Отчет по практике: Инженерно-геологические условия г. Ростова-на-Дону

Инженерно-геологические условия г. Ростова-на-Дону

Отчет по практике

«Инженерно-геологические условия г. Ростова-На-Дону»

Введение

1.      Цели и задачи, объем и состав учебной геологической практики

2.      Физико-географические условия г. Ростова-на-Дону

3.      Геологическое строение г. Ростова-на-Дону

4.      Гидрогеологические условия г. Ростова-на-Дону

5.      Опасные инженерно-геологические процессы, явления подтопления и просадки

6.      Горные породы г. Ростова-на-Дону и их использование в строительстве

7.      Описание геологических маршрутов

1. Цели и задачи, объем и состав учебной геологической практики

Учебная геологическая практика проводится после прохождения студентами теоретического курса по той или иной геологической дисциплине и имеет своей целью закрепление теоретических знаний. Студенты должны в полевых условиях ознакомиться с геоморфологией, геологией, гидрогеологией и инженерно-геологическими условиями г. Ростова. Они должны получить представления о методах инженерно-геологических изысканий, природных строительных материалах. Особое внимание на практике уделяется вопросам охраны окружающей среды.

Основные задачи дисциплины:

приобретение навыков составления полевой геологической и гидрогеологической документации и описания опасных геологических процессов.

зарисовка и описание различных форм рельефов местности, выход подземных вод на поверхность, проявление оползневых, эрозионных и других процессов.

Анализ и описание существующих деформаций зданий

Состав и объем практики определяется кафедрой согласно рабочим программам каждой специальности.

2. Физико-географические условия г. Ростова-на-Дону

ростов геологический горный порода

г. Ростов-на-Дону располагается в юго-восточной части Восточно-Европейской равнины <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%87%D0%BD%D0%BE-%D0%95%D0%B2%D1%80%D0%BE%D0%BF%D0%B5%D0%B9%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BD%D0%B8%D0%BD%D0%B0> на правом берегу долины р. Дон и понтическом плато Дон-Тузловского водораздела с абсолютными отметками 90-100 м. Высота правого берега доходит до 80 м. Плато рассечено долиной реки Дон, в строении которой выделяются пойменная терраса (с абс. отметками 1 - 4 м и шириной 10-300 м ) и три надпойменных. I и II надпойменная террасы прослеживаются в виде останцев шириной 10-50 м. Основная III надпойменная терраса (на которой располагаются центр города, а также Западный жилой массив и район Александровка) плиоценовая терраса 4 расчленены долиной р. Темерник и эрозионной овражно-балочной сетью. Балки Кизитеринка, Кульбакина, Рябинина имеют хорошо сформированные долины с асимметричными склонами, протяженностью 3-5 км и глубиной 40-50 м. Долина р. Темерник также имеет свои левобережные (Генеральная, Черепахина и др.) и правобережные (Змеевская) балки. Тип рельефа города непосредственно связан с его географической зональностью. Рельеф <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%B5%D1%84> территории Ростова-на-Дону носит равнинный <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B0%D0%B2%D0%BD%D0%B8%D0%BD%D0%B0>, овражно-балочный характер.

