Изученность инженерно-геологических условий

Физико-географические и техногенные условия

Климат

Согласно СНиП 23-01-99^* район изысканий находится в нормальной строительно-климатической зоне (климатический район IV-Б), 1 зоне влажности.

Климат побережья формируется под влиянием восточно-европейских и средиземноморских воздушных масс, приходящих со стороны Черного моря, и большой солнечной радиации.

Горный рельеф и влияние моря усложняют циркуляцию атмосферы. Высокий Кавказский хребет препятствует проникновению на побережье холодных воздушных масс с севера.

Для Черноморского побережья характерно наличие сухого периода в летнее время года, положительная температура самого холодного месяца, значительное количество осадков и высокая влажность воздуха.

Для зимнего периода характерны затяжные дожди обложного типа, для летнего кратковременные грозовые дожди и ливни.

Морозы случаются ежегодно, но бывают непродолжительными.

Температурный режим района отличается большим разнообразием, в связи с изменением высоты местности, и характеризуется следующими среднемесячными величинами и годовой температурой (табл.3, СНиП 23-01-99^*) смотри в табл. 2.1.

Таблица 2.1. – Температурный режим

Пункт	Месяцы	Год
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Сочи	5,9º	6,1º	8,2	11,7	16,1	19,9	22,8	23,1	19,9	15,7	11,7	8,2	14,1

Климатические параметры холодного периода года по г. Сочи характеризуются следующими величинами (табл.1 СНиП 23-01-99^*):

абсолютная минимальная температура воздуха «минус» 18°С;

средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца 72%;

количество осадков за ноябрь-март - 786 мм;

преобладающее направление ветра за декабрь-февраль - СВ;

максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь - 6,5 м/с.

Климатические параметры теплого периода года по г. Сочи характеризуются следующими величинами (табл.2 СНиП 23-01-99*):

барометрическое давление - 1010 гПа;

средняя максимальная температура воздуха наиболее теплого месяца - 26,6°С;

абсолютная максимальная температура воздуха - 39°С;

Средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее теплого месяца - 77%;

количество осадков за апрель-октябрь - 768 мм;

суточный максимум осадков - 245 мм;

преобладающее направление ветра за июнь-август - СВ;

минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль - 0 м/с.

В соответствии со СНиП 2.01.07-85* и обязательного приложения 5, г. Сочи относится:

- к IV району по толщине стенки гололеда (карта 4а);

- к району со средней месячной температурой воздуха в январе +5°С (карта 5);

- к району со средней месячной температурой воздуха в июле +25°С (карта 6);

- к району по отклонению средней температуры воздуха наиболее холодных суток от средней месячной температуры в январе - 5°С (карта 7).

Средняя скорость ветра за зимний период составляет 5 м/с (карта 2).

В соответствии с СНКК 20-303-2002 (приложения А и В), г. Сочи относится к I снеговому и III ветровому районам Краснодарского края.

Согласно таблице 1 расчетное значение ветрового давления рекомендуется принять равным 0,53 кПа (53 кгс/м²).

Согласно таблице 2 расчетное значение веса снегового покрова на горизонтальной поверхности земли рекомендуется принять равным 0,8 кПа (80 кгс/м²). При индивидуальном проектировании зданий и сооружений, расположенных в населенных пунктах, указанных в приложении Г, допускается по согласованию с заказчиком использовать расчетные значения веса снегового покрова земли, приведенные в этом приложении (для Сочи - 0,75 кПа).

Геологическое строение

На площадках проектируемых тоннелей №№6/6а по данным буровых и геофизических исследований, с учетом полученных данных на стадии «проект» геологический разрез на глубину до 66,0 м представлен сверху вниз следующими слоями:

Слой 1 (tQ_IV) – насыпные образования. В районе проектируемых тоннелей занимают крайне ограниченные участки. Образованы в основном, при прокладке трасс коммуникаций, автодорог, подъездов к жилым домам, а также, в процессе ведения других планировочных работ в строительстве. Насыпные грунты являются природными образованиями, перемещенными с мест их естественного залегания. Давность отсыпки, их мощность и состав различны. По проведенным изысканиям мощность грунтов составила 0,15-3,8 м.

