ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКУЮ ТИПИЗАЦИЮ УЧАСТКОВ ВОЗВЕДЕНИЯ МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ

THE MAIN FACTORS DETERMINING THE ENGINEERING-GEOLOGICAL TYPIFICATION OF TERRITORIES, BUILDING OF BRIDGES

Nadezhda Korvet

candidate geological-mineralogical sciences, associate professor of Saint-Petersburg State University,

Russia, Saint-Petersburg

Daria Zaverchinskay

master^,s of Saint-Petersburg State University,

Russia, Saint-Petersburg

АННОТАЦИЯ

Рассмотрены факторы, определяющие инженерно-геологическую типизацию участков возведения мостовых переходов в некоторых регионах России.

ABSTRACT

The factors governing the engineering-geological typification of territories of building of bridges in some regions of Russia.

Ключевые слова: инженерно-геологическая типизация; мостовые переходы.

Key words: engineering-geological typification; bridge crossings.

Строительство и эксплуатация сооружений на конкретной территории, определяются, прежде всего, её природными особенностями, которые применительно к целям строительной практики именуются, как «инженерно-геологические условия (ИГУ)». Основные элементы ИГУ (рельеф, геологическое строение, гидрогеологические особенности, природные или техногенные геологические процессы) на различных участках территории могут быть в значительной степени схожими или различаться по одному или нескольким признакам. В связи с этим, при её инженерно-геологическом изучении, оценивают влияние перечисленных элементов на строительство сооружения и его эксплуатацию, и выделяют среди них главные существенные элементы, обобщающие оценку инженерно-геологической обстановки всей территории в целом и отдельных её участков. Для целенаправленной и обоснованной схематизации знаний об инженерно-геологических особенностях территории проводится их типизация по инженерно-геологическим условиям: выделяют участки или группы участков по признакам, присущим каждому из них. Для её выполнения производится выбор признаков, выступающих в роли типообразующих факторов, по которым участки будут характеризоваться определёнными типичными особенностями ИГУ с учетом требований конкретных видов строительства. Выполненная инженерно-геологическая типизация, является необходимым этапом исследований, позволяющим перейти к картографированию и комплексной характеристике выделенных категорий инженерно-геологических условий (ИГУ) [4].

В статье рассматриваются факторы, определяющие особенности инженерно-геологической типизации участков возведения мостовых переходов в различных инженерно-геологических условиях РФ (территории Калининградской, Ленинградской, Московской и Псковской областей, республик Дагестан и Башкортостан).

Оценка ИГУ исследуемых участков, полученная в процессе инженерно-геологических изысканий организацией ООО «Проект-Строй», а также анализа литературных источников, показала, что типичные для каждого рассматриваемого участка инженерно-геологические особенности сформировались в процессе геологического развития под влиянием определённых факторов (признаков). Эти факторы и были рассмотрены как типообразующие классификационные признаки при типизации участков по инженерно-геологическим условиям [2; 3].

Согласно «Схеме инженерно-геологического районирования территории СССР», участки расположены в пределах инженерно-геологических регионов первого порядка, выделенных по структурно-тектоническому признаку: Русской платформы и Альпийского горно-складчатого сооружения [2]. Структурно-тектонические особенности регионов в значительной степени определяют различие инженерно-геологических условий территорий, расположенных в их пределах [1]. Прежде всего, это выражается в размещении в земной коре горных пород с конкретными инженерно-геологическими характеристиками. Горные породы являются главным объектом ИГУ в системе: основание – сооружение, они участвуют в геологическом строении территорий, в них содержатся подземные воды, в них могут проявляться разнообразные геологические процессы.

Рассматриваемые регионы характеризуются различной сейсмической активностью. В пределах первого региона она составляет 5 баллов, а в республике Дагестан отличается повышенными значениями (на участке моста через р. Сулак сейсмичность составляет 8,7–8,9 баллов, на участке моста через канал Самур-Дербент – 9,1–9,2 балла). Это требует при обосновании строительства мостовых переходов руководствоваться соответствующими нормативными документами, предусматривающими строительство в сейсмических районах. Так, в соответствии с ними, сейсмичность площадок строительства мостовых опор с массивными фундаментами мелкого заложения устанавливают в зависимости от сейсмических свойств грунта расчетной толщи мощностью 10 м, расположенной ниже отметок заложения фундаментов, сооружаемых в открытых котлованах. Если в пределах разведанной глубины инженерно-геологического разреза 10-ти метровый слой подстилается слоем менее прочного грунта, то нижнюю границу расчетной толщи следует принимать в уровне подошвы слабого подстилающего слоя, а ее верхнюю границу – на отметках низа фундаментов [5].

Таким образом, в качестве основного типообразующего классификационного признака выступает структурно-тектонический фактор.

Среди типообразующих факторов, наиболее значимую роль выполняют породы геологического разреза, находящиеся в сфере влияния сооружений. В зависимости от глубины их расположения, состава, состояния и физико-механических свойств, вырабатываются рекомендации к их использованию в качестве основания фундаментов опор мостовых переходов.

Верхняя часть геологического разреза рассматриваемых районов представлена четвертичными отложениями. Основное место на исследуемых участках занимают аллювиальные, озёрно-ледниковые, озёрно-морские, ледниковые образования. Среди них наиболее распространены современные аллювиальные отложения, развитые практически на всех участках и представленные гравийно-галечниковыми отложениями, песками различной крупности, глинистыми разновидностями. Их мощность достаточно изменчива и составляет от 0.5–1.0 м до 30.0 м, достигая максимальных значений на участках р. Сулак и канала Самур-Дербент в Дагестане. Среди четвертичных отложений при инженерно-геологической оценке участков необходимо учитывать наличие в разрезе слабых, со строительной точки зрения, грунтов, представленных заторфованными аллювиально-морскими песками (р. Неман в Калининградской области), слабозаторфованными аллювиальными песчано-глинистыми отложениями (р. Радомля в Московской области) и погребённым среднеразложившимся торфом (р. Нугуш в Башкорстане).

