Рельеф техногенных насыпных и преобразованных в естественном залегании отложений прослеживается в северной части изучаемой площади - на участке резервуарного парка и по ее южной части, на участке береговых сооружений.
Первичные холмистые формы рельефа в значительной степени изменены и выровнены. На территориях резервуарного парка и береговых сооружений срезаны вершины холмов на высоту 200-250 м (г. Мал. Гальян) и построены здания административно-хозяйственного назначения, площадки под резервуары нефти, подъездные дороги, противопожарные водоемы и другие технологические сооружения. Размеры площадей техногенноизмененного рельефа: резервуарный парк - 1,7х0,9 км2, береговые сооружения - 0,7х0,5 км2. Развиты инженерно-геологические процессы: выветривание, плоскостная эрозия, осыпи.
По инженерно-геологическим характеристикам карбонатно-песчано-глинистые отложения исследуемой территории относятся к классу скальных, группе полускальных, связанных, подгруппе осадочных, типу - карбонатных, полиминеральных. С поверхности повсеместно распространены почвы суглинистые с дресвой и щебнем мощностью до 2,0 м.
На основании ранее проведенных работ, материалов полевых и лабораторных исследований выделено 4 инженерно-геологических элемента (ИГЭ), из которых ИГЭ-1 полностью, а ИГЭ-2 частично сняты при проведении строительных работ. Изменчивость физико-механических и прочностных свойств пространственно выдержана и зависит от литологического состава пород и степени выветрелости, обусловленной как литологическим составом, так и от трещиноватостью массива.
Инженерно-геологические элементы по литологическому составу пород и трещиноватости разделены:
ИГЭ-2 - глыбовая кора выветривания;
ИГЭ-3 - переслаивание мергелей известковистых и глинистых, песчаников сильно трещиноватых;
ИГЭ-4 - переслаивание мергелей известковистых и глинистых, песчаников слабо трещиноватых (флиш).
Средние расчетные показатели для выделенных инженерно-геологических элементов практически одинаковые и не имеют контрастной зависимости от расположения в геологическом разрезе (табл. 1). Колебания отдельных значений показателей естественной влажности, водопоглощения и пористости более значимы - от двукратных превышений до средних, что связывается с зонами линейной трещиноватости. Прочностные свойства пород с глубиной практически не изменяются. Статистический анализ физических и механических показателей, полученных при лабораторных испытаниях грунта, подтвердил правомочность объединения вскрытой части геологического разреза карбонатного флиша до 70 м в предложенные инженерно-геологические элементы. Расчеты также показали, что возможно объединение ИГЭ-2 с ИГЭ-3 в один расчетный геологический элемент по всем показателям.
Таблица 1. Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов в основании инженерных сооружений
|
Показатель |
ИГЭ-2 |
ИГЭ-4 |
|||||
|
число определений |
нормативные значения |
расчетные значения (0,85-0,98) |
число определений |
нормативные значения |
расчетные значения (0,85-0,98) |
||
|
Природная влажность,% |
20 15 |
3 2 |
68 72 |
2 2 |
|||
|
Плотность при естественной влажности, т/м3 |
20 15 |
2,24 2,26 |
2,22-2,23 2,24-2,24 |
68 72 |
2,32 2,34 |
2,30-2,31 2,32-2,33 |
|
|
Плотность скелета Pd, т/м3 |
20 15 |
2,19 2,21 |
2,16-2,17 2,16-2,19 |
68 72 |
2,27 2,30 |
2,25-2,26 2,28 |
|
|
Коэффициент выветрелости Kwr, д.е.д. |
20 15 |
0,09 |
34-37 47-50 |
68 72 |
0,94 |
||
|
Предел прочности на одноосное сжатие воздушно-сухом состоянии, МПа |
15 12 |
40 54 |
26-29 36-39 |
68 72 |
40 54 |
37-38 51-53 |
|
|
Предел прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии Rc, МПа |
20 15 |
31 43 |
68 72 |
33 45 |
30-32 42-43 |
||
|
Коэффициент размягчаемости, Ksf, д.е.д. |
20 15 |
58 46 |
68 72 |
0,83 |
|||
|
Содержание солей CaCO3, % |
12 10 |
58 46 |
41 44 |
59 52 |
|||
|
Модуль упругости, МПа |
12 10 |
110 150 |
41 44 |
150 250 |
|||
|
Модуль Протодьяконова |
12 10 |
1,8 2 |
41 44 |
2 2 |
Таким образом, формирование современных геологических и инженерно-геологических условий территории деятельности Морского терминала ЗАО «КТК-Р» происходило в течение длительной истории развития геологических образований, начиная с позднего мела по современный период, когда началась хозяйственная деятельность в связи со строительством инженерных сооружений морского терминала.