Слой 2 (d-dpQIV)– делювиальные и оползневые голоценовые образования. В районе проектируемых тоннелей развиты весьма широко и представлены глинами светло-коричневого, серовато-бурого цвета от полутвердой до твердой консистенции, реже тугопластичной. В верхней части с корнями растений, в нижней - с включением сильно выветрелых дресвы и щебня коренных пород - аргиллитов серого цвета от 5 до 25%. Иногда встречаются перегнившие растительные остатки и сажистые вкрапления, частички раковин моллюсков. Слой вскрыт с поверхности повсеместно. Вскрытая мощность составила от 0,5 до 6,0 м. При этом, максимальная мощность грунтов вскрыта в юго-западной части площадки, в районе тоннеля №6а (скв.№1(1), пробуренная в 2008 г на стадии «проект»).

Слой 3 (еQIV, dpQIII-IV) – элювиальные голоценовые и оползневые плейстоцен-голоценовые образования. Имеют локальное распространение и представлены аргиллитом с очень слабыми структурными связями. При лабораторных испытаниях растирается до суглинков серого и темно-серого цвета твердой консистенции, с включением сильно выветрелого щебня коренных пород от 15 до 25%, иногда с прослоями серых твердых глин. Элювий представляет собой зону тонкого дробления коренных пород без сохранения структурных связей. Вовлеченный в процессы смещения, он был частично переработан в оползневые грунты - суглинки с неравномерным содержанием крупнообломочного материала. Грунты встречены локально в виде покровного чехла на породах коренной основы. Мощность достигает от 0.9 до 7.0 м.

Слой 4 (dpQIII-IV,tkP3sc) - трещиноватая зона коренных пород с сохранением текстурных признаков материнской основы, но с очень сильно ослабленными структурными связями, в основном в силу тектонической нарушенности. Представлена эта зона аргиллитами серого цвета, разрушенными до состояния суглинка твердого с частичным, либо, полным сохранением слоистости коренных пород. В тектонически нарушенных породах наблюдается раздробленность пород, разнонаправленные зеркала скольжения и секущие закрытые и открытые трещины, зачастую, залеченные кальцитом с небольшой пиритизацией. Максимальная вскрытая мощность в скважине скв-12(ю) составила 19 м.

Слой 5 (P3sc) Коренную основу слагают полускальные грунты сочинской свиты, представленные аргиллитами светло-серого до темно-серого цвета с ровной мелкозернистой структурой, плитчатой, тонкослоистой текстурой. Напластование аргиллитов хорошо выражено. Мощность пластов обычно достигает 0,10-0,50 м, максимальная - 1,5-2,0 м. Количество песчаников в разрезе до 2-3%. Иногда встречаются напыления пирита (по отдельным шлифам 3-4%). В целом, коренной массив по литологическому составу и залеганию пород довольно однороден. В пределах него будет производиться строительство проектируемых тоннелей.

Аргиллиты сочинской свиты изучались в петрографических лабораториях Екатеринбурга для определения вещественного состава методами рентгенометрического, рентгеноспектрального, химического и термического анализов, изучения состава пород в шлифах.

При изучении шлифов установлено, что данные образцы имеют практически одинаковый состав, который отличается только процентным содержанием того или иного компонента.

Кластический материал представлен следующими типами обломков:

Кварц в количестве от 4%-6%. до 15%-20%. Кварц представлен изоморфными и остроугольными зернами, рассеянными по всей породе. Максимальный размер зёрен кварца 0,4 мм.

Хлорит присутствует в количестве от единичных зёрен до 8 %. Он представлен зёрнами различной формы и окатанности, расположенными хаотично по породе. Максимальный размер до 0,3 мм.

Органическое вещество присутствует в количестве 15%-20 %, достигая иногда 30 %. Органическое вещество присутствует в рассмотренных породах в виде двух морфологических типов: вытянутые формы и отдельные округлые сгустки, В единичны случаях встречены гнездовидные скопления органического вещества размером до 0,3 мм, состоящие их множества округлых сгустков.

Биотит в породах находится в количестве от единичных зёрен до 10%. Наиболее распространённый размер зёрен 0,1 мм, иногда достигает 0,4 мм. Форма нахождения биотита в породах различна – округлая, вытянутая и т.д.

Серицит в породах находится в количестве от 2% до 10-15. Серицит присутствует в виде иголочек и чешуек, рассеянных по породе, размером 0,1-0,2 мм.

