Геологические и инженерно-геологические процессы

Основными факторами, осложняющими строительство проектируемых сооружений, являются геологические и инженерно-геологические процессы –склоновые процессы - оползни, крип, сейсмичность и физическое выветривание.

Высокая сейсмическая активность района обусловлена процессами, происходящими в земной коре. Современные землетрясения приурочены к тектонически активным зонам и поясам и связаны с колебательными движениями, происходящими в земной коре.

В соответствии со СНиП II-7-81* таблица 1, категория грунтов по всей площадки изысканий в пределах 10-метровой толщи по сейсмическим свойствам – II (вторая). Расчетная сейсмическая активность площадки для средних грунтовых условий на основании выполненного ранее микросейсморайонирования составляет от 8 до 8,5 баллов.

Оползни наиболее опасные геологические и инженерно-геологические процессы, оказывающие влияние на строительство тоннелей №№ 6/6а. В четвертичный период происходила неоднократная трансгрессия - регрессия моря. С фазами трансгрессии связана цикличность активности оползневых процессов. Наиболее полно оползни представлены в отчёте по инженерно-геологическим изысканиям на стадии «проект» (1), где проанализированы все имеющие сведения по оползневой пораженности участка работ. Площадка проектируемых тоннелей прямо либо косвенно задета четырьмя блоковыми древними оползнями с глубиной захвата до 28 - 33 м (№№ 339, 342, 428, 427, 433). При этом, основное влияние на условия строительства припортальных частей тоннелей с северной стороны и сооружений на них оказывает оползни №342 и №427, т.к. проектируемые порталы находятся в их пределах.

Оползень № 342 расположен на правом склоне руч. Хлудовский (северо-восточной склон горы Виноградной). Он непосредственно воздействует на портальные сооружения тоннелей №№6 и 6а.

По классификации Е.П. Емельяновой он относится к классу глубоких. Абсолютная отметка головы оползня 97 м, подошвы – 33 м, длина оползня 300 м, средняя ширина 200 м, площадь 60 тыс. м². Он изучен скважинами СКВ. №№ 6ю, 7ю, 11ю, 12ю, 13ю, и 14ю, а также архивными скважинами скв №№ 5(1), 6(1), сейсмопрофилями sp 7(1) и sp 8(1). Оползень имеет типичное для оползней глубокого заложения двухъярусное строение. Нижний ярус сложен выветрелыми до твёрдых суглинков и щебенистых суглинков аргиллитами с сохранившимися фрагментами трещиноватых аргиллитов. Мощность смещённых блоков от 3,0 до 10,0 м. Они перекрыты твёрдыми глинами мощностью 3,4 – 4,0 м. Оползень имеет ломаную поверхность смещения, что указывает на комбинированный тип смещения. Базисом смещения является русло руч. Хлудовский. По механизму смещения оползень является блоковым. Поверхность оползня мелко-ступенчатая, пятнами кочковатая, средней крутизной 200 м.

Активизация оползня носит очаговый характер. В 1951-52 г.г. зафиксирована активность на очаге длиной 140 м, средней шириной 100 м, площадью 14 тыс. м². В движении принимали участие оползневые глины мощностью до 3,0 м. Смещались они по головам пластов коренных аргиллитов, которые падают в склон под углом 18-20°.

За период наблюдений с 1953 по 1979 г.г. оползень находился в стадии покоя. Активности оползневых процессов на зафиксированном в 1951 году очаге не выявлено.

В настоящее время оползень занят садоводческим товариществом «Железнодорожник». На садовых участках возводятся 1-3-этажные садовые дома, по средней части проложена дорога, теплотрасса и водовод.

При обследовании склонов при настоящих изысканиях активность оползня также не выявлена. Но в результате бурения скважин №№ 6ю и 7ю выявлен локальный очаг низкой оползневой устойчивости, распространяющийся на глубину до 3-4 м. Он приурочен к современному балочному понижению и сложен полутвёрдыми до тугопластичных глинами, обладающими низкими прочностными свойствами. Ещё один локальный очаг выявлен скважиной №12ю. Границы его нечёткие, мощность неустойчивых грунтов составляет 2,5м. Участки распространения неустойчивых грунтов нанесены на карту фактического материала. Их необходимо учитывать при выполнении вертикальных планировок на указанных участках склонов.

Для выявления возможного воздействия оползня на сооружения южного портала тоннелей он изучен по вектору возможных оползневых смещений вблизи его правого борта в непосредственной близости от порталов по инженерно-геологическому разрезу 12-12. По данному разрезу выполнен расчёт устойчивости склона, результаты которого приведены в следующем подразделе.

