Глава 5. Современные геологические и инженерно-геологические процессы

Для территории Московской области наиболее характерны такие виды опасных природных процессов: наводнения, оползни, провалы грунта, ураганы, засухи (как результат лесные и торфяные пожары). На территории области отмечались и землетрясения (слабые сейсмические волны доходили из Средиземноморской геосинклинальной области, а так же из Средней Азии), но в последние од активизировались антропогенно обусловленные геологические опасные процессы (провалы, приседания грунта, карст), что может являться следствием антропогенных землетрясений.

Московская область расположена в центре древней платформы, что обуславливает слабое проявление тектонических процессов. Проявление опасных тектонических процессов на территории области в историческое время не отмечено. Хотя регулярно фиксируются землетрясения, большинство из них имеют эпицентры за многие тысячи километров. Ни в летописях, ни в литературных источниках нет сообщений ни об одном местном землетрясении. Имеется лишь упоминание о колебаниях в 1230 г. во «владимирской земле», интенсивность которых может быть оценена в 4-5 баллов. Центральная сейсмическая станция (ЦСС) «Москва», действующая с середины 30-х годов прошлого века, не зарегистрировала ни одного землетрясения, очаг которого располагался бы в пределах города и его окрестностей. Самые близкие к г. Москве эпицентры слабых и умеренных землетрясений находились в Рязанской, Тверской и Кировской областях.

Вместе с тем определенную угрозу высотным зданиям и сооружениям на территории Московской области представляют низкочастотные колебания, вызываемые прохождением сейсмических волн от крупных землетрясений. Например, возникающих на глубинах 60-180 км в Восточных Карпатах, в районе Вранча, расположенном на территории Румынии севернее г. Бухареста, на расстоянии около 1400 км от г. Москвы. Так, во время землетрясений 1977 г. и 1986 г. на 14-18-х этажах зданий башенного типа в Москве интенсивность колебаний, по-видимому, достигала 6-ти баллов, сопровождаясь повреждениями в виде небольших трещин на стыке стен и потолков. Наблюдались заметные качания шпиля здания МГУ на Воробьевых горах. Имеются также сведения о «великом» землетрясении 1802 г. и о более ранних сильных Вранчских землетрясениях (Уломов, 2007)

Если рассмотреть тектоническую карту области то становится видно, что тектонические условия не однородны. Территория Подмосковья занимает центр и юго-западный склон Московской синеклизы - крупнейшей платформенной структуры, формирование которой началось в конце рифея и окончательно завершилось в девонское время. Она представляет собой обширный чашеобразный прогиб докембрийского фундамента платформы, размерами примерно 1000х450 км, ориентированный удлиненной осью на восток - северо-восток (Вагнер, 2003).

Кристаллический фундамент Русской платформы в приделах Московской области имеет древние разломы - авлокагены, которые в геологическом прошлом являлись очагами вулканизма. Согласно авлокагены являются районами проявления повышенной геомагнитной активности. Наиболее глубокий из них Пачелмский, занимает территорию Зарайского, Каширского, Озерского, Чеховского районов.

Так же на территории области предполагается наличие еще двух авлакогенов: Подмосковного и Гжатского. Они пересекают центральную часть области, в том числе и южную часть Москвы.

В западной части Московской области, уходя частично на территорию соседней Смоленской, располагается обширная, овальная по форме Гжатская впадина, в пределах которой скважинами зафиксирована глубина фундамента порядка 2600 м (в районе к югу от Волоколамска). К юго-востоку и востоку от нее находятся две линейно вытянутые узкие впадины: расположенная чуть восточнее Москвы почти широтная Подмосковная впадина (с глубиной залегания фундамента более 4200 м в районе Ногинска) и такая же глубокая Пачелмская впадина, протянувшаяся от истоков реки Рожайки вдоль долины реки Северки на юго-восток, к Зарайску и Рязани.

Необходимо сказать несколько слов о неотектонике рассматриваемого региона. Изучение современных движений земной коры показывает, что территория области продолжает жить довольно активной неотектонической жизнью. В неоген-четвертичное время она испытала серию поднятий и опусканий, причем преобладали подъемы, выразившиеся в суммарной за этот период амплитуде в 50 метров. Новейшие измерения показывают, что в настоящее время северо-западные районы области (в частности, Смоленско-Московская возвышенность) испытывают подъем с амплитудой 1-8 мм в год, а восточное Подмосковье (Мещерская низменность), наоборот, опускается на 5-6 мм в год. В целом можно заключить, что современные колебания земной поверхности области носят волнообразный, но в общем равноамплитудный характер, так что ожидать повышения контрастности рельефа в Подмосковье в сколько-нибудь значительных масштабах не приходится.

Наибольшую потенциальную опасность несут авлокагены, которые пересекают область широтно и на юге меридианально. Нужно сказать, что эти крупные районы разломов приурочены к территориям с высокой плотностью населения, в том числе к южной части города Москвы. В отмеченных районах возможны смещения пластов горных пород, поэтому это нужно учитывать при организации систем расселения и строительстве. Так, на территории Москвы, эти потенциальные опасности учитывают (например, об этом пишет Петренко С.И., Парецкая М.Н., Рапутова М.Б. 1990). Таким образом, рассматривая по районам потенциальную тектоническую опасность стоит сказать, что наибольшая опасность относится к районам: Зарайскому, Озерскому, Ступинскому, Чеховскому, Можайскому, Рузскому, Одинцовскому, Люберецкому, Ногинскому и Павлово-посадскому.

Современные геологические процессы и явления возникают под влиянием естественных, природных факторов. К ним относятся: оползни, выветривание, речная эрозия, заболачивания, механическая и химическая суффозия, оврагообразование.

