Дипломная (вкр): Динамика экзогенных геологических процессов в районе горного кластера Сочинского полигона в условиях повышения техногенной нагрузки

Водоносный комплекс четвертичных отложений

Четвертичные отложения на рассматриваемой территории имеют весьма широкое распространение и разнообразные условия залегания. Среди них следует выделить склоновые делювиально-пролювиальные и другие накопления и аллювиальные отложения в переуглублениях речных долин, характеризующиеся различной водоносностью. Со склоновыми накоплениями связаны подземные воды спорадического распространения, а к аллювиальным отложениям приурочены водоносные горизонты со значительными ресурсами подземных вод.

Водоносный средне-верхнеплейстоценовый аллювиальный горизонт переуглублений речных долин.

Подземные воды названного водоносного горизонта приурочены к пролювиальным валунно-галечниковым накоплениям надпойменных террас, восполняющих днище долины реки Мзымта. Мощность валунно-галечниковых отложений определяется величиной переуглубления, которая колеблется от 10-20 м до 85-90 м. Вверх по течению рек величина переуглубления и соответственно мощность аллювия уменьшается и постепенно замещается современными русловыми накоплениями.

В валунно-галечниковых отложениях крупных речных долин заполнителем являются гравийно-песчаные смеси, замещаемые в прибортовых частях песчано-глинистым материалом.

Воды описываемого горизонта безнапорные, глубина залегания уровня составляет 1-4 м в пределах поймы, до 7 м в пределах первой надпойменной террасы. Уклон грунтового потока близок к уклону современных русел рек.

Вблизи устьев речных долин наличие в разрезе аллювиальных отложений водоупорных глин обуславливает появление местных напоров подземных вод горизонта в нижней части валунно-галечниковой толщи. Водообильность аллювиальных отложений определяется составом заполнителя и колеблется в широких пределах.

Наименьшая водообильность аллювиальных отложений отмечается вблизи бортов долин, где резко увеличивается глинистость заполнителя.

Горизонт верхнеплейстоценовых аллювиальных отложений слабообводнен. Развит ограниченно в виде закраин по Краснополянскому конусу и сложен, в основном, валунно-галечниками с песчаным заполнителем. Водоносность горизонта изучена слабо. Во фронтальной части Краснополянского конуса в устье у реки на высоте 25-30 м над урезом воды на контакте «желтой» и «черной» толщ высачиваются родники с дебитом 0,05-0,8 л/с. Воды пресные, гидрокарбонатные кальциевые. Глубина залегания подземных вод в пределах третьей террасы превышает 10 м. Питание водоносного горизонта осуществляется за счет пролювиальных вложений Краснополянского конуса выноса, а также за счет инфильтрации биосферных осадков.

Водоносный горизонт голоценовых аллювиальных отложений приурочен к днищу р.Мзымта и сложен преимущественно гравийно- галечниковым материалом с включением валунов. Водоносный горизонт характер грунтового потока, направленного вниз по долине с уклоном, достигающим 0,01. Глубина залегания зеркала грунтовых вод 0,8-3.м, а в тыловых частях первой террасы - до 8 м. Мощность горизонта увеличивается от восточных границ участка к Краснополянскому конусу от 28 до 91 м, а на западной окраине она составляет около 60 м. Дебиты скважин 6,1-30,1 л/с при понижениях уровня 0,37-0,6 м. Коэффициент фильтрации 10-40 м/сутки. Вода гидрокарбонатная магниево-кальциевая, натриево-кальциевая, пресная с минерализацией 0,11-0,2 г/л.

Питание водоносного горизонта осуществляется за счет фильтрации поверхностных вод и в меньшей степени за счет атмосферных осадков и притока подземных вод из склоновых образований и подстилающих коренных отложений.

