Метро. Дипломная работа. Ормамбеков Ержан Жумагалиевич магистерская диссертация
 Скачать 5.18 Mb.
|
|
1.1.2 Геологическое строение района Город Алматы расположен в пределах полого-наклонной равнины, вытянутой вдоль северного хребта Заилийского Алатау. Геология Заилийского Алатау является весьма сложной и разнообразной. Их состав обусловлен интрузивными магматическими породами расплавленной, а затем застывшей магмы, такими как граниты, гранодиориты, сиениты, диориты и мощные глубинные осадочные породы, представленные глинами, лёссовидными суглинками, известняками и галечниками. Осадочные породы чаще образуются в результате разрушения, образования магматических пород и их отложения, естественного процесса гниения останков животных и растений. А также встречаются метаморфические горные породы — сланцы, гнейсы и липариты, изменённые движением земной коры, глубинным давлением, действием подземных газов и растворов осадочные и интрузивные породы, залегающие на глубоких горизонтах. В центральной части хребта, в частности в ущелье малая Алматинка часто встречаться крупнозернистые серые граниты. На хребте Заилийского Алатау очень часто встречаются розовые и красные граниты. Не редко можно встретить на горных склонах в виде крупнообломочного щебня результаты разрушения гранита, суглинки и супеси. На высокогорных пастбищах Джайляу, можно встретить равнинные участки со скалами, имеющих следы повреждения от древних ледников, а также горные породы более молодой, кайнозойской эры валунно-галечники, галечники и глины. [2]. Самая высоким пиком Заилийского Алатау является пик Талгар, который находится на Талгарском горном хребте и достигает высоты 5 017 метров над уровнем моря. Пик Талгар расположился на 20 км восточнее города Алматы. 15 Наиболее широко распространены вулканические породы – порфиры, порфириты и туфолавы нижнекаменноугольного возраста (С IV-II и С I t-VKt2 ), а также среднекаменноугольные интрузии, в основном гранодиориты. В горах идут интенсивные процессы физического и химического выветривания, многочисленные делювиальные осыпи, обвалы. Широкое развитие имеют тектонические нарушения. Район предгорной ступени в геологическом отношении представляет тектонически взброшенный блок впадины, сложенной в основном скальными породами палеозоя и рыхлыми валунно-галечниковыми и лессовыми породами неогенового и нижнечетвертичного возраста. Со скальными породами горного массива отложения предгорной ступени имеют тектонический контакт. Выделяются два геоморфологических уровня. Заилийский Алатау расположенный близ города Алматы представляет из себя мощный хребет со снежными шапками состоящих из ледников и снежных вершин. Южная сторона Заилийского Алатау представляет из себя очень крутой склон, имеет меньше ущелий. Северный же склон Заилийского Алатау напротив имеет не сметное количество ущелий с глубокими рытвинами и углублениями, а также имеет боковые отростки так называемые «прилавки», из не больших хребтов: Талгарский, Новый, Малая Алматинка и Кумбель. У основания образовались мощные аллювиальные и делювиальные отложения селевых потоков и конусов выноса рек, составляющие слегка наклонную равнину на север, на которой расположены города и села, и сам город Алматы (рисунок 3). Рисунок 3 - Геологическая карта района г.Алматы 16 Наиболее широко распространены вулканические породы – порфиры, порфириты и туфолавы нижнекаменноугольного возраста (С IV-II и С I t-VKt2 ), а также среднекаменноугольные интрузии, в основном гранодиориты. В горах идут интенсивные процессы физического и химического выветривания, многочисленные делювиальные осыпи, обвалы. Широкое развитие имеют тектонические нарушения. Район предгорной ступени в геологическом отношении представляет тектонически взброшенный блок впадины, сложенной в основном скальными породами палеозоя и рыхлыми валунно-галечниковыми и лессовыми породами неогенового и нижнечетвертичного возраста. Со скальными породами горного массива отложения предгорной ступени имеют тектонический контакт. Выделяются два геоморфологических уровня. 