699

эральным: эоловым,делювиальнымиэлювиальным,авозраст— верхнечетвертично-голоценовым (QIII–IV) [7, 16, 18].

Верхнечетвертичные аллювиальные грунты слагают надпойменныетеррасы.Верхняячасть разрезовтеррасОби представленапереслаивающимися лёссовымисуглинками, супесямии эоловыми пылеватыми песками. Нижняя часть разрезов сложена крупнозернистыми гравийными песками мощностью до 25 м четвертой надпойменной террасы, крупными песками мощностью до 10 м третьей террасы, разнозернистыми песками с линзами гравия и гальки мощностью 7 м второй террасы и гравелистыми песками с галькой мощностью до 15 м первой надпойменной террасы.

Голоценовые (современные)грунты представлены:русловым (песчано-гравийным) и старичным (заторфованным) аллювием поймы,делювиальнымгрунтомлоговизаторфованнымигрунтами болот. Техногенные грунты, представленные насыпными суглинками исупесями вдолинах Ельцовок,намывными грунтами в долине р. Каменки достигают 10 м мощности.

Подземные воды.

В долине р. Оби распространены грунтовые воды, залегающие в нижних песчано-гравелистых горизонтах поймы и надпойменных террас. Глубина их залегания контролируется положением уровня воды в Оби. В пределах поймы глубина грунтовых вод составляет 1–3 м, в пределах первой надпойменной террасы от 2 до 5 м, второй — от 4 до 13 м и третьей от 9 до 15 м. Химический состав грунтовых вод близок к составу воды Оби. Это пресные воды гидрокарбонатно-кальциево-магниевого состава с минерализацией от 0,12 до 0,8 г/л, жесткость от 2,0 до 10 мг-экв/л.

Грунтовые воды водораздельного плато в черте городазалегают в нижних песчаных и песчано-гравелистых горизонтах краснодубровской свиты, расположенной на коре выветривания палеозойских пород и на эрозированной поверхности гранитов. Мощность водоносного горизонта составляет 10–20 м, залегает наглубинахот5до30м,чтообусловленоглубокимрасчленением плато и интенсивным дренированием грунтового массива долиной р. Оби, ее многочисленными притоками и оврагами. В пределах территорий города, удаленных от Оби и ее притоков,

6 2

глубина залегания подземных вод уменьшается до 3–2 м. Широко распространена верховодка, залегающая на суглинистых горизонтах краснодубровской свиты. В городе наблюдается интенсивное подтопление некоторых территорий, обводнение грунтовых оснований и подвалов сооружений. Процесс подтопления наблюдается как наводоразделе, так и наречных террасах (пр. Дзержинского, Учительский, Затулинский жилмассивы, территория «Сибсельмаша» и др.).

Кгранитам Новосибирскогобатолитаприурочены трещинные воды, содержащие радиоактивный радон [7]. Радоновые воды встречаются в зонах тектонических нарушений, глубоких тектонических разломах, к которым приурочены долины притоков реки Оби (реки Плющиха, Каменка, Ельцовки). К настоящему времени в г. Новосибирске и его окрестностях разведано 12 месторождений радоновых вод. Они представляют собой достаточно водообильные зоны с концентрацией радонаот 100 до 1250 эман [7]. Присутствие радона в подземных водах грунтового массивавзначительной степени осложняетэкологическуюобстановку в подземных сооружениях.

В грунтовом массиве г. Новосибирска наиболее характерным свойством является просадочность в лёссовых грунтах краснодубровской свиты. Важное значение имеет процесс подтопления территории города, происходящий как по причине естественных факторов, так и техногенных — потерь воды из водонесущих коммуникаций. Обводнение массива грунтов, представленных легкоразмываемыми лёссовыми супесями, способствует формированию плывунов.

9.3. Грунтовый массив г. Красноярска

Город Красноярск расположен на берегах реки Енисея в пределах Чулымо-Енисейской инженерно-геологической области, являющейся северной окраиной Алтае-Саянского горноскладчатого региона. Рельеф области имеет характер слабохолмистой равнины с абсолютными отметками 200–350 м, на фоне которой выступают эрозионные останцы высотой 500–600 м. Довольно значительные высоты и существенное эрозионное расчленение поверхности позволяет отнести рельеф к низкогорному, скарстовыми воронками и карстовымиозерными котлови-

6 3

нами. В пределах города и его окрестностей выделяются различные генетические типы рельефа.