В незначительных количествах менее 1 % в породах присутствует карбонат.

Цемент во всех образцах глинистый.

Рассмотренные аргиллиты имеют ряд особенностей. Прежде всего, они отличаются друг от друга степенью трещиноватости от сильно трещиноватых (большая часть трещин располагается параллельно слоистости, хотя присутствует и трещины, секущие слоистость) до трещиноваты (трещины располагаются не по всей породе, а только на отдельных участках). Также он может не иметь трещин вообще, т.е. порода наиболее плотная (однородная) из представленных.

Сортировка кластического материала от низкой до средней (резко преобладает).

Основным параметром, отличающим разные образцы, является слоистость. В основном изученные образцы слоистые. Слойки имеют разную мощность примерно в пределах 1 - 5 мм. Слоистость подчеркивается углефицированным органическим веществом. Иногда они однородные и не имеют трещин.

В результате рентгенометрического анализа образцов, выполнявшегося для определения минерального состава аргиллитов сочинской свиты, выявлены кварц, плагиоклаз, кальцит, хлорит, пирит, гидрослюда, есть монтмориллонитовый или каолиновый минерал, в единичных пробах – сидерит.

Термический анализ пяти проб производился также с целью определения минералогического состава.

В результате было обнаружено наличие следующих минералов.

хлорит - 15 %

гидрослюда - 15-30 %

монтмориллонит - 10 %

кальцит - 10-13 %-16

пирит - 2-3 %

кварц - <5 - 10 %

Наиболее достоверные, скорее всего, данные термического анализа. Странно, что им не зафиксировано наличие органического вещества.

Рентгено-флуоресцентный спектральный анализ пяти проб производился с целью определения химического состава проб. Химический состав проб установлен по данным двух методов и приведён в таблице 2.2.

Таблица 2.2

Химический состав аргиллитов, в вес.%

Проба	Скв 16, инт. 26,5-27,5 м	Скв 16, инт. 44-45 м	Скв. 22, инт. 41-42 м	Скв. 22, инт.51-52 м	Скв. 22, инт.58-59 м
P2O5	0,37	0,35	0,38	0,41	0,35
SiO2	53,20	53,23	54,52	53,74	51,48
TiO2	1,58	1,33	1,46	1,49	1,32
Al2O3	15,67	14,97	16,48	15,61	14,31
Fe2O3	4,17	3,87	4,18	4,35	3,91
FeO	0,70	1,20	1,90	2,10	2,80
MnO	0,43	0,50	0,26	0,40	0,44
MgO	0,40	0,22	0,42	0,48	0,49
CaO	5,85	7,22	3,97	5,56	6,58
K2O	4,52	4,60	4,25	4,29	4,02
Na2O	0,90	0,65	0,76	0,83	0,80
S	1,54	0,97	1,64	1,18	0,79
П.п.п.	10,30	11,20	10,40	10,50	13,00
Сумма	99,63	100,31	100,62	100,94	100,29

Основной причиной разных прочностных свойств изученных аргиллитов являются не разный минеральный состав пород (который практически одинаков), и не разная степень тектонической переработки, а их текстурные особенности и разная крупность зерен обломочных минералов. В менее прочных аргиллитах обломочный материал отчетливо крупнее и они обладают выраженной слоистостью, что очевидно способствует скорейшему расслоению и последующей дезинтеграции данных пород. Обе эти литологические черты относятся к числу первичных осадочных характеристик данных пород.

В тектоническом отношении участок изысканий расположен в пределах Абхазской структурно-фациальной зоны (СФЗ) вблизи её тектонической границы с расположенной севернее Чвежипсинской СФЗ. Зоны контактируют по региональному Воронцовскому надвигу, амплитуда перемещения по которому достигает 10 км. Абхазская СФЗ характеризуется прерывистой складчатостью, куполовидными структурами с широкими синклиналями и гребневидными антиклиналями. Территория строительства тоннелей №№6/6а располагается в пределах Сочинской синклинальной складки, которая входит в состав субмеридиональной Пластунской синклинальной депрессии. Строительство тоннелей проектируется в южном крыле Сочинской синклинали вблизи её ядра. К востоку от Бочарова ручья преобладают пологие (5-150) падения пород в южных румбах, что позволяет выделять здесь северное крыло Сочинской синклинали.

