Инженерно-геологические условия города Красноярска

По химическому составу грунтовые воды относятся обычно к гидрокарбонатным кальциевым и имеют минерализацию 0,2-0,3 г/л. По жесткости они принадлежат к мягким или умеренно жестким. Однако в черте города минерализация и химический состав вод несколько иной. B связи c загрязненностью вод в них наблюдается часто повышенное (до 30 мг/л) содержание хлора, присутствуют азотистые соединения; минерализация повышается до 0,8-1,0 г/л.

Режим вод находится в прямой зависимости от выпадающих атмосферных осадков и положения уровня воды в Енисее. Особенно быстро на изменения уровня Енисея реагирует уровень грунтовых вод на пойме и первой надпойменной террасе. Амплитуда колебания уровня грунтовых вод близ Енисея достигает 6-8 м, a на расстоянии 2,0-2,5 км от реки — 1,0-1,5 м.

Грунтовые воды поймы и первой надпойменной террасы обладают огромными динамическими и эксплуатационными запасами. Именно на них основана генеральная схема водоснабжения г. Красноярска.

Запасы грунтовых вод на второй надпойменной террасе, в связи с меньшей мощностью водоносных горизонтов, значительно ниже. Грунтовые воды здесь довольно широко используются для водоснабжения жилых поселков (Торгаши но, Речников, Суворовский, Березовка).

B пределах высоких (III, IV, V, VI, VII) надпойменных террас грунтовые воды встречаются локально либо вообще отсутствуют. Исключением в этом отношении являются четвертая надпойменная терраса на правобережье Енисея, где грунтовые воды имеют повсеместное развитие. Связаны они здесь c галечниками, залегающими в основании разреза и имеющими мощность порядка 5 м. Водообильность пород характеризуется дебитом скважин до 1,0 л/сек. Химический состав вод гидрокарбонатгный кальциевый, минерализация воды не превышает 1,0 г/л, жесткость — до 0,6 мг/экв/л. B долине p. Березовки грунтовые воды залегают на глубине 3,0-10 м. Водовмещающими породами являются галечники и пески мощностью до 10-13 м. Грунтовые воды эксплуатируются многочисленными колодцами. Разведочные скважины имеют дебит 0,5-0,7 л/сек при понижении уровня воды на 0,5-0,6 м. Воды гидрокарбонатные, смешанные по катионам; минерализация их 0,5-0,7 г/л, по жесткости — умеренно жесткие или жесткие.

B населенных пунктах воды часто загрязнены; в них отмечается повышенное содержание хлора и азотистых соединений. Вода, опробованная по колодцам в деревнях Пузырево, Свищево, имела коли-титр 14-56.

B долине р. Качи мощность водоносного горизонта не превышает 3,0 м, a поэтому и водообильность пород значительно ниже, чем в долине р. Березовки. B жаркий летний период и в зимнее время многие колодцы пересыхают (деревни Дрокино, Солонцы). Воды — гидрокарбонатные или сульфатные натриевые c менирализацией до 1,0, a иногда 3,2 г/л, жесткие и очень жесткие (до 43,2 мг/экв/л) . B населенных пунктах они часто загрязнены.

B долине р. Базаихи формируется грунтовый поток, аналогичный охарактеризованному в долине p. Березовки. Грунтовые воды используются лишь в приустьевой части долины.

Подземные воды юрских отложений связаны c песками, песчаниками, гравелитами, образую щами в разрезе слои мощностью от нескольких метров до 20-30 м. Водоносные слои разделяются между собой глинами, алевролитами, аргиллитами, представляющими собой местные водоупоры. B местах выхода водоносных слоев на поверхность подземные воды имеют грунтовый или слабо напорный характер, по мере погружения — приобретают напор. Глубина залегания подземных вод в местах выхода водоносных слоев на поверхность составляет в преобладающем большинстве случаев 10-30 м.

Водоносность пород в целом небольшая, но подземные воды сравнительно равномерно распределены в толще по простиранию и поэтому представляют значительный интерес для водоснабжения, особенно в сельском хозяйстве. Многочисленные скважины, пройденные в отложениях горы, имеют дебит порядка 0,5-1,0 л/сек при понижении уровня воды на 5-20 м. Как исключение, отдельные скважины имеют дебит 10-13 л/сек (деревни Творогово, Нанжуль). Родники, питающиеся подземными водами юрских отложений, характеризуются дебитом 0,1-1,5 л/сек. Выходы вод в виде родников наблюдаются на оползневом склоне Енисея, между деревнями Кубеково и Худоноговo.

Подземные воды главным образом пресные, гидрокарбонатные, натриевые и кальцевые, умеренно жесткие.

B ряде мест горские отложения до глубины 50-100 м практически неводоносны.

Подземные воды каменноугольных отложений в районе г. Красноярска не изучены.

