МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННВЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра инженерной геологии и геоэкологии

Курсовой проект по инженерной геологии

«Инженерно-геологические условия строительства гидротехнического комплекса»

Пояснительная записка

Выполнил: Мурашова Н.А.

Факультет: ГСС

Курс: 3

Группа:3

Руководитель: доцент к.т.н.Манько А.В.

Москва 2010

Содержание

Раздел 1 «Инженерно-геологические особенности района строительства»

1. Введение;

2. Описание местоположения выбранного района строительства;

3. Инженерно-геологические особенности района строительства;

4. Климотология и метеорология района строительства;

5. Описание истории формирования района строительства;

6. Описание геологических процессов данного района;

7. гидрография и гидрогеология района ;

Раздел 2 «Инженерно-геологические условия площадки строительства»

1. Геоморфология;

2. Описание инженерно-геологических разрезов;

3. Гидрогеология;

Раздел 3 «Возведение плотины» Введение.

В связи с постройкой комплекса гидротехнических сооружений, состоящего из грунтовой плотины, водослива и здания ГЭС на реке Белая , были проведены инженерно-геологические изыскания на территории площадью 0,83 км². Целью изыскания было изучение и оценка геологических условий района строительства, установление влияния этих условий на выбор типов элементов сооружения и определение оптимальных условий для расположения комплекса и выбора методов производства работ по его возведению.

В процессе изысканий решались следующие задачи:

-оценивалась геоморфологическая обстановка района

-определялась геологическая структура;

-оценивались гидрогеологические условия.

Для выполнения этой работы были использованы следующие материалы:

Геологическая карта;

Буровой журнал;

Данные гидрогеологических наблюдений;

Фондовые материалы.

Раздел 1

«Инженерно-геологические особенности района строительства»

1.Описание местоположения района

Район строительства -Тверская область, крупнейшая по площади (84,1 тыс. км2) из областей Европейской части страны. Она расположена на западе средней части Восточно-Европейской равнины. Граничит с Московской, Ярославской, Вологодской, Новгородской, Смоленской и Псковской областями. Максимально высокая точка – 343 м над уровнем моря (центр области, вблизи истока реки Цна). Самое крупное поднятие – Валдайская возвышенность, протягивается с юга на север на расстояние свыше 180 км. Минимальная отметка – 65…70 м над уровнем моря – Плоскошская низина (крайний запад области, Торопецкий район).

2.Инженерно-геологические особенности района строительства.

На территории Тверской области отсутствуют горные образования, чрезвычайно редки землетрясения, потому что все Верхневолжье и окружающая его территория расположены в пределах одной структурной единицы - древней Русской платформы. Тверская область расположена на западе средней части Восточно-Европейской равнины. Для неё в целом характерен равнинный рельеф, где возвышенные всхолмленные участки моренных равнин и гряд сочетаются с обширными волнистыми водно-ледниковыми или плоскими озёрно-ледниковыми и аллювиальными низинами. Высота поверхности в области не превышает в большинстве случаев 200 м абсолютной высоты. Водно-ледниковые равнины располагаются на высотах ниже 150 м. Моренные равнины чаще всего имеют высоту 160-220 м, а наиболее высокие отметки связаны с конечно-моренными грядами и останцовыми возвышенностями. Самая высокая точка области - 343 м абсолютной высоты, расположена вблизи истоков реки Цны, на Цнинском поднятии. Центральная и северо-западная части области являются наиболее высокими территориями, юго-восток, северо-восток, а также крайний запад области понижены.

Самое крупное поднятие Верхневолжья - Валдайская возвышенность, которая расположена в центральной части области и, протягиваясь с юга на север на расстоянии более 180 км, выходит за пределы области. Её средняя высота - 250-270 м. В пределах самой Валдайской возвышенности выделяется несколько небольших самостоятельных более высоких поднятий. Это Цнинская возвышенность, Ильи горы, Свиные горы и Оковский лес. С юга к Валдайской возвышенности примыкает небольшая Бельская возвышенность, а на северо-востоке области расположена Овинищенская возвышенность.