Согласно схеме неоструктурного районирования Северо-Западного Кавказа проектируемые тоннели проложены в пределах Устьмамайского грабена в его центральной части на удалении от разрывных нарушений современного этапов развития. По ходу пикетажа тоннели приближаются к зоне Воронцовского надвига.

По имеющимся сведениям, породы коренного основания вблизи зоны надвига неравномерно тектонически трещиноватые, выборочно раздробленные и перетёртые на мощность в сотни метров. Максимально эти процессы проявлены в лежачем боку зоны надвига.

В результате выполненных работ на основании изучения керна скважин и особенностей геосейсмических полей выявлено наличие субгоризонтальной разрывной структуры, пересекающей участок работ на уровне строительства тоннелей или вблизи их.

У южных порталов она выходит на уровень строительства тоннелей. Она имеет чётко выраженные тектонические контакты. Её мощность достигает 10-12 м. Она сложена перемятыми до твёрдых суглинков аргиллитами и щебенистым материалом аргиллитов с суглинистым заполнителем. В пределах зоны широко распространены зеркала скольжения, линзочки и примазки кальцита. В контактах разрывной структуры аргиллиты имеют аномальные залегания (фото-1). В висячем контакте они сильно трещиноватые на глубину до 2 м, неравномерно рассланцованы и трещиноватые по напластованию на глубину до 15 м.

Начиная с ПК126+27 данная разрывная структура прослежена ниже уровня строительства тоннелей с постепенным удаление от их лотков. В районе ПК 131 она находится на глубинах более 15м от тоннелей. Постепенно изменяется её мощность и состав. Перемятые аргиллиты сменяются зоной сильно трещиноватых пород, которые в свою очередь переходят в обширную зону неравномерно трещиноватых преимущественно по напластованию пород, подстилающихся чётким тектоническим швом, наиболее эффектно зафиксированным в скважине скв №6.2 (фото-1). Данная зона оказывает некоторое влияние на условия строительства тоннелей до ПК129.

В районе и вблизи северного портала тоннелей в лежачем контакте разрывной структуры на уровне ниже 12 м лотков тоннелей также отмечаются линзы перемятых и сильно трещиноватых аргиллитов, наличие которых необходимо учитывать при существенных вертикальных планировках.

Очевидно, данное разрывное нарушение является удалённой оперяющей структурой зоны Воронцовского надвига.

Других тектонических структур разрывного характера на участке работ не выявлено.

Гидрогеологические условия

По схеме районирования территории СССР по типам режимов подземных вод, Черноморское побережье Кавказа относится к гидрогеологическому району с полным отсутствием промерзания грунтов, к зоне избыточного увлажнения с круглогодичным преимущественно зимним питанием подземных вод.

Отложения Сочинской свиты являются практически безводными, что объясняется их преимущественно глинистым составом. Незначительные водопроявления связаны с зоной экзогенной трещиноватости или с отдельными прослоями песчаников. Циркуляция подземных вод возможна и по зонам трещиноватости тектонического происхождения. Существенных разрывных нарушений, пересекающих тоннели, на участке не выявлено. Выявленные по геофизическим данным локальные подземных вод находятся на глубинах 25- 35 м и приурочены к основанию зоны экзогенного разуплотнения грунтов, то есть к основанию ИГЭ-5а у подошвы с ИГЭ-6. Учитывая низкие фильтрационные свойства донной части разреза и их незначительную эффективную пористость, ожидать здесь сколько-нибудь значительных водопритоков нет оснований.

В районе порталов тоннелей №№6/6а при буровых работах установившийся уровень подземных вод зафиксирован на глубинах 0.0-14.7 м. Воды носят смешанный характер. Водовмещающими грунтами являются глинистые делювиально-оползневые и трещиноватая зона коренных пород. Питание вод происходит за счет атмосферных осадков, а также, за счет канализационных и хозяйственных утечек из изношенных коммуникаций, которые отмечены на площадке работ, также, подпитываются водами типа «верховодка», так как работы проводились преимущественно в дождливый период.

Согласно табличным данным, коэффициент фильтрации глин равен 0,001 м/сутки.