1.1.3 Гидрогеология района Склоны хребтов имеют многочисленные борозды эрозии, на которых не редки явления снежных лавин и водные потоки, нередко вызывающие оползневые сходы и даже в сели, обозначая что данная эрозия образованная ледниками и горными водными потоками является причиной образования крупных ущелий и их более мелких ответвлений, что и явилось основным фактором образования рельефа Заилийского Алатау. Исходя из выше изложенного очевидно, что Гидрографическая инфраструктура северной части склонов Заилийского Алатау района развита хорошо и состоит из двенадцати малых и больших рек которые берут свое начало на вершинах состоящих вечных ледников и снежных шапок на высоте более 2000 метров, и на равнине где подземных воды берут свое начало в зоне выклинивания и конусов выноса на высоте менее чем 1000 метров. Первый тип рек – горный, второй – предгорный и третий – равнинный. Реки этих типов отличаются источниками питания и режимом. Высота водосбора является главным фактором, от которого в основном зависит тип реки, характер питания, и её режим. Почвы и растительность в пределах района разнообразны. На равнине – это сероземы, пухлые солончаки, лугово-болотные и болотные почвы. Растительность камышовая, тростниковая, кустарниковая. Древесная растительность распространена в прирусловой полосе. Горная часть территории характеризуется быстрой сменой ландшафтов в вертикальном направлении. Светло-каштановые почвы с кустарниковой и травянистой растительностью развиты в пределах отметок от 1000 до 1800 метров над уровнем моря. Несколько выше чем 1800 метров над уровнем моря на оподзоленных черноземах, растут лиственные, плодово-ягодные деревья и кустарники. 17 Город Алматы расположен в пределах полого-наклонной равнины, вытянутой вдоль северного хребта Заилийского Алатау. Южные кварталы его расположены в пределах низкогорья, северные - размещаются на полого наклонной равнине. Уклон поверхности до 5º на север. Рельеф слабоволнистый, с останцевыми буграми и грядами, а так же неглубокими, в значительной степени спланированными, оврагами и долинами мелких речек. Вдоль трассы линии метрополитена, между проспектом Абая и Райымбека, перепад отметок поверхности достигает 100м, а уклон поверхности – 0,035º. По расположенному в субширотном направлении проспекту Абая перепад отметок поверхности между станциями Абай и Алатау – 46,5м. Пересекаемые трассой метрополитена долины рек Весновка и Поганка не широкие и оформленные железобетонными лотками. Геолого-геоморфологические условия территории города во многом определяют закономерности распространения, залегания, формирования подземных вод [3]. Территория г.Алматы и его окрестностей делится на площади, испытавшие поднятия (горный район, верхняя предгорная ступень, нижняя предгорная ступень) и площадь относительного опускания – Илийская впадина (предгорная наклонная равнина и предгорный шлейф). Горный район в бассейнах рек Малой и Большой Алматинки, Аксая и Каскеленки отличается крутосклонным рельефом, глубоким врезом речных долин. Здесь на поверхности обнажаются скальные палеозойские породы. 1.1.4 Инженерно-геологические изыскания при проектировании и строительстве метрополитена Основной задачей инженерно-геологических изысканий для обоснования проектирования и строительства метрополитена являлся комплекс мероприятий для изучения геологических характеристик района, позволяющее правильно и экономично запроектировать, пост роить и эксплуатировать метрополитен. В результате изысканий должна быть получена информация о строении и составе горного массива, о гидрогеологической обстановке. На основе данного комплекса работ по инженерно-геологическому изысканию произвелась разработка предпроектной документации для осуществления строительства не только метрополитена, но также проектная и рабочая документация для гражданского и промышленного строительства и возможность привлечения инвестиций в строительство на данном участке работ. 18 Инженерно-геологические изыскания были необходимы и обоснованы для детальной геологической, физико-механической и гидрогеологической изученности данного участка производства работ. Данные виды работ помогли выявить характеристики грунтов и их несущей способности, а также коррозионной активности для прогноза их изменчивости при строительстве и эксплуатации проектируемых зданий и сооружений, был разработан комплекс мероприятий по защите конструкций от неблагоприятных влияний геологической среды и физико-геотехнических процессов. По полученным данным были определены наиболее целесообразные и экономически выгодные конструкции и глубины заложения фундаментов где были учтены все неблагоприятные факторы, которые могут оказать влияние на строительство и эксплуатацию зданий и сооружений. Так для проектирования и строительства по данным инженерно- геологических изысканий, застройщику выдается технический отчет где содержатся сведения, рекомендации прогнозы и выводы о: физико- географических условиях, геологическое и литологическое описание пород, гидрологические и физико-геологические процессы, физико- геотехнологические свойства грунтов, свойства воды и её влияние на коррозию и эрозию пород и т.