- •Курсовая работа
- •Пояснительная записка
- •Кафедра гидрогеологии и инженерной геологии
- •По дисциплине: Региональная инженерная геология
- •Оглавление
- •Введение
- •Общая часть
- •Физико-географический очерк
- •Геологическая характеристика района
- •Геологическая и инженерно-геологическая изученность
- •Стратиграфия
- •Тектоника
- •Полезные ископаемые
- •История геологического развития
- •Инженерно-геологические условия
- •Инженерно-геологическая характеристика пород разреза
- •Геодинамические условия
- •Гидрогеологические особенности
- •Изменение инженерно-геологических условий под воздействием нефтегазоносного освоения территории. Вопрос пучения грунта в связи со строительством линейных сооружений на территории Западной Сибири
- •Заключение
- •Список литературы
Гидрогеологические особенности
Западно-Сибирская плита в гидрогеологическом отношении представляет собой крупный, сложно построенный артезианский бассейн. Наиболее характерные его особенности — наличие большого количества водоносных горизонтов и комплексов пород, их ярусное расположение с водоупорными горизонтами в вертикальном разрезе и чрезвычайно пологое залегание слоев со слабым падением к центральным районам бассейна. В связи с этим в верхней части разреза развиты подземные воды, заключенные в различных по возрасту и генезису породах. В относительно узкой полосе, прилегающей к Уралу, и в юго-восточных районах бассейна на условия возведения наземных инженерных сооружений могут оказать влияние воды юрских, меловых, палеоценовых, эоценовых и более молодых отложений. На остальной территории важное инженерно-геологическое значение имеют лишь подземные воды олигоцен-четвертичных отложений. В вертикальном разрезе Западно-Сибирского артезианского бассейна выделяются пять гидрогеологических комплексов, слагающих два гидрогеологических этажа. Верхний этаж объединяет водоносные и водоупорные отложения верхнемелового (начиная с туронских)—четвертичного возраста, формирующих два различных по своим особенностям гидрогеологических комплекса. Нижний этаж объединяет водоносные и водоупорные отложения верхнемелового—палеозойского возраста. В его составе выделяются три гидрогеологических комплекса. Для подземных вод верхней части разреза описываемого региона, циркулирующих в основном в зоне интенсивного во- дообмена, характерно, как показано выше, четкое закономерное зональное, широтное изменение многих параметров, определяющих инженерно-геологическую обстановку. Такой характер изменчивости обусловлен тем, что эти параметры тесно связаны с характером теплообеспеченности и увлажненности территории. В пределах плиты им выделены две зоны подземных вод олигоцен-четвертичных отложений: подземные воды гумидной зоны, включающей область преимущественного распространения твердой фазы подземных вод и область распространения жидкой фазы подземных вод, и подземные воды аридной зоны. В пределах этих зон и областей выделены пояса подземных вод, которые существенно отличаются сочетанием различных форм воды, характером и интенсивностью процессов выщелачивания и континентального засоления, глубинами залегания, минерализацией, которые в пределах своих границ хорошо согласуются с гидролого-климатическими зонами (или их сочетаниями).
Сравнение характера широтного изменения гидрогеологических особенностей и вышеописанных закономерностей изменчивости современного состояния пород свидетельствует, что оба эти фактора тесно связаны между собой, так как они во многом обусловлены теми же причинами.
На севере Западно-Сибирской плиты, в зоне практически сплошного распространения многолетнемерзлых пород развиты главным образом надмерзлотные воды, приуроченные к сезонноталому слою. Обычно они заключены в песках, супесях и торфе и существуют в теплое время года в течение 2—4 месяцев. Мощность этого водоносного горизонта определяется глубиной сезонного протаивания грунтов и даже в песках у южной границы зоны не превышает 0,7—1,0 м. Их зеркало располагается на глубине 0,1—0,5 м (рис. 37), поскольку глубина протаивания песков здесь под растительным покровом обычно не превышает 0,8—1,2 м и лишь изредка составляет 1,5 м. Над-мерзлотные воды характеризуются незначительным дебитом, низкой минерализацией (как правило, не более 0,1—0,2 г/л), гидрокарбонатно-кальциево-магниевым или гидрокарбонатно-натриевым составом, наличием органических примесей; они проявляют общекислотную агрессивность к бетону (рН = 4—6), а часто и выщелачивающую агрессивность. С наличием этих вод связаны ничтожная несущая способность грунтов сезонного оттаивания и их тиксотропное разжижение при воздействии динамических нагрузок (при бурении, движении вездеходов и др.).
Для зоны несплошного развития многолетнемерзлых пород характерно многократное чередование сезонносуществующих надмерзлотных вод, приуроченных к участкам развития мерзлых толщ и грунтовых вод, заключенных в сквозных и несквозных таликах, сложенных четвертичными отложениями различного генезиса. В северных районах этой зоны преобладает первый тип подземных вод; в южных частях он играет подчиненную роль. По своим особенностям и инженерно-геологическому значению эти воды близки к аналогичному типу подземных вод более северных районов плиты, но здесь они существуют более длительный срок (4—6 месяцев). Кроме того, мощность водоносного горизонта (до 1 — 1,5 м) больше, что обусловлено большей глубиной сезонного протаивания многолетнемерзлых пород. Грунтовые воды талых отложений в северной части встречаются главным образом в песчаных аллювиальных отложениях поймы и залесенных участков надпойменных террас; в центральных и южных частях они, кроме того, широко развиты в супесчано-песчаных прибрежно-морских и флювиогляциальных среднечетвертичных образованиях, слагающих обширные междуречные равнины. Этот тип подземных вод характеризуется неглубоким залеганием в пределах поймы и плоских, нерасчлененных участков надпойменных террас и междуречий (от 0,5—1 до 2—3 м); на приречных дренированных участках у них небольшая ширина, а глубина зеркала воды опускается до 5—10 м. Мощность водоносных горизонтов изменяется от 5—10 до 20—3,0 м. Эти воды обладают незначительной минерализацией (до 0,3—0,5 г/л), в основном гидрокарбонатно-кальциево-магниевым составом и кислой реакцией.
