Инженерно-геологические и гидрогеологические изыскания

    Использование результатов испытаний. Конечными результатами обработки экспериментальных данных испытаний являются нормативные и расчетные значения прочностных характеристик биогенного грунта: общее сцепление и угол внутреннего трения или график их изменения в зависимости от состояния грунта. Прочностные характеристики определяются как для предельного, так и для критического сопротивления данного грунта сдвигу. Это дает возможность более достоверно применять результаты сдвиговых испытаний при расчетах устойчивости гидротехнических и дорожных оснований, сложенных биогенными грунтами.

    Для земляных сооружений II и III классов, когда их возведение предполагает развитие в основании только объемных деформаций уплотнения, в расчеты необходимо включать прочностные характеристики, соответствующие предельным значениям. Если в основании касательные напряжения от веса сооружения не будут превышать предельного сопротивления сдвигу, то расчеты зон деформирования и осадки сооружения можно вести на основании методов теории упругости и компрессионных зависимостей для данных грунтов основания.

    Для земляных сооружений IV класса или при необходимости некоторого ускорения темпов строительства, когда в основании наряду с объемными деформациями уплотнения допускают развитие к деформаций сдвига, в расчетах должны учитываться значения прочностных характеристик, не превышающие их критические величины. В этом случае при расчете осадки сооружения должны применяться методы, учитывающие наличие деформаций сдвига (методы решения смешанных задач теории пластичности и упругости).

    В том случае, когда возникает необходимость, отжатия биогенных грунтов из основания под весом сооружения или специальной пригрузкой, в расчетах прочностные характеристики принимаются большими их критических значений [12].  
 
 
 
 
 
 
 

    ГЛАВА 2. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛЕССКОЙ СЕДЛОВИНЫ

2.1. Общие сведения

    Полесская седловина соединяет Украинский щит с Белорусской антеклизой и разделяет Подлясско-Брестскую впадину и Припятский прогиб. Впервые она была выделена Ж.П. Хотько и Б.В. Бондаренко (1956) по геофизическим материалам. Под таким названием эта структура показана на Международной тектонической карте Европы (1964) и на Тектонической карте Белоруссии (1976).

    Полесская седловина ограничена разломами: на севере — Свислочским и Ляховичским, на юге — Северо-Ратновским. Восточная и западная границы седловины условно проводятся по изогипсе -0,5 км по поверхности фундамента. В этих пределах размер структуры составляет примерно 120 х 100 км. Поверхность фундамента в пределах седловины залегает на отметках от-0,2 до -0,5 км. Ограничивающие седловину разломы субширотного простирания прослеживаются со стороны Подлясско-Брестской впадины и Припятского прогиба и представляют собой краевые, затухающие по амплитуде части глубинных разломов [15]. 

2.2. Тектоника

    Информация  о глубинном строении земной коры и верхней мантии на территории Полесской седловины получена на основании, главным образом, геофизических (гравиметрических, магнитометрических, сейсмических) данных. Их комплексная интерпретация позволила вычислить глубину залегания поверхности Мохоровичича (Мохо), соответствующей подошве земной коры, выявить основные особенности глубинного строения земной коры, определить мощность литосферы, которая включает земную кору и жесткую верхнюю часть верхней мантии, оценить мощность астеносферы, т.е. жидкого слоя мантии, подстилающего литосферу.

    Поверхность Мохо, глубина залегания которой одновременно является мощностью земной коры, на территории седловины находится на глубинах от 47 до 50 км. Глубина залегания увеличивается в юго-восточном направлении (рис 1.1.а).

    Максимальная  мощность литосферы в данном районе составляет 185 км и постепенно уменьшается в сторону Припятского прогиба. Мощность астеносферы же наоборот увеличивается, значения  ее мощности на Полесской седловине составляет 47…60 км (рис 1.1.б) [15].

    Таким образом, соотношение между мощностью астеносферы и литосферы обратное: чем толще литосфера, тем тоньше астеносфера.

    По  своему составу кристаллический фундамент в этом районе соответствует в основном Центрально-Белорусскому гранитогнейсовому комплексу. Эта область характеризуется сложным строением: слагающие ее метаморфические толщи смяты в линейные складки, осложненные многочисленными разломами. Разломы разбивают эту зону на многочисленные блоки различных размеров.

    Рис. 2.1. Мощность (км) литосферы (а) и астеносферы (б) на территории Беларуси [15].

    Небольшие участки соответствуют, также Белорусско-Прибалтийскому гранулитовуму поясу и Осницко-Микашевичскому вулканоплутоническому комплексу.

