Инженерная геология города Сантьяго де Куба

Актуальность работы. Высокие темпы роста города Сантьяго де Куба определяют не только интенсивное строительство в современных его границах, но и освоение новых обширных территорий* Научно-технический прогресс, интенсивное развитие народного хозяйства и производительных сил страны сопровождается возрастанием промышленного, гражданского и культурно-бытового строительства с формированием системы функциональных центров. Принятые первым и вторым съездами коммунистической партии Кубы (в 1975 и 1980 гг) программы экономического и социального развития на I98I-I985 и до 2000 года предусматривают значительное увеличение объема и reoлого-разведочных работ, для обоснования планирования и строительства городов на Кубе и особенно города Сантьяго де Куба. В свете этих решений комплексного развития и размещения производительных сил и качественного преобразования структуры района в настоящее время разрабатывается перспективный план развития народного хозяйства и проект планировки и строительства города Сантьяго де Куба.

Одной из главных задач при планировке и застройке городов является наиболее рациональное использование городских территорий, в том числе и неблагоприятных для застройки. Интенсификация использования городских территорий предопределяет значительное расширение инженерно-геологических изысканий и повышение степени их детальности для обоснования проектов строительства различных сооружений.

Научное геологическое обоснование размещения, планирования строительства и реконструкции городов является одной из главных проблем современной инженерной геологии. Эти проблемы были поставлены многими учеными СССР (В.Ф.Котлов, 1971, 1975, 1977, 1979, 1981; В. Д. Ломтадзе 1976, 1979, 1981; Б. А. Приклонский 1950) и в ряде зарубежных стран. В этом плане изучение инженерно-геологических условий территории города Сантьяго де Куба и его пригородов, характеризующихся значительной сложностью ее районирования и оценка для размещения и строительства различных сооружений является актуальной, неотложной задачей.

Цель работы. Целью настоящей работы является комплексная оценка инженерно-геологических условий для решения задач генерального плана развития строительства города Сантьяго де КуЛа. Для подобной оценки инженерно-геологических условий и выявления их значения в планировке и строительстве города автору потребовалось решить следующие задачи:

1. Изучение особенностей геологического строения территории города Сантьяго де Куба и составления комплекта специальных схематических карт.

2. Исследование состава и свойств пород, а также закономерностей их распространения.

В. Выявление и изучение распространения и интенсивности проявления геологических процессов и явлений на территории г. Сантьяго де Кубаоценка и прогноз их действия на устойчивость сооружений и площадей перспективной застройки.

4. Инженерно-геологическое районирование территории города Сантьяго де Куба и оценка особенностей характера условий строительства на территории каждого выделенного района.

5. Изучение сейсмичности района с целью сейсмического микрорайонирования.

Методы исследования" Диссертационная работа выполнена на материалах средне-масштабных комплексных геологических и инженерно-геологических съемок, проведенных на территории Сантьяго де Куба и ее пригородной зоны в период с 1974 по 1982 гг, в которых автор принимал участие, а также на основе анализа, обобщения и систематизации фондовых и литературных геологических и гидрогеологических данныхдешифрования аэрофотоснимков, изучения разреза около 700 скважин, систематизации и статистической обработки около 100 полевых и 300 комплексных лабораторных исследований физико-механических свойств различных петрографических типов горных пород, проведенных различными организациями на территории города Сантьяго де Куба, а также изучения развития планирования города и опыта строительства в нем.

Научная новизна. В работе впервые для территории города Сантьяго де Куба выполнен научный анализ закономерностей геологического строения территории города в инженерно-геологическом аспектеизучено и проведено обобщение материалов исследований состава и изменения физико-механических свойств горных пород, слагающих территорию г. Сантьяго де Кубаизучены распространение, интенсивность проявления геологических процессов и явлений на территории города и дана оценка их влияния на инженерно-геологические условия строительствав работе впервые дан региональный научный анализ и оценка инженерно-геологических условий территории Сантьяго де Куба, составлены схематические карты, проведено инженерно-геологическое районирование с оценкой районов по признаку устойчивости естественных оснований для городской застройкивпервые даются нормативные значения для песчано-глинистых пород районов новой застройкив работе дана схематическая карта сейсмического микрорайонирования тер

4'1 ритории города*.