Южнее расположена обширная область, в пределах которой породы верхней части разреза характеризуются очень высокой влажностью. Здесь при определенных нарушениях природных условий могут формироваться многолетнемерзлые толщи. В гидрогеологическом отношении она также весьма специфична. O.K. Ланге в 1963 г. выделил ее в самостоятельную зону — "зону высоких вод севера", которая охватывает таежные и лиственные леса. Грунтовые воды в ней заключены в талых и немерзлых различных по возрасту и генезису отложениях. В речных долинах они приурочены к голоценовым и верхнечетвертичным аллювиальным отложениям, слагающим пойму и три надпойменные террасы. В ледниковой зоне на обширных междуречьях они развиты главным образом во флювиогляциальных отложениях, а во внеледниковой зоне — в среднечетвертичных аллювиальных, озерно-аллювиальных отложениях и др. Характерной особенностью грунтовых вод этой зоны, несмотря на то что они заключены в разнообразных породах, слагающих различные геоморфологические уровни, является их близкое залегание к дневной поверхности (обычно 0,5—2 м на плоских равнинах). И лишь по берегам глубоковрезанных рек они отмечаются на большей глубине. Эти воды довольно однообразны по химическому составу: преобладают гидрокарбонатно-кальциево-магниевые воды, минерализация которых закономерно повышается от 0,2—0,5 на севере до 0,5—1,0 г/л на юге. В этом же направлении происходит изменение реакции среды воды от слабокислой до нейтральной. Практически все грунтовые воды этой зоны не обладают ни сульфатной, ни магнезиальной агрессивностью к бетону. Однако многие их разности, особенно в таежной зоне, проявляют слабую общекислотную агрессивность.
Гидрогеологические условия южной части Западно-Сибирской плиты, охватывающей лесостепную и степную зоны, где развиты умеренно увлажненные в самой верхней части разреза породы, отличаются гораздо большим разнообразием. Прежде всего первый от поверхности водоносный горизонт здесь приурочен не только к четвертичным отложениям (как на севере), но и к более древним образованиям, причем на огромных площадях. Так, грунтовые воды в северных и восточных районах этой зоны заключены в четвертичных отложениях различного генезиса (аллювиальных, озерно-аллювиальных, эоловых, озерных и др.), а в западных и юго-западных — преимущественно в континентальных олигоценовых, неогеновых и нижне-среднечетвертичных образованиях на междуречных и в верхнечетвертичных-голоценовых отложениях в речных долинах. Цитологический состав водовмещающих пород характеризуется невыдержанностью и большим разнообразием как в вертикальном разрезе, так и по площади распространения. В отложениях ряда формаций и геолого-генетических комплексов, содержащих грунтовые воды, особенно в степных районах, находится большое количество воднорастворимых солей. Глубина залегания грунтовых вод на рассматриваемой территории в целом значительно выше, чем в северных частях плиты, и изменяется от 2—3 до 20—30 м, причем в большинстве районов она, как уже отмечалось, превышает 5—10 м. С севера на юг происходит закономерное увеличение величины этого показателя. В пределах Обь-Иртышского междуречья (Барабинская и Кулундинская низменности) глубина залегания грунтовых вод меньше по сравнению с Ишим-Иртышской плоской равниной и Зауральским плато.
Степень минерализации и химический состав фунтовых вод рассматриваемой территории довольно разнообразны. В северной ее части и в расчлененных восточных районах грунтовые воды характеризуются невысокой минерализацией (0,5—3 г/л); по химическому составу они чаще всего гидрокарбонатно-кальциевые. В засушливых и полузасушливых нерасчлененных районах, занимающих большую часть этой территории, широко развиты грунтовые воды гидрокарбонатно-натриевого (кальциевого и кальциево-магниевого), хлоридно-натриевого, хлоридно-сульфатно-натриево-кальциевого, сульфатно-хлоридно-натриевого и других химических составов с минерализацией от Здо 50 г/л, а в отдельных районах и более. Наиболее высокоминерализованные грунтовые воды хлоридно-натриевого и сульфатно-хлоридно-натриевого состава формируются на плоских, бессточных равнинах (особенно в небольших понижениях рельефа) при небольшой глубине залегания вод за счет континентального засоления. Столь высокая, а на многих участках пестрая минерализация грунтовых вод обусловливает их значительную агрессивность различного характера по отношению к многим видам строительных материалов, что вообще не характерно для более северных районов плиты.
Приведенный краткий обзор позволяет сделать вывод о том, что горизонтальная, широтно-зональная изменчивость гидрогеологических условий верхней части разреза Западно-Сибирской плиты является наиболее ярко выраженной особенностью пространственной изменчивости гидрогеологической обстановки региона. В его пределах естественно обособляются четыре широтные зоны, резко различающиеся по характеру подземных вод. Это выражается в различном взаимоотношении их типов и подтипов, закономерном увеличении глубины залегания, степени минерализации и различии химического состава вод при движении с севера на юг, что обусловлено изменением климата, рельефа, литологического состава водовмещающих пород и их состояния, почвенного покрова и условий выветривания. В связи с этим влияние этих вод как одного из факторов, определяющих инженерно-геологические условия местности, в широтном плане будет далеко не одинаково, и оно должно учитываться при общей оценке инженерно-геологических условий Западно-Сибирской плиты.