д [4]. 1.1.4.1 Сбор и обработка материалов исследований и изысканий прошлых лет Для начала производства полевых работ необходимо всесторонне изучит все имеющиеся материалы по геологическим изысканиям прошлых лет, чтобы определить характер, границы и предназначение участков, ранее проведенных геологических и гидрогеологических исследований, определить организации и исполнителей, а также определить период производства и основные задачи и результаты работ, возможности их применения для данных инженерно-геологических изысканий. Данные прошлых лет могут быть пригодны для уточнения и прогноза процессов дальнейшего развития в сферах взаимодействия геологической среды и искусственных сооружений. 1.1.4.2 Рекогносцировка, обследование, аэро и пешие маршрутные наблюдения Рекогносцировка, обследование, аэро и пешие маршрутные наблюдения проводятся для того что бы: - обосновать границы, расширения или сужения при необходимости границ и территории проведения геологических изысканий; 19 - определить категорию сложности природных и техногенных условий, а также детальность работ по изысканию, определить объемы, состав, технологии и методы выполнения геологических изысканий (с учетом всех требований заказчика), мест и пунктов выполнения каждого из видов изыскательских работ, а так же последовательность их выполнения, обосновать применения современных не стандартных приборов, технологий и методов производства геологических изысканий в различных природных и геотехнических условиях для проведения строительства; - установить характеристики и параметры отдельных компонентов природной среды и происходящих в ней процессов на территории и в пределах зоны предполагаемого воздействия (по объектам, отнесенным к экологически опасным видам хозяйственной деятельности, а при необходимости и по другим объектам); Цель осуществления проходки горных выработок (скважины, шурфа): - установить или уточнить геологической разрез, условия расположения грунтов, а также грунтовых вод; - определить показатель глубины распределения грунтовых вод; провести отбор грунтовых образцов, чтобы определить их состав, состояние и свойство, и провести отбор проб грунтовых вод для химической аналитики; - провести полевые исследования, направленные на изучение свойств грунтов, изучить гидрогеологические параметры водоносных горизонтов, а также зон аэрации; - выявить и разграничить зоны выраженных как инженерно- геологических, так и геологических процессов. Для того, чтобы определить характеристики в сфере взаимосвязи планируемого объекта с геологическими недрами, вскрытые выработкой водоносных горизонтов, которые оказывают влияние на строительство и (либо) эксплуатацию предприятия, здания и сооружения производят гидрогеологические исследовательские работы. Исследовательские работы выполняют на поле (однократная и кустовая откачки, наливы и другие) и в лаборатории, чтобы для определить: - расположение глубины уровня подземных вод; - распределение, условия возникновения, ресурсы питания, химическую структуру подземных вод; - фильтрационные характеристики запасов водовмещающих осадков, соотношение промеж отдельных водоносных горизонтов, равно как иных гидрогеодинамических и гидрогеологических границ; - прогноз изменения гидрогеологических свойств при строительстве и эксплуатировании объекта. Лабораторно-изысканные исследования по изучению грунтов, поверхностных, а также подземных вод. 20 Лабораторно- изысканные работы выполняют с целью определить характеристики состояния, состава, химических и физико-механических свойств, для того чтобы определить классы, типы, виды и разновидности грунтов согласно ГОСТ 25100-95, установить их нормативные и расчетные характеристики, пространственную изменчивость. Полевые изысканные исследования. Полевые изысканные исследования (в сочетании с лабораторными и (либо) геофизическими изысканиями) проводят чтобы: - оценить массив грунтов, изучить расчленение геологического разреза, оконтуривание линз и прослоек незначительных грунтов и др; - установить физические, деформационные и прочностные характеристики грунтов в естественных условиях залегания; - оценить пространственную изменчивость характеристик грунтов; - оценить возможность погружения свай глубоко в грунт и несущую способность свай; - провести стационарные наблюдения