По данным произведенных откачек (приложение 17) в скважинах №11ю и №14ю коэффициент фильтрации варьирует в пределах от 0.023 м/сутки до 0,032 м/сутки, что связано со значительной структурно-текстурной неоднородностью интенсивно выветрелой зоны коренных пород, а как же различной степени трещиноватости коренных пород, слагаемых аргиллитами, лежащих ниже выветрелой зоны. В соответствии с ГОСТ 25.100-95 данные грунты относятся к слабоводонепроницаемым.

Коэффициент фильтрации 0.023 м/сутки соответствует аргиллитам трещиноватым, так как откачка производилась в скважине №11ю с глубины 24 м, где основным источником поступления воды в скважину являлись аргиллиты трещиноватые.

Коэффициент фильтрации, равный 0,032 м/сутки соответствует аргиллитам в интенсивно выветрелой зоне (до суглинков структурных трещиноватых), так как откачка производилась в скважине №14ю с глубины 6 м, в зоне аргиллитов выветрелых до состояния суглинков структурных, трещиноватых часто перемятых, с зеркалами скольжения. Учитывая их крайнюю неоднородность по оползневым блокам их водопроницаемость может колебаться от 0,3 до 1,5 м/сут.

Скважины №№ 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 были пробурены в толще аргиллитов сочинской свиты. По ним не удалось выделить чётко выраженный водоносный горизонт, поэтому оценивалась на фильтрационные свойства вся толща коренных пород. Коэффоциент фильтрации по ним не превышает 0,001 м/сут. В соответствии с ГОСТ 25.100-95 данные грунты относятся к неводопроницаемым. Учитывая слабую тектоническую нарушенность грунтового массива на участке строительства тоннелей №№ 6/6а, существенные водопритоки по тоннелям не прогнозируются.

По данным химического анализа воды являются гидрокарбонатно-натрий-кальций-магниевыми, по степени минерализации - пресными с общей минерализацией 975.5 мг/л, по жесткости - умеренно жесткими. По величине РН=6,6 – воды кислые.

По бикарбонатной щелочности, по водородному показателю рН, по сульфатному признаку (по содержанию ионов НСОз в пересчете на ионы SO4) и по всем остальным химическим показателям, кроме агрессивной углекислоты, грунтовые воды будут неагрессивными для всех марок бетона по водонепроницаемости (СНиП 2.03.11-85, табл. 5-6).

По содержанию агрессивной углекислоты вода проявляет среднеагрессивные свойства при марке бетона по водопроницаемости W4 и слабоагрессивные свойства при марке бетона W6.

По содержанию Cl (мг/л) воды будут неагрессивны к арматуре железобетонных конструкций при постоянном погружении и при периодическом их смачивании (СНиП 2.03.11-85, таблица 7). Согласно таблицы 26 СНиП 2.03.11-85 среднеагрессивны на металлические конструкции. Согласно таблицы 28 СНиП 2.03.11-85 среднеагрессивны к углеродистой стали.

Химический состав подземных вод охарактеризован в приложении 14 и 15.

Свойства грунтов

По результатам статистической обработки лабораторных данных, на основании выявленных геологических слоев и требований к однородности свойств грунтов в соответствии с ГОСТ 20522-96, ГОСТ 25100-95, на исследуемой площадке проектируемых тоннелей №№6/6а выделено 8 инженерно-геологических элементов. При этом делювиальные и оползневые глины слоя 2 характеризуются разными свойствами по консистенции, прочности и деформируемости, на основании чего они разделены на два инженерно-геологических элемента ИГЭ-2 и ИГЭ-2а. Деформационные и прочностные характеристики грунтов выделенных ИГЭ определялись лабораторным способом. Для полускальных грунтов наряду со стандартными лабораторными испытаниями определялись их расчётные сдвиговые характеристики при естественной влажности путём построения диаграммы Мора по показателям сжатия и растяжения. Коэффициент крепости по единичным образцам определялся в приборе определения прочности «ПОК». Деформационные и упругие свойства определялись путём расчётов по геосейсмическим параметрам (скоростям распространения продольных и поперечных волн) при вертикальном сейсмопрофилировании.

Класс техногенных грунтов

Группа: связные

Подгруппа: осадочные

Вид: глинистые

ИГЭ-2а - на основании ГОСТ 25100 - 95грунт характеризуется какглина легкая пылеватая полутвердой консистенции, ненабухающая.

