ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2007, № 6, с. 547-560
ПРИРОДНЫЕ ^^^^^^^^
И ТЕХНОПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ
УДК 624.1313:5513
ОЦЕНКА ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РИСКА НА УЧАСТКЕ ГОРОДСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
© 2007 г. А. В. Аникеев*, |А. Л. Рагозин)*, В. Н. Селезнев**
* Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН ** ФГУП "Геоцентр-Москва" Поступила в редакцию 12.05.2006 г.
Обсуждается проблема прогнозирования геологических опасностей и риска потерь на локальном уровне. Рассмотрены инженерно-геологические условия проектируемого строительства в западной части Нагатинской поймы р. Москва. Показано, что условия залегания, строение и состояние всех горных пород массива, начиная с отложений каменноугольного возраста, равно как и гидрогеологические условия участка, определяются наличием разновозрастных речных врезов. Выполненный анализ позволил разработать критерии выделения инженерно-геологических таксонов и районировать территорию по условиям развития неблагоприятных геологических процессов, схематизировать эти условия, провести фильтрационное моделирование и рассчитать устойчивость массива пород при техногенном изменении гидрогеологического режима. Дана количественная оценка опасности и риска развития карстово-суффозионного процесса и подтопления, а также рассмотрена возможность возникновения других природных и природно-техногенных опасностей.
ВВЕДЕНИЕ
Основы современной теории и методики количественной оценки природных рисков разработаны и успешно апробированы на разномасштабных территориально-хозяйственных объектах (от отдельных зданий, сооружений и населенных пунктов до территории всей страны) в 90-х годах прошлого века [12-15]. С 1997 г. этот новый вид междисциплинарной научно-практической деятельности стал обязательным при инженерных изысканиях для строительства любых объектов промышленно-гражданского назначения [10, 1618]. Однако в силу новизны и значительной сложности анализа риска, требующего участия специалистов разного профиля под руководством риск-менеджера, количественный прогноз возможных потерь в показателях риска до сих пор не стал массовым явлением даже для объектов повышенной ответственности. Настоящая статья в какой-то мере восполняет этот пробел применительно к локальной оценке геологического риска при строительстве в мегаполисе.
Участок строительства площадью около 1.5 км2 расположен в западной части Нагатинской поймы р. Москва и представляет собой подсыпанную и частично застроенную территорию с абсолютными отметками 122.1-124.9 м. Восточная граница участка проходит по проспекту Андропова, южная - по Новинковскому рукаву, а северо-западная - по старому руслу р. Москва. Из 10 проектируемых сооружений общей площадью 20 378 м2 восемь являются административно-офисными зданиями (6 восьми- и 2 восемнадцати-
этажных) с нагрузкой на основание 0.2 и 0.35 МПа, а два - наземными восьмиэтажными паркингами с нагрузкой 0.22 МПа. Предполагаемый тип фундаментов - монолитные железобетонные ростверки по свайному основанию и монолитная железобетонная плита. Планировочные отметки составляют 123.0-124.0 м, а высота подвального этажа для зданий - 3.0 м (в паркингах подвал не предусмотрен).
Предварительный анализ геологического строения и гидрогеологических условий рассматриваемого участка показал, что из всего многообразия геологических и инженерно-геологических процессов главную опасность здесь могут представлять карстово-суффозионные провалы и подтопление территории. Именно для них оценивался геологический риск. Кроме того, из-за высокой сжимаемости четвертичных отложений существует вероятность осадок оснований фундаментов вспомогательных сооружений. Не исключено также развитие суффозии в период строительных работ и при прорывах водонесущих коммуникаций и газогенерации в грунтах из-за большого содержания в них органических веществ.
Для решения поставленной задачи разработана структура электронной базы данных, состоящая из 88 опорных точек (скважин). Из них 65 скважин пробурено в 2004-2005 гг. ФГУП ГСПИ (Государственный специализированный проектный институт), проводившим инженерные изыскания для строительства, а 23 скважины пройдены другими организациями в разные годы. Созданная база данных использовалась для по-
547
5*
Абс, 128124120116 112 108 104 100 96 92 88 84 80
отм., м
60 30 0 30 60 м
III
III
4 W
-.-.-и 6
Рис. 1. Геолого-гидрогеологический разрез по линии I-I, показанной на рис. 2-5. Условные обозначения: С2-з - средне-верхнекаменноугольные, C3VS - верхнекаменноугольные (воскресенская толща), J2_3bt-cl - средне-верхнеюрские (не-расчлененные батский и келловейский ярусы), J3CI, J3OX - верхнеюрские (келловейский и оксфордский ярусы), аQIV, laQIV - голоценовые аллювиальные и озерно-аллювиальные, tQIV - техногенные отложения. 1 - карбонатные породы, 2 - глины, 3 - супеси и суглинки, 4 - пески, 5 - суглинки и глины, 6 - насыпные грунты. Сплошными толстыми линиями показаны геологические, тонкими - литологические границы, пунктирными и штрихпунктирными - уровни грунтовых (УГВ) и подземных (УПВ) вод.
