Часть II .Геологическое строение и инж.-геол. Условия Москвы.
Гл.1.Общие сведения о геологическом строении и инж.-геол. условиях города.Геология города Москвы
Инженерно – геологические условия г. Москвы
- Описание геологии города и районирование его по условиям строительства.
Рельеф и гидрология.
Рельеф г. Москвы имеет четыре особых района. Первый район Юго – Западный, расположен на правом берегу р. Москва, представляет собой возвышенную территорию Теплостанской возвышенности и Крылатские холмы, вершина 257 м.
Воробьевы горы – около 200 м., глубокие овраги, обширные холмы, небольшие речки, сухая холмистая равнина. Рельеф благоприятный для строительства.
Второй район: Северо – Восточная часть Москвы, окончание Клинско – Дмитровской маренной двины, 160-180 м. – высота. Неглубокие долины, протекает река Яуза. Условия благоприятные для строительства по рельефу.
Третий район: Восток г. Москвы, западное окончание Мещерской низменности. Район извилистый, с отметками 140-160 м. Уклоны пологих холмов 2-3 %. Территория отчасти заболочена и относительно неудобна для строительства по условиям рельефа. Расположение большого количества лесных массивов ( Лосиноостровский заповедник, Измайловский парк).
Четвертый район: долина реки Москвы и её крупнейших притоков. Яуза и Сетунь. Всего на территории 147 речек.
Геологическое строение.
Москва расположена на Русской платформе, как говорится в геологии.
Платформа – крупная часть земной коры, которая слабо-деформируется, представляет собой жесткую плиту из магматических и метаморфических пород, покрытую сверху осадочным чехлом.
Фундамент Русской платформы состоит из магматических и метаморфических пород, выходит на поверхность в Корелии, на Украине (Днепропетровск), Воронеже. На территории Москвы, он залегает на глубине от 1,5 до 2,5 км, и никакого участия в процессах не принимает. Осадочный чехол 1,5-2,5 км. мощностью, сложен породами Девонского каменно - угольного (карбон), Юрского, Мелового и Четвертичного периодов.
На территории Москвы представлены отложения Протерозоя, Кайнозоя, Мезозоя (в верхних до 300 м. разреза, порода Каменноугольного, Юрского, Мелового и четвертичного периода.)
Каменно – угольные отложения представлены преимущественно известняком и доломитом с прослоями мергелей и глины. Известняки и доломиты – прочные скальные породы. Известняки растворимы в воде. Доломиты – слаборастворимы.
Мергель – карбонатно-глинистая порода. 50 % глины, 50 % кальцита, не растворим в воде. Скальная порода малой прочности. Сопротивления раздавливанию 20-30 МПа.
Мергели, известняки, доломиты расчленены трещинами. Прочность их сильно понижена, а спаянность повышена.
Модуль деформации трещиноватых пород меньше в 10-30 раз, по сравнению с модулем деформации горной породы в образце. Водопроницаемость по трещинам: до 100м/ сутки.
Юрские отложения:
Представлены глинами, суглинками, песками (пылеватыми или тонкими). Отличительная особенность юрских отложений – черный цвет, который переходит местами в темно-зеленый.
Залегают горизонтальными слоями, имеют большую пористость и среднюю сжимаемость. Они более сжимаемы, чем некоторые из четвертичных отложений. Сопротивление небольшое. Дисперсные грунты, водонепроницаемые.
Меловые отложения:
Представлены песками и суглинками морского происхождения, характерен зеленый цвет. Преимущественно мелкие пески и зеленовато–бурые суглинки с прослойкой глины.
Четвертичные отложения:
Представленными песками, супесями, суглинками, глинами различного происхождения (континентальные отложения).
Речные надпойменные террасы, ледниковые и водно-ледниковые на водораздельных равнинах, болотные и озерные на водораздельных равнинах, покровные. Наиболее древними являются водно-ледниковые и ледниковые отложения. Ледник на территорию города приходил три раза, за последние 300 тыс. лет. Последнее оледенение закончилось около 15 тыс. лет назад. Ледник оставил три слоя ледниковых отложений (Морена).