На Юго-Западе расположена Западно -Двинская низина с чередующимися мелкохолмистыми грядами и зандровыми равнинами. Восточная часть Тверской области имеет более равнинный рельеф. Здесь проходит пояс моренных равнин. Понижения (Вышневолоцкая, Среднемоложская, Верхнемоложская низины) чередуются с повышенными грядами до 200-250 м (Ильи горы, Новоторжская гряда, Лихославльская гряда, Вышневолоцкая гряда, Бежецкий Верх, Овинищенская возвышенность) и долинами р. Волги, Тверцы, Мологи. На Юго-Востоке расположена Верхневолжская низина (100-150 м) по обоим берегам Волги и в низовьях р. Тверцы, Шоши и Медведицы.

Тверская область расположена в северо-западной части Московской синеклизы Восточно-европейской платформы, основание которой сложено сильно дислоцированными гранитогнейсами и кристаллическими сланцами архейского протерозойского возраста.

В Западной части Тверской области близко к поверхности (на глубине 50 м) залегают отложения девона (возраст 400 млн. лет), представленные пестроокрашенной толщей карбонатных (известняки, доломиты, мергели), глинистых, песчаных и сульфатных горных пород. В центральной части области широко развиты отложения каменноугольного времени (возраст свыше 300 млн. лет), преимущественно карбонатные породы с прослоями красных глин, а в нижней части толщи - бурых углей и песчаников. Суммарная мощность отложения карбона 350 м. Каменноугольные известняки обнажаются в старых карьерах на территории Старицкого района, имеются естественные обнажения по Волге, Тверце, Осуге, Тьме. На каменноугольных известняках залегают породы пермского возраста (свыше 280 млн. лет), состоящие из красновато-коричневых и красно-бурых опесчаненных глин с прослоями кварцево-полевошпатного песка и относящиеся к континентальным отложениям. В Тверской области пермские отложения известны на Северо-Востоке: естественные выходы на р. Мологе у Весьегонска. На поверхности размыва каменноугольных известняков и пермских красноцветов залегают юрские (возраст 200 млн. лет) темные глины и пески мощностью до 30 м. Юрские отложения известны только на Востоке области (к Востоку от Твери). Естественные выходы юрских глин можно видеть у д. Городня, Кимр, д. Перемерки (правый берег Волги, ниже по течению). Юрские отложения перекрыты песчано-глинистыми породами мощностью 3-5 м мелового возраста (свыше 100 млн. лет). Последние сохранились от размыва только на водоразделах и имеют естественные выходы по обрывам р. Кашинки в Кашине и на Волге у с. Прилуки.

Почти сплошным чехлом территорию области покрывают четвертичные отложения: разнообразный комплекс ледниковых, водно-ледниковых, речных, озерных и других образований, достигающих местами мощности 40-60 м. Отложения Окского оледенения (около 500 тыс. лет назад) - темно-бурые плотные суглинки с валунами известняка, редко - с валунами кристаллических пород, мощностью до 10 м, сохранились отдельными небольшими участками по древним низинам на месте р. Шоши и Тверцы. Отложения Днепровского максимального оледенения (около 300 тыс. лет назад), состоящие из желто-бурого, коричневато-бурого, тяжелого плотного суглинка с большим количеством валунов кристаллических и карбонатных пород, найдены в древних ложбинах рек: в черте города Твери русло Волги выстилают остатки морены мощностью 6-30 м. Отложения Московского оледенения (130 тыс. лет назад) представлены красно-бурой мореной, перекрытой валунными песками, суглинками, песками. С комплексом этих отложений связаны месторождения кирпичных глин, строит, песков. К Северу от Валдайской возвышенности распространена морена последнего Валдайского оледенения, состоящая из бурых суглинков с включением валунов магматических и метаморфических пород. На морене залегают озерно-ледниковые (суглинки и глины) и водно-ледниковые (пески) отложения.

3. Климотология и метеорология района

В сравнении с количеством радиации, приходящей от солнца в других областях нашей страны, Тверская область получает умеренной количество тепла. Преобладающей воздушной массой над Тверской областью является континентальный воздух умеренных широт, который определяет летом тёплую погоду с температурами +15, +20 ⁰С (днём до +20, +25⁰С), с переменной кучевой облачностью с небольшими скоростями ветра, которые к ночи снижаются до штиля. Нередко при данном типе погоды в середине дня случаются ливневые осадки и грозы. Зимой континентальный воздух умеренных широт формирует умеренно-морозную, чаще без осадков погоду с температурным фоном -10, -15⁰С. Но довольно часто (20,7% случаев) с запада, с Атлантического океана к нам приходит морской воздух умеренных широт, он вызывает летом похолодание до +10, +15⁰С, зимой же потепление до 0-10⁰С. Это сопровождается пасмурной погодой и увеличением осадков.