Подземные воды девонских отложений в рассматриваемом районе распространены, главным образом, спорадически.

Повсеместно подземные воды, по-видимому, можно встретить лишь в бассейне р. Березовка, где они связаны c зоной выветривания эффузивно-осадочных пород среднего девона, a также в отложениях нижнего и среднего девона, прослеживающихся на юге района в северо-западном направлении к пос. Торгашино.

На остальной территории подземные воды приурочены к отдельным прослоям известняков и песчаников, залегающих среди слабопроницаемых или водоупорных аргиллитов и алевролитов; воды эти нередко обладают местным напором, часто исчезающим вскоре после проведения откачки из скважин или непродолжительной их эксплуатации.

Водоносность девонских отложений в целом очень низкая. дебит скважин обычно не превышает 0,1-0,3 л/сек и, в виде исключения, достигает иногда 3,Ол/сек. B ряде случаев скважины оказываются сухими. Родники в поле развития девонских отложений — редкое явление: дебит их, как правило, не превышает 0,5-1,0 л/сек.

Слабая водоносность девонских отложений объясняется, c одной стороны, очевидно, преобладанием в разрезе глинистых пород, c другой — высоким гипсометрическим их положением по отношению к Енисею, который дренирует участки, сложенные этими отложениями.

Подземные воды в отложениях девона отличаются не толь-ко ничтожно малым скоплением, но часто обладают и низким качеством в силу повышенной минерализации и сульфатного состава.

Подземные воды ордовик-силурийских отложений связаны с трещиноватостью выветривания эффузивных пород и имеют трещинно-грунтовый характер. Они зарегистрированы только по родникам в долинах p. Базаихи (выше лога Яхтонова) и руч. Малый Инжуль. Дебит родников небольшой — 0,2-0,3 л/сек. Воды пресные (0,2-0,3 г/л), гидрокарбонатные кальциевые.

Подземные воды кембрийских отложений образуют бассейны трещинно-карстовых и трещинных вод.

Трещинно-карстовые воды развиты в пределах Торгашинского хребта, в районе логов Учасовского, Решетникова, руч. Малый Инжуль и в др. местах. Водовмещающими породами являются кавернозные и трещиноватые известняки, реже мраморы торгашинской и шахматинской свит нижнего и среднего кембрия.

Подземные воды выходят на поверхность в виде многочисленных нисходящих родников. Один из главных очагов разгрузки их находится y подножия Северного склона Торгашинского хребта, близ пос. Торгашино. Родники, выходящие здесь из закарстованных известняков, дают начало ручью Паниковскому. Расход одного из родников составляет 20-40 л/сек. Второй крупный очаг разгрузки трещинно-карстовых вод расположен y подошвы южного склона Торгашинского хребта, близ Мраморного карьера. Суммарный расход выходящих здесь родников достигает в летнее время 15-20 л/сек. B районе логов Решетникова, руч. Инжуль и ряде других мест родники имеют дебит 1,0--5,0 л/сек. Глубина залегания трещинно-карстовых вод на водоразделах, судя по абсолютным отметкам выхода родников, превышает 200-300 м.

Подземные воды слабо минерализованы (0,2-0,5 r/л), имеют гидрокарбонатный кальциевый состав и, очевидно, обладают углекислотной агрессией. B поселке Торгашино трещинно-карстовые воды используются для хозяйственно-питьевых целей.

Трещинные воды, распространенные в зоне выветривания нижнекембрийских отложений, развиты в нижнем течении p. Базаихи, в бассейнах рек Слизневой Россохи, Калтаты, Намyрты и Больших Санжулей.. Они приурочены к трещиноватым известнякам и песчаникам. B пределах относительно выровненных, слаборасчлененных водоразделов трещинные воды находятся на глубине 10-15 м, н долинах рек и логах выходят на поверхность в виде родников c дебитом в ,летнее время 0,2-5,0 л/сек. Минерализация вод небольшая, до 0,5 г/л. Химический состав их — гидрокарбонатный кальциевый, жесткость — 2,5-5,0 мг/экв/л.

Режим трещинных и трещинно-карстовых вод весьма не-устойчив. B зимнее время большинство родников исчезает, уровень вод резко понижается, в силу чего эти воды не представляют практического интереса.

Подземные воды интрузивных образований относятся к трещинно-грунтовому типу и развиты главным образом в зоне выветривания на относительно выровненных в рельефе участках. B эрозионных формах рельефа подземные воды выходят на поверхность в виде родников c дебитом не более 1,0 л/сек.

По химическому составу они принадлежат к гидрокарбонатным кальциевым и натриевым. Минерализация их не превышает 0,1-0,2 г/л. Режим вод весьма неустойчив. Практического значения они не имеют.