Модуль деформации для ИГЭ-2 в естественном состоянии составил:

Еест.= 11 МПа,

Модуль деформации для ИГЭ-2 в водонасыщенном состоянии составил:

Евод.= 11 МПа,

Сдвиговые испытания ИГЭ-2 проводились по схемам:

Сдвиг консолидированный при естественной влажности:

Сн=14 кПа; ϕн=20˚ (1 схема).

Сдвиг консолидированный после предварительного водонасыщения и уплотнения под нагрузками сдвига:

Сн=17 кПа; ϕн=14˚ (2 схема).

Сдвиг неконсолидированный по подготовленной смоченной поверхности:

Сн=8 кПа; ϕн=8˚ (3 схема).

ИГЭ-2 - на основании ГОСТ 25100 - 95грунт характеризуется какглина легкая пылеватая твердой консистенции, слабонабухающая.

Модуль деформации для ИГЭ-2 в естественном состоянии составил:

Еест.= 45 МПа,

Модуль деформации для ИГЭ-2 в водонасыщенном состоянии составил:

Евод.= 39 МПа,

Сдвиговые испытания ИГЭ-2 проводились по схемам:

Сдвиг консолидированный при естественной влажности:

Сн=57 кПа; ϕн=17˚ (1 схема).

Сдвиг консолидированный после предварительного водонасыщения и уплотнения под нагрузками сдвига:

Сн=24 кПа; ϕн=21˚ (2 схема).

Сдвиг неконсолидированный по подготовленной смоченной поверхности:

Сн=20 кПа; ϕн=8˚ (3 схема).

Результаты физико-механических свойствИГЭ-2 и ИГЭ-2а приведены в приложении 7 и приложении 8.

По данным результатов химического анализа водных вытяжек грунтов с определением коррозионной агрессивности к стали, алюминевым и свинцовым оболочкам кабелей, грунты ИГЭ-2 по отношению к свинцу имеют высокую степень коррозионной агрессивности, к алюминиевым оболочкам в среднем имеют среднюю степень агрессивности.

ИГЭ-3 - на основании ГОСТ 25100-95 грунт характеризуется как суглинок тяжелый пылеватый, твердый, слабонабухающий.

Модуль деформации для ИГЭ-3 в естественном состоянии составил:

Еест.= 48 МПа;

Модуль деформации для ИГЭ-3 при водонасыщении составил:

Евод.= 28 МПа;

Сдвиговые испытания ИГЭ-3 проводились по двум схемам, по схеме:

Сдвиг консолидированный при естественной влажности:

Сн=55 кПа; ϕн=26 ^о (1 схема).

Сдвиг неконсолидированный по подготовленной смоченной поверхности:

Сн=14 кПа; ϕн=14 ^о (2 схема).

Результаты физико-механических свойствИГЭ-3 приведены в приложении 8.

ИГЭ-4 - на основании ГОСТ 25100-95 грунт характеризуется как суглинок тяжелый пылеватый, твердый ненабухающий.

Модуль деформации для ИГЭ-4 в естественном состоянии составил:

Еест.= 104 МПа;

Модуль деформации для ИГЭ-4 при водонасыщении составил:

Евод.= 54 МПа;

Сдвиговые испытания ИГЭ-4 проводились по двум схемам, по схеме:

Сдвиг консолидированный при естественной влажности:

Сн=108 кПа; ϕн=32 ^о (1 схема).

Сдвиг неконсолидированный по подготовленной смоченной поверхности:

Сн=31 кПа; ϕн=16 ^о (2 схема).

Результаты физико-механических свойствИГЭ-4 приведены в приложении 9.