    Для Белорусско-Прибалтийского пояса характерно чешуйчато-надвиговое строение. Он состоит из чередующихся между собой гранулитовых блоков и зон высокотемпературных бластомилонитов. Гранулитовые блоки в плане имеют линзовидную и дугообразную форму. Длина их достигает 200—250, ширина — 30—40 км. Они сложены породами гранулитового комплекса и продуктами их ультраметаморфической переработки.

    В пределах Осницко-Микашевичского вулканоплутонического комплекса развиты преимущественно магматические комплексы пород, сформировавшиеся во второй половине раннего протерозоя и не претерпевшие существенного регионального метаморфизма. Среди магматических пород в объемном отношении преобладают диориты и гранодиориты, образующие крупные, до 120 км в поперечнике, плутоны, неоднородные по составу и содержащие многочисленные ксенолиты и останцы метадиабазов и метагабброидов. Менее распространены кварцевые сиениты, биотитовые и лейкократовые граниты. Вулканические породы, имеющие здесь преимущественно кислый и умеренно кислый состав, развиты весьма ограниченно.

    В составе платформенного чехла территории Беларуси выделяется несколько вертикальных, последовательно сменяющих друг друга в разрезе структурных комплексов, каждый из которых имеет свою пространственную локализацию. Эти комплексы, разделенные структурными несогласиями, соответствуют основным тектоническим этапам развития региона.

    Платформенный чехол Полесской седловины сложен рифейскими (полесская серия), вендскими и мезо-кайнозойскими отложениями, входящими в состав трех основных структурных комплексов: нижнебайкальского, верхнебайкальского и киммерийско-альпийского (рис. 1.2.) [15]. 

    2.3. Стратиграфия

    2.3.1. Нижнебайкальвкий структурный комплекс 

    На  значительной территории седловины  развит нижнебайкальский комплекс, представленный отложениями Пинской свиты среднего рифея. Они выполняют позднепротерозойский Волыно-Оршанский прогиб, который широкой полосой северо-восточного простирания пересекает территорию Беларуси, захватывая восточную часть Подлясско-Брестской впадины, Полесскую седловину, юго-восточную часть Белорусской антеклизы, Жлобинскую седловину и Оршанскую впадину (см. рис. 5). Эти отложения залегают на кристаллическом фундаменте, участками на породах бобруйской и шеровичской серий, перекрываются образованиями оршанской свиты, венда, палеозоя и мезозоя. Мощность пинской свиты колеблется от менее 200 м на Белорусской антеклизе и Жлобинской седловине до 450 м на Полесской седловине. Глубина залегания кровли свиты изменяется от 80 м на Полесской седловине до 4300 м в Припятском прогибе.

    Пинская свита сложена мелкозернистыми  песчаниками и крупнозернистыми алевролитами с прослоями средне- и разнозернистых песчаников, глин и

   Рис. 2.2. Тектоническая карта Полесской седловины и прилегающих структур [15]

    Выходы  на домезозойскую поверхность: 1 —  пород кристаллического фундамента; 2 —пород полесской серии рифея; 3 — площадь развития эффузивно-осадочной толщи венда; 4 — изогипсы поверхности кристаллического фундамента, км; 5—6 — разломы: 5 — проникающие в платформенный чехол, 6 — погребенные. Границы распространения: 7 — нижнебайкальского структурного комплекса; 8—10 — верхнебайкальского структурного комплекса: 8 — эффузивно-осадочной толщи Волынской серии венда, 9 — валдайской серии венда, 10 — верхнего венда; 11 — кембрийских отложений, 12 - каледонского структурного комплекса; 13—14 —герцинского структурного комплекса: 13 — эмско (эйфельско)-среднефранского этажа, 14 — верхнефранско-фаменского структурного этажа; 15 — линии геологических профилей. Структуры; I — Подлясско-Брестская впадина, II — Луковско-Ратновский выступ, III — Украинский щит, IV — Белорусская антеклиза, V — Припятский прогиб, VI — Микашевичско-Житковичский выступ. Разломы (цифры в кружках): 1 — Свислочский, 2 — Ляховичский, 3 Северо-Ратновский, 4 — Выжевско-Минский, 5 — Стоходско-Могилевский.

глинистых алевролитов. Песчаники и алевролиты олигомиктовые и мезомиктовые, иногда кварцевые, обычно слабо- и среднесцементированные, с глинистым, изредка доломитовым цементом. Окраска пород красноцветная, полосами, пятнами и прослоями сероцветная. Большинству разрезов присуще ритмичное строение, заключающееся в чередовании пачек пород, сложенных терригенным материалом разного гранулометрического состава. Характерной особенностью свиты являются также внутриформационные размывы и наличие прослоев с катунами глины [15]. 

