Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Инженерно-геологические изыскания должны обеспечивать изучение инженерно-геологических условий района (участка) строительства, включая геоморфологическое и геологическое строение, литологический состав, состояние и физико-механические свойства грунтов, гидрогеологические условия, неблагоприятные физико-геологические процессы и явления, а также составление прогноза изменения инженерно-геологических и гидрогеологических условий при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений.

В состав инженерно-геологических изысканий входят:

сбор, анализ и обобщение данных о природных условиях района (участка) строительства, включая материалы изысканий прошлых лет;

инженерно-геологическая рекогносцировка;

инженерно-геологическая съемка;

инженерно-геологическая разведка.

1. Физико-географические условия района

Ташкент расположен в северо-восточной части республики, на равнине в долине реки Чирчик, на высоте 440-480 м над уровнем моря и занимает территорию в 30 тысяч гектар. К востоку и северо-востоку от Ташкента расположены отроги западного Тянь-Шаня.

Климат. Ташкент располагается на границе субтропического и умеренно-континентального климатических поясов. В год выпадает 440 мм осадков, что, в сравнении с низменными полупустынными и пустынными областями, вследствие близости гор здесь довольно значительно. Морозы обычно весьма непродолжительны, но при прояснениях температура иногда снижается до минус 20°C и ниже, летом температура нередко достигает 35-40°C в тени. Минимальная температура - 29,5°C (20 декабря 1930 года), максимальная + 44,6°C (18 июля 1997 года). Весна и осень наступают рано. Это связано главным образом с тем, что прогрев и остывание воздуха происходит быстро вследствие отсутствия водоёмов.

· Среднегодовая температура - +14,8 C°

· Среднегодовая скорость ветра - 1,4 м/с

· Среднегодовая влажность воздуха - 56%

2. Геологическое строение

В геологическом строении территория района представлена двумя структурными этажами: Палеозойским фундаментом и осадочным чехлом. Территория района находиться в зоне относительно спокойного платформенного режима. Современный горный рельеф восточной части прилежащей территории сформирован интенсивными горообразовательными тектоническими движениями неоген-антропогенового времени, продолжающимися и поныне. Палеозойский фундамент сложен красноцветными и карбонатными породами девона и карбона, смятыми в линейные складки северо-восточного простирания, а также магматическими образованиями (гранодиорит-граниты карбона, аляскитовые граниты, сиенит-диориты и монцониты перми).

В строении осадочного чехла межгорных впадин участвуют мезо-кайнозойские песчано-глинистые платформенные аллювиально-деллювиальные образования. Более подробное описание в гидрогеологии района.

Основной структурно-тектонический план г. Ташкента унаследован от верхнеплиоценового и нижнечетвертичного периодов. Он проявляется в Ташкентском поднятии, разделившем высокие террасы на западный и восточный блоки, и Чирчикской депрессии. Структурами второго порядка являются Чигатайское поднятие и Каракамышский прогиб.

В среднечетвертичное время основные структуры дробились на мелкие купола и прогибы. Складчатые дислокации на границы средне - и вехнечетвертичного времени изменили структурный план. Ташкентское поднятие «поглотило» прогиб того же названия, а Чирчикская депрессия расширилась к северо-западу за счет поглощения Чирчикского поднятия.

На основе анализа геологического и тектонического строения, гидрогеологических условий и гидродинамической структуры геофильтрационного потока были выделены следующие водонапорные и водообменные системы:

а) Бозсуйская искусственная водонапорная система четвертичного водоносного комплекса («эксплуатационный горизонт»);

б) Чиланзарско - Юнусабадская техногенная водообменная система (в лессовидных покровных породах), взаимодействующая с Бозсуйской водонапорной системой путем вертикального водообмена;

в) Чирчикская природно-техногенная водонапорная система в отложениях современной долины реки Чирчик;

г) Взаимодействующая Чирчик - Бозсуйская водонапорно-дренирующая система.

