Геолого-геоморфолическая характеристика территории и инженерно-геологические условия

Рассматриваемая территория МО «Город Гатчина» расположена на юго-востоке Ижорской возвышенности Ордовикского плато и в геоморфологическом отношении представляет собой равнину с общим уклоном в северном направлении. Абсолютные отметки ― от 75 до 96 м, преобладающие высоты ― 80-85 м. Возвышенные участки (более 96 м) располагаются в южной и юго-западной части города, самые низкие места ― на территории парка Зверинец и Орловой рощи (~ 75 м). В центральной части к низине приурочена цепь озер.

Рельеф города формировался под воздействием эрозионно-тектонических процессов и деятельности ледника.

Вся территория городского поселения разделена на линейные повышенные и пониженные зоны. Пониженные зоны, вероятно, соответствуют зонам тектонических нарушений. Зоны обводнены. К низинам тяготеют парки. Основная часть застройки располагается на возвышенностях. Таким образом, территория поселения естественно разделена между застройкой (возвышенные зоны) и зелеными насаждениями (пониженные зоны).

В геологическом строении территории городского поселения принимают участие современные отложения, представленные техногенными и биогенными образованиями, а также четвертичные, девонские и ордовикские отложения.

На территории МО «Город Гатчина» на глубине 50-100 м от поверхности располагаются диктионемовые сланцы. Углеродсодержащие диктионемовые сланцы паккерортского горизонта ордовика характеризуются повышенным содержанием тяжелых металлов и урана. Когда перекрывающие их отложения разбиты зонами повышенной трещиноватости, на поверхности могут возникать радоновые аномалии. На территории городского поселения проведены радиометрические исследования и геоэкологическое районирование (Региональный Геоэкологический центр, 1993 г.). В результате исследований выявлено наличие слабых аномалий радона. В целом радиометрическая обстановка в городе складывается на основе природных и техногенных факторов.

Согласно существующим тектоническим схемам МО «Город Гатчина» располагается в узле пересечения протяженных разнонаправленных зон разломов. Наиболее крупной тектонической структурой, в значительной степени предопределяющей конфигурацию предчетвертичных геологических границ является региональный Гатчинский разлом северо-восточного простирания. Он маркируется цепочкой куполовидных поднятий. Менее крупными разломами являются нарушения северо-западного и близмеридионального направлений, пересекающие центральную часть города. Отдельные тектонические нарушения находят выражение в рельефе, трассируются озерами. Зоны разломов обводнены.

Инженерно-геологические исследования территории города в разные годы выполнялись разными организациями. В связи с этим существуют некоторые разночтения в возрастных и генетических характеристиках горизонтов. Ниже приводится сводная характеристика пород разреза. В качестве опорных, использованы данные по глубоким скважинам, пройденным при изысканиях под промышленные объекты.

Техногенные образования представлены насыпными грунтами: песком, строительным мусором, перемешанным с битым кирпичом, щебнем, суглинком. Чаще всего грунты гумусированные, неоднородные по составу и сложению и обладают неравномерной плотностью, вследствие чего они не могут быть использованы при застройке. Мощность насыпных грунтов существенно варьируется по территории города и составляет в среднем 0,7-1,5 м.

Биогенные образования представлены почвенно - растительным слоем мощностью около 0,3 м. На заболоченных участках развит торф черный или бурый. слаборазложившийся влажный водонасыщенный, содержащий остатки растений. В отдельных случаях мощность торфа достигает 3 м и более (северная часть города.). По своим физическим характеристикам биогенные отложения не могут быть использованы в качестве оснований под застройку.

Верхнечетвертичные отложения подразделяются на озерно - ледниковые, ледниковые, флювиогляциальные и элювиальные. Ледниковые и озерно - ледниковые отложения представлены практически на всей территории. Флювиогляциальные и элювиальные отложения распространены локально.

В материалах инженерно - геологических изысканий генетические различия не всегда прослеживаются. Более существенную роль играют физические свойства пород.

Отложения представлены несколькими литологическими разностями, такими как:

§ суглинки пылеватые или песчанистые полутвердые, участками тугопластичные с линзами и гнездами песка, гравием и галькой;

§ супеси серые и зеленовато - серые слоистые, местами с растительными остатками, прослойками песка и единичным гравием;

§ супеси пластичные, иногда - текучие, коричневые и серые с включениями гравия, гальки, щебня до 20-40% и валунов до 20%, с гнездами песка, насыщенного водой;

§ пески от пылеватых до гравелистых, серые с прослоями супеси, насыщенные водой;

§ гравийные, галечниковые, щебенистые грунты.

