Характеристика инженерно-геологических условий участка строительства гипермаркета в г.Дзержинске Нижегородской области

 Господствует направление  падения коренных пород на  север и северо-восток. В этих  направлениях гипсово-ангидритовая  толща кунгура постепенно погружается  под мощную толщу глин, мергелей  и аргиллитов татарского яруса.

Как известно, развитие карстовых процессов в пределах Русской платформы теснейшим образом связано с проявлением тектоник, в частности молодой тектоники.

Проявление неотектоники отчетливо фиксируется в морфологии современного рельефа правобережья рек Оки и Волги. Положительное направление движений нашло свое выражение в формировании Приволжской возвышенности, в резком повышении правобережного окско-волжского косогора.

Следы колебания базиса эрозии мы находим в различии положений дна погребенных русел древней Оки, врезавшихся иногда на большую глубину в коренные породы.

Врезание русла на большую глубину в коренные породы подтверждается тем, что в ряде скважин встречены карстовые полости ниже современные зоны трещиноватости, т.е. уже в зоне цементации.

Момент глубоко врезания древней Оки в коренные породы, в частности в гипсово-ангидритовую толщу, оказался исходным для широкого развития карста на глубинах ниже современного базиса карстования. За ним последовало разрушение кровли гипсово-ангидритовой толщи на широкой площади. Массив коренных пород, прорезанный речными руслами до гипсовой толщи, был включен в зону активной циркуляции подземных вод. Тем самым были заложены условия развития карста ниже современного базиса эрозии.

Последовавшее за этим погружение описываемой территории нашло свое выражение  в накоплении громадной толщи аллювия, достигающей на отдельных участках мощности в 80 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ  УСЛОВИЯ РАЙОНА

 

В административном отношении площадка проектируемого строительства гипермаркета расположена в г.Дзержинске Нижегородской области, по проспекту Ленинского Комсомола, 17.

Категория сложности инженерно-геологических условий – III, согласно приложения  Б   СП 11-105-97.

В геоморфологическом плане площадка располагается в пределах Волжско-Окской области зандровых и аллювиально-зандровых низин на поверхности средненеоплейстоценовой четвёртой надпойменной террасы р. Оки вблизи склона погребённых долин  ранненеоплейстоценового ильинского и мучкапско-окского возраста. Отметки поверхности в пределах площадки изменяются от 99,03 до 100,25 м. БС. Поверхность частично спланирована. В западной части площадки в районе съезда с автодороги находится старая карстовая воронка неправильной формы размером  приблизительно 18х20 м, глубиной от замыкающей горизонтали 2,0 м. С востока к площадке примыкают копаные котлованы и отсыпанные песком бугры. На самой площадке имеются копаные ямы размером до 1,5 м и глубиной до 0,5-1,4 м.

В структурно-тектоническом отношении исследуемая территория располагается в северной части Токмовского свода на западном склоне Павлово-Дзержинского вала на участке Дзержинского локального поднятия. В неотектоническом плане площадка находится в пределах Горьковского макроблока и приурочена к слабоподнятому Пырскому блоку вблизи его  южной границы, где отмечается зона повышенной трещиноватости, активная на современном этапе [10].  

В климатическом отношении участок изысканий относится ко II В                       району строительства  (согласно СНиП 23-01-99, приложение А, таблица А.1) [8].

Расчетная сейсмичность площадки строительства по шкале MSK-64  для средних грунтовых условий, при 1 % вероятности, в течение 50 лет, составляет 6 баллов (согласно ОСР-97-С СНиП II-7-81*).

В геологическое строениении площадки принимают участие (сверху вниз): нижне- и среднечетвертичные аллювиальные отложения, представленные  песками разнозернистыми, кварцевыми, мощностью 54,2-59,4 м; глинисто-алевритовые отложения уржумского яруса средней перми, мощностью от 2,7 до 8,2 м; образования  казанского яруса средней перми, представленные известково-доломитовой мукой, со щебнем и дресвой доломита, мощностью от 0 до 2,4 м; отложения сакмарского яруса нижней перми, представленные гипсами и ангидритами, вскрытой мощностью 3,1-7,2 м.