История тектонического развития Приташкентского района связана с его расположением в зоне перехода от орогена к платформе. С этим связаны и особенности проявления здесь сейсмичности. В тектоническом отношении полигон расположен на сочленении геотектонических областей постплатформенного Тяньшаньского орогена восточной части Туранской плиты. Палеозойский фундамент Приташкентского района расположен на абсолютных отметках от 800 до 3000 метров ниже уровня моря и покрыт 1-3 километровой толщей мезокайнозойских отложений. Поверхность палеозойского фундамента испытывает общее погружение с востока на запад. Большинство поднятий и прогибов пересечены разрывными нарушениями, создающими блоковое строение фундамента. Основными элементами поверхности палеозойского фундамента, где расположен геодинамический полигон, является Каржантаусское поднятие и Ташкентско-Голодностепский прогиб. Этот прогиб (впадина) зародился в олигоцене и служит переходной границей между Тянь-Шанем и Туранской плитой. Протяженность впадины в направлении юго-запад - северо-восток около 200 км, а ширина - 25-30 км.

Палеозойский фундамент Приташкентского района разбит крупными разломами. В западной части района, прилегающей к г. Ташкенту, простирается Келесский, Каракамышский, Чирчикский разломы и Ташкентская флексурно-разрывная зона. Эти разрывные нарушения простираются в направлении юго-запад - северо-восток [1,2]. Мезозойско-кайнозойский чехол Приташкентского внешнеорогенного прогиба является продолжением на юго-запад Каржантаусского разлома в виде флексурно-разрывной зоны.

Серия северо-восточных разломов палеозойского основания г. Ташкента (Ташкентский, Каракамышский, Чирчикский и др.), по-видимому, - составляющая часть Каржантаусского разлома.

Каржантаусский разлом со своей флексурно-разрывной зоной располагается на границе участков различного движения поднятий и Ташкентско-Голодностепского прогиба, по середине которой течет р. Чирчик [3]. На всем протяжении от пос. Таваксай этот разлом четко фиксируется на правом берегу р. Чирчик надвиганием палеозойских пород на отложения мезокайнозоя [2]. Эта разрывная зона является тектонически активной, о чем свидетельствуют такие сильные землетрясения, как Ташкентское 26.04.1966 г., Таваксайское 6.12.1977 г., Назарбекское 11.12.1980 г. Эпицентры этих землетрясений находятся вблизи Ташкентской флексурно-разрывной зоны.

Фексурно-разрывные зоны - «живые» нарушения, участвующие в формировании современного рельефа. Система северо-восточного простирания нарушений является активной в современный период и синхронно развивается с альпийскими пликативными структурами, создающими горст-антиклинали и грабен-синклинали [3].

Поверхность палеозойского фундамента в пределах г. Ташкента имеет сложное блоковое строение. Блоки имеют размеры от 1.5х2 до 5х5 кв. км. В центральной части города между двумя выступами пород палеозоя простирается с северо-запада на юго-восток глубокий грабен, в пределах которого находится большая часть эпицентров повторных землетрясений.

Основные формы рельефа территории Приташкентского района, как и всей территории Средней Азии, созданы мощными тектоническими движениями, начавшимися в конце палеогена (30-40 млн. лет тому назад) после ухода Палеогенового моря. Максимальная амплитуда вертикальных перемещений, начиная с конца палеогена, достигает 10 км и более, из них за четвертичный период - не менее 2-5 км. Современный рельеф образовался в результате неогеновых и нижнечетвертичных тектонических явлений. Процессы формирования тектонических структур и форм рельефа продолжаются и в настоящее время.

3. Гидрогеологические условия

Изучение процессов подтопления при инженерно-хозяйственном освоении территории является весьма актуальной задачей. Корректно ее решить помогают методы математического моделирования и современные ГИС-технологий. Они, например, позволяют оценить роль техногенеза в формировании региональных и локальных изменений гидрогеологических и инженерно-геологических условий на территории г. Ташкента, что облегчит принятие оптимальных решений в сфере управления природными ресурсами и контроля экологического состояния окружающей среды.

В последние годы на территории г. Ташкента наблюдается интенсивный подъем уровня грунтовых вод (УГВ), в некоторых местах до 2-7 метров, что усилило процессы подтопления, загрязнения, засоления, привело к деформации зданий и сооружений. Для уточнения причин этого явления необходимо создание математических моделей, адекватно отражающих гидрогеологическая условия на территории города, учитывающих роль метрополитена, водопроводно-канализационной и коллекторно-дренажной сетей, а также влияние перепланировки городской среды (ликвидация естественных дрен - оврагов, саев). Ещё одной актуальной задачей является изучение взаимосвязи техногенных и подземных вод, выявление условий и мест формирования техногенной верховодки.

