террасы имеют сложное внутреннее строение, обусловленное влиянием нескольких факторов: региональными и локальными тектоническими движениями, изменениями климатических условий (эпохи оледенения и межледниковья), карстовыми процессами.
Четвертая надпойменная терраса выражена в современном рельефе широкой выровненной поверхностью с абсолютными отметками 145-160 м на левобережье и правобережье р. Камы. Относительные высоты над меженью 60-65 м. На этой террасе расположено большинство микрорайонов г. Перми: Балмошная, Висим, Мотовилиха, Нагорный и др., в районе Комсомольского проспекта – улицы Пушкина, Краснова, Революции, Швецова и т.д. Аллювиальные отложения отнесены к бельскому и гараевскому горизонтам среднего неоплейстоцена.
Третья надпойменная терраса подвергалась размыву и сохранилась небольшими участками на обоих берегах р. Камы. На террасе (левый берег) расположены микрорайоны Левшино, Чапаева, Балатово и др., на правом берегу – комплекс ПГТУ, микрорайон Гайва, в центре Перми – ул. Окулова, Орджоникидзе, Луначарского и др. Абсолютные отметки поверхности 120-135 м. Относительные высоты над меженью 35-50 м. Аллювий террасы образует горновский и еловский горизонты среднего неоплейстоцена.
Вторая надпойменная терраса развита фрагментарно, в основном на правобережье р.Камы. На террасе находится большая часть жилых кварталов Закамска. Поверхность террасы имеет абсолютные отметки 110-115 м. Относительные высоты над меженью 25-30 м. Аллювий террасы – это талицкий и сайгатский горизонты верхнего неоплейстоцена.
Первая терраса и в плане образует ряд узких выклинивающихся сегментов, прерывисто повторяющих изгибы современного русла реки Камы по обоим берегам. На террасе располагаются микрорайоны Верхняя Курья, Нижняя Курья, Парковый. Абсолютные высоты поверхности террасы 100-110 м, относительные – 15-25 м.
На обеих низких террасах встречаются элементы пойменного ландшафта: болота, старицы, меандры. Аккумулятивная часть сложена аллювием табулдинского и кудашевского горизонтов.
Высокая и низкая поймы развиты практически на всем протяжении реки ниже Камской ГЭС. Они морфологически хорошо выражены и имеют ровные довольно поверхности. Подошва аллювиальных отложений пойм нижу меженного уровня воды на 5-12 м. Абсолютные отметки ее поверхности 87-90 м, относительные высоты 7-11 м. Поверхность часто осложнена микроформами: озерами, прирусловыми валами. Низкая пойма представляет собой песчаные отмели, косы, пляжи. Абсолютные отметки ее поверхности 87-90 м, относительные высоты до 4-5 м. Время формирования пойм - голоцен.
В долине р.Чусовой в приустьевой ее части также выделяются пойма и четыре надпойменные террасы. Поймы и низкие террасы как р.Камы, так и р.Чусовой выше Камской ГЭС затоплены водами Камского водохранилища.
Долины притоков рек Камы и Чусовой разработаны в значительно меньшей степени. Долины притоков на отдельных участках террасированы: чаще здесь выделяются лишь низкая и высокая поймы, иногда выражены одна - две надпойменные террасы.
Карстовые формы рельефа представлены небольшими воронками провального типа, образующимися в результате обрушения сводов подземных карстовых областей в гипсово-ангидритовых или карбонатных пачках – на водоразделе рек Камы и Чусовой (в районе д.Залесная), на правом берегу р.Камы (с. Хохловка). Диаметр воронок обычно не превышает 40-60 м, глубина до 7-10 м. Некоторые воронки заполнены водой и образуют небольшие карстовые озера.
В пределах изучаемой территории развиты процессы суффозии, вызывающие просадочные деформации земной поверхности в виде провалов, воронок, ложбин. Их появлению способствуют как природные, так и техногенные факторы. Большое количество суффозионных воронок зафиксировано на территории г. Перми на площадях развития глинисто-алевритовых отложений, лессовидных покровных суглинков в бассейне р. Гайвы.
Аккумулятивная водноледниковая поверхность (зандровая равнина) среднечетвертичного возраста развита локальными участками на обоих берегах р. Камы, в ее формировании принимали участие преимущественно талые воды ледника. Типичной зандровой равниной является долина р. Гайвы в своем нижнем течении. Ее поверхность покрыта флювиогляциальными песками и перигляциальными суглинками, претерпевшими эоловую переработку.
Весьма широкое развитие на правобережье р.Камы имеют своеобразные формы рельефа в виде бугров высотой 3-5 м, сложенные мелкозернистыми кварцевыми песками желто-бурого цвета. Часто бугры сливаются в гряды и валы, прослеживающиеся на расстояния до 2-3 км. Существует две точки зрения на их происхождение: одни геологи считают их прирусловыми валами р. Камы, другие - эоловыми образованиями.
Эрозионные формы рельефа широко распространены в виде промоин, рытвин, оврагов, логов.
Оползневые формы рельефа развиты на крутых склонах долин рек (Егошихе, Верхней Мулянке и др.) и оврагов в виде бугристых образований и оползневых блоков.
Создание Камского водохранилища вызвало интенсивную переработку берегов р. Камы, активизацию процессов оврагообразования, заболачивания, карстовых и оползневых явлений.
На территории широко распространены техногенные формы рельефа. К ним относятся отвалы и карьеры, насыпи (вдоль железных и автомобильных дорог), запруды, плотина Камской ГЭС. Отвалы пустых пород, образовавшиеся при разработке медистых песчаников, сосредоточены на междуречье рек Ивы и Талажанки, в микрорайоне Костарево. Отвалы представляют собой прямолинейные, серповидные гряды высотой 1,5-2,5 м, реже до 4 м, шириной до 50 м.