Практическая значимость может рассматриваться в следующих аспектах:

1) комплект составленных схематических карт позволяет решать многие задачи при инженерно-геологическом обосновании проектов планировки массового гражданского, промышленного строительства, и рационально использовать территории с учетом защиты окружающей среды;

2) приведенные в работе материалы по характеристике физико-механических свойств горных пород, слагающих территорию города, необходимы для проектирования фундаментов зданий и сооружений;

Б) данные геологических процессов и прогноз их развития позволят обосновано планировать детальные инженерные исследования для разработки проектов строительства;

4) полученные материалы могут быть использованы также в качестве учебных на геологическом факультете Высшего Горнометаллургического института в г. Moa и в других вузах Кубы.

Апробация работы. Результаты проведенных работ использованы отделом Генплана Института планирования Сантьяго де Куба. Основные положения, разработанные в диссертации, доложены на конференциях: годовые научные семинары (1976, 1977, 1980, 1981, 1982 гг), на У научном форуме Академии наук Кубы, Гавана 1981 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано: 5 статей, одна монография, и, кроме того, опубликованы б тезисов докладов в сборниках Высшего горно-металлургического института г. Моа (ВГМИ) и Академии наук Кубы.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Город Сантьяго де Куба является одним из наиболее старинных городов Кубы, имеющим большое историческое значение^ как памятник культуры прошлого. В настоящее время Сантьяго-де-Куба занимает второе место среди городов Кубы по промышленно-эконо-мическому потенциалу численности населения и перспективам его развития.

Рост промышленного производства, модернизация порта, расширение туристической индустрии требуют освоения новых площадей и реконструкции уже застроенных районов.

Оптимальная реализация вариантов генерального плана перспективного развития города до 2000 года, разработанного в настоящее время, невозможна без инженерно-геологического обоснования, которое позволит выделить наиболее благоприятные с точки зрения условий строительства зоны освоения, планомерно производить инженерные изыскания в районах, микрорайонах застройки и под отдельные здания и сооружения.

На основании анализа материалов ранее проведенных работ и комплексных исследований, выполненных автором на территории г. Сантьяго де Куба, можно сделать следующие основные выводы:

I. Инженерно-геологические условия города Сантьяго де Куба характеризуются высокой степенью сложности, которая определяется разнообразием и сильной расчлененностью современного рельефа с большими перепадами высот, достигающими 126 метров, неоднородностью геологического разреза, широким распространением различных литологических типов пород, наличием крупных тектонических нарушений субмеридионального и субширотного направления, развитием экзогенных и эндогенных процессов.

2. В работе впервые в инженерно-геологическом аспекте дан анализ закономерностей геологического строения района г. Сантьяго де Куба, показано, что в разрезе присутствуют все пять групп пород согласно классификации Саваренского-Ломтадзе. Выявлены закономерности характера трещиноватости скальных и полускальных породдана их количественная интерпретация. Проведено обобщение исследований состава, состояния и физико-механических свойств пород, показаны особенности их пространственной изменчивости, определяемой условиями формирования. Оценка свойств пород проведена с учетом их рассмотрения^как естественного основания сооружений.

3. На территории города выявлены и исследованы распространение и интенсивность проявления разнообразных геологических процессов и явлений и их влияние на инженерно-геологические условия строительства и эксплуатации сооружений. При этом, основное внимание уделено гравитационным процессам, таким как оползни, обвалы, вывалы, осыпи. Произведена классификация гравитационных процессов, приуроченных к различным геологическим формациям. Проведено качественное рассмотрение эрозионных и абразионных процессов. Кроме того, проанализированы условия и особенности развития карбонатного карста в четвертичных известняках морских террас. Оконтурены участки подтопления и затопления территории города. Показана роль климатических факторов в интенсификации ряда геологических процессов, особенной период прохождения ураганов и тайфунов.