Учёт всех этих факторов при моделировании геофильтрационных процессов, происходящих на территории г. Ташкента, позволит получить более достоверное представление о режиме подземных вод и выработать рекомендации по снижению негативных последствий.

Город Ташкент расположен в центральной части Средней Азии на сочленении Тяньшанского орогена и Туранской плиты в пределах Приташкентской впадины, правобережной долины р. Чирчик и Чирчик-Келесского водораздела, Полтарацко-Чиназского поднятия (рис. 1, 2.). Подготовка территории к строительству (вертикальная планировка, вскрытие котлованов, прокладка дорог и подземных коммуникаций, строительство линий метрополитена, подземных переходов и дорог) приводит к изменению гидрогеологической обстановки в пределах города.

Город представляет собой многокомпонентную функциональную систему, динамически воздействующую на геологическую среду. Эта система весьма неоднородна, режимообразующие факторы и условия отличаются большой изменчивостью во времени и пространстве. Учет одних факторов подтопления без учета других факторов приводит к заведомо неверным прогнозам. Следовательно, для улучшения мелиоративного состояния застроенной территории требуется полный учет факторов, вызывающих подтопление.

Одним из основных методов для изучения и прогнозирования процесса подтопления служит математическое моделирование гидрогеологических условий территорий города в пределах перспективной административной границы. А для оптимизации и информационного обеспечения научной и производственной деятельности специалистов института ГИДРОИНГЕО, а также для обоснования принятия решений наилучшим образом подходят ГИС-технологии.

Созданный и постепенно наращиваемый информационный массив представлен таблицами, графиками и набором электронных карт в виде базовых слоев ArcView 3. При решении других гидрогеологических задач, таких как оценка эксплуатационных запасов, создается отдельный комплект карт: геофильтрационная, естественных ресурсов, эксплуатационных запасов и т.д. Также собирается дополнительная цифровая информация по гидрогеологическим параметрам и геохимическим показателям.

Информационная система месторождений подземных вод в виде совокупности цифровых карт и базовых информационных таблиц представляет подробную характеристику гидрогеологического района. Она слагается из описи водоносных слоев, имеющихся в этом районе, сведений о запасах и водоотборе, водопотребителях и целях использования подземных вод, их режиме и качестве по всей территории и на водозаборах, техническом состоянии водозаборных сооружений и т.д.

Созданные в ГИС векторные карты позволяют оперативно и в наглядном виде получать гидрогеологическую и гидрологическую информацию (количественную и качественную характеристику водоносного горизонта, паспортные данные скважин и т.д.) по любому участку в пределах г. Ташкента.

Информационная система представлена в виде электронных тематических карт (фактического материала, геологическая, минерализации и загрязнения подземных вод, гидрогеологическая), разрезов и информационных таблиц (сведения по скважинам, загрязнению, водоотбору и др.). Векторные карты составлены в системе координат Гаусса-Крюгера (Пулковская обсерватория, 1942 г.), которая позволяет определять местоположение водопунктов с точностью 5 м.

Грунтовые воды, транзитом поступающие на городскую территорию с северо-востока, получают питание из ирригационной системы Бозсу (Анхор, Калькауз и др., что отображается на карте гидроизогипс и гидрогеологических разрезах в виде ирригационно-грунтовых «бугров»), за счет фильтрационных потерь из подземных коммуникаций и «озёр». Они частично дренируется каналами Каракамыш, ниж. Бозсу, Бурджар, Актепа, Саларом, арыками Чаули, Чорсу и др., что на карте проявляется в виде депрессионных понижений УГВ.

Гидрогеологическое районирование гидродинамической структуры города проводилось на основе пространственного ГИС-анализа. С учетом геологического и тектонического строения было выделено несколько зон: 1) западный склон Ташкентского поднятия; 2) юго-восточный склон Ташкентского поднятия - долины Бурджара, Чаули, Салара; 3) северо-западный склон Ташкентского поднятия. Восточная граница третьей зоны проходит по Бозсу до головной части канала Кечкурук, южная ограничивается водоразделом (Чигатайское поднятие), северо-западная - долиной Каракамыша.

