Общая характеристика участка работ

Инженерно-геологическая характеристика участка работ Кохани-2.

Местоположение.

Исследуемый участок трассы представляет собой насыпь высотой 3-3,8м на склоне и имеет протяженность 480м. Железная дорога ориентирована в юго-восточном направлении и находится на склоне. Склон расположен в Верхне-Зейской впадине, находящейся между восточной частью хр. Станового с севера и хребтами Соктахан-Джагды с юга.

Орогидрография

В современ­ном рельефе впадина выражена денудационной (по правому берегу р.Зеи) и аккумулятивной равнинами, разделенными долиной р.Зеи и Зейским водохранилищем. Правобережная часть равнины с абсолютными отмет­ками 400-600 м, повышающимися в северном направлении, значитель­но расчленена долинами с глубиной вреза 80-100 м. Долины (Унаха, Кохани, Мульмуга и др.) довольно узкие, корытообразной формы с фрагментарно развитыми эрозионно-аккумулятивными террасами. Кру­тизна берегов долин до 15°. Направление гидросети дендровидного типа преимущественно субмеридиональное. Абсолютные отметки поверх­ности на левобережье р.Зеи 300-350 м, к югу повышаются до 450 м. Густота и глубина расчленения намного слабее. Реки короткие с по­логими берегами. Глубина вреза до 50-80 м.

Климат

Климатические условия описываемой территории обусловлены с одной стороны, ее положением внутри Азиатского материка, а с другой - проникновением муссонов Тихого океана. Согласно климатическому районированию СССР (Алисов, 1969) территорию исследований можно отнести к пограничной части Восточно-Сибирской антициклональной и Дальневосточной муссонной областей. Наибольшее влияние оказывает Дальневосточная муссонная область, оно проявляется в летний период и в начале осени. Та­ким образом, наиболее характерными особенностями термического режима территории являются продолжительная холодная зима и короткое, сравнительно теплое и влажное лето. Мощность снега возрастает по направлению с запада на восток (влияние воздушных масс с Тихоокеанского побережья), поэтому влияние снега в исследуемом районе мало, но возрастает влияние инфильтрационных осадков.

Режим осадков определяется особенностями атмосферной циркуляции. В летний период часть осадков связана с муссонной циркуляцией, зимой в связи преобладанием антициклонального режима погоды осадков выпадает мало. С апреля по октябрь выпадает 80-90% годовой нормы.

Температура воздуха достигает -4,7 - -6,2°С. Амплитуда годовых колебаний среднемесячных температур в пределах всего района составляет 45-50,3°С. Среднегодовые скорости ветра достигают 2,0-2,5 м/с при максимуме - до 4,0 м/с. Снежный покров устанавливается в третьей декаде октября, лежит в течение 190-210 дней и сходит в начале мая. Мощность снежного покрова достигает 0,2-0,35 м при плотности 0,1-0,19 г/см³. Количество жидких осадков варьирует от 400 до 480 мм при годовой норме от 494 до 563 мм. За теплый период года дождями приносится на поверхность 4500-6000 ккал/м тепла.

Растительный и почвенный покров

Растительность на данном участке представлена дальневосточными багульниковыми лиственничные леса в сочетании с травяными лиственничниками. В травяных лиственничниках сомкнутость кровли (СК) 0,5-0,7. Кустарниковый ярус практически отсутствует. В травяном ярусе преобладает вейник Ландсдорфа, осока и папоротники. В багульниковых лиственничниках встречаются багульник болотный, широколистный и подбелый.

Почвенный покров участка представлен бурыми таежно-мерзлотными суглинистыми и торфяно-глеевыми мерзлотными почвами.

Геологическое строение и геокриологические условия.

Нижняя часть разреза представлена корой выветривания эоцен-неогенового возраста мощностью до 10 м. Представлены дресвянистыми супесями, песком, дресвой и щебнем с песчаным и супесчаным заполнителем. Для пород характерна массивно-корковая, линзовидно-слоистая криотекстура, льдистость 0,3-0,6 д.е.. Глубина сезонного оттаивания 2-3м.