    2.3.2. Верхнебайкальский структурный комплекс 

      Верхнебайкальский комплекс на  преобладающей площади его распространения включает волынскую серию венда и лишь на склонах седловины, обращенных в сторону отрицательных структур, появляются в его составе отложения валдайской серии. Отложения волынской серии представлены горбашевской и ратайчицкой свитой, на склонах структуры появляются породы лиозненской свиты. Мощность образований волынской серии достигает 230 м. Мощность отложений валдайской серии изменяется в пределах 1…66 м.

    Волынская серия развита почти на всей территории Беларуси. Максимальная мощность образований серии (до 400 м) отмечена в Подлясско-Брестской впадине и на Полесской седловине; на остальной территории она не превышает 100 м. Залегают волынские породы на отложениях вильчанской (венд) и белорусской (рифей) серий, кристаллическом фундаменте, перекрываются валдайскими отложениями венда и более молодыми образованиями. В составе серии выделены горбашевская, ратайчицкая и лиозненская свиты.

    Горбашевская  свита залегает в Подлясско-Брестской впадине и на Полесской седловине. Мощность свиты 6—33 м. Сложена она разно- и крупнозернистыми аркозовыми песчаниками с прослоями гравелитов, конгломератов, реже глинистых алевролитов. Окраска пород красноцветная [15].

    Ратайчицкая свита — толща вулканогенных и вулканогенно-осадочных пород, которые на территории Беларуси распространены почти повсеместно. Максимальная мощность свиты (200—329 м) характерна для Подлясско-Брестской впадины и Полесской седловины. На остальной территории ее мощность не превышает 100 м.

    На  западном склоне Полесской седловины вскрывается нижняя вулканогенная толща с одним базальтовым покровом из 3 потоков. Так, в СКВ. Дрогичин 53 (д. Семеновцы) ратайчицкая свита мощностью 191м, залегающая на пинской под отложениями верхнего мела, состоит из туфов, туфогравелитов и туфоконгломератов (гл. 145…188 м), одного покрова базальтов (188…251 м) из трех потоков (мощность 12, 14, 19 м), разделенных лавобрекчиями и туфобрекчиями (7 и 14 м), и пачки псаммитовых туфов (гл. 251…336 м), переслаивающихся с разнозернистыми, глинистыми гравийными туфопесчаниками.

    В пределах Полесской седловины от размыва сохранилась лишь нижняя часть нижнего покрова базальтов. Об эрозионном характере границы распространения Волынской серии на западном склоне Полесской седловины свидетельствуют ее извилистые контуры, а также сохранившиеся от размыва изолированные останцы вулканогенных пород в поле развития подстилающих пород пинской свиты среднего рифея [15].

    Лиозненская свита распространена, в основном, на северо-востоке и в центре Беларуси (Оршанская впадина, северо-восточные склоны Белорусской антеклизы). Присутствует она также на Полесской седловине. Лиозненская свита имеет мощность 30— 50 м, залегает на ратайчицкой свите, перекрывается породами валдайской серии венда и более молодыми отложениями. Представлена она глинами и глинистыми алевролитами с прослоями и линзами песчаников. Окраска пород, в основном, темно-серая. Отмечены прослои с органическим веществом, а также обломки вулканического стекла. Алевролито-глинистые породы лиозненской свиты Оршанской впадины содержат волынский комплекс акритарх [15]. 

2.3.3 Киммерийско-альпийский структурный комплекс 

      Киммерийско-альпийский структурный  комплекс включает отложения мела (альбский, сеноманский, туронский и сантонский ярусы), палеогена, неогена и антропогена. Мощность комплекса достигает 144 м, но, в основном, не превышает 100 м. Отложения структурного комплекса залегают почти горизонтально. Абсолютные отметки залегания поверхности меловых отложений 70…100 м выше уровня моря. 

2.3.3.1 Меловая система 

    Алъбский  ярус представлен терригенной толщей, имеющей наибольшую площадь распространения по сравнению с отложениями других ярусов нижнего мела. Альбские образования залегают и в восточной, и в западной частях южной половины территории Беларуси; присутствуют они и в районе Минска. На западе Беларуси альбские отложения представлены мелкозернистыми глауконитово-кварцевыми песками, которые в отдельных прослоях сцементированы кальцитом. Иногда в песчаных породах имеются желваки фосфоритов (3-8 см), образующих фосфоритовую плиту мощностью до 20 см.Мощность альбеких отложений в западной части Беларуси достигает 50…70 м.

    Альбские  отложения в большинстве случаев  залегают на породах юрского возраста, а также на породах аптского, барремского и готеривского ярусов (на востоке), на девонских и верхненротерозойских образованиях и кристаллическом фундаменте (на западе). Нижняя граница имеет трансгрессивный характер. Верхняя граница условная. Она проводится внутри однородной толщи по смене некарбонатных песков альба карбонатными песками сеномана.