Нами рассмотрено движение грунтовых вод в системе, отражающей неоднородный безнапорный водоносный горизонт. Снизу он подстилается произвольным негоризонтальным водоупором, сверху - свободной поверхностью. Последняя формируется за счет инфильтрации поливных вод, потерь и утечек из подземных коммуникаций, процессом взаимодействия с поверхностными водами (каналы, реки), за счет испарения и под воздействием водоотбора. Область исследования представлена в виде растра, шаг сетки выбран равным 250 м.

Площади малопроницаемых фаций в зоне аэрации на территории Ташкента вероятно обуславливают формирование техногенной верховодки. Она формируется при начальном градиенте фильтрации J_o=f(K_в, h; m_в), где К_в - коэффициент фильтрации, m_в - мощность мелкоземов, h - слой воды над относительным водоупором или возможная мощность верховодки. При H?4/3m_вJ_o водообмен между покровными мелкоземами и подстилающими отложениями весьма мал или практически отсутствует (относительный водоупор), поэтому и формируется верховодка.

Анализ гидродинамической структуры позволил выделить основные факторы подтопления г. Ташкента: а) расходы оросительной (транзитной) сети; б) площадные инфильтрационные потери и утечки из подземных коммуникаций (водоводы теплотрассы, канализация); в) снижение естественной дренированности (засыпка овражно-балочной системы при планировке городской территории); г) водность р. Чирчик (подпорно-дренирующая роль долины); д) недостаточная мощность искусственного дренажа (вертикального и горизонтального, q_др» 1.0 л/с га); е) подпор ГВ трассой метрополитена.

За основу для выделения гидродинамических районов были приняты следующие признаки:

а) завершенность (условная) гидрогеологического процесса - питания, оттока, дренирования (однородный балансовый район). Она обусловлена следующими признаками (критериями и показателями): геологическим строением (распространение однородных фациально-литологических комплексов: аллювиальных, аллювиально-пролювиальных, пролювиальных и др.); особенностью геологического разреза: одно-двухслойные, проницаемые или малопроницаемые и др.;

б) тектоническое строение;

в) гидрогеологические условиями (гидрография, водохозяйственные условия, развитие водонапорных и водообменных систем).

Выделены следующие гидродинамические районы (структуры):

1. Чирчикский (подземные воды современной аллювиальной долины Q_II-IV - высокопроницаемая, однослойная водонапорная система);

2. Причирчикский (аллювиальные отложения, погребенные под мощным 15-40 - метровым слоем лессовидных пород - двухслойная водонапорная система Палеочирчика);

3. Юнусабадский (водоносный комплекс верхнеплиоценовых, нижнечетвертичных и среднечетвертичных отложений - воды спорадического распространения);

4. Центральный (водоносный комплекс среднечетвертичных аллювиально-пролювиальных неоднородных отложений);

5. Каракамышский (водоносный комплекс аллювиально-пролювиальных верхнечетвертичных неоднородных отложений);

6. Чиланзарский (водоносный комплекс верхнечетвертичных аллювиально-пролювиальных неоднородных отложений).

В схематичном виде гидрогеологические условия территории показаны на карте. Границы гидродинамических районов проходят по Причирчикскому, Ташкентскому, Чигатайскому поднятиям (валам) и гидравлическим границам (каналам Бозсу, Калькауз, Анхор, проходящим по водоразделам).