С севера и северо-востока из районов Баренцева и Карского морей в Верхневолжье поступает холодный арктический воздух (морской или континентальный). Устанавливается ясная безоблачная погода с температурами до -30, -40⁰С в зимний период. Весной арктический воздух вызывает возврат холодов и ночные заморозки. Летом - пасмурная, но чаще без осадков, холодная, ниже 10⁰С погода. Иногда в 5,4% случаев, весной или осенью из районов Средней Азии и Казахстана вторгается сухой жаркий и пыльный континентальный тропический воздух. В любое время года эта воздушная масса вызывает повышение температуры: весной - быстрый сход снега, раннее распускание листьев и цветение, осенью - возврат тепла. Летом с поступлением тропического воздуха связана сухая, жаркая погода с температурами до +30, +35⁰С. Устойчивое поступление тропического воздуха может вызвать засуху.

В Тверской области, находящейся в умеренных широтах, господствует западно-восточный общепланетарный перенос воздуха. Это обусловливает преобладание ветров юго-западного и западного направлений. В сумме их повторяемость составляет 35-40%. Реже всего в области наблюдается восточный ветер - всего в 8% случаев. Безветренные условия (штиль) отмечаются в 12% случаев. Среднегодовая скорость ветра лежит в пределах 3,5 - 4,2 м/с и мало изменяется по территории области. Ветры ураганной силы случаются крайне редко.

Средняя годовая температура воздуха по области колеблется от 2,70С в с. Кесьма Весьегонского района до 4,10С в г. Западная Двина (в г. Твери - 3,80С

В Тверской области за год в среднем выпадает 550-750 мм осадков. Из всей суммы осадков 70% выпадают в жидком виде (дождь и морось), 18% - в твёрдом (снег, град, снежная и ледяная крупа), 12% - в смешанном виде (мокрый снег, дождь со снегом). Количество выпадающих осадков в отдельные годы может существенно отличаться от средних показателей. Так, в Твери при норме 612 мм годовое количество осадков изменялось от 348 мм (1951) до 885 мм в (1908) Ещё большая изменчивость наблюдается в месячных суммах осадков. В Твери в июле при норме 83 мм выпадало от 2 мм до 221 мм осадков.

Влажность воздуха в Тверской области довольно высока на протяжении всего года и в среднем колеблется около 80%. В холодный период относительная влажность выше - 85-90%, а летом она уменьшается до 65-70%.

4.Описание истории формирования Тверской области.

Тверская область расположена в центральной части Русской платформы на северо-западе Московской синеклизы. В геологическом строении здесь выделяются два структурных комплекса. Нижний – кристаллический фундамент – сложен метаморфического образованиями архея и нижнего протерозоя. Верхний – осадочный чехол – представлен горизонтально или слабонаклонно залегающими отложениями рифея, венда, палеозойской, мезозойской и кайнозойской групп.

Почти сплошным чехлом территорию области покрывают четвертичные отложения: разнообразный комплекс ледниковых, водно-ледниковых, речных, озерных и других образований, достигающих местами мощности 40-60 м. Отложения Окского оледенения (около 500 тыс. лет назад) - темно-бурые плотные суглинки с валунами известняка, редко - с валунами кристаллических пород, мощностью до 10 м, сохранились отдельными небольшими участками по древним низинам на месте р. Шоши и Тверцы. Отложения Днепровского максимального оледенения (около 300 тыс. лет назад), состоящие из желто-бурого, коричневато-бурого, тяжелого плотного суглинка с большим количеством валунов кристаллических и карбонатных пород, найдены в древних ложбинах рек: в черте города Твери русло Волги выстилают остатки морены мощностью 6-30 м. Отложения Московского оледенения (130 тыс. лет назад) представлены красно-бурой мореной, перекрытой валунными песками, суглинками, песками. С комплексом этих отложений связаны месторождения кирпичных глин, строит, песков. К Северу от Валдайской возвышенности распространена морена последнего Валдайского оледенения, состоящая из бурых суглинков с включением валунов магматических и метаморфических пород. На морене залегают озерно-ледниковые (суглинки и глины) и водно-ледниковые (пески) отложения.