Выше залегают современные делювиально-солифлюкционные отложения пологих склонов. Породы представлены сверху (до 0,5м) торфом, а ниже суглинки и супеси в различной степени оторфованные с линзами и прослоями торфа с включением щебня и дресвы с общей мощностью до 1-1,5м. Линзовидно-слоистая криотекстура. Льдистость 0,5-0,8 д.е.. В верхней части существует надмерзлотный водоносный горизонт (Кф=0,01-0,3 м/сут). Глубина сезонного оттаивания 0,6-0,8м. Породы пучинистые.

Современные делювиальные отложения пологих сухих склонов представлены сверху (до 0,8м) супесью с щебнем и дресвой пучинистыми, ниже щебень и дресва с песчаным заполнителем – не пучинистые. Общая мощность 2-3 м. Для отложений характерна массивно-корковая криотекстура. Льдистость 0,2-0,3 д.е.. Глубина сезонного оттаивания 1-2м.

Современные биогенные представлены торфом от слабо до среднеразложившегося, иногда с включением дресвы, щебня и прослоями льда. Общая мощность 1 м. Сетчатая и линзовидно-слоистая криотекстура с шлирами льди 0,2-0,5см. Льдистость 0,6-0,8 д.е. Породы пучинистые. В верхней части существует надмерзлотный водоносный горизонт (Кф=0,01-0,06 м/сут). Глубина сезонного оттаивания 0,5-0,7м.

В самой верхней части разреза (на локальных участках) - искусственные насыпные техногенные отложения. Они представляют собой дресвяно-щебнистые супеси, подстилающиеся тиксотропными суглинками и супесями с включением щебня и дресвы. Общая мощность до 1 м. Грунты пучинистые.

Мощность ММП на данном участке 20 – 80м. Причем минимальная мощность характерна для области под насыпью.

Территорию можно разделить на отдельные участки: центральная часть (район насыпи) среднегодовая температура –0,5…-1,5 С и мощность ММП 20-40 м. Восточная часть -мощность ММП 60-80м и температура -2…-3 С, а западная часть – 40-60м при температуре -1,5-2 С.

Экзогенные геологические процессы и явления и их изменение после строительства

После строительства насыпи произошло понижение кровли ММП. Это хорошо прослеживается под всей насыпью. Отступление границы ММП началось под ЮЗ частью насыпи и связано с экспозицей склона, удалением растительного покрова и увеличением накопления снега зимой. А так как в верхней части разреза присутствуют надмерзлотные воды, то они под действием гравитационных сил стекают вниз по склону, а в связи с опусканием кровли ММП под насыпью, они скапливаются «кармане». Это приводит к подтоплению нижней части насыпи и развитию процессов заболачивания, а в периоды промерзания приведет к развитию процессов пучения. Подстилающие насыпь грунты пучинисты, и данный процесс широко распространен на этом участке. Таким образом, строительство насыпи нарушило природное равновесие и привело к началу изменения гидрогеологического режима и геокриологических условий на участке строительства.

Схема и организация мониторинга

Для данного участка характерно развитие процессов пучения земляного полотна. Поэтому, необходимо проводить следующие режимные наблюдения:

1) за изменением общих климатических характеристик;

2) за динамикой уровней надмерзлотных вод;

3) за температурным режимом пород;

4) за глубиной сезонного оттаивания;

5) за деформацией земляного полотна.

Участок для проведения режимных наблюдений оборудуется весной, до начала сезонного оттаивания пород. В процессе обору­дования выполняется площадная тахиометрическая или мензульная съемка масштаба 1: 500— 1: 1000. На полученные в топогра­фическе планы наносятся границы ландшафтов, границы распространения высокольдистых отложений, элементы конструкций земляного полотна дорог, деформации земляного полотна, а также маршруты наблюдений и профиля и площадки для проведения замеров.