Морена – это суглинки с включениями гравийно-галечного и валунных фракций.
Морена имеет бурый цвет и очень высокую плотность. Плотность ее намного больше всех других дисперсных грунтов г. Москвы. Морена – прекрасное основание для промышленных и гражданских сооружений, малосжимаема.
Останкинская башня и МГУ стоят на таких основаниях.
Водно-ледниковые отложения:
Это пески и глинистые отложения сжимаемые и водопроницаемые, средне пригодные для строительства ( fgQ ).
Водно-ледниковые отложения не содержат органики.
Речные отложения:
Залегают на пойме и террасах, они представлены песчаниками и глинистыми грунтами.
Неуплотненные, сильносжимаемы. На таких грунтах строят с применением свай. На террасах Москвы-реки, пойменный слой почти не сохранился, размыт сверху лежат пески.
Покровные отложения (pQ3):
Суглинки, типа лессов (Лессовидные суглинки), макропористые, непросадочные, однородные, желто-бурые. На них не строят, но в них проложены траншеи инженерных коммуникаций.
Оползневые отложения ( dpQ4 ):
Все названные породы, исключая каменноугольные, смещенные вниз по склонам в процессе оползания. Деформированные, разрыхленные.
Техногенные отложения (tQ4).
Техногенными отложениями называются отложения, накопившиеся на поверхности земли в результате деятельности человека: строительный мусор, фундаменты старых зданий, скопления промышленных отходов. Это грунты чрезвычайно неоднородны по составу и мощности. Их большая часть сформирована за XX век. Среди этих грунтов много переотложенных грунтов, которыми засыпаны овраги и карьеры. В составе современных техногенных отложений: покрышки, банки, аккумуляторы, различный производственный и бытовой мусор, который содержит агрессивные компоненты и пустоты большого объема. Эти грунты негодны в качестве оснований, так как они самоуплотняются, агрессивны по отношению к материалам зданий, кабелей. Мощности этих отложений на территории Москвы в центральных частях достигает 20м, а строить на них нельзя, поэтому в этих частях устраивают подземные сооружения. Старые здания на этих грунтах сильно деформируются.
Подземные воды.
Подземные воды залегают в коренных и четвертичных отложениях, образуют несколько водоносных горизонтов.
Первый от поверхности водоносный горизонт залегает в четвертичных отложениях на водораздельных равнинах, в частности в районе МГСУ на глубине 3-4м на восток в сторону Измайлова, территория лесопарка “Лосиный Остров “ заболочена - подземные воды выходят на поверхность.
Второй водоносный горизонт залегает в меловых песках на юрских глинах, вода выходит на поверхность долины р.Москвы и вызывает оползни. Воды первого и второго водоносного горизонта загрязнены в силу просачивания с поверхности загрязненных поверхностных вод на территории города .
Однако, второй водоносный горизонт местами еще содержит воды питьевого качества (Крылатское).
Третий водоносный горизонт напорный находится в известняках каменноугольного возраста, юрский водоупор защищает от загрязнений сверху юрскими глинами, а снизу каменноугольными отложениями. Вода питьевого качества используется в Москве, она жесткая. Уровень сработан на 30-50м.
Уровень изометрического уровня ниже уровня воды в Москве из-за откачек ,потому происходит инфильтрация из реки в горизонт и от этого также будет загрязнен. Необходимо сократить отбор подземных вод ,восстановить уровень, чтобы не было загрязнения и рассматривать подземные воды как стратегический запас для города.
На территории г. Москвы подземные воды извлекаются из недр преимущественно в целях производственно-технического водоснабжения, и, кроме того, в целях дренажного водоотлива метрополитена и некоторых других подземных сооружений глубокого заложения.