Второе защищаемое положение. Ведущими факторами формирования геологических и инженерно-геологических условий территории деятельности ЗАО «КТК-Р» являются тектонические, геоморфологические, литологические, гидрологические особенности формирования грунтовых толщ, а также современные геологические процессы.
Защищаемое положение раскрывается в третьей и четвертой главах диссертации.
Инженерно-геологические условия для строительства определяются комплексом региональных и зональных факторов. Региональные геологические факторы зависят и управляются в основном ходом тектонического развития земной коры и ее современной тектонической жизнью.
На территории деятельности ЗАО «КТК-Р», согласно карте общего сейсмического районирования ОСР-97, возможны 9-балльные землетрясения, хотя в районе расположения инженерных сооружений морского терминала интенсивность землетрясений, по данным исторического и инструментального периодов, не превышала 5 баллов. Кроме того, для строительства дамб и чаш бассейнов-накопителей были выбраны наиболее безопасные с точки зрения сейсмичности участки. В пределах оснований дамб и в границах бассейнов-накопителей разломов с разрывом сплошности пород со смещениями крыльев нет, хотя общей закономерностью проявлений тектонических нарушений площадок дамб являются их сложное неоднородное строение. Так, под дамбой № 1 на поверхности отмечается лишь повышенная трещиноватость, а дробление пород установлено только по буровым работам. На площадке дамбы № 2, наоборот, на поверхности проявляется интенсивное дробление и смятие пород значительной мощности.
Тектоника прямо или косвенно влияет на все процессы, происходящие в геологической среде. Так, балочная система в целом по всей площади изысканий проложена вдоль тектонически ослабленных зон.
В пределах изученных участков дамб подземные воды представлены безнапорным горизонтом трещинно-жильных вод, связанных с зонами приповерхностной экзогенной и тектонической трещиноватости. Глубина зоны свободного водообмена достигают 50 м. По химическому составу воды относятся к гидрокарбонатно-кальциевым с минерализацией 0, 66 г/л.
По величине водопоглощения (при опытных нагнетаниях) во всех скважинах выделены интервалы повышенной трещиноватости грунтов:
14,0-14,3 м; 22,8-23,0 м; 27,5-27,8 м (скв. 507);
3,0-3,3 м; 5,7-6,2 м; 29,3-29,5 м; 34,7-34,9 м; 41,3-42,6 м (скв. 508);
17,9-18,3 м; 25,9-26,1 м (скв. 509).
В условиях разуплотнения горных пород на большую глубину рассматриваемые трещины в приповерхностной зоне приобретают свойство структур отседания, оказывающих негативное влияние на строительство гидротехнических сооружений. В частности, в условиях развития трещин отседания возникает опасность для плотин в местах примыкания их плеч к бортам балок.
Одним из показателей активности тектонических структур является уровень выделения радиоактивных газов - радона и торона (табл. 2).
Таблица 2
|
Ранг структур |
Уровень эманаций, Бк/м3 |
|
|
Активные |
> 2000 |
|
|
Умеренной активности |
1000-2000 |
|
|
Низкоактивные |
< 1000 |
Режимные наблюдения показывают, что в пределах установленных деформационных зон, которые по содержанию радона относятся к низко- и умеренно активным, происходят изменения содержания радиоактивных и нерадиоактивных газов как во времени, так и от профиля к профилю по простиранию геодинамических зон.