До глубины 12,0 м разрез сложен среднечетвертичными аллювиальными образованиями калужского горизонта(aQII), залегающими с поверхности или под почвенно-растительным слоем (pdQIV), мощностью 0,1 м. Они представлены песками мелкими, кварцевыми,  светло- и желтовато-коричневыми,   светло-желтыми, с включением гидроокислов железа, в нижней части разреза встречаются гнезда и тонкие линзы (0,5-15,0 см) суглинка желтовато-коричневого и серого, мягкопластичного. Вскрытая инженерно-геологическими выработками мощность среднечетвертичных аллювиальных отложений от 11,9  до 12,0 м.

Гидрогеологические условия площадки характеризуются наличием двух основных водоносных горизонтов: аллювиального (грунтового) и трещинно-карстового.

 В период проведения  изысканий (июнь 2012 г.) грунтовые воды вскрыты на глубинах 8,9-10,0 м, на отметках  90,20-90,45 м. Водовмещающими породами служат аллювиальные отложения, представленные песками мелкими, кварцевыми, в основании разреза разнозернистыми, с гравием  и галькой.  Воды горизонта безнапорные. Основным источником питания горизонта являются атмосферные осадки. Область питания совпадает с областью распространения. Общий уклон уровня грунтовых вод на юг, к реке Оке. Период изысканий соответствует летней межени. В период снеготаяния и длительных затяжных дождей возможно повышение уровня грунтовых вод на 1,0 – 1,5 м.

По химическому составу воды гидрокарбонатно- сульфатные,  магниево-кальциевые с минерализацией 0,183 г/дм3, сильно агрессивные по отношению к карстующим породам.

Результаты оценки степени агрессивного воздействия воды-среды к бетону на портландцементе по ГОСТ 10178-76 при коэффициенте фильтрации грунтов > 0,1 м/сут [2] приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Место отбора, № скв	Глубина отбора, м	Водовмещающие грунты	Степень агрессивного воздействия воды согласно СНиП 2.03.11-85 (табл. 5,6)
			HCO3- мг-экв/л	рН	СО22-агр., мг/ л	SO42-мг/ л
1	10,5	Пески мелкие	0,90 неагрес.	5,6 слабоагрес.	74,8 среднеагрес.	60,0 неагрес.

Примечание: В числителе - значения показателей, в знаменателе - степень агрессивного воздействия.

Нижним относительным водоупором  для горизонта служат глинистые отложения уржумского яруса средней перми, залегающие на глубине 59,4-55,0 м.

Трещинно-карстовый водоносный горизонт приурочен к полостям, заполненным песком, разрушенным до известково-доломитовой муки и щебня отложениям  казанского яруса средней перми и трещиноватым  гипсам  верхней части сакмарского яруса нижней перми. Воды напорные, высота напора составляла 42,8-48,9 м, пьезометрические уровни устанавливались на глубине 12-17 м (абс.отм. 85,0-88,2 м). Близкое положение уровней грунтовых и трещинно-карстовых вод свидетельствует о гидравлической связи горизонтов. Верхним относительным водоупором водоносного горизонта являются глинистые отложения уржумского яруса средней перми,  нижним региональным - монолитные ангидриты и гипсы сакмарского яруса нижней перми. Основные области питания и разгрузки горизонта располагаются за пределами исследуемой территории. При соответствующих соотношениях уровней возможна подпитка за счёт грунтовых вод или переток в них, частичная разгрузка происходит в реку Оку. По химическому составу воды преимущественно сульфатные кальциевые, с минерализацией 1,9-3,0 г/дм3 , слабоагрессивные к карстующимся породам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ОСОБЫЕ УСЛОВИЯ

 

Согласно региональному районированию по условиям развития карста территория относится к Окско-Клязьминскому карстовому району карстовой области Алатырско-Горьковских поднятий, где интенсивное проявление карста, как правило, приурочено к положениям древних русел рек Оки и Волги. Площадка проектируемого строительства располагается на юго-восточном склоне палеодолин этих рек. 