Горизонт оползневых отложений слабоводоносен и развит фрагментарно на западной и восточной окраине. Вещественный состав оползневых массивов весьма разнообразен - от глин до блоков и пакетов коренных пород. Подземные воды распространены спорадически по линзам и прослоям грубообломочного материала, по трещинным зонам. Глубина залегания уровней подземных вод на оползневом массиве колеблется от 1 до 4,5 м. На теле оползня часто отмечаются родники с дебитом 0,1-0,2 л/с. Воды слабоминерализованные (0,1-0,2 г/л) гидрокарбонатно-сульфатные натриево-кальциево-магниевые. Питание горизонта осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков, разгрузка - в голоценовый аллювиальный водоносный горизонт.

Горизонт голоценовых делювиальных, делювиально-пролювиальных и пролювиальных отложений слабоводоносен и выделяется в виде шельфов и небольших конусов, наложенных, в основном, на первую террасу или Краснополянский конус. Литологический состав представлен суглинками, глинами со щебнем коренных пород. Обводненность отложений носит периодический характер в периоды активного выпадения атмосферных осадков. В летний период они практически обезвоживаются.

Перспективными участками для водоснабжения являются Краснополянский (долина р. Бешенка). В санитарном отношении этот участок является благоприятным, на его площади нет жилых строений, северная граница ограничена территорией Кавказского государственного заповедника. Участок относится к I группе месторождений, так как мощность водовмещающих отложений составляет более 20 м. Естественные запасы Краснополянского (долина р.Бешенка) участка составляют 9422840 м 3. прогнозные ресурсы по Краснополянскому (долина р.Бешенка) участку принимаются 22 тыс. м /сутки.

Месторождения минеральных вод в пределах описываемой территории представлены Краснополянским (Эстосадокская площадь) месторождением углекислых минеральных вод [5]. Стоит отметить, что произошло изменение гидрогеологической обстановки, связанное с увеличением фильтрационного сопротивления подрусловых отложений в пространстве и во времени. Взаимосвязь речных и подземных вод ухудшилась. Причиной этого стало значительное увеличение мутности речных вод, что можно объяснить только техногенными факторами.

6. Динамика экзогенных геологических процессов

.1 Геологические и инженерно-геологические процессы

В пределах изучаемой площади развиты следующие геологические и инженерно-геологические процессы, которые тесно связаны между собой, активизируются в связи с хозяйственной деятельностью и могут оказывать отрицательное влияние на строительство и эксплуатацию зданий и сооружений:

·        боковая эрозия берегов рек, ручьев, щелей и балок;

·        затопления с заболачиванием пониженных участков поверхностными водами;

·        подтопление территории подземными водами;

·        суффозия;

·        плоскостной смыв;

·        нарушение естественного стока поверхностных вод;

·        накопление отложений у подножья склонов;

·        оползни;

·        карст;

·        сели;

·        выветривание;

·        высокая сейсмичность.

Донная эрозия. Зона глубинной (донной) эрозии русел рек охватывает отрезки речных долин, пересекающих активные новейшие поднятия, сложенные наиболее устойчивыми к денудации отложениями. Такие, как правило, каньонообразные участки долин с порожистыми руслами и водопадами, выработанными в коренных породах, характерны для средних течений р. Мзымта, р. Лаура и др. Днища долин узкие (до 40-50 м), завалены глыбами пород. Уклоны и скорости рек имеют максимальные значения. Боковая эрозия берегов рек Мзымта, Лаура и др. Подмыв речных берегов наблюдается на всех реках, особенно сильно он проявляется во время весеннего половодья и летних паводков. Береговому подмыву рек подвергаются почти все породы, развитые на территории. Чаще всего подмываются русловые берега рек, сложенные рыхлыми и нескальными, реже скальными размягчаемыми породами. При подмыве берега обрушаются, образуя при этом обрывы высотой 3-10 м в нескальных породах. Длина подмываемых участков от нескольких до сотен метров, реже до 1-2 км. В результате образуются уступы крутизной до 60-90⁰, высотой, как правило, 5-10 м. Активизация боковой эрозии происходит в условиях паводковых подъемов уровня речных долин, причем последние затапливают не только поверхность высокой поймы, но часто и первой надпойменной террасы. Боковая эрозия наносит значительный хозяйственный ущерб.