В разрезе чаще всего наблюдается сочетание двух - трех горизонтов. Средняя мощность рыхлых четвертичных отложений составляет 4-6 м.

При оценке характера разреза необходимо учитывать что:

§ пластичные суглинки в отдельных случаях могут играть роль водоупора, создавая условия для подтопления территории;

§ некоторые разновидности суглинков и супесей являются сильнопучинистыми;

§ ниже уровня грунтовых вод пески пылеватые обладают плывунными свойствами.

Девонские отложения также могут быть представлены несколькими литологическими разностями. Это могут быть:

§ пески пылеватые красно-коричневого цвета с прослоями песчаника малопрочного слабосцементированного;

§ песчаники слабые зеленовато- серые с прослоями глины тонкозернистые водоносные. При разработке песчаников в открытом котловане они быстро теряют цементационные связи и превращаются в пески;

§ песчаники крепкие мелкозернистые плитчатые трещиноватые с прослоями глин и известняков;

§ глины твердые, пестроцветные, красные с прослойками песчаника, алевролита и аргиллита иногда с выключениями гравия и гальки;

§ аргиллиты серые твердые, плитчатые встречены маломощными прослоями среди глин;

§ алевролиты серые крепкие трещиноватые с прослоями глин и известняков. встречены по всей толще среднедевонских отложений;

§ известняки доломитизированные сильновыветрелые низкой прочности;

§ известняки серые крепкие сильнотрещиноватые с прослоями глин местами водоносные. (В отдельных случаях возраст известняков относится к ордовику).

В разрезе красно-коричневые пески иногда с прослоями песчаников и глин сменяются глинами и затем известняками, прочность которых возрастает с глубиной. По простиранию литология девонских отложений также меняется. В центральной части города девонский отложения чаще всего представлены песками мелкими или пылеватыми. В северной части отложения девона представлены глинами. Здесь отмечается заболачивание, возможно обусловленное водоупорной ролью горизонта девонских глин.

На востоке территории породы девона дислоцированы (в разрезах по микрорайону Промзона №1 наблюдаются сложные контакты литологических разностей), что может осложнять циркуляцию подземных вод, вызывая локальное подтопление.

Нормативная глубина промерзания грунтов в районе г. Гатчины принимается в соответствии со СНиП 2.02.01-83 п.2.27 и равна:

§ для насыпных грунтов 1,7 м

§ для суглинков- 1,3 м

§ для супесей-1,5 м

К неблагоприятным природным процессам, проявленным на территории городского поселения, относятся подтопление, заболачивание, пучение грунтов, на небольших участках проявлены склоновые процессы. Кроме того, известковые отложения ордовика подвержены развитию карстовых процессов, но поверхностных проявлений карста на территории практически не наблюдается. Вместе с тем, карстовые процессы в коренных породах могут оказывать существенное влияние на динамику подземных вод.

Заболачивание проявлено в низинах рельефа, чаще всего вблизи водоемов. В пределах старой застройки большая часть заболоченных территорий занята парками. На вновь осваиваемых окраинах частично заболоченные участки включаются в зону застройки и требуют специальной инженерной подготовки территории.

Подтопление возникает чаще всего в локальных понижениях и ложбинах пологого рельефа за счет наличия в разрезе нескольких водоносных и водоупорных горизонтов. Горизонты гидравлически связаны. В конкретной ситуации подтопления территории могут принимать участия как поверхностные, так и подземные воды.

Подтопление поверхностными водами чаще всего носит сезонный характер. Воды безнапорные. В процессе застройки для борьбы с поверхностным подтоплением успешно использовались мелиоративные пруды, канавы и повышение уровня путем отсыпки.

Подтопление за счет подземных вод осложняет инженерную подготовку территории. По данным инженерный изысканий в большинстве случаев воды девонских отложений не обладают значительным напором или возникновение напора носит сезонный характер.

Насыпные грунты, торф и суглинки в зоне промерзания проявляют пучинистые свойства. В связи с этим расчетную глубину заложения фундаментов необходимо принимать с учетом глубины промерзания грунтов.