5. Инженерно-геологические процессы области

На территории Тверской области по степени ее пораженности, активности проявления развиты следующие основные генетические типы природных экзогенных геологических процессов: заболачивание, эрозия, оползни, карст. Заболачивание. Болотами и заболоченными землями сильной степенью пораженности (более 25% ) занято около 10% всей территории области, средней степенью пораженности (5-25%) занято порядка 30% территории, остальные земли относятся к слабо заболоченным (пораженность менее 5%).Основными факторами, определяющими возникновение заболачивания и, как следствие, формирование и развитие болот, являются:

– равнинный рельеф территории области, созданный ледниковой экзарацией и аккумуляцией;

– наличие горизонтально залегающих тонкодисперсных грунтов, имеющих небольшие коэффициенты фильтрации (менее 0,01 м/сутки) и представленные глинами, валунными суглинками или тяжелыми супесями;

– гумидный климат со значительным количеством осадков.В геоморфологическом отношении болота и заболоченные земли тяготеют к болотным, озерно-ледниковым или моренным равнинам областей валдайского и московского оледенений. В основном это болота верхового типа от 20 до 60%, низинного типа 20-30% и 10% переходного и смешанного типов.

Эрозия. На территории области в долинах наиболее крупных рек Волга, Западная Двина, Тверца, Молога, Межа и т.д. встречены все основные виды эрозии: русловая эрозия постоянных водотоков – боковая и глубинная (вертикальная); русловая эрозия временных водотоков (оврагообразование); склоновая (микроструйчатая).

Боковая эрозия, выражающаяся в подмыве основания берегового уступа с выносом частиц грунта, образованием ниш и последующим обвалом вышележащих пород, широко развита практически на всех крупных реках области и на более мелких, со стороны крутых берегов и вогнутой части меандр. Особенно интенсивно боковая эрозия наблюдается на реке Волге ниже города Твери, где сказывается влияние Иваньковского водохранилища.На реках Тверце, Западной Двине, Медведице, Меже, Мологе и их крупных притоках боковая эрозия наблюдается в среднем и нижнем течении и практически отсутствует в верхнем .Глубинная эрозия имеет место по рекам Торопы, Ломы, верхнем течении реки Волги, Тьмы, Тверцы, Западной Двины, Межи. Выражается она в выносе частиц пород слагающих русло рек и образовании в этих местах порогов и перекатов.

Оврагообразовательный процесс в целом на территории области распространен незначительно. Это объясняется преимущественно равнинным рельефом ее и большой залесенностью.

Оползни. В целом до 93% территории области характеризуется слабой пораженностью и активностью проявления оползневых процессов, 6% территории характеризуются средней степенью пораженности и порядка 1% – сильной степенью пораженности. По возрасту основного деформирующегося горизонта (ОДГ) на территории области выделены три типа оползней.

1. Оползни, основным деформирующим горизонтом которых являются четвертичные отложения (моренные, водноледниковые, покровные), являются наиболее распространенным на площади типом. Они встречаются практически повсеместно по склонам бортов оврагов и долинам рек Волга, Торопа, Западная Двина, Цна, Тверца, Белая и их притоков. Размеры оползней изменяются от единиц до нескольких десятков метров. По глубине захвата относятся к поверхностным и мелким до 5м. По механизму смещения относятся к оползням скольжения и потокам. В плане имеют, как правило, циркообразную форму

2. Оползни, связанные с деформированием глинистых отложений верхней юры, выявлены на правом берегу р. Волга у села Городня и правом берегу р. Кашинка в г. Кашино.

По механизму смещения они являются оползнями сдвига и связаны с раздавливанием или выдавливанием глинистых прослоев верхней юры. Оползни характеризуются значительными размерами: протяженностью до 700 м, длиной по оси движения до 147 м, мощностью до 25 м. В плане имеют в основном фронтальную форму, реже циркообразную. Рельеф поверхности оползней бугристо-грядовый, ступенчатый: 2-3 уровня оползневых ступеней вытянутых вдоль склона

3. Оползни, связанные с деформированием глинистых отложений каменноугольного возраста – наиболее распространенные на территории области оползни в коренных отложениях. Широко развиты по обоим берегам р. Волга в районе городов Ржев, Старица и окрестностях.