Четвертичные отложения перекрывают различные по возрасту более древние коренные породы, залегающие на различных глубинах, в том числе и в зоне влияния сооружений: нижнепротерозойские граниты среднезернистые, слабовыветрелые, трещиноватые (Восточный пролив, г. Выборг в Ленинградской области, глубина – от 4.0 м); палеозойские девонские известняки плотные, средней прочности, а также известняки разрушенные до состояния щебня и дресвы (р. Великая в Псковской области, глубина – от 12.0 м); палеозойские пермские пестроцветные глины и известняки средневыветрелые, трещиноватые, средней прочности (р. Нугуш, глубина – 16.0–17.0 м); мезозойские меловые мергели глинистые: плотные монолитные и разрушенные (р. Неман, глубина – до 17.0 м).

На основе оценки геологического строения рассматриваемых участках, выявлено его значительное разнообразие, которое будет определять разные схемы опирания фундамента и конструкции самих фундаментов, а также условия строительства и устойчивость фундаментов опор. Исходя из этого, перечисленные типы пород, слагающие геологические разрезы исследуемых участков, являются важным классификационным признаком при типизации этих участков по инженерно-геологическим условиям.

В качестве классификационных признаков при обосновании строительства мостового перехода на каждом конкретном участке водотоков, необходимо учитывать их геоморфологические и гидрологические условия.

Геоморфологические особенности (перепады высот на площадках и крутизна склонов бортов русел водотоков, ширина долины и русла на уровне меженных и высоких вод, распространение террас и их строение) влияют на выбор участков расположения мостовых переходов. В некоторых случаях они создают условия для развития опасных инженерно-геологических процессов.

Влияние гидрологических факторов на обоснование строительства мостовых переходов достаточно многопланово, из которых необходимо учитывать значения уровней воды в водотоке и глубины потока; ширину русла реки; воздействие течений, волн и льда. Они входят в состав расчета высоты надводной и подводной частей опор, а также мощности насыпи в пойменной части; определяют выбор количества промежуточных опор, их тип и конструктивные особенности, а также способ их укрепления. Наибольшие значения уровней воды, глубины потока, ширины русел, значительные течения и волновые воздействия наблюдается на реках Неман, Великая, Восточный пролив и на канале Самур-Дербент. Практически на всех участках эти факторы являются типообразующими.

Важными типообразующими факторами являются гидрогеологические условия, которые необходимо предусмотреть при обосновании строительства мостовых переходов. Их влияние на данных участках выражается в следующем. На всех участках водоносный горизонт гидравлически связан с поверхностным водотоком, что требует выполнения расчета изменения уровня грунтовых вод в связи с изменением уровня в водотоке. На площадках мостовых переходов через реки Нугуш, Радомля, Неман, Восточный пролив возможно возникновение временного горизонта грунтовых вод типа «верховодки» и образования зеркала свободной воды, что создаёт угрозу подтопления и заболачивания территории. Возможный подъем уровня грунтовых вод способствует взвешиванию пылеватых водонасыщенных песков и, как следствие, опасности возникновения плывунных процессов, допустимых на площадках рек Радомля и Плюсса.

На условия строительства и эксплуатации мостовых переходов влияют природные и техногенные геологические процессы. Донная и боковая эрозия, а также боковой смыв влияют на изменение морфологии русла и глубины потока. Эти процессы развиты в различной степени повсеместно на всех участках. Наибольшее проявление эрозии возможно на реках Нугуш, Неман, Радомля, Восточном проливе. Плоскостной смыв большее влияние оказывает на реке Нугуш, в меньшей степени на реках Сулак, Радомля. Затопление возможно повсеместно на всех исследуемых площадках. Этот процесс требует увеличения высоты надводной части опор, предусмотрения дренажных береговых систем, а также защиты берегов от заболачивания. Склоновые процессы из всех исследуемых площадок возможны лишь на реке Нугуш, что требует необходимости расчета устойчивости склонов.

Таким образом, из рассмотренных факторов, определивших характерные, типичные для исследуемых районов инженерно-геологические особенности, выбраны основные из них – типообразующие, которые будут определять типизацию по инженерно-геологическим условиям участков возведения мостовых переходов в рассматриваемых регионах России. Классификационными типообразующими признаками являются: структурно-тектонические условия; типы пород, слагающих геологические разрезы исследуемых участков: геолого-генетические типы коренных и поверхностных отложений, литологические разновидности грунтов; гидрогеологические особенности; геоморфологические и гидрологические условия; природные и техногенные геологические процессы.

Список литературы:

1. Голодковская Г.А. Инженерно-геологические карты как основа прогноза изменения геологической среды // Методы типизации и картирования геологической среды городских агломераций для решения задач планирования инженерно-хозяйственной деятельности. – М.: МосЦТИСИЗ, 1981. – С. 50–54.
2. Инженерная геология СССР. В 8-ми томах. Т. 1. Русская платформа. – М., Изд-во Моск. ун-та, 1978. – 528 с.
3. Инженерная геология СССР. В 8-ми томах. Т. 8. Кавказ, Крым, Карпаты. – М., Изд-во Моск. ун-та, 1978 г. – 366 с.
4. Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. Специальная инженерная геодинамика. – Л., Недра, 1978. – 496 с.
5. 5.СП 14.13330.2014 Строительство в сейсмических районах СНиП II-7-81* (актуализированного СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах» (СП 14.13330.2011)).