На юго-западе от города, в области Восточных Саян, выделяется эрозионно-тектонический рельеф, расположенный в пределах распространения нижнепалеозойских эффузивно-осадоч- ныхиметаморфическихпород.Онхарактеризуетсяповышенной расчлененностью, абсолютные отметки отдельных сопок 600– 800 м при относительном превышении 200–350 м.

К северу и востоку от городской территории развит денудаци- онно-аккумулятивный рельеф, в основании которого залегают породы девонского и юрского возраста. Эта территория представляет собой холмистую равнину, пересекаемую несколькими речными долинами и логами. Абсолютные отметки положительных форм рельефа составляют 350–450 м, глубина вреза достигает 40–80 м. Отдельные холмы, располагаясь в виде цепочек, образуют увалы с плавными очертаниями склонов.

Речные долины, пересекающие равнины увало-холмистого рельефа, имеют ширину 500–600 м и глубину вреза до 150 м (речки Березовка, Сытик).

Для центральной части города характерен эрозионно-аккуму- лятивный рельеф, представленный долинами р. Енисея и его притоков, рек Маны, Базаихи, Березовки и Качи.

Вдолине р. Енисея выделяется пойма и семь надпойменных террас. По правому берегу развиты первая, вторая, шестая и седьмая террасы общей шириной до 8 км. По левому берегу долины выделяются первая, вторая, четвертая и пятая надпойменные террасы с суммарной шириной от 2 до 8 км.

Абсолютные отметки воды в русле Енисея составляют от 130 до 135 м. Высота надпойменных террас над урезом воды изменяется от 6 м у первой до 120 м у седьмой надпойменной террасы. Максимальные высоты с абсолютными отметками 270–300 м, характерные для правого берега, и 160–250 м, для левого берега,

уводораздельных пространств.

Вдолинах притоков Енисея — рек Маны, Базаихи, Качи — выделяются пойма и две надпойменные террасы высотой 3, 12 и 30 м.

6 4

Геологическое строение грунтового массива

В геологическом строении грунтового массива участвуют разновозрастные грунты от раннепалеозойских до четвертичных (рис. 9.4). В южной части массива на линии Енисей — Дивногорск в береговых откосах Енисея обнажаются скальные грунты нижнего палеозоя: мраморизованные известняки, кремнистые и хлоритовые сланцы, конгломераты и дайки габбро. Метаморфические сланцы имеют тонкоплитчатую текстуру, известняки — крупноглыбовую отдельность. Грунты смяты в складки, залегают в виде моноклиналей с углом падения крыльев от 60° до 80°. Все грунты пересекаются дайками габбро и разбиты тектоническими трещинами на отдельные блоки.

Рис. 9.4. Схематический разрез грунтового массива г. Красноярска Грунты: Q — четвертичные; Mz — мезозойские; D — девонские; E–S — нижнего палеозоя; 1 — лёссовая супесь; 2 — лёссовые суглинки; 3 — галечник; 4 — аргиллит; 5 — алевролит; 6 — известняк; 7 — песчаник; 8 — мергель; 9 — базальтовый туф; 10 — вулканическая лава; 11 — конгломерат; 12 — кристаллический сланец; 13 — мрамор; 14 — тектонит

Взападной части массивавнаправлении линии Красноярск— Тайшет распространены скальные грунты девонского возраста, представленные диабазами,базальтами,вулканическимибазаль-

6 5

товымитуфами, переслаивающимисяс горизонтамиконгломератов, песчаников, алевролитов, известняков, аргиллитов и мергелей. Мергели имеют характерную красноватую, красно-бурую окраску, интенсивно выветрелые на глубину до 30 м.

Грунты девонского периода залегают с несогласием на нижележащих палеозойских породах, смяты в антиклинальные и синклинальные складки с углом падения крыльев от 10° до 40°.

