Описание условий участка района реки Южный Буг

Выделяются следующие, часто встречающиеся: сброс, взброс, грабен, горст, а также: ступенчатые сброс и взброс, сдвиг и надвиг. [7]

Скорость распространения  сейсмических волн определяется составом и физическим состоянием пород. В  общем случае эту зависимость можно сформулировать следующим образом:

1.В плотных горных породах сейсмические волны распространяются быстрее и захватывают большие пространства; при этом разрушения зданий на этих горных породах менее значительны, чем на рыхлых.

2. В рыхлых горных породах волны распространяются слабее, но в то же время они являются наиболее разрушительными, вследствие неравномерного уплотнения пород и неравномерной осадки сооружений. Они разрушительны и в тех случаях, когда рыхлые породы незначительной мощности лежат на кристаллических породах и заболоченных землях.

Разрушительная сила землетрясений зависит от их интенсивности  и от глубины распространения  очага — гипоцентра.

В соответствии с этим все землетрясения по глубине  очагов подразделяются на: поверхностные (от 1 до 10 км), коровые (до 50 км) и глубинные (до 700 км).

Чаще землетрясения  возникают на глубине 20-50 км.

В зависимости от геологических  особенностей конкретного района оценка силы землетрясения может меняться в большую или меньшую сторону. Породы делят на категории по сейсмическим свойствам:

Породы I категории уменьшают  оценку силы землетрясений на 1 балл от общей оценки по сейсмической карте  района, т. е. последствия землетрясений  будут менее катастрофичны. К  ней относятся: скальные, например, граниты, гнейсы, известняки, песчаники; полускальные, например, мергель, глинистые песчаники, туфы, гипсы породы, крупнообломочные особо плотные породы при глубине залегания грунтовых вод более 15 метров.

Породы II категории по своим сейсмическим свойствам свою исходную бальность сохраняют без изменения. Это глины и суглинки, находящиеся в твердом состоянии, пески и супеси при глубине залегания грунтовых вод не менее 8 метров, крупнообломочные породы при глубине залегания грунтовых вод от 8 до 10 метров.

Породы III категории на участках таких пород при оценке последствий землетрясений балл повышают на единицу, т. е. последствия землетрясения на такой площадке будут более разрушительными. К таким породам относят: глины и суглинки, находящиеся в пластичном состоянии, пески и супеси при глубине залегания грунтовых вод менее 4 метров, крупнообломочные породы при глубине залегания грунтовых вод 3 метров. [9]

Крайне опасным для  строительства являются участки  с сильно расчлененным рельефом, слоны  оврагов и ущелий, берега рек. Весьма затруднительно строить при высоком залегании уровня грунтовых вод (1-3 метра). Опасны для строительства оползневые и карстовые участки. Следует учитывать, что наибольшие разрушения происходят на заболоченных территориях, на обводненных пылеватых, на лессовых недоуплотнённых породах.

Непосредственно с поверхности геологический разрез представлен лессами, которые подстилаются горизонтальной моноклинально-залегающей толщей песков, глин, каолинов и гранитов.

На нашем участке помимо силы подземных толчков немаловажную роль играют и специфические условия грунта. При землетрясении, по сравнению с другими территориями, уровень силы толчков поднимется на нашем участке  на 1-1,5 балла. Наибольшая балльность будет наблюдаться непосредственно на протяжении всего участка разреза, потому что результате землетрясений связность лессов нарушается, склоны становятся неустойчивыми, целые склоны могут обрушиваться и погребать под собой жилища и перегораживать реки. Лёсс характеризуется пористой структурой, но вместе с тем обладает довольно значительной прочностью в сухом состоянии. Поднятие уровня грунтовых вод влияет на породу и уменьшает ее прочность. При землетрясениях, падение прочности лесса может приводить к образованию больших оплывин и селей.

6. Процессы внешней динамики Земли, формы их проявления.

Процессы внешней динамики Земли возникают в результате взаимодействия каменной оболочки с  внешними сферами: атмосферой, гидросферой  и биосферой.

Экзогенные процессы в подразделяются на три большие  группы: процессы выветривания, процессы денудации и процессы аккумуляции, или осадконакопления.

Выветривание представляет собой процесс изменения (разрушения) горных пород и минералов вследствие приспособления их к условиям земной поверхности. Оно состоит в изменении  физических свойств минералов и горных пород, главным образом сводящегося к их механическому разрушению, разрыхлению и изменению химических свойств под воздействием воды, кислорода и углекислого газа атмосферы и жизнедеятельности организмов.