Процессы подтопления и затопления. Процессы подтопления и затопления отмечены в основном в русловых и в пойменных частях рек Мзымта, Лаура и др. Интенсивность этих процессов связана с продолжительными обильными осадками и развита на площадях, сложенных глинистыми слабопроницаемыми грунтами с малыми коэффициентами фильтрации. Как правило, территория подтапливается грунтовыми водами не только во время паводков, но и в межпаводковые периоды (кроме засушливых интервалов). В катастрофические паводки река разрушает защитные сооружения и затапливает обширные пространства поймы и первой надпойменной террасы. В наводнение происходит интенсивная деформация берегов реки и смыв почвенного слоя с сельскохозяйственных угодий.

Суффозия. Наиболее вероятно возникновение суффозии в откосах, сложенных гравийно-галечниковыми отложениями с песчаным заполнителем и прослоями глин, особенно в случае их застройки и последующего подтопления территории. Эти процессы будут наиболее интенсивно проявляться в нижней их части. Они не исключаются и в откосах, сложенных галечниками, имеющими прослои песков. Такими участками являются уступы речных террас.

Плоскостной смыв. При интенсивных осадках и таянии снега на склонах формируется плоскоструйчатый сток, смывающий рыхлые продукты выветривания. Процесс плоскостного смыва характерен для относительно крутых (свыше 8-25⁰) в зависимости от литологических особенностей геологического субстрата склонов, лишенных почвенного слоя и многолетней растительности (на левых склонах р. Бешенка, р. Лаура и др.). В комплексе с процессами смыва периодически активно проявляются и другие экзогенные геологические факторы денудации: осыпные, оползневые и пролювиальные.

Согласно классификации эрозионных процессов Краснодарского края принято следующее соотношение степени смыва в зависимости от крутизны склона:

слабый смыв - до 3⁰

средний смыв - 3-5⁰

сильный смыв - 5-7⁰

очень сильный смыв - более 8⁰.

Нарушение естественного стока поверхностных вод происходит главным образом на застроенной территории Краснополянского поселкового округа, особенно интенсивно проявляется этот процесс на присклоновом застроенном участке. Нарушение стока приводит в свою очередь к затоплению территории.

Накопление отложений у подножья склонов. В результате эрозионных и денудационных процессов, которые развиваются на предгорных склонах, у подножья склонов происходит накопление разрушенного и переработанного материала. Это в свою очередь способствует нарушению естественного стока поверхностных вод со склонов. Оползни. Оползни широко распространены на склонах долины реки Мзымта и ее притоков. Оползни активные, редко стабилизировавшиеся, в основном, имеют форму цирков, вытянутых по склону, с хорошо выраженными границами, трещинами отрыва и уступами. В крупных оползнях (глубина захвата до 12-15 м) смещению подвергаются подстилающие делювий глины, в мелких (глубина захвата до 3-6 м) - только делювий. Оползание происходит по глинам, мергелям, глинистым сланцам и песчаникам. Основными факторами, способствующими образованию оползней, являются наличие слоев с падением их по склону, значительная крутизна склона (более 15-30⁰) и искусственная подрезка склонов. Причинами возникновения оползней являются переувлажнение пород атмосферными осадками, подземными водами, а также увеличение техногенной нагрузки. На рисунке 4 представлена карта оползневой опасности рассматриваемого района, совмещенная со схемой расположения Олимпийских объектов.

Рисунок 4 - Карта оползневой опасности [2]

Оползневые накопления являются реальной опасностью формирования твердой составляющей катастрофического селя.