На скальных грунтах палеозоя с несогласием залегает толща мезозойских, юрских полускальных грунтов, представленных серымислабосцементированнымиглинистымипесчаниками,глинистыми мергелями, алевролитами, аргиллитами. Наблюдается тонкое переслаивание этих грунтов и присутствие прослоев и линз бурых углей. Юрские грунты залегают в виде пологих моноклинальных структур с углом падения слоев 10–15°.

Верхняя зона девонских и юрских грунтов представлена их элювием: дресвяно-щебнистым грунтом,состоящим из обломков песчаников, мергелей, алевролитов с песчаным и глинистым заполнителем. Их мощность составляет 1–3 м.

Верхняя часть разреза водораздельных пространств массива сложена лёссовыми грунтами четвертичного периода, представленнымипереслаиваниемсуглинков,супесейипесков.Суглинки и супеси зачастую обладают просадочными свойствами. Мощность четвертичных грунтов составляет от 5 до 17 м.

Речные долинывыполнены аллювиальнымигрунтами четвертичного возраста. К грунтам нижнечетвертичного возраста относятся отложения седьмой надпойменной террасы Енисея. Ее высота над урезом воды в реке составляет 120 м. В основании террасы на цоколе высотой 70–80 м, сложенном скальными грунтами девона и юры, залегают галечники мощностью до 10 м. Верхняя часть террасы сложена желто-бурыми лёссовыми суглинками мощностью около 30 м.

В строении остальных надпойменных террас и пойм как Енисея, так и его притоков преобладают галечники с линзами гравия и песка. Верхние части разрезов надпойменных террас сложены суглинками и супесями делювиального генезиса с различной степенью облессования.

Физико-механические свойства четвертичных и мезозойских грунтов представлены в табл. 9.3.

6 6

Таблица 9.3

Показатели физико-механических свойств грунтов

Подземные воды

Вгрунтовом массивег.Красноярскараспространены три типа подземных вод. В предгорном районе, прилегающем к отрогам Восточного Саяна, распространены трещинно-жильные воды. Водовмещающими породами являются нижнепалеозойские трещиноватые грунты: песчаники кремнистые и хлоритовые, кристаллические сланцы и мраморы. Для этих пород характерна повышенная раздробленность, наличие глубоких тектонических разломов и карстовых полостей в известняках кембрийского возраста. Дебит источников достигает до 100 л/с. По химическому составу трещинные и карстовые воды пресные, гидрокар- бонатно-кальциевые с минерализацией до 0,3 г/л и общей жесткостью от 0,5 до 4,8 мг экв.

Пластово-трещинные и трещинные подземные воды залегают

впесчаниках, алевролитах и конгломератах девона. Водоносные горизонты не выдержаны по простиранию, залегают на различных глубинах. Глубина залегания этих вод изменяется от 10 до 100 м. Источники, дренирующие пластово-трещинные воды, наблюдаютсявдолинахрекМаны,Базаихи,Березовки,ихдебит не превышает 50 л/с.

Втолще грунтов юрского периода трещинно-пластовые воды приурочены к пластам углей, песчаников и алевролитов. Наи-

6 7

большей водообильностью характеризуются угольные пласты. Удельныйдебит скважин,вскрывших эти горизонты, составляет до 0,2 л/с. Грунтовые воды широко распространены в русловых аллювиальных грунтах речных долин Енисея и его притоков. Дебит скважин достигает 510 л/с. Их запасы зависят от мощности гравийно-галечниковых грунтов, залегающих в основании всех надпойменных террас и пойм.

На водораздельных участках городской территории грунтовые воды приурочены к основанию толщи лёссовых грунтов и зоне выветривания скальных грунтов Юры. Глубина их залега- ниясоставляет5–10м.Водыпресныесминерализациейдо1г/л, преимущественно гидрокарбонатно-кальциевые и натриевые.

Втолще грунтового массива имеют развитие следующие геологические процессы: оползневые, просадка лёссовых грунтов, оврагообразование.

Всвязисглубокимсезоннымпромерзанием(до 3,0м)широко проявляется морозное пучение грунтов.