Карст на данной территории покрытый, карбонатно-сульфатный, на площадке и прилегающей территории с преобладанием сульфатного. Карстующиеся породы - преимущественно гипсы сакмарского яруса нижней перми, так как  известняки и доломиты казанского яруса средней перми практически полностью выщелочены до известково-доломитовой муки. Общая мощность покровных отложений в границах площадки здания составляет 62,0-64,2 м, из них 55-58 м приходится на аллювиальные пески и от 0,4 до 2,5 м на пески в подошве уржумских отложений средней перми. Кроме того  в скв. 1914 в интервале глубин 60,8- 61,7 м и  в скв.1912 в интервале глубин 54,9- 61,2 м ( три прослоя по 0,2-0,3 м) встречены пески разнозернистые кварцевые, тёмно-серые, с гравием (до 10-15%) изверженных пород. В скв. 1917 в интервале глубин 60,0-63,0 м породы уржумского яруса находятся в перемятом, частично переотложенном состоянии  с большой примесью песка кварцевого с гравием и единичными гальками изверженных пород. Исходя из вышесказанного, уржумские отложения на участке не являются надежной защитой от выхода на поверхность карстовых и карстово-суффозионных деформаций.

 Слагающая интервал  казанских отложений известково-доломитовая мука имеет мягкопластичную и пластичную консистенцию, в скважине 1729 - разуплотнена. При изменении гидродинамических условий она может переходить во взвешенное состояние и легко вымываться, образуя полости.  Кроме того не исключено,  что в предшествующие эпохи активноого развития карстовых процессов в районе исследований в карбонатно-сульфатной толще уже были заложены трещинно-пустотные пространства, не выявленные редкой сетью буровых скважин, которые в дальнейшем способны выйти на дневную поверхность карстовой деформацией (провалом или просадкой).

        В  структурно-тектоническом и неотектоническом  планах площадка приурочена к  слабоподнятым структурам, характеризующимся  повышенной трещиноватостью пород, что положительно сказывается на интенсивности протекания карстового процесса.

Было выполнено зонирование исследуемой площадки по категориям устойчивости (карстоопасности) по интенсивности провалообразования. Результаты зонирования показаны на граф. прил. №.1. На расстоянии 20 м от края воронки выделена II категория устойчивости с l=0,1 пров./год∙км2 , на расстоянии 60-70 м от края воронки — III категория с l=0,05 пров./год∙км2 . В эту зону вошли также ранее существовавшие понижения в северо-западной части площадки. Вся остальная территория исследований отнесена к IV категории устойчивости с l=0,03 пров./год∙км2.

Также были выполнены расчёты пролётов карстового провала для выделенных участков. Расчетные пролёты карстового провала для каждого выделенного участка показаны в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Расчетные пролеты карстового провала

Участки площадки здания	Расчётный пролёт карстового провала ld при интенсивности провалообразования , в м
	l = 0,1 пров./год×км2	l = 0,05 пров./год×км2	l = 0,03 пров./год×км2
В осях 10-15, рядах А,А/1, Б, Б/1,В	4
В осях 15- 1, рядах Д/1,Е.Ж,И,К,Л			2,3
Остальная часть здания		3

 

 

4.ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА  ГРУНТОВ

 

По результатам выполненных изысканий на данной площадке было выделено 3 инженерно-геологических элемента – ИГЭ:

ИГЭ  № 1 – Песок мелкий кварцевый, рыхлый, от маловлажного до водонасыщенного,.

ИГЭ  № 2 – Песок мелкий кварцевый, средней плотности, от маловлажного до водонасыщенного.

ИГЭ № 3 – Песок мелкий кварцевый, плотный, от маловлажного до водонасыщенного.

Условия залегания и характер распределения ИГЭ показаны на инженерно-геологических разрезах (граф. прил. 2,  лист 1-4), положение линий разрезов – на плане расположения выработок  (граф. прил. 1).

Статическое зондирование выполнено в соответствии с требованиями                     ГОСТа 19912-2001. Результаты статического зондирования приведены  в таблице 4.1.          

                               Таблица 4.1

Результаты статического зондирования

№№	кол.	Значения qс, МПа			Нормативные значения характеристика грунтов
ИГЭ	опр.	от	до	норма-	е,	r,	По СП-11-105-97
				тивн.	д.ед.	г/см3	С, кПа	j , град.	Е, МПа
1	11	1	3,9	3	0,76	1,60/1,94	-	28	19
2	80	4,6	12	8,9	0,67	1,68/1,99	-	32	26
3	354	12,2	46,7	19,4	0,55	1,81/2,07	-	36	41