Раскрыта взаимосвязь деятельности человека с динамикой и особенностями проявления геологических процессов на природных склонах, при подтоплении отдельных районов города, интрузии морских вод в прибрежных зонах за счет интенсивной откачки под земных вод для целей технического водоснабжения.

Проанализировано, что особо серьезную опасность для условий строительства представляют землетрясения. Территория города относится к наиболее активной в сейсмическом отношении зоне острова Куба — средняя ее балльность составляет 7. Эпицентры наблюдающихся землетрясений находятся на сравнительно небольшой глубине — 6−10 км в Карибском море. Б работе показана периодичность сильных и слабых землетрясений, связь активности их проявления с тектоническим строением территории города, дана история сейсмических явлений на протяжении последних двух веков.

4. На основании комплексного анализа особенностей геологического строения, физико-механических свойств, геологических процессов впервые составлена схематическая инженерно-геологическая карта масштаба 1:25 000 территории г. Сантьяго де Куба 2 площадью 208 см и проведено инженерно-геологическое ее районирование по признаку устойчивости горных пород, как естественных оснований для городской застройки.

Согласно предложенной схеме инженерно-геологического районирования, в пределах исследуемой территории города выделены и охарактеризованы четыре типа районов.

I — Район развития вулканогенно-осадочных образований формации Эль Кобре (-Рн2), на площади которого выделены два подрайона — - подрайон распространения свиты Онголосонго, сложенный полускальными порида и Ig — подрайон развития свиты Каней, в составе которой преобладают скальные породы. Для этого района характерно наличие наиболее высоких абсолютных отметок, крутизна склонов достигает 30−35°, в районе широко распространены обвальные явления, вывалы, осыпи, особенно интенсивно раз.

До 7 вивающиеся при углах заложения склонов более 30°.

Породы формации Эль Кобре служат достаточно надежным основанием для типовых зданий массовой застройки. Однако при возведении тяжелых сооружений необходимо обратить внимание на возможное развитие неравномерных деформаций в их основании на площадях интенсивного развития трещиноватости в породах свиты Он-голосонго.

П — район повсеместного развития карбонатно-глинистых пород формации Ла Крус (¡-1Ат2), представленной сложно-построенной толщей переслаивания конгломератов на известково-глинистом цементе, глинистых известняков, мергелей, известковистых глин и тонких слоев пластичных глин, и относимой к группе полускальных пород. Согласно особенностям строения формации Ла Крус выделяются два подрайона: — в пределах данного подрайона раз/ вита свита Кинтеро (А/4)" характеризующаяся преимущественным распространением конгломератов, чередующихся по разрезу с глинистыми известняками. Неравномерное распределение крупных включений в конгломератах, изменчивость прочности цемента создают предпосылки для развития неравномерных деформаций в основании тяжелых сооружений. Разрез подрайона П^ представлен породами свиты Версальес (Д^^)" имеющей наиболее сложное строение: переслаивания ряда известняки-глины со всеми переходными разностями. Для этого района характерно развитие различных типов оползней. Особенно интенсивно они развиваются при наличии прослоев пластичных глин. Оживление оползней часто наблюдаются в дождливые периоды в связи с дополнительным увлажнением и ослаблением глинистых разностей. Кроме того, на склонах имеют место эрозионные процессы, а в береговой, восточной части бухты — абразия.

2о9).

ЛР" Район преимущественного развития карбонатных полускальных пород — органогенных известняков формации Зюдамар (приуроченной к прибрежной зоне Карибского моря. Известняки, слагающие морские террасы, трещиноваты, кавернозны, в них повсеместно развиты карстовые процессы, ослабляющие толщу пород, что приводит к возникновению и развитию обвальных явлений. В зоне берегового прибоя широко распространена абразия.

1У-район развития мощной толщи четвертичных песчано-гли-нистых пород различного генезиса (элювиальных, делювиально-пролювиальных, аллювиально-дельтовых и техногенных). Преиму-/ щественно песчаные отложения приурочены к долинам рек Сан Хуан. Глинистые разновидности пород наблюдаются в долинах рек Гас-кон, Гуадорес, Парадас и на побережьи бухты Сантьяго де Куба.