9.4. Грунтовый массив гидротехнического тоннеля Саяно-Шушенской ГЭС

Грунтовый массив тоннеля расположен в Западно-Саянском регионе Алтае-Саянской складчатой страны. В геоморфологическом отношении рельеф Западного Саяна представляет дену- дационно-тектоническиесредневысотныегорысотметками2000– 2500 м, характеризуются глубокой расчлененностью до 1000 м. На отметках 1000–2000 м наблюдаются формы ледниковой деятельностив видетроговыхдолин, карстовых нишиморенных отложений [16].

Речные долины характеризуются небольшой шириной по днищу (до 300 м), крутыми склонами. Террасы развиты фрагментально, обычно эрозионные.

Вгеологическом строении грунтового массива принимают участие зеленыеметаморфическиесланцы верхнепротерозойского возраста джебашской свиты и магматические породы девонского возраста (рис. 9.5).

Втолще грунтов джебашской свиты выделяются «ортосланцы» — кристаллические сланцы, образовавшиеся за счет мета-

6 8

морфизма (перекристаллизации) эффузивных пород, и «парасланцы», образовавшиеся за счет метаморфизмаосадочных пород.

Ортосланцы встречены на конечном участке перепада гидротехнического тоннеля. Между тектоническими разломами ортосланцы характеризуются повышенной прочностью (Rc составляет 135–146 МПа) (табл. 9.4). В зоне выветривания — малопрочные, а в зоне тектонических разломов — размягчаемые и очень сильно деформируемые.

Рис. 9.5. Схематический разрез грунтового массива Саяно-Шушенской ГЭС: 1 — кристаллические сланцы, слаботрещиноватые, прочные (fкр = 10–15); 2 — сланцы трещиноватые средней устойчивости (fкр = 7); 3 — сланцы техногенного разуплотнения (fкр = 2); 6 — тектониты, сланцы раздробленные перетертые, неустойчивые (fкр = 2–3); 7 — диабазы слаботрещиноватые устойчивые (fкр = 13–14)

Парасланцы вскрыты на большем протяжении тоннеля. Они представляютсобоймелкокристаллическиегрунты, окрашенные в тусклые зеленые тона. Листоватые, крупночешуйчатые, рассланцованные.Посоставунаиболеечастораспространеныкварцхлоритовые разности, переходящие в кварц-хлоритово-биотито- вые разности. Часто наблюдается тонкослоистая инъекция породы прожилками кварца и кальцита. Прочность парасланцев, изученных в районе Саяно-Шушенской ГЭС, достаточно высокая (табл. 9.4).

6 9

Примечание. В скобках — интервал изменения.

Но, в зависимости от степени тектонических деформаций, степенивыветриваниягрунтовитехногенноговоздействия,грунтовый массив расчленяется на отдельные зоны, значительно различающиеся по прочности грунтов и степени устойчивости

(табл. 9.5).

1.Зона относительной сохранности грунтов. К этой зоне относятся грунты массива между тектоническими разломами, ниже зоны выветривания. Грунты слаботрещиноватые, прочные (fкр 10; 15), устойчивые в выработке.

2.Зона выветривания, характеризуется слабой степенью выветривания, высокой степенью трещиноватости. Породы трещиноватые, средней устойчивости (fкр = 7).

3.Зона техногенного разуплотнения, выделяется в зоне

снятия нагрузки на порталах и в зоне буровзрывных работ. В этой зоне прочность отдельных кусков породы близка к прочности монолитных грунтов, но массив характеризуется повышенной трещиноватостью.

4.Зонаинтенсивноговыветривания.Грунтысильнотрещино-

ватые, сильноводопроницаемые. В выработке характеризуются слабой устойчивостью.

5.Зона влияния тектонических нарушений. Грунты характе-

ризуютсяповышеннойтрещиноватостьюиводопроницаемостью.

Кзоне влияния относятся среднетрещиноватые грунты мощностью до 5–10 м от тектонических зон. Коэффициент крепости их составляет 5–7, т.е. уменьшается от fкр = 15.

7 0