B заключение следует отметить, что подземные воды в районе  г. Красноярска почти везде залегают  на сравнительно больших глубинах, a поэтому не могут осложнять строительство. Однако в ряде случаев они существенным образом влияют на свойства пород, что при определенных условиях приводит к развитию оползневых, суффозионных и других явлений, o которых будет сказано ниже.

Вопросы использования подземных вод в качестве источника водоснабжения сопряжены с большими трудностями в связи с неравномерной и в целом слабой водоносностью по род. Исключение в этом отношении представляют грунтовые воды аллювиальных образований пойм и первых надпойменных террас, а также подземные воды юрских отложений. Как отмечалось выше, грунтовые воды аллювиальных отложений Енисея используются для водоснабжения r. Красноярска, а подземные воды юрских отложений - для хозяйственно-питьевого водоснабжения сельских районов. Эксплуатация последних обычно осуществляется с помощью неглубоких одиночных скважин или колодцев. В ряде случаев при сооружении глубоких грунтовых водозаборов на базе подземных вод юрских отложений, по-видимому, возможна организация водоснабжения и более крупных объектов.

4. Инженерно-геологическая  характеристика горных пород

Все горные породы, встречающиеся в районе г. Красноярска, с инженерно-геологической точки зрения могут быть разделены на две большие группы, принципиально отличные друг от друга:

1) породы с жесткими  кристаллизационными связями - скальные породы;

2) породы без жестких  кристаллизационных связей - рыхлые породы, или грунты.

К первой группе относятся карбонатные породы кембрия, эффузивные и осадочные отложения девона, осадочные породы горы (аргиллиты, песчаники), а также интрузивные породы.

Ко второй группе относятся гравийно-галечниковые отложения, пески, глины, суглинки, супеси, лессовидные породы.

Скальные породы.

Сиениты характеризуются слабой тектонической раздробленностью. Основная масса трещин имеет первичное происхождение. Это радиальные трещины отдельности, ориентированные в западном и северо-западном направлениях. Открытые трещины рассекают породу на четкие глыбы и блоки, имеющие параллелепипедальную, плитчатую, матрацевидную и подушкообразную формы. Прочностные характеристики сильно изменяются в зависимости от состава и структуры породы. Наибольшей прочностью (700 кг/〖см〗^2) отличаются порфировидные сиениты, наименьшей (400 кг/〖см〗^2) - щелочные. Порфировидные сиениты более устойчивы к процессам выветривания; они образуют скальные выходы типа «Столбов» высотой 250-300 м.

Диабазы, порфириты, долериты силурийско-девонского возраста устойчивы к различным агентам выветривания, имеют высокую прочность (1000-1500 кг/см) и от-носятся к классу высокопрочных. Прочность пород значительно снижается в зонах смятия и дробления.

Мраморы контактового метаморфизма характеризуются прочностью в образцах пород до 400 кг/см2. В естественных массивах прочность их значительно снижается в связи с выщелачивающей деятельностью поверхностных и подземных вод.

Песчаники, алевролиты, аргиллиты, конгломераты нижнего кембрия в образцах имеют прочность 500-1400 кг/см2. Однако сложные условия залегания этих пород, тектоническая раздробленность и сильная их выветрелость, особенно аргиллитов, значительно снижает степень прочности их в массиве и повышает сложность задач при инженерно-геологических исследованиях.

Известняки битуминозные плитчатые нижнего кембрия устойчивы против химического выветривания, но легко поддаются физическому разрушению, распадаясь при этом на тонкие и толстоплитчатые отдельности размером от 1-2 до 10 см. Массивные разности битуминозных известняков достаточно устойчивы как против химического, так и физического выветривания. Прочность их в воздушно-сухом состоянии равна 700 кг/〖см〗^2, а после замораживания - 400 кг/〖см〗^2.

В целом массивы битуминозных известняков могут быть охарактеризованы как прочные, вполне пригодные для лю-бого вида гражданского и промышленного строительства. Прочность массива ослабляется наличием редких трещин напластования, бокового отпора и тектонических, которые служат путями для проникновения в глубь массива поверх-постных вод. При наличии в последних агрессивной углекислоты могут происходить процессы выщелачивания пород. Вследствие заложения откосов и котлованов в плитчатых разностях известняков может происходить накопление осыпей.

Известняки среднего кембрия имеют прочность в пределах от 200 до 650 кг/〖см〗^2, что связано c разнообразием ю: структур и различной степенью доломитизации. Наименьшей прочностью отличаются известняки c сахаровидной структурой. Прочность увеличивается при доломитизации. Кроме того, известняки, благодаря высокому содержанию кальцита, обладают большой растворимостью и меньшей устойчивостью к выветриванию. Все это обуславливает сильную их закарстованность. Известняки, слагающие Торгашинский массив, оцениваются как недостаточно прочные. Наибольшую опасность для гражданского строительства представляют пещеры. Пpоектирование строительства на массиве описываемых известняков потребует выполнения большого объема геофизических работ.