Оползень № 427 расположен в верховье балки Спиваковского. По классификации Е.П. Емельяновой относится к классу глубоких. Абсолютная отметка головы оползня 90 м, подошвы – 28 м, длина оползня 300 м, средняя ширина 140 м, площадь 42 тыс. м². Вскрытая мощность оползневых накоплений по данным бурения и геофизических исследований, с учетом полученных материалов на стадии «проект», составила 4,6–8,7 м. Представлены они делювиально-оползневыми глинами, смещенным элювием и пакетами коренных пород, смещающимися по аргиллитам сочинской свиты олигоцена. Смещённые блоки приурочены к южной половине оползня. В северной его половине развиты лишь оползневые глины и мощность его здесь значительно меньше. Базисом смещения является русло ручья. По механизму смещения оползень относится к блоковым. Крутизна поверхности 15-18°, мелко-ступенчатая.

Активность оползня носит периодический и очаговый характер. В 1960, 1961, 1964, 1965, 1970 годах активизация оползневых процессов в период обследования фиксировалась на очаге № 4 площадью от 1,5 тыс. м² до 8,0 тыс. м² в 1972 году. В 1985-86 г.г. площадь активного очага увеличилась до 13,0 тыс. м². Смещались оползневые глины и элювий аргиллитов по коренным породам. Мощность смещающихся пород составила 3,0 м. Движение их происходило по головам пластов коренных аргиллитов, которые падают в склон под углом 18-20°. Базисом смещения является выположенная часть склона.

По результатам обследования в настоящее время активность оползня не выявлена, его верхняя и средняя половина застроена частными 2 и 3ох-этажными домами. По результатам бурения скважин 33 15, 17, 18, 23 и 10(1) подтвердилось наличие очага активизации консистентного типа, указанного на карте оползневой поражённости. Он сложен глинистыми грунтами полутвёрдой до тугопластичной консистенции, обладающими низкими прочностными свойствами и соответственно пониженной устойчивостью. Контуры очага активизации уточнены на карте фактического материала. Выполненными ранее мероприятиями инженерной защиты данный очаг активизации стабилизирован, но в случае вертикальных планировок его наличие необходимо учитывать.

Для учёта возможного воздействия оползня на сооружения у северных порталов тоннелей построены инженерно-геологические разрезы 3а-3а и 17-17, по которым выполнены расчёты устойчивости оползневых склонов по возможным направлениям смещения оползневых масс. Результаты расчётов приведены в следующем подразделе.

Оползни № 339 у южного портала и № 433 у северного портала потенциально могут оказывать негативное воздействие на припортальные сооружения тоннелей.

Оползень №339 подробно охарактеризован на стадии «проект».

Учитывая, что подпорная стенка, ограждающая припортальную площадку с юга, своим окончанием попадает в тело указанного оползня, где суммарная мощность оползневых грунтов в районе скважины скв № 1ю достигает 8,8 м, а мощность потенциально активных слабых глинистых грунтов составляет 2,8м, на стадии «проект» выполнен расчёт устойчивости оползневого склона по разрезу 1(1) – 1(1) у его левого борта. Результаты расчётов приведены в следующем подразделе.

Оползень № 433 оказывает влияние на северное окончание подпорной стенки, ограждающей верховой откос временной автодороги у северного портала тоннелей №№ 6/6а. В пробуренной на данном участке склона скважине скв №27(с) мощность дисперсных оползневых грунтов составляет 0,5 м. Мощность смещённых блоков коренных пород может достигать 5,5 м.

Учитывая, что данный участок расположен за пределами участка работ, оценка оползневого склона на данном участке не производилась.

Оползень №428 детально охарактеризован на стадии «проект». Учитывая, что он не оказывает влияние на принятие проектных решений по конструкциям тоннеля и притоннельных сооружений, на данной стадии работ его изучение не выполнялось.

Процессы физического выветривания имеют повсеместное распространение по всему Кавказскому региону и приводят к глубокому изменению свойств коренных пород, являясь одним из основных факторов развития склоновых процессов. В результате физического выветривания породы распадаются на обломки и превращаются в глыбово-щебенистый, дресвяный грунт. При этом состав конечных продуктов разрушения целиком зависит от структуры, текстуры и минерального состава материнской породы, подвергающейся разрушению. Интенсивному протеканию процессов выветривания способствует теплый и влажный субтропический климат. Важнейшим фактором является нагрев поверхности горных пород солнечными лучами. Возникающее вследствие попеременного нагрева и остывания периодическое изменение объема породы (увеличение его при нагревании и уменьшение при остывании), вызывает растрескивание породы, нарушение связи между слагающими ее минералами, а также нарушение связей внутри самих минералов. В слоистой толще осадочных пород, имеющих различную степень цементации, выветривание протекает неоднородно. Аргиллиты, которые являются материнской основой в районе работ, наиболее подвержены процессам выветривания. Более активно выветривание протекает при ведении планировочных работ, когда вскрытые коренные породы начинают разуплотняться, растрескиваясь и постепенно теряя структурные связи. На участках склонов, перекрытых чехлом делювиальных или оползневых глин, а также под бетонным или асфальтовым покрытием активность процессов выветривания незначительная.