Денудация и аккумуляция (или осадконакопление) тесно взаимосвязаны. Под денудацией понимается совокупность процесса сноса продуктов разрушения горных пород, создаваемых в основном выветриванием. Она проявляется главным образом в пределах суши и сводится к перемещению раздробленного или химически растворенного материала с возвышенностей в депрессии рельефа – долины, котловины, озерные и морские бассейны. Главными ее агентами являются сила тяжести, текучие воды, ветер и движущиеся льды ледников. Денудация  приводит к разрушению целых горных систем, шаг за шагом сравнивая их с землей и превращая в равнины.

Аккумуляция – это  сумма всех процессов накопления осадков, возникающих в понижениях рельефа Земли, за счет принесенных денудацией продуктов выветривания. Она является первой стадией образования новых осадочных горных пород. [7]

Экзогенные процессы на исследуемой территории заключаются  в возможном образовании оползневых процессов.

Оползень – это  более или менее медленное  смещение земных масс по склону, под  действием силы тяжести или при  потере устойчивости склона.  

Оползни являются примером процессов, порождаемых действием  внешних факторов земли: ветра, воды, колебаний температуры, жизнедеятельности  растений и животных. Эти процессы в значительной степени обусловливаются  энергией солнца.

Если вероятность возникновения оползней велика, то необходима разработка специальных мероприятий по защите от оползней. Они включают укрепление оползневых склонов берегов морей, рек и озер подпорными и волноотбойными стенками, набережными. Сползающие грунты укрепляют сваями, расположенными в шахматном порядке, проводят искусственное замораживание грунтов, высаживают растительность на склонах. Для стабилизации оползней в мокрых лессах проводят их предварительное осушение методами электроосмоса либо нагнетанием горячего воздуха в скважины. Крупные оползни можно предотвратить дренажными сооружениями, перекрывающими путь поверхностным и подземным водам к оползневому материалу. Поверхностные воды отводятся канавами, подземные — штольнями или горизонтальными скважинами. Несмотря на дороговизну этих мероприятий, их осуществление дешевле, чем ликвидация последствий произошедшей катастрофы.

7. Характеристика гидрогеологических условий участка.

Все воды, находящиеся  в порах и трещинах горных пород  ниже поверхности Земли, относятся к подземным водам. Часть этих вод свободно перемещается в верхней части земной коры под действием гравитационных сил, а другая часть находится в очень тонких порах, удерживаясь силами поверхностного натяжения. Подземные воды не могут существовать без обмена с водой поверхностной и активно участвуют в круговороте воды в природе.

По условиям залегания водоносные горизонты классифицируются следующим образом:

Верховодкой называются подземные воды, залегающие вблизи поверхности земли и отличающиеся непостоянством распространения и дебита. Обычно верховодка приурочена к линзам водоупорных или слабопроницаемых горных пород, перекрываемых водопроницаемыми толщами. Верховодка занимает ограниченные территории, это явление - временное, и происходит оно в период достаточного увлажнения; в засушливое время гола верховодка исчезает. Верховодка приурочена к первому от поверхности земли водоупорному пласту. В тех случаях, когда водоупорный пласт залегает вблизи поверхности или выходит на поверхность, в дождливые сезоны развивается заболачивание.

 Грунтовые воды - грунтовыми  называются воды, залегающие на  первом водоупорном горизонте  ниже верховодки. Обычно они приурочены  к выдержанному водонепроницаемому  пласту и характеризуются более  или менее постоянным дебитом.  Грунтовые воды могут накапливаться как в рыхлых пористых породах, так и в твёрдых трещиноватых коллекторах. Уровень грунтовых вод представляет собой неровную поверхность, повторяющую, как правило, неровности рельефа в сглаженной форме: на возвышенностях он ниже, в пониженных местах - выше. Грунтовые воды перемещаются в сторону понижения рельефа. Уровень грунтовых вод подвержен постоянным колебаниям. Выходы подземных вод на поверхность называются родниками, или ключами. Грунтовые воды заключены в рыхлых и в слабосцементированных породах  или заполняют трещины в коре выветривания. Область питания грунтовых вод обычно совпадает с областью её распространения.

Напорные, или артезианские воды. Напорными называют такие воды, которые находятся в водоносном слое, заключенном между водоупорными слоями, и испытывают гидростатическое давление, обусловленное разностью уровней в месте питания и выхода воды на поверхность. Область питания у артезианских вод обычно лежит выше области стока воды и выше выхода напорных вод на поверхность Земли. Размеры артезианских бассейнов бывают весьма значительными - до сотен и даже тысячи километров. Области питания таких бассейнов зачастую значительно удалены от мест извлечения воды.  Артезианские воды характеризуются постоянством дебита и хорошим качеством, что немаловажно для её практического использования. [10]

На приведенном разрезе выделено два водоносных горизонта.