Режимные наблюдения. Для более полного описания территории необходимо проводить работы по двум поперечникам. На выбранных участках про­изводятся наблюдения за:

· Среднегодовой температурой пород;

· Динамикой сезонного промерзания и оттаивания;

· Микроклиматом;

· Колебаниями уровня надмерзлотных вод;

· Деформацией поверхности.

Микроклиматические наблюдения организуются для получения данных о приземном слое атмосферы, определяющем темпера­турный режим многолетнемерзлых пород и особенности их оттаи­вания. Метеоданные с длинными рядами наблюдений берутся по материалам ближайших метеостанций. Для наблюдений на участ­ках необходимо организовать микроклиматическую площадку, которая бы наиболее полно охарактеризовала местные условия (без техногенного влияния). Поэтому ее необходимо установить в 150 м от насыпи возле второго поперечника. На ней стандартными методами определяются температура и влаж­ность воздуха, направление и скорость ветра.

Наблюдения за динамикой уровня надмерзлотных вод надо проводить в шурфах, которые располагаются с обеих сторон от насыпи.

Для изучения температурного режима пород в пределах участ­ка режимных наблюдений сооружается 2 поперечника из 16 тер­мометрических скважин: по 2 располагаются на бортах насыпи, еще 2 у основания насыпи, 1 у рельсово-шпальной решетки, остальные далешь по поперечнику в пределах каждого ландшафта для каждого из профилей. Все скважины делаются с обсадкой, кроме скважины у рельсово-шпальной решетки, которую полностью закапывают вместе с термокосой. Первые 1,5 м датчики должны стоять часто через 10-20 см, чтобы определить глубину сезонного протаивания пород, а затем через 0,5-1 м. Измерение температура проводить 1 раз в 10 дней.

Также на этом поперечнике устанавливаются снегомерные рейки, как на насыпи, так и на ненарушенной территории. Изучение снежного покрова проводится 4-5 раз за сезон. Высота рейки должна превышать высоту снежного покрова и составлять около 1м.

Также производят изучение растительного покрова (видовой состав, теплофизические показатели в шурфах).

Глубина сезонного оттаивания (промерзания) определяется один раз в 10 дней одним из методов: щупом или по термометрии в скважинах.

Влажность и плотность пород при организации режимных наблюдений определяются по керну скважин одним из методов.

Изучение деформации поверхности производится методами повторной площадной мензульной съемки и нивелирования по­верхности. Повторная мензульная съемка, осуществляемая в мас­штабе 1: 500—1: 1000, проводится 1 раз в 2—3 года для фиксирования всех изменений рельефа, произошедших за данный период.

Нивелирование поверхности проводится по заранее разбитым на местности профилям, крайние точки которых закреплены рей­ками, находящимися на насыпи и в пределах ландшафтов с пучинистыми породами, и по специальным маркам, размещенных на рельсах через каждые 10м. Нивелирование по профилям говорит о характере динамики пучения на наиболее характерных участках микро­рельефа и за более короткие, чем при мензульной съемке, перио­ды — повторное нивелирование проводится, как правило, 2—3 раза за зимний сезон. Нивелирование марок позволяет получать инфор­мацию о динамике пучения в жестко привязанных на местности точках и дополняет картину, полученную при нивелировании профилей.

Также необходимы периодические маршрутные наблюдения за состоянием ПТС.

В процессе эксплуатации железной дороги произошли деформации земляного полотна: многочисленные осадки оттаивания и сезонные пучения, приводящие к так называемому «волнистому пути».

Противодеформационные мероприятия.

В связи со сложившейся обстановкой необходимо уменьшить слой сезонного оттаивания под насыпью и обеспечить отток влаги.

Укладка теплоизолятора (искусственного или торфа) выше насыпи по склону. Тогда талые воды не будут достигать подошвы насыпи. Там же необходимо сделать глубокий дренаж (3-4м) при помощи специальных лотков для отвода талых вод. Но под насыпью все равно останется участки с избыточным увлажнением. Поэтому ниже насыпи по склону необходимо увеличить СТС, это можно сделать путем снятия растительного, почвенного и торфяного покровов. А еще ниже сделать дренажную канаву для отвода воды.