Гидрогеологические исследования при инженерных изысканиях

4. Процессы и явления

Территория Ташкента расположена в сейсмоактивном районе. Наиболее сильные землетрясения (7-8 баллов) ощущались в г. Ташкенте в апреле 1866 г., 4 февраля и 4 апреля 1868 г., 29 ноября 1886 г., 7 июня 1924 г., 3 ноября 1946 г., 26 апреля 1966 г., 11 декабря 1980 г. На территории Ташкента или в непосредственной близости от него за последние сорок лет произошло три разрушительных землетрясения: Ташкентское 26 апреля 1966 г. (эпицентр в г. Ташкенте), Таваксайское в декабре 1977 г. (эпицентр в 40 км к северо-востоку от Ташкента) и Назарбекское 11 декабря 1980 г. (эпицентр на западной окраине г. Ташкента). Эпицентры этих землетрясений находятся вблизи или в пределах сейсмогенерирующих Ташкентской флексурно-разрывной зоны и Каржантаусского разлома, в зоне сочленения Тянь-Шаньского орогена и Туранской плиты. Исходная сейсмичность города равна 8 баллам. Сейсмотектонические исследования позволили выделить Пскентско-Ташкентскую сейсмогенную зону (протяженность 220 км, ширина 10-20 км), где возникают и распространяются землетрясения силой 8 баллов. Кроме «собственных», в Ташкенте и прилегающих к нему районах ощущаются «транзитные» землетрясения, при этом их интенсивность в отдельных случаях увеличивается и город становится локальной площадью относительно повышенной сотрясаемости. Территория Ташкента раздроблена разломами, входящими в состав Приташкентской флексурно-разрывной зоны, поэтому прохождение через нее упругих колебаний, видимо, вызывает резонанс, усиливающий на 1-2 балла интенсивность «транзитных» землетрясений.

5. Классификация горных пород их распространение на данном участке и их характеристики

Для классификации осадочных горных пород района характерны два основных фактора. Палерусло и пойменные отложения палеоЧирчика. Для первого характерны пасчано-валуно-галечные отложения, для второго лессовидные разновидности (глины, суглинки, супеси, мелко-тонкозернистые пески).

Транспортируемый осадочный материал осаждался в пониженных участках рельефа. Скорость накопления осадка колеблется в очень широких пределах - от долей миллиметра (глубоководные части морей и океанов) до нескольких метров в год (в устьях крупных горных рек).

Длительное и устойчивое погружение области осадконакопления предопределяет образование мощной, однородной осадочной толщи. В случае частой смены тектонического режима происходит переслаивание осадков, различных по составу и строению.

В процессе переноса и осаждения осадочного материала под влиянием механических, химических, биологических и физико-химических процессов происходит его сортировка и избирательный переход в твердую фазу растворенных веществ. Этот процесс называется осадочной дифференциацией. Образовавшиеся в результате осадочные породы в большинстве своем отличаются от магматических и метаморфических более простым химическим составом, высокой концентрацией отдельных компонентов или более высокой степенью однородности частиц по размеру.

Следует иметь в виду, что наряду с дифференциацией может происходить и смешивание осадочного материала (интеграция), поступающего из разных источников сноса. Этот процесс приводит к образованию полиминеральных пород, слагающихся как разнородными обломочными компонентами, так и биогенными и хемогенными образованиями.

Это перемещение называется транспортировкой. Транспортировка, как правило завершается осаждением материала. Эта стадия - стадия преноса и осаждения вещества называется седиментогенез (сложное явление, включающее механическое, химическое выветривание, дифференциацию продуктов выветривания, образование и разрушение коллойдных и ионных систем).

Заключение

Рабочая гипотеза формируется в результате изучения, обобщения и анализа собранных по району (участку) строительства материалов, характеризующих его природные условия в общем комплексе или по отдельным элементам, а также материалы изысканий, выполненных ранее для обоснования проектирования других строительных объемов.

В процессе проведения инженерно-геологических изысканий и обработки получаемых сведений рабочая гипотеза постоянно уточняется и видоизменяется: одни положения, ее составляющие, подтверждаются и детализируются, другие отвергаются и заменяются новыми, соответствующими полученным результатами или, по крайней мере, им не противоречащими.

Уточнение рабочей гипотезы, особенно в процессе инженерно-геологической съемки, может коренным образом повлиять на объемы и методику геологического строения разреза, механизма смещения пород на склоне. могут быть выявлены такие особенности, которые либо докажут целесообразность иного, более рационального размещения выработок, либо изменят порядок их проходки и глубину, либо исключат необходимость проходки отдельных из них.

Сбор, анализ и обобщение данных о природных условиях производятся в целях разработки рабочей гипотезы об инженерно-геологических условиях района (участка), определения категорий сложности этих условий, обоснования направленности изысканий, необходимого состава работ, оптимальных объемов и рациональных методов их производства.

Размещено на Allbest.ru