Группа: полускальные

Подгруппа: осадочные

Н а основании ГОСТ 25100-95 по изменению предела прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии характеризуется как аргиллит очень низкой прочности, плотный, размягчаемый в воде. Но поскольку основные характеристики физических свойств аргиллитов (плотность, пористость и влажность), а также прочностные их свойства при естественной влажности (Rcж) последовательно изменяются с глубиной, что полностью подтверждается геосейсмическими исследованиями, полускальные грунты ИГЭ-5 были разделены на самостоятельные ИГЭ-5, ИГЭ-5а и ИГЭ-5б. Данный подход к выделению ИГЭ целесообразен, поскольку для получения геотехнических характеристик грунтов наряду с лабораторными испытаниями используются данные геофизических исследований, с одной стороны, и в условиях строительства тоннелей исключаются условия полного замачивания аргиллитов, с другой стороны. Для наиболее достоверной характеристики грунтового массива в этом случае целесообразно использовать промежуточные значения прочностных свойств аргиллитов между естественной влажностью и водонасыщенном состоянием в зависимости от гидрогеологических условий на уровне строительства. Основным критерием выделения ИГЭ в этом случае является состояние грунта при естественной влажности, поскольку в водонасыщенном состоянии дисперсия их свойств недостаточна для эффективного выделения их разновидностей для данного объекта.

Результаты физических и механических свойствИГЭ-5 приведены в приложении 10.

ИГЭ-5 – на основании ГОСТ 25100-95 грунт характеризуется как аргиллит очень низкой прочности, плотный, размягчаемый в воде.

Результаты физических и механических свойствИГЭ-5а приведены в в приложении 11.

ИГЭ-5а – на основании ГОСТ 25100-95 грунт характеризуется как аргиллит очень низкой прочности, плотный, размягчаемый в воде.

Результаты физических и механических свойствИГЭ-5а приведены в в приложении 12.

. ИГЭ-5б – на основании ГОСТ 25100-95 грунт характеризуется как аргиллит низкой прочности, плотный, размягчаемый в воде.

Результаты физических и механических свойствИГЭ-5б приведены в приложении 13.

Таблица нормативных значений

Специфические грунты

К специфическим грунтам относятся грунты, изменяющие свою структуру в результате замачивания, динамических нагрузок и других внешних воздействий. Обладающие неоднородностью и анизотропией, склонные к длительным изменениям структуры и свойств во времени и оказывающие влияние на выбор проектных решений, строительство и эксплуатацию зданий и сооружений. Специфические грунты на изучаемой территории представлены техногенными и элювиальными грунтами.

Техногенные грунты ИГЭ-1 согласно ГОСТ 25100-95, являются природными образованиями (насыпными), перемещенными с мест их естественного залегания.

Образованы в основном, при прокладке трасс коммуникаций, автодорог, подъездов к жилым домам, а также, в процессе ведения других планировочных работ в строительстве. Распространены по всей площадке локально и являются, согласно СП 11-105-97, часть III, планомерно возведенными насыпями с различным временем уплотнения. Мощность насыпных грунтов в пределах исследуемой территории составляет от 0.15 м. до 3.8 м.

Ввиду своих неоднородных свойств и спорадического распространения насыпные грунты не рекомендуется использовать как основание под припортальные сооружения.

Грунты ИГЭ-3 являются элювиальными грунтами, образовавшимися в процессе выветривания горных пород на месте их залегания и представляют собой зону тонкого дробления, переходящую в мелкообломочную зону элювия, не сохранившие первичную слоистость пород и имеющие неоднородный состав - от суглинков с сильно выветрелым щебнем и дресвой материнской породы до дресвяно-щебенистых грунтов. Мощность их колеблется от 0,7 до 2,5 м.

Геофизические работы

С целью уточнения инженерно-геологических условий строительства тоннелей №№6, 6а в составе инженерно-геологических изысканий были выполнены геофизические работы комплексом скважинных и наземных методов: электроразведка по технологии электротомографии, сейсморазведка методом преломленных волн (МПВ), сейсморазведка методом отраженных волн (МОВ) и комплекс методов каротажа скважин.

Объемы работ представлены в таблице 8.1. Положение профилей и скважин представлено на карте фактов.

Таблица 8.1

Состав и объемы геофизических работ при изучении инженерно-геологических условий строительства по тоннелям 6, 6а

№№ профиля, скважины (методы каротажа)	Вид работ	Объем работ пог.м./ф.н.
1a, 1в, 1c, 5а, 5b, 5с	Сейсморазведка	412/139
1a	Электроразведка	75/37
СКВ.38 СКВ.2,4,14,13 СКВ.2,3,4,6,11,13,17,19,20,38	Каротаж[1]: КС-ПС, ГК, КМ, АК, ТМ, Рзм ТЭК СК	157,5 74/370 153/84

Методика работ

Сейсморазведка

Наземные исследования выполняются методом преломленных волн (МПВ) и методом отраженных волн (МОВ) по методике общей глубинной точки (ОГТ). Скважинные исследования выполняются по методике вертикального сейсмического профилирования (ВСП), которые включают измерения по методике сейсмического каротажа (СК), выполняемые на устьевом пункте возбуждения (ПВ). При наблюдениях МПВ производится сгущение сети ПВ с целью обеспечения необходимого качества материала для построения скоростных разрезов по методике сейсмической томографии.