Карст. Карст развит в районах, сложенных известняками, и обусловлен выщелачиванием последних подземными и поверхностными водами. На поверхности карст проявляется с образованием воронок, ниш и карров. Глубина воронок достигает 30 м, диаметр 10-70, реже до 150 м, крутизна стенок 10-40, чаще 10-15⁰, расстояние между воронками 5-150 м, чаще 20-40 м, иногда воронки соединяются между собой. Часто крупные воронки осложнены более мелкими. Стенки воронок задернованы, дно плоское или неровное, часто заполнено суглинками. Ниши встречаются по склонам долин рек и располагаются обычно на высоте 5-30 м, реже 100-200 м над днищами. Размер их колеблется в широких пределах. Наиболее крупные ниши имеют ширину в несколько метров при глубине 1,5-2 м. Часто они располагаются цепочками и связаны трещинами. Карры приурочены преимущественно к известнякам, имеющим пологое падение. Развиваются карры обычно по трещинам напластования и представляют собой борозды и трещины глубиной 0,1-0,3, реже до 0,5 м, шириной до 2-3 м, длиной до 30-40 м. Карры обычно сопровождаются кавернами, пустотами и западинами, глубиной до 2 м и шириной до 15 м. Подземные формы карста представлены пещерами, гротами, понорами и карстовыми трещинам. Пещеры и гроты расположены в основном на склонах долин рек Мзымта и др. [5].

Сели. Сели образуются в горах во время ливневых дождей. Они представляют собой бурные грязевые потоки, несущие большое количество щебня, глыб и обладающие огромной разрушительной силой. Материал селевых потоков отлагается в устьевых частях промоин и долин рек, в верховьях которых они зарождаются, и образует конусы выноса, имеющие веерообразную форму. Длина конусов выноса достигает 0,5-0,7 км, ширина до 0,3-0,4 км, мощность до 3-7 м. Развитие селевых процессов, в основном водно-каменного типа, отмечается на правом борту р. Мзымта - по балкам в верхнем откосе автодороги Адлер - Красная Поляна, в долинах рек Бешенка, Монашка, Галион 1,2,3, ручья Мельничный, балки Сулимовской и т.д.

Физическое и химическое выветривание. В зоне среднегорного ландшафта наблюдается физическое и химическое выветривание с образованием основного количества мелкозема. Глинисто-сланцевая и флишевая формации на исследуемой территории в основном испытывают физическое выветривание, вследствие чего происходит дробление и частичное разуплотнение пород, порода превращается в дискретную среду.

Сейсмичность. Согласно СниП II-7-81* (в редакции 2000 г) фоновая сейсмичность всей исследуемой территории составляет 8 баллов для массового строительства. Грунты, принимающие участие в геологическом строении Краснополянского поселкового округа, залегающие в 10-ти метровой толще отложений, относятся к I и II категории по сейсмическим свойствам. С учетом грунтовых условий сейсмичность составляет 7 и 8 баллов для массового строительства [10].

.2 Описание участков наблюдения

Территория, рассматриваемая в настоящей работе, относится к площадям с высокой степенью пораженности разнообразными экзогенными геологическими процессами, описанными в предыдущей главе. Практически весь объект Роза-Хутор находится в сложных инженерно-геологических условиях.

Изучение и оценка динамики ЭГП, представляющих угрозу для отдельных сооружений и курорта в целом, требует тщательного изучения всех факторов их развития, как с помощью ретроспективного, так и прогнозного анализа.

В настоящей работе было признано допустимым и целесообразным рассмотреть две основные угрозы - оползневую и селевую, на двух наиболее представительных и информативных участках:

а) автомобильная дорога к горнолыжным трассам, пораженная оползнями;

б) автомобильная дорога к хозяйственным объектам ФЭСК, характерным ЭГП которой является селевой.

Выбор данных участков не случаен, поскольку позволяет изучить не только природные факторы развития ЭГП, а также долю в нем техногенных составляющих, но и оценить возможности и эффективность инженерных защитных сооружений, примененных на этих участках.

Далее рассмотрим подробнее конфигурацию и характеристики каждого из участков более подробно.

.2.1 Автомобильная дорога к горнолыжным трассам

Построенная в условиях высокогорья магистраль обеспечивает проезд к горнолыжному центру «Роза-Хутор».

Магистраль представляет собой десятикилометровую трассу с двумя тоннелями, а также с подпорными стенами общей длиной более 10 км.