Оползень- отделившаяся масса рыхлых пород, медленно и постепенно или скачками оползающая понаклонной плоскости отрыва, сохраняя при этом часто свою связанность и монолитность и неопрокидывающаяся. Оползни возникают на склонах долин или речных берегов, в горах, на берегах морей, самые грандиозные на дне морей. Наиболее часто оползни возникают на склонах, сложенныхчередующимися водоупорными и водоносными породами. Смещение крупных масс земли или породы посклону или клифу вызывается в большинстве случаев смачиванием дождевой водой грунта так, что массагрунта становится тяжелой и более подвижной. Может вызываться также землетрясениями или подрывающейработой моря. Силы трения, обеспечивающие сцепление грунтов или горных пород на склонах, оказываютсяменьше силы тяжести, и вся масса горной породы приходит в движение.

На самом склоне 3 надпойменной террасы оползневые процессы продолжаются особенно в прибровской части, где очень ярко виден «пьяный лес». Ниже по территории от оврага Гнилуша оползневые валы хорошо видны с поверхности 2 надпойменной террасы вдоль продолжения уступа.

Выве́тривание — совокупность процессов физического и химического разрушения горных пород и слагающих их минералов на месте их залегания: под воздействием колебаний температуры, циклов замерзания и химического воздействия воды, атмосферных газов и организмов.

Выветривание происходит за счёт совокупного воздействия на верхнюю оболочку литосферы агентов (факторов) выветривания из гидросферы, атмосферы и биосферы. В результате образуются кора выветривания и продукты выветривания. Выветривание может проникать на глубину до 500 метров.

Эрозия (от лат. erosio — разъедание) — разрушение горных пород и почв поверхностными водными потоками и ветром, включающее в себя отрыв и вынос обломков материала и сопровождающееся их отложением.

Наиболее ярко в районе полевой практики проявлена эрозия, производимая р. Москва. Она выработала долину глубиной не менее 40м при ширине в многие километры. При этом наибольшую ширину долина имеет на 3 уровне надпойменной террасы. На уровне нижних 15-20м. Ширина долины (в пределах 1,2 подпойменных и надпойменных террас) уже в 2-3 раза меньше.

Заболачивание — постепенное насыщение почвы водой до топкого состояния. Для этого устраиваются небольшие плотины — с тем, чтобы был подъем воды до 0,2 м, а размыв грунта происходил на глубину до 1,0 м.

Наибольшие участки заболачивания наблюдались нами между оползневыми валами у подножья 3-ей надпойменной террасы, под уступом 2-ой надпойменной террасы заболачиваемость проявлена сильнее, местами видны лужи. Поскольку в разрезах 2-3 надпойменных террас нет пород, которые могли бы служить водоупорами, заболачиваемость может быть вызвана высоким положением зеркала грунтовых вод близ русла реки.

Механическая и химическая суффозия.

Механическая суффозия наблюдается у подножья склонов и оврагов, где в местах выходов грунтовых вод создаются большие градиенты фильтрации. На правом высоком берегу р. Москвы прослеживаются многочисленные родники, большинство которых являются очагами механической суффозии. Наибольшую опасность представляют скрытые пустоты. Развитию суффозий способствуют литологический состав пород, легкая их размываемость в воде, наличие вертикальной трещиноватости в оползневых блоках и многочисленных ходов землероев.

В местах появления механической суффозии у выходов родников и ключей образуются конуса выноса. В настоящее время, благодаря облицовке берегов, засыпке мелких речных долин и оврагов, дренирование и осушение склонов процесс механической суффозии значительно сократился.

Химическая суффозия, в результате которой возникают карстовые явления в известняках и доломитах, происходит в связи с растворяющим действием текущих подземных вод. В зоне вертикальной циркуляции вод образуются поноры и карстовые воротники.

Испытание грунтов методом динамического зондирования УБП-15 (назначение, конструкция установки, параметры измерений в процессе проведения испытания, результаты обработки данных испытания).

Цель работы – ознакомиться с сущностью метода, его назначением, используемым оборудованием и методикой обработки результатов испытаний грунтов динамическим зондированием.

Отчётные материалы по работе:

1. Краткие сведения и методе.

2. Используемое оборудование (рисунки, параметры).

3. Графический и табличный материал результатов обработки данных испытания грунтов динамическим зондированием.

Динамическое зондирование является полевым методом непрерывного изучения свойств грунтов вдоль вертикальной оси зондировочной скважины. Метод заключается в определении сопротивления грунтов внедрению зонда, состоящего из конического наконечника и штанги под действием динамической нагрузки. Метод применим для глинистых, песчано-глинистых и песчаногравийных отложений. Методом динамического зондирования решаются следующие задачи: расчленение разреза песчано-глинистых грунтов на слои и линзы, ориентировочная оценка физико-механических свойств грунтов. Динамическое зондирование значительно сокращает стоимость изысканий и срок проведения полевых работ.

Испытание грунтов динамическим зондированием позволяет решать следующие задачи:

- выявление в однородных по литологическому составу участков с разной плотностью сложения (таблица 17);

- устанавливать литологические границы в многослойной толще и уточнять их положение между скважинами. Для этого часть точек зондирования располагают рядом с буровыми скважинами;

- для ориентировочной оценки значений угла внутреннего трения и модуля общей деформации

 

Требованиям ГОСТ 19912-74 и СН 448-72 и оборудованию для динамического зондирования грунтов отвечает установка УБП-15М (буровая пенетрационная модернизированная) для ударно-канатного бурения скважин на глубину до 15 м (рис. 3), выпускаемая Угличским заводом Гидропроекта в комплекте с навесным приспособлением для зондирования (рис. 4).