Первый водоносный горизонт – грунтовые воды, имеющие ламинарный, линейный характер потока. Они залегают в лессах. Первый водоносный горизонт подстилается зеленовато-серой до красно-бурой глиной.

Второй водоносный горизонт – напорные (артезианские) воды с  турбулентным характером потока. Залегает в кварцевых песках с прослоями  и линзами кварцевого песчаника. Второй водоносный горизонт подстилается белым и светло-серым каолином, который является вторым водоупором.

Гидравлическая связь  между двумя горизонтами отсутствует. Водоносные горизонты разделены  по всей территории водоупорами.

По условиям залегания, на рассматриваемом участке, предусматривается строительство плотины с постоянным подпорным горизонтом воды в реке равным 28 м, который вызовет подъем уровня подземных вод в лессах до отметок, превышающих отметки подошвы фундаментов проектируемых зданий и сооружений, что в дальнейшем может вызвать обвал железнодорожных путей и оползневые процессы. Ухудшению гидрогеологической обстановки способствуют и такие факторы, как усиление дополнительной инфильтрации в грунт атмосферных осадков и утечек из-за нарушения условий поверхностного стока, связанного с планировкой и застройкой территории. Повышение уровней подземных вод в процессе строительства и эксплуатации может вызывать деформации зданий и сооружений. Подвальная часть существующих сооружений будет подтоплена. Это предопределяет необходимость контроля за режимом подземных вод в строительный и эксплуатационный периоды.

Дополнительные  гидрогеологические параметры участка  приведены в приложениях А, Б, В, Г, Д, Е

8. Мероприятия по борьбе с физико-геологическими процессами и явлениями.

По классификации все грунты делятся на: скальные, полускальные, пылевато-глинистые и песчаные. На представленном разрезе расположено три типа грунтов: скальные, пылевато-глинистые и песчаные. К песчаным отложениям относятся пески и песчаник, а к пылевато-глинистым – лесс, каолин и глина. Соответственно, к скальным грунтам относится гранит.

Основной проблемой  участка является то, что подъем уровня грунтовых вод может вызвать подтопление фундаментов зданий, вокзала, станций железнодорожных путей. Так же не менее важной проблемой является потенциальная угроза оползневых процессов, возможность проявления землетрясений.

Одним из важных мероприятий  является установление вблизи  железнодорожного полотна  защитной дамбы высотой 1,5 - 2м, так как новое положение  уровня подземных вод представляет серьезную угрозу подтопления железнодорожных путей. Строительство данных гидротехнических сооружений производится с целью защиты земель от затопления, а также для создания водохранилищ и других искусственных водоемов различного назначения.

Укрепление склона, в береговой части, может быть произведено защитными железобетонными  покрытиями (плитами). Железобетонные покрытия устраиваются по всей длине  водохранилища на высоту берегового уступа. Защитные покрытия устраиваются вдоль береговой полосы, где высота склона превышает 3-5 м.

Следующим немаловажным мероприятием служит устройство водопонижения  вокзала, привокзальных и многоэтажных зданий, сооружений специального назначения. Покровные отложения, где располагаются  эти сооружения, сильно обводнены. Водопонижение можно предусмотреть путем устройства горизонтального дренажа головного типа. Это поможет осушить территорию и сделать ее менее опасной.

Также требуется определение  масштабов изменения физико-механических свойств  лессовых образований в основании существующих сооружений.

Повышение уровня грунтовых  вод, связанное со строительством плотины, приведет к дополнительным осадкам  существующих зданий и сооружений. Так как в основании их залегают лессовые грунты, обладающие просадочными свойствами, причем просадка  и деформации по периметру зданий будут проявляться в различной степени, что может привести к перераспределению действующих напряжений креном и наклоном зданий, поэтому водопонизительные мероприятия оказались бы наиболее полезными и предпочтительными. Необходимо отметить также, что водоносный горизонт, связанный с кварцевыми песками с прослоями кварцевого песчаника, обладает напором, причем, как следует из разреза, он может быть связан с первым водоносным горизонтом. Поэтому желательно совместить горизонтальный дренаж с вертикальным дренажем (состоящим из 2-3 скважин, расположенных с северной стороны поселка). Водоприток в скажину в среднем будет составлять 1653 м³/сут.