При производстве наземных наблюдений применяется стандартный комплект сейсморазведочной аппаратуры, включающий телеметрическую станцию ТЕЛСС-1, обеспеченную измерительной линией на 50 каналов (геофонов). Шаг установки геофонов – 2 метра. В качестве источника сейсмических волн применяется кувалда. Запись на всех линиях выполняется по схеме z-z и y-y с возбуждением продольных (P) и поперечных (S) волн соответственно.

Камеральная обработка выполняется по стандартным методикам для построения преломляющих сейсмических границ и скоростных разрезов. Разрезы приведены в графической части отчета.

Интерпретация выполняется на основе сопоставления разрезов с опорными скважинами. При отсутствии скважин на линии сейсмического профиля увязка сейсмических границ и скоростного поля выполняется по линиям пересечения инженерно-геологических и геофизических разрезов.

Скважинные наблюдения по методике вертикального сейсмического профилирования (ВСП) производятся с помощью прижимных 12-ти или 6-ти точечных зондов конструкции OYO-Geospase (г.Уфа) с интервалом между точками приема 1 метр. В качестве источника применяется кувалда массой до 7 –ми килограмм. Используются схемы наблюдений – z-z и y-y. Пункты возбуждения располагаются вдоль двух лучей на удалениях до половины глубины скважины. Количество пунктов на луче не менее 2-х, обычно три. Для регистрации используется линейная сейсмостанция «Лакколит XM24».

Камеральная обработка скважинных наблюдений выполняется при помощи программы RadExPRO (Деко-Геофизика, г. Москва). Основная цель обработки – получение пластовых скоростей сейсмических волн (Vs, Vp) для определения динамических свойств пород. С этой целью наблюденные годографы приводятся к вертикальным в предположении однородности среды. Скорости волн определяются по углам наклона годографов в пределах однородных интервалов разреза. При выделении однородных пластов учитываются результаты инженерно-геологической документации и лабораторных испытаний керна скважин.

Электроразведка

Наблюдения выполняются по технологии сплошных многоэлектродных зондирований (электротомография) с высокой плотностью перекрытия по точкам измерений, что обеспечивает возможность томографического восстановления (2D-инверсии) данных для построения геоэлектрического разреза, отражающего распределение истинных значений удельного электрического сопротивления (УЭС) по линии профиля.

Полевые работы выполняются с применением комплекта специальной одноканальной аппаратуры – измерителя МЭРИ-24, электроразведочных кос, подключаемых к станции через коммутатор СОМх64, и генератора электрического тока АСТРА-100. Измерения проводятся комбинированной (прямая плюс встречная) 3-х электродной установкой Шлюмберже с шагом приемных электродов 3 метра.

Обработка данных электротомографии включает:

§ Подготовку входных файлов для программы “x2ipi”

§ Пересчет измеренного напряжения в кажущееся сопротивление

§ Построение псевдо-разрезов кажущегося сопротивления

§ Ввод рельефа в данные

§ Подготовка файлов для программы инверсии “Res2DInv”

§ Двумерную (2D) инверсию и построение геоэлектрических разрезов

Для инверсии данных электротомографии используется программа «Res2Dinv» (Geotomo, Малайзия). Это программа автоматической двумерной инверсии в рамках «гладких» моделей [Loke and Barker, 1996]. Использование моделей с плавным изменением удельного сопротивления является стандартным способом регуляризации алгоритмов инверсии и позволяет без учета априорной информации получать удовлетворительные результаты, пригодные к прямой интерпретации.

Каротаж

Комплекс каротажных методов решает задачи:

1. Изучение строения разреза, уточнение границ, выделение интервалов трещиноватых пород;

2. Изучение гидрогеологических условий;

3. Диагностика технического состояния скважин.

Первая задача решается базовым комплексом «литологических» методов каротажа, который включает ста