Хозяйственно-питьевое водоснабжение города практически на 100% осуществляется за счет поверхностных вод из двух независимых источников, на базе которых построена сеть водохранилищ. Доля подземных вод в общем балансе хозяйственно-питьевого водоснабжения города невелика и составляет не более 1%.
Эксплуатационные запасы пресных подземных вод (с минерализацией менее 1 г/л) утверждены государственной и территориальной комиссиями по запасам для хозяйственно-питьевых и производственных нужд по 47 участкам, 44 из которых находятся в эксплуатации. Суммарная величина утвержденных и эксплуатационных принятых запасов подземных вод составляет 500,9 тыс. кубометров в сутки, из них 480,98 тыс. кубометров в сутки подготовлено для промышленного освоения.
Проблема снабжения г. Москвы водой питьевого качества является приоритетной задачей. С середины 50-х годов 20 века подземные воды на территории г. Москвы для хозяйственно-питьевого водоснабжения практически не используются в связи с техногенным загрязнением, обусловленным, главным образом, проникновением в каменноугольные водоносные горизонты загрязненных поверхностных и грунтовых вод.
В городе Москве наиболее интенсивно эксплуатируемыми являются касимовский водоносный горизонт, из которого осуществляется шахтный и дренажный водоотлив, а также подольско-мячковский и алексинско- (окско-) протвинский водоносные горизонты.
Общая величина извлеченных подземных вод на территории г. Москвы в последние годы практически не изменяется и по учтенным данным составляет около 230 тыс. кубометров в сутки, что составляет 52% от оцененных прогнозных ресурсов и 48% от разведанных эксплуатационных запасов.
Использование только около половины извлеченных подземных вод, из них на хозяйственно–питьевые нужды используется 21%, на производственно-технические — 79%. Остальные подземные воды, извлекаемые при строительстве и эксплуатации сооружений метрополитена, других подземных сооружений не используются в практических целях. Кроме того, около 5% извлеченных подземных вод с территории г. Москвы используются водопотребителями ближайшего Подмосковья (Московская область).
Удельное водопотребление подземных и поверхностных вод по административным округам в среднем по г. Москве составило 400 л/сут. на одного человека, а за счет подземных вод — 2 л/сут.
Для обеспечения сохранности зданий выполняют Инженерные изыскания, с целью прогнозирования процессов и заложения в проект мер борьбы с ними. Эти процессы называются Карст, Суффозия, Эрозий, Оползни, Пучения, Подтопления.
Карст – растворение горных пород (известняков) и одновременно этим термином определяется система пустот пещер, образованных при растворении. Пещеры опасны тем, что вызываю провалы на поверхности земли.
Суффозия – вынос мелких частиц грунта подземным потоком (подземный размыв грунта). Протекает в песках при больших скоростях подземных вод.
Эрозия – размыв грунтов поверхностными водами. Москва-река размывает берег, подмывает сооружения. Для защиты от эрозии построены набережные.
Оползни – медленное движение грунта на склоне, под действием силы тяжести.
Пучения – расширение грунтов при замерзании, характерно для глинистых грунтов, водонасыщенных. Местами подъем грунта достигает 15 см., при этом разрушаются дорожные покрытия и поднимаются сооружения, которые не заглублены ниже границы сезонного замерзания ( 1,4 м. )
Подтопления – подъем уровня грунтовых вод, замачивание фундаментов и подвалов.
Тектоника
Тектоническая карта Московской области. Разломы кристаллического фундамента: 1 - установленные по геологическим и геофизическим данным. 2 - предполагаемые. Штрих направлен в сторону опущенного крыла там, где его положение определено. Глубина залегания кристаллического фундамента в метрах: 3 - установленная, 4 - предполагаемая. Московская синеклиза - пологая вогнутая складка осадочного чехла; Гжатская, Подмосковная, Пачелмская впадины- крупные опущенные по разломам участки кристаллического фундамента, Тумско-Шатурский выступ - приподнятый по разломам участок кристаллического фундамента
Территория города Москвы испытывает слабое вертикальное движение, со скоростями порядка 0,1 – 0,5 мм / в год.