за изменчивостью во времени физических и механических характеристик как насыпных, так и намывных, грунтов; - определить динамическую устойчивость грунтов, насыщенных водой. Геофизические изысканные исследования проводят, чтобы изучить физические (гравитационные, магнитные, электрические, упругие колебания, термические, ядерные излучения) поля. В основе всех видов геофизических изысканных исследований лежит применение физико-математических концепций для того чтобы разработать их теорию, электронное высокоточное оборудование в комплексе с радиотехникой, точечной механикой и оптикой для полевых замеров, вычислительной техникой, в том числе новейшей электронно-вычислительной машиной для обрабатывания результатов. Выводы по 1- разделу Исследовательские работы грунтов, направленные на изучение оснований построенных строений и сооружений проводят для того, чтобы установить изменения геологических свойств во время эксплуатирования строений и сооружений, в том числе изменений гидрогеологического состояния, прочностного и деформационного характеристик и свойств грунтов. А также для того, чтобы изучить соответствие проектных и нормативных данных инженерных геологических элементов под фундаментами строений и сооружений и вне зоны их строительства, прогнозировать изменения инженерных и геологических условий и рекомендаций, направленные на проектирование, дальнейшее землепользование и инженерную защиту. 21 2 Горная часть 2.1 Инженерно-геологическое районирование трассы метрополитена Инженерно-геологическое строение трассы метрополитена сложное. Выполненные инженерно-геологические изыскательные работы позволили строителям метрополитена произвести инженерно-геологическое районирование трассы и выделить по геологическому происхождению, гидрогеологическим условиям, литологическому строению инженерно- геологические районы. Участок наклонной равнины расположен в пределах ПК 0+00 до ПК 6+00 и района расположения депо. Участок характеризуется частым переслаиванием галечниковых грунтов с прослоями песка мелкого, гравийного грунта и супесей. Грунтовые воды вскрыты на глубине от 3,9м до 15,85м. Инженерно-геологические условия строительства – неблагоприятные. Участок периферийной части конуса реки Малая Алматинка расположен в пределах от ПК 6+00 до ПК 12+00 полого наклонной равнины. Сверху выработками вскрыты покровные суглинки мощностью до 1,5м с постепенным выклиниванием на юг. Суглинки желтовато-бурого цвета, полутвердой консистенции, макропористые, просадочные с редкими включениями гравия и гальки [5]. Ниже вскрыты галечниковые грунты аллювиально-пролювиального происхождения с включением валунов размером до 200-300мм до 15% от общего объема грунта, с песчано-суглинистым заполнителем. При прохождении отдельных шурфов ниже 15м были вскрыты нагромождения валунов с супесчаным заполнителем и отдельных крупных валунов селевого происхождения, т.е. территория сложена галечниковым грунтом, в составе которого обнаруживаются крупные валуны, размер которых составил 200- 400 мм (рисунок 4). Рисунок 4 - Галечники с песчаными заполнителями 22 Участок конуса выноса реки Малая Алматинка расположен в пределах ПК 12+00 – ПК 41+00. Поверхность участка имеет значительный уклон. Участок с поверхности сложен слоем покровных суглинков мощностью до 6,0м. Суглинок твердой консистенции, макропористый, желто-коричневого цвета с включением гравия и гальки до 10%, карбонатизированного, аллювиально-пролювиального происхождения, верхнечетвертичного возраста. Подстилают суглинки валунно-галечниковые грунты большой мощности, маловлажные, аллювиально-пролювиального происхождения, верхнечетвертичного возраста. В основном это отложения селевых потоков, на это указывает содержание валунов большого размера от 400 до 700 мм, до 20-25% от общего объема грунта. В таких трудных условиях началась проходка первой ветви метрополитена в 1988 году (рисунок 5). Рисунок 5 - Проходка первой ветви метрополитена (Алматы ,1988 г) Петрографический состав грунта в основном граниты, гранодиориты светло-серого цвета. Валуны прочные, крепкие, но встречаются отдельные выветрелые до состояния рухляка. Грунтовые воды на данном участке залегают на глубине 47,0-91,0 м Бурение проводилось станками УКС-22 ударно-канатным способом. Начальный диаметр бурения был принят 325мм с выходом колонны не более 25м. Общий объем составил 1714м 2 . На участках открытого способа строительства метрополитена проходились шурфы (шахты) глубиной до 20,0м сечением до 6,0м общим объемом 220,0м [6]. |