Город большей частью лежит на правом берегу реки Дон <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%BE%D0%BD>, на левом берегу находятся некоторые промышленные предприятия и увеселительные заведения. Юго-западные окраины города примыкают к дельте реки Дон <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D1%82%D0%B0_%D0%94%D0%BE%D0%BD%D0%B0> (донским гирлам <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B8%D1%80%D0%BB%D0%BE>). В этом городе проходит географическая граница между Европой и Азией <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B0_%D0%BC%D0%B5%D0%B6%D0%B4%D1%83_%D0%95%D0%B2%D1%80%D0%BE%D0%BF%D0%BE%D0%B9_%D0%B8_%D0%90%D0%B7%D0%B8%D0%B5%D0%B9>- левый (южный) берег Дона относится к Азии, а правый (северный)- к Европе. Ещё с XIX века за городом закрепилось звание «Ворота Северного Кавказа», поскольку в то время не было других железнодорожных путей для транспортировки пассажиров и грузов в южном направлении, кроме тех, что проходили через Ростов. Чуть больше сорока километров отделяют город от Азовского моря, тем самым Ростов имеет выход к пяти морям: Азовскому <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B7%D0%BE%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5_%D0%BC%D0%BE%D1%80%D0%B5>, Каспийскому <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B0%D1%81%D0%BF%D0%B8%D0%B9%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5_%D0%BC%D0%BE%D1%80%D0%B5>, Чёрному <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A7%D1%91%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BC%D0%BE%D1%80%D0%B5>, Балтийскому <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B0%D0%BB%D1%82%D0%B8%D0%B9%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5_%D0%BC%D0%BE%D1%80%D0%B5> и Белому <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B5%D0%BB%D0%BE%D0%B5_%D0%BC%D0%BE%D1%80%D0%B5>.

Левобережье Дона - низкое, плоское, шириной до 11 км, сложено водонасыщенными песчано-глинистыми аллювиальными отложениями. На левом берегу <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%B5%D0%B2%D0%B1%D0%B5%D1%80%D0%B4%D0%BE%D0%BD> поднимается невысокая Батайская гряда <https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%91%D0%B0%D1%82%D0%B0%D0%B9%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%B3%D1%80%D1%8F%D0%B4%D0%B0&action=edit&redlink=1>, высотою около 10м и только у города Азова <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B7%D0%BE%D0%B2> левый берег Дона <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%BE%D0%BD> значительно возвышается над правым. В период паводков левобережная часть частично затопляется водой, имеет заболоченные участки. Основные породы- осадочные, легко подвергающиеся ветряной и водной эрозии <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D1%80%D0%BE%D0%B7%D0%B8%D1%8F_%28%D0%B3%D0%B5%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F%29> вследствие проливных дождей. Распространённые на территории процессы разрушения земной поверхности под воздействием сил тяжести (оползни <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%B7%D0%B5%D0%BD%D1%8C>, осыпи), также способствуют развитию оврагов. Очень высокая овражистость территории Ростова-на-Дону обусловлена податливыми к разрушению осадочными горными породами, характером рельефа территории и текучей работой вод. Долина Дона сильно изрезана балками и оврагами разной величины. Сильно расчлененный рельеф территории осложняет строительство, создает особые условия поверхностного и подземного стока, способствует развитию опасных геологических процессов.

3. Геологическое строение г. Ростова-на-Дону

Территория сложена толщей (500-550 м.) осадочных пород, залегающих на скальном основании докембрийского возраста. В состав осадочной толщи входят породы мелового, неогенового и четвертичного возрастов. На дневной поверхности залегают четвертичные отложения (рис 1), в отдельных местах - неогеновые породы.

Рис. 1 Геолого-стратиграфическая колонка осадочной толщи г. Ростова-на-Дону

Неогеновые породы имеют морское происхождение. В районе г. Ростова выделяют следующие отложения (снизу вверх):

Сарматский горизонт (Nls) - глины черные и темно-серые с прослоями и линзами песка. В верхней части отложений прослеживается переслаивание светло-серых известняков, мергелей, глин и песков.

Мэотический горизонт (N2m ) - чередование рыхлого, сильно ожелезненого известняка, песка и зеленоватой глины.

Поитический горизонт (N2p) - представлены тремя слоями известняков-ракушечников. Состав известняков неоднороден: от очень плотного до рыхлого, едва сцементированного щебня - (так называемая «тырса»).

Хапровская свита (N2hp) - аллювиальные песчаные русловые отложения, в основании которых залегает гравийный горизонт. Эти отложения прослеживаются на плиоценовой террасе, западнее устья р. Темерник.