строения серии специальных карт на основе программного продукта MapInfo. Основными являлись геологические карты каменноугольных и юрских отложений, карты суммарной мощности келловей-оксфордских глин и техногенных грунтов, а также литологическая карта пойменных отложений. Их совместный анализ позволил выполнить инженерно-геологическое районирование территории по условиям развития карстово-суффозионных провалов и подтопления участка, провести фильтрационное моделирование и рассчитать устойчивость массива пород при техногенном изменении гидрогеологического режима, а в конечном итоге - количественно оценить опасность и риск указанных процессов.
ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
Геологический разрез участка строительства с глубины 50 м снизу вверх представлен (рис. 1): мячковско-суворовскими карбонатными породами среднего и верхнего карбона (C2-3mc-sv), верхнекаменноугольной Воскресенской глинистой толщей (C3vs), средне-верхнеюрскими песчано-
глинистыми отложениями батского и келловей-ского ярусов У2-3Ы-с1), верхнеюрскими глинами келловейского У3с1), оксфордского У3ох) и песча-но-глинистыми породами волжского у3у) ярусов. Выше залегают аллювиальные (aQIV) и озерно-аллювиальные (laQIV) преимущественно глинистые отложения голоцена, перекрытые насыпными грунтами (ОУ).
При построении карты каменноугольных отложений в пределах участка обнаружен доюр-ский эрозионный врез шириной от 100 до 600 м и более, вытянутый с севера на юг и на юго-запад в сторону Главной Московской ложбины, левобережным притоком которой он является (рис. 2). В его тальвеге, расположенном на абсолютных отметках 76-86 м, встречены локальные понижения доюрского рельефа эрозионно-карстового генезиса - карстовые котловины длиной до 90 м, шириной до 50 м и глубиной до 4 м. Тальвег Главной ложбины проходит в субширотном направлении южнее Нагатинской излучины р. Москва за пределами участка исследования [3, 9, 10].
На рис. 1-3 видно, что строение и условия залегания каменноугольных и юрских бат-келловей-ских отложений определяются наличием охаракте-
Рис. 2. Геологическая карта каменноугольных отложений: С2_з - средне-верхнекаменноугольные карбонатные породы дополнительной, не показанной на рис. 1 штриховкой, выделен элювий карбонатных пород (еС2_з); C3VS - верхнекаменноугольные глины Воскресенской толщи. Сплошными толстыми линиями показаны геологические границы, тонкими - изолинии кровли каменноугольных пород в абсолютных отметках, прямоугольниками и квадратами - контуры проектируемых зданий; I-I - линия разреза (см. рис. 1).
ризованного выше вреза и близостью Московской ложбины. Мячковско-суворовские породы выходят на доюрскую поверхность в днище и нижней части бортов вреза, а Воскресенские - в их верхней части и на водоразделах. Карбонатные породы в целом слабо кавернозные и трещиноватые. Сильно трещиноватые разности, встреченные в отдельных скважинах, образуют небольшие по мощности прослои. Лишь в одном месте на достаточно большом удалении от строительных площадок они становятся выветрелыми до состояния дресвы и щебня (см. рис. 2).
Мячковско-подольский напорный водоносный горизонт, приуроченный к средне-верхнекамен-
ноугольным отложениям, вскрывается повсеместно на абсолютных отметках 75.5-87.4 м. В настоящее время напор устанавливается на абсолютных отметках 104.3-107.7 м (см. рис. 1). В начале XX в. он находился на 4-5 м выше уровня воды в р. Москва на отметках 119-120 м и совпадал с уровнем грунтовых вод. За период 1930-1980 гг. в результате откачек подземных вод напор был снижен на величину (ДН0)тах = 20-25 м.
Доюрский эрозионный врез выполнен бат-келловейскими континентальными отложениями (см. рис. 1, 3), представленными преимущественно суглинками и супесями, а также песками. К ним приурочен келловей-батский напорный во-
Рис. 3. Геологическая карта юрских отложений. Верхнеюрские отложения: J3CI - глины келловейского яруса, J3OX -глины оксфордского яруса, J3V - песчано-глинистые породы волжского яруса. Сплошными толстыми линиями показаны геологические границы, тонкими - изолинии кровли в абсолютных отметках, штрихпунктирными - границы распространения песчано-глинистых бат-келловейских отложений (подстилающих верхнеюрские глины); I-I - линия разреза (см. рис. 1).
доносный горизонт, вскрытый на отметках 80.3-93.0 м и отделенный от грунтовых вод кел-ловейскими и оксфордскими полутвердыми и ту-гопластичными глинами. Мощность горизонта изменяется от 1.0-1.2 м в склонах до 4.9-6.9 м в тальвеге вреза. Абсолютные отметки пьезометрического уровня увеличиваются от 104.0-105.0 м на юге до 113.3-114.8 м на севере территории. Снизу горизонт ограничен слоем тяжелых туго-пластичных бат-келловейских суглинков. В верхней части склонов вреза и в его притоках, где в строении нижнего водоупора принимают участие и Воскресенские глины, а взаимосвязь мячковско-подольских и келловей-батских вод затруднена,
напор последних может увеличиваться до 115.8116.7 м (см. рис. 1). Максимальная величина снижения напоров келловей-батского водоно
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.