По механизму смещения это оползни сдвига, по морфологическому типу – фронтальные. Протяженность их достигает 1600 м, длина по оси движения от 50 до 130 м, глубина захвата до 70 м.

Степень активности оползней Тверской области незначительна. Однако следует учитывать, что при разных колебаниях природно-климатических условий, техногенных воздействиях, их деятельность может резко активизироваться. И даже единичные, небольшие по размерам оползни могут существенно осложнить строительство.

Карст. Развитие процессов карстообразования обусловлено широким распространением на западе и юго-западе области вблизи поверхности карстующихся пород: известняков, доломитов нижнего и среднего карбона.

В региональном плане территория области характеризуется слабой пораженностью поверхностными карстовыми формами. Площади сильной пораженности процессами поверхностных карстопроявлений с плотностью не менее 0,1 пр/ км2 составляют не более 1 %, средней, с плотностью не менее 0,01 пр/ км2 – 5 %.

Подземный карст имеет более широкое развитие, однако степень пораженности территории процессами подземного карстообразования по площади не достаточно изучена.

Наиболее широкое распространение среди поверхностных форм карстопроявлений на территории области имеют воронки, котловины и поноры небольших размеров от 2-3 м до 10-15 м в поперечнике и до 2-3 м Слепые овраги и долины рек, как результат совместной карстово-суффозионной и эрозионной деятельности, выявлены в устьях некоторых притоков р. Волга,в долине р.Паникли. На протяжении от 0,1 до 5 км русла рек и ручьев здесь текут под землей.

Подземные карстопроявления, в виде подземных полостей, закарстованных трещин, разрушенных до щебня и муки пород отмечены практически повсеместно, где вскрывались и изучались карбонатные породы на глубину. В целом же закарстованность карбонатных пород в пределах области составляет от долей процентов до 20-30 %.

Несмотря на незначительную степень активности процессов карстообразований области, при строительстве народнохозяйственных объектов необходимо учитывать даже отдельные проявления карста, не только с точки зрения непосредственной угрозы с его стороны при строительстве, но и в плане техногенного влияния на карстово-суффозионные процессы

6.Гидрография и гидрогеология Тверской области.

В гидрогеологическом отношении Тверская область приурочена к северо-западной и западной части Московского артезианского бассейна. Лишь крайняя западная часть области, примерно от меридиана г.Торопца, занимает южный склон Балтийского щита, скрытого под девонскими отложениями главного девонского поля. Эта часть территории области, по площади весьма незначительная, относится к Ленинградскому артезианскому бассейну.В слагающих Московскую синеклизу девонских и каменноугольных отложениях , а на северо-востоке пермских и триасовых, заключены пластовые и пластово-трещинные воды, обычно напорные, иногда самоизливающиеся. В четвертичных, меловых и юрских отложениях содержатся грунтовые безнапорные или слабо напорные воды, а в местах перекрытия водоносных горизонтов водоупорными породами – напорные. Характер геологического строения территории Тверской области, литологический состав пород, климат и значительная расчлененность рельефа создают благоприятные условия для питания, накопления и циркуляции подземных вод.

Водоносные горизонты, развитые на территории области, неравноценны для использования их в качестве источника водоснабжения населенных пунктов и промышленных предприятий. Основную роль в водоснабжении области играют воды каменноугольных отложений.

На западе области первостепенная роль принадлежит девонским водам, на северо-востоке пермским, а на юго-востоке – мезозойским. Повсюду большое значение имеют воды четвертичных отложений, широко использующихся при помощи колодцев и мелководных скважин для сельского водоснабжения. Крупное водоснабжение на них базироваться не может ввиду ограниченных ресурсов и недостаточной защищенности от возможного загрязнения. Однако на востоке и юго-западе области, где в коренных отложениях распространены минерализованные воды, воды четвертичных отложений часто приобретают первостепенное значение.

Подземные воды каменноугольных отложений распространены повсеместно по всей территории области. К каменноугольным отложениям приурочены основные эксплуатационные водоносные горизонты и комплексы: гжельско-ассельский, касимовский,подольско-мячковский, каширский, алексинско-протвинский и бобриковско-тульский. Подземные воды верхнедевонских отложений распространены по всей территории и представлены в основном доломитами переслаиванием глин, доломитов, известняков и мергелей.Основными эксплуатируемыми комплексами являются озерско-хованский, задонско-плавский и евланово-ливенский карбонатные водоносные комплексы.