Техногенные образования относятся к группе пород особого состояния и свойств и являются наиболее слабыми разностями с точки зрения их несущей способности? как основания сооружений. Этот район представляет наибольшие трудности при строительстве гражданских и промышленных сооружений за счет значительной неоднородности разреза, проявляющейся в изменении состава, состояния и физико-механических свойств пород на сравнительно небольших расстояниях, соизмеримых с контурами возможных микрорайонов и отдельных сооружений.

Для наиболее широко распространенных типов отложений составлены таблицы нормативных (обобщенных) значений. физико-механических свойств пород, которые могут служить для предварительной и сравнительной количественной оценки устойчивости и деформируемости оснований.

В районе развития четвертичных рыхлых отложений широко распространены на склонах эрозионные процессы — смыв и размыв песчано-глинистых пород. Особенно активно эти процессы протекают на склонах крутизной свыше 10−12° в ливневый период, который для Сантьяго де Куба приходится на май-ноябрь. Размыв отложений обычно незначителен и глубина не превышает 0,5 метра. В период выпадания интенсивных осадков возможно формирование небольших селевых потоков в северной части города, ха-V рактеризующейся наибольшей расчлененностью рельефа.

Подтопление территории наблюдается в пределах участков, прилегающих к сельскохозяйственным угодьям в западной части города за счет интенсивного их полива, а также на северо-западном побережье бухты Сантьяго де Куба, где находятся основные промышленные предприятия города с большим водопотреблением. К этой же зоне приурочена интрузия соленых вод моря.

Область затопления протягивается узкой полосой вдоль побережья северной и северо-западной части бухты до абсолютной отметки 1,5 метра. Затопление связано с нагонными течениями в период сильных ливней и ветров южного направления.

5. Впервые для территории города составлена схема сейсмического микрорайонирования, которая хорошо увязывается с предложенными инженерно-геологическими районированием. Наиболее высокие значения приращения балльности (+2 * +3) отмечаются для 1У района города, что связано с распространением относительно слабых водонасьпценных глинистых, рыхлых песчаных образований, и высоким уровнем грунтовых вод. Самые неблагоприятные участки по сейсмическим условиям приурочены к северной и северо-западной частям побережья бухты, которые должны быть исключены из застройки.

Для I района, сложенного скальными и полускальными образованиями формации Эль Кобре, практически не наблюдается повышение балльности территории по сравнению со средней величиной.

Наблюдаемые с достаточно большой частотой повторяемости сейсмические толчки существенно влияют на развитие гравитационных геологических явлений, в первую очередь, обвальных, а также вызывают деформации застроенных склонов, особенно при наличии в разрезе пластичных глин и местной обводненности пород.

Анализ разрушений во время землетрясений показал, что наиболее заметные повреждения и деформации наблюдаются в зданиях, расположенных в субмеридиональном и субширотном направлениях, т. е. по линиям основных тектонических разломов.

На основе схематических карт инженерно-геологического районирования и сейсмического микрорайонирования и наложения на них вариантов генерального плана развития города сделан вывод о том, что наиболее благоприятным является юго-восточный вариант, который охватывает П инженерно-геологический район, характеризующийся относительно спокойным, слабо всхолмленным рельефом, без резкого расчленения эрозионными врезами, относительно прочными устойчивыми породами в основании сооружения и малой интенсивностью развития геологических процессов.

7. Анализ материалов, отражающих опыт строительства сооружений в городе Сантьяго де Куба начиная с ХУ1 века по настоящее время позволяет наметить основные наиболее рациональные конструкции зданий и типов фундаментов в определенных инженерно-геологических условиях с учетом сейсмичности выделенных участков. Полученные данные по инженерной геологии Сантьяго де Куба позволяют разработать методики и программы инженерно-геологических исследований с учетом степени сложности условий рассматриваемой территории вплоть до 2000 года.