Скифский горизонт (N2s) - красно-бурые, реже зеленовато-серые глины, залегающие на сарматских известняках, в пределах плиоценовой террасы - иногда перекрывают хапровские пески.

Четвертичная система(Q) - отложения покрывают всю территорию. Это лессовидные суглинки, реже супеси и глины с включениями маломощных прослоев погребенных почв. В эрозионных врезах они замещены погребенными прослоями пылеватых и мелких песков. Лессовые отложения принадлежат трем возрастным отделам:

нижний, древнечетвертичный (QI);

средний, среднечетвертичный (QII);

верхний, верхнечетвертичный (QIII).

Кроме того, выделяют современные отложения -QIV. Они встречаются в поймах рек в виде песчано-глинистых аллювиальных грунтов и виде делювия на склонах оврагов, балок и рек. Большое развитие на территории города имеют техногенные грунты (tQIV) различного происхождения, мощностью от 1-2 до 10-25 м.

. Гидрогеологические условия г. Ростова-на-Дону:

На территории г. Ростова-на-Дону распространены подземные воды следующих типов: 1) грунтовые воды (в лессовых толщах и аллювиальных отложениях); 2) межпластовые воды в неогеновых отложениях.

Грунтовые воды в лессовой толще залегают на глубине 2-15 м. от поверхности земли. Водоупором для них являются скифские глины. На территории города развито явление «подтопления», связанное с пополнением запаса подземных вод за счет инфильтрации техногенных стоков в толще лессовых пород. В старой части города уровень грунтовых вод приблизился к фундаментам зданий. Это привело к деформациям построек и ухудшению экологической обстановки.

Грунтовые воды на территории города имеют многочисленные выходы на поверхность в виде источников на склонах долин рек Дон, Темерник, и балок.

Грунтовые воды речных (аллювиальных) образований распространены в пойменных отложениях рек Дон, Темерник, а также в первой надпойменной террасе долины Дона. Глубина залегания 0,5-1,5 м. Эти воды питаются частично за счет инфильтрации атмосферных осадков, а также перетекания грунтовых вод из лессовых толщ и межпластовых вод неогеновых пород. На левобережной пойме Дона грунтовые воды формируются за счет реки Дон и залегают на глубине от 0,5-2,5 м.

Межпластовые воды неогеновых отложений. Скифские глины, хапровские пески и понтические известняки практически безводны. Воду содержат сарматские и мэотические отложения (пески и известняки). Выход этих вод на поверхность прослеживается в нижней части склонов долины рек Дон, Темерник и глубоких балок в виде довольно мощных родников (Богатяновский, Сурб-Хач, Серафима Саровского и др.).

. Опасные инженерно-геологические процессы, явления подтопления и просадки

На территории Ростова-на-Дону проявляются следующие геологические процессы:

просадки в лессовых грунтах;

карст в известняках - ракушечниках;

оползни на склонах долин рек и крупных балок;

осыпи на склонах рельефа;

развитие оврагов;

заболачивание в местах высокого залегания грунтовых вод;

подтопление застроенных территорий;

подмыв берегов рек.

На карту-схему города наносятся места, связанные с опасными геологическими явлениями (карстовые явления, суффозия, оползни, образование оврагов, осыпи, места подтопления и др.). При изучении оползневых массивов измеряют геометрические параметры отдельных оползневых ступеней, фиксируют, состав грунтов, высачивание подземных вод, выясняют причины возникновения оползневых процессов.

При изучении просадочных процессов, основное внимание обращают на мощность лессовых отложений, условия их замачивания, возможность предотвращения посадочных деформаций на данном участке. На указанных преподавателем участках зарисовывается характер деформаций зданий, анализируются их причины; результаты обследования занести в таблицу. Местонахождение зданий отмечается на карте-схеме

На территории г. Ростова-на-Дону, оползни по механизму оползневого процесса разделяются на вязкопластические (оползни-потоки) и срезающие оползни-сдвиги. Кроме того, на крутых склонах, сложенных однородными лёссовидными суглинками, иногда возникают специфические нарушения устойчивости склона - обвалы.

Оползание происходит в рыхлых слабосцементированных породах вследствие того, что крутой и высокий склон по мере подрезания его рекой, водохранилищем, морем теряет свою устойчивость, и значительные массы грунта крупными блоками начинают смещаться вниз по склону. Оползневое движение всегда связано с наличием грунтовых вод. Их обилие - необходимое условие оползания. Однако достаточная влажность пород, обеспечивающая их пластичность, всегда необходима.

Неустойчивости склона способствует повышение обводнённости грунтов, рыхлых отложений. Вода заполняет поры и нарушает сцепление между частицами грунта. Межпластовые воды могут действовать подобно смазке и облегчать скольжение.

Поэтому для моделирования оползневых склонов Ростова, необходимо построение математической модели для прогноза изменения УГВ, а следовательно и влажности грунтов. Она будет отображать природный баланс УГВ, влияние техногенных факторов, описывать изменение УГВ в критических зонах оползневых склонов.

Степень экологического риска существенно повышают проявления некоторых факторов, таких, как активное увеличение давления на оползневые склоны, подпор грунтовых вод, а так же засорения (строительный и бытовой мусор сваливают в балки, препятствуя разгрузке грунтовых вод) местности. В результате чего на территории города развиваются негативные инженерно-геологические процессы.

В этой связи следует уделить особо пристальное внимание определению наиболее эффективных вариантов планирования организации реконструкции и строительства в зонах оползневой опасности. Кроме того, экологическая безопасность должна стать основополагающей в решении вопроса о целесообразности реализации и инвестирования планируемых мероприятий. Особо сложной представляется эта проблема в отношении многоэтажных жилых зданий.

Процесс подтопления - повышение уровня грунтовых вод выше некоторого критического положения, при котором отсутствуют необходимые условия для строительства и эксплуатации как отдельных зданий, так и территории в целом. При подтоплении не происходит образования свободной поверхности воды на территории. Глубина критического уровня грунтовых вод, при котором возникает подтопление, зависит от глубины заложения и типов фундаментов, высоты капиллярной каймы, состава и свойств грунтов и т.п.

В большинстве случаев подтопленными считаются территории, где грунтовые воды поднимаются к поверхности земли до глубины менее 3м, образуя купола. Подтопление активизирует такие процессы как: оползни, суффозии, карст и другие опасные геологические процессы. В лессовых породах возникают просадки, в глинах - набухание. Причины подтопления разнообразны, но практически всегда связаны с деятельностью человека. Под влиянием искусственных (техногенных) факторов уровни грунтовых вод могут подниматься на 10-15 м и более.

Просадка грунта - это сложный физико-химический процесс. Основным его проявлением является уплотнение грунта за счет перемещения и более компактной укладки отдельных частиц и их агрегатов, благодаря чему понижается общая пористость грунта до состояния, соответствующего действующему давлению. В связи с повышением степени плотности грунта после просадки прочностные характеристики его несколько возрастают. При дальнейшем увеличении давления процесс уплотнения лессового грунта в водонасыщенном состоянии продолжается, а вместе с этим увеличивается и его прочность.

Изложенное выше показывает, что необходимыми условиями для проявления просадки грунта являются: а) наличие нагрузки от собственного веса грунта или фундамента, способной при увлажнении преодолевать силы связности грунта; б) достаточное увлажнение, при котором в значительной степени снижается прочность грунта. Под совместным влиянием этих двух факторов и происходит просадка грунта.

Характер протекания деформаций во времени на просадочных грунтах определяется их влажностью. В связи с тем что просадочные грунты обычно находятся в маловлажном состоянии, деформация сжатия их от внешней нагрузки происходит в течение сравнительно короткого времени. Просадка грунта, а в равной степени и осадка в водонасыщенном состоянии, протекают в течение более длительного времени, так как эти процессы связаны с фильтрацией воды через толщу грунта.