На площади сооружений морского терминала выделено несколько генетических типов экзогенных геологических процессов (табл. 3).
Таблица 3. Генетические типы экзогенных геологических процессов
|
Генетические типы ЭГП |
Геоморфологические условия формирования |
Форма проявления ЭГП |
|
|
1. Выветривание и суффозия |
Горный рельеф: - по глубине, мелкорасчлененный (100-200 м); по густоте- умеренно- расчлененный (100-500 м); по углам склонов - умеренно крутой (10-30°); откосы склонов крутые (30-90°). |
Трещиноватость, окисление, обломочно-дресвянистое разрушение пород |
|
|
2. Осыпи и обвалы |
Откосы склонов |
Гравитационный снос обломочного материала к основанию склонов |
|
|
3.Эрозия плоскостная, овражная |
Склоны и откосы |
Плоскостной снос, струйные борозды. Промоины, образование и рост оврагов |
|
|
4. Движение склонов и оползни |
Горный рельеф мелкорасчлененный |
Просадки грунта, трещины отрыва, оплывины грунта, гравитационные оползни |
|
|
5. Абразия моря |
Береговой уступ (клиф) высотой 20-80 м, крутой - 80-90° |
Размыв и подрезка основания берегового уступа, обрушение, транспортировка волнами материала обрушения, отступание берегового уступа |
Наряду с процессами естественного выветривания на территории терминала широко развито «техногенное выветривание», связанное с вскрытием горных пород различными выемками. Интенсивность такого выветривания наибольшая в первый год после искусственного обнажения породы на дневной поверхности, затем она уменьшается. Мощность коры «техногенного выветривания» можно рассчитать по формуле
mt= V0t,
где mt - мощность коры выветривания, образующейся за период продолжительностью t, м; V0 - начальная скорость выветривания, м/год; t - продолжительность срока после вскрытия породы, год.
Мощность коры выветривания за 5-летний период срока вскрытия скальных пород на территории сооружений терминала составила до 3,5 м.
В целом срок выветривания определяется соответствующим режимом увлажнения и составом субстрата. Максимальная скорость выветривания глинистых пород наблюдается при особенно частом чередовании увлажнения - высушивания при значительных осадках и высоких температурах воздуха летнего периода.
Физическое и техногенное выветривание часто сопровождается обвально-осыпными явлениями. Формирование осыпей начинается на откосах склонов крутизной более 30°. Такие участки протяженностью до 200-250 м выделены в северной части резервуарного парка вдоль верхнего склона трассы кольцевой дороги, а также рядом с трассой нефтепроводных коммуникаций вплоть до береговых сооружений.
Обвалы наблюдаются только по береговому клифу морского побережья непосредственно восточнее границы береговых сооружений на протяжении 1 км. Сила удара морской волны во время прибоя достигает 4,5 т/м2, а в сильный шторм - 11,8 т/м2, поэтому интенсивное обрушение и обвалы блоков горных пород установлены на большей части абразионного уступа.
Широко и разнообразно проявлены на территории терминала эрозионные процессы, интенсивность которых определяется атмосферными осадками, рельефом, растительным покровом, литологией и тектоникой, а также техногенными причинами. Так, прокладка нефтепроводных коммуникаций, образование перемычек насыпного грунта с изменением режима стока поверхностных вод вызвали активизацию структурной эрозии и оврагообразование.
Не менее разнообразны склоновые процессы, представленные оползнями, суффозией и солифлюкцией. При этом в формировании и развитии движений склонов важную роль играет фактор времени. На территории терминала зафиксированы поверхностные оползни в покровных делювиально-элювиальных отложениях мощностью 0,8-1,8 м по поверхности подстилающих пологозалегающих (2-8°) выветрелых мергелей; оползни в глинистых породах в виде сплывов, развивающихся по береговому клифу. В последнем случае оползневые массы достигают в основании клифа береговой линии, их размыв волнением моря вызывает новое нарушение равновесия склона, однако данный генетический тип оползней не достигает береговых сооружений.