Введение. Дирекция по капитальному строительству

Дирекция по капитальному строительству

Отдел инженерных изысканий

г. Воркута, ОАО " Воркутауголь"

Техперевооружение " Печорская ЦОФ"

С увеличением мощности до 11, 5 млн. тонн в год.

Технический отчет об инженерно - геологических изысканиях грунтов оснований главного корпуса, блока радиальных сгустителей, корпуса дробления и перегрузочного пункта с проборазделочной (контрольное бурение).

№ 6785

Руководитель отдела В.С.Сысоев

Начальник геологической партии А.Н.Какунов

Воркута 2013

Содержание.

стр.

Перечень чертежей отчета

Введение

Предпостроечные инженерно-геологические изыскания в пределах площадок, отводимых под строительство комплекса зданий и сооружений на основной промплощадке ЦОФ " Печорская" (в том числе и зданий главного корпуса, блока радиальных сгустителей, перегрузочного пункта с проборазделочной и корпуса дробления) были осуществлены отделом инженерных изысканий института " Печорниипроект" в 1974-1977г. и 1986г. Материалы изысканий сведены в технические отчёты № 3961, 4101, 4103, 4372, 4386, 5686.

Кроме того, Северным отделением НИИ оснований и подземных сооружений в 1975-1977г. была выполнена хоздоговорная работа с ДСП производственного объединения " Воркутауголь" по теме " Разработка рекомендаций заказчику. С целью уточнения положения по обеспечению устойчивости зданий и эксперимент по оттаиванию Печорской ЦОФ" (см. технический отчёт №1113 СОНИИОСП). Этим же целям служил эксперимент по оттаиванию вечномёрзлых грунтов в шурфах горячими штампами (в ходе его уточнены величины коэффициентов оттаивания и сжимаемости), а также испытания несущей способности свай статическими нагрузками.

По завершению вышеуказанных работ, заказчику и институту " Гипрошахт" были выданы рекомендации по принципу строительства, фундированию и проведению предпостроечного оттаивания вечномёрзлых грунтов оснований.

В соответствии с рекомендациями проектом предусмотрено оттаивание вечномёрзлых грунтов до отметок 199, 00м (главный корпус), что и было осуществлено в 1981г. Контроль за выполнением требований проекта по предпостроечному оттаиванию осуществлен в том же году, а материалы сведены в отчёты №4934 и 4979.

Поскольку, между предпостроечными изысканиями и вводом проектируемых сооружений (главный корпус и блок радиальных сгустителей) в эксплуатацию имелся значительный (до 10-15 лет) разрыв, в течении которого возможно изменение мерзлотных условий было принято решение провести дополнительные инженерно-геологические изыскания в 1985-1986г. (см. отчёт № 5554 и 5555).

В связи с техперевооружением ЦОФ Печорская и с увеличением мощности до 11, 5 тонн в год возникла необходимость в обследовании существующих зданий и сооружений (главный корпус, блок радиальных сгустителей, перегрузочный пункт с проборазделочной и корпус дробления) и проведении контрольного бурения с целью выяснения изменения инженерно-геологических условий грунтов оснований и оценки устойчивости и возможного развития негативных процессов (деформации).

Настоящее контрольное бурение проводилось в период с 25 апреля по 7 мая 2013г. и было выполнено отделом инженерных изысканий Дирекции по капитальному строительству ОАО " Воркутауголь" в соответствии с техническим заданием от 15.04. 2013г. (см. приложение 3 настоящего отчёта).

По периметру зданий и сооружений было пробурено 6 скважин № 30734-30737 глубиной 17, 5-22, 7м, общим объёмом 115, 7п.м.

Работы производились установкой ЛБУ-50 колонковым способом (в сухую) в соответствии с приложением Г СП 11-105-97. В скважинах предусматривалось крепление обсадными трубами ослабленных зон, начальный диаметр бурения 151мм, конечный 112мм.

Местоположение участка изысканий и буровых скважин на местности показано на листе 1 графического приложения к отчету.

С целью исключения загрязнения природной среды, а также активации геологических и инженерно-геологических процессов, скважины после окончания буровых работ ликвидировались тампонажем согласно требованиями п.5.6 СП 11-105-97. Все пробуренные скважины закреплялись опознавательными знаками.

Послойное описание вскрытого геологического разреза по пройденным скважинам и отбор проб грунтов для лабораторных целей производились в соответствии с ГОСТ 12071-2000 геологом Какуновым А.Н.

Лабораторные исследования грунтов проводилось в специализированной грунтовой лаборатории отдела инженерных изысканий ДКС согласно требованиям прил. М. Н СП 11-105-97. Работы выполнены ведущим инженером Плоскодняк Е.В., лаборантом Воробьёвой Т.В. и начальником лаборатории Риккерт С.В.

Вынос скважин в натуру и планово-высотная привязка их устьев осуществлена топоотрядом предприятия - геодезистом Полуяновым В.В. и начальником партии Соболевым В.А. Привязка скважин осуществлялась полярным методом электронным тахеометром " Trimble 3305" и обрабатывалась на ПЭВМ по программе CREDO в местной системе координат. Абсолютные отметки устьев буровых скважин, по данным их нивелировки, имеют значения 212, 53-214, 66м (см. табл.1 по тексту).

Участок работ расположен в зоне распространения вечномерзлых грунтов островного типа и, согласно СНиП 2-7-81, несейсмичен.

Таблица 1

ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

Исследуемый район в административном отношении расположен на территории МО ГО " Воркута" Республики Коми. В экономическом отношении территория относится к хорошо развитым. Промышленная инфраструктура представлена угледобывающей отраслью, энергетическим комплексом. Город Воркута – промышленный центр республиканского значения.

В геоморфологическом отношении вся территория промплощадки ЦОФ " Печорская", в том числе и участок, отводимый под размещение бытового корпуса представляла пологий склон увалистой возвышенности, понижающийся в южном направлении и покрытой различными типами тундры (см. отчет №2819 от 1966г.).

Возвышенная часть обследованной территории была занята, главным образом, кочковато-ерниковой и ивняковой типами тундр и изобиловала небольшими замкнутыми заболоченными депрессиями (мочежинами), покрытыми осоковой растительностью. В пониженных частях рельефа (полосы стока, заболоченные понижения) растительность была представлена ивой, высотой 0, 8-1, 6м, осокой и разнотравьем.

Высотные отметки поверхности территории промплощадки ЦОФ " Печорская" изменялись в пределах 210, 60-216, 14м (в север- северо-восточной части) до 196, 57 – 209, 90м (в юг-юго-восточной части площадки). В настоящее время первоначальный рельеф в ходе строительства был снивелирован.

Характер растительности, геоморфологические признаки и геоботанические особенности участков тундры