Изучение инженерно-геологических условий строительства на акваториях и берегах

Изучение инженерно-геологических условий строительства разнообразных сооружений на акваториях морей, озер, рек невозможно без геофизических методов (Литвинов Э.М., 1993).

1. Основные задачи инженерно-геологических исследований акваторий. Интенсивное освоение шельфа океанов и морей для подводной добычи нефти и газа, строительства разнообразных прибрежных и речных объектов (портов, плотин, дамб, газонефтепроводов, тоннелей, каналов, мостов и др.) привело к появлению инженерной геологии акваторий. Перед ней ставятся различные задачи:

• расчленение прибрежных и донных осадков по литологии, возрасту, условиям осадконакопления;
• определение глубины залегания коренных пород или мощности современных осадков;
• восстановление палеогеографических условий формирования берегов, бухт, заливов и петрофизических свойств горных пород;
• картирование тектонических нарушений, зон трещиноватости и закарстованности скальных пород;
• изучение сейсмостойкости, физико-механических, прочностных и водно-физических свойств горных пород в массиве и на образцах;
• анализ связи подземных вод на суше с водами окружающих акваторий;
• оценка экологических последствий строительства.

Решение этих задач проводится на стадии предварительных изысканий под строительство, в ходе технического проектирования и эксплуатации сооружений.

В комплекс инженерно-геологических исследований акваторий входят: инженерно-геологическое картирование, геофизические исследования на акваториях и прибрежных участках, бурение скважин, проходка разведочных горных выработок с целью изучения горных пород в массиве и отбора образцов для лабораторных испытаний, геофизические исследования скважин.

2. Целевые и технологические комплексы геофизических методов инженерно-геологических исследований акваторий. Даже в самых благоприятных условиях один геофизический метод не может решить перечисленные в п. 1 задачи, поэтому одновременно используются несколько методов. Реализация комплексных геофизических исследований акваторий облегчается возможностью измерений нескольких геофизических параметров с одного движущегося судна, что во много раз сокращает стоимость и время проведения изысканий.

Расчленение горных пород по литологии, условиям залегания, физико-механическому состоянию, обводненности пресными или минерализованными водами осуществляется следующим акваториальным технологическим комплексом геофизических методов: сейсморазведкой методом непрерывного сейсмического профилирования (НСП), многоразносными электрическими (ВЭЗ-ДОЗ) и одноразносными электромагнитными (ЭМЗ) зондированиями, съемкой естественных электрического (ЕП) и температурного (ТП) полей. НСП служит для расчленения слоистых осадков, определения глубины залегания коренных (особенно скальных) пород, являющихся наилучшим основанием для сооружений, картирования тектонических нарушений и зон трещиноватости, оценки устойчивости и прочностных свойств массивов горных пород. ВЭЗ-ДОЗ и ЭМЗ дают информацию о физико-геологическом состоянии массивов пород, в том числе их закарстованности, трещиноватости, водонасыщенности. Метод ЕП позволяет разделить участки распространения скальных, песчаных и глинистых пород, отличающихся соответственно нулевыми, отрицательными и положительными естественными потенциалами. Метод ЕП служит также для изучения мест фильтрации вод из водохранилищ, рек или притока в них подземных вод. Совместное применение сейсморазведки и электроразведки позволяет решать практически все задачи, рассмотренные в 5.3.1.

Акваториальные (чисто водные) исследования сочетаются с наземными и скважинными геофизическими исследованиями на прибрежных участках.

Примером совместного применения наземного электропрофилирования (ЭП) и речных резистивиметрических наблюдений (определение электропроводности воды в реке) для изучения интенсивности карстовых явлений в хорошо растворимых породах могут служить исследования, выполненные вблизи одного из крупных химических заводов (рис. 5.7). Производство серной кислоты на этом заводе привело к непредвиденному привносу кислотных растворов в подземные воды, что повлекло за собой повышение агрессивности вод по отношению к присутствующим в разрезе гипсоносным породам. В результате процесс карстообразования в этих породах, залегающих на незначительной глубине, усилился. Стали увеличиваться существующие и возникать новые полости. Соединяясь между собой, они образовали протяженные водотоки, по которым растворенные вещества начали выноситься в реку. Повторные наземные наблюдения кажущихся сопротивлений () методом ЭП и измерений электропроводности воды в реке позволили выявить положение основных водотоков и оценить развитие карстового процесса во времени.

Рис. 5.7. Результаты наземного электропрофилирования и речной резистивиметрии для изучения техногенных карстовых явлений: а - план, б - графики по профилю III в моменты времени и ; I-IV - профили наблюдений; 1 - водотоки, 2 - зоны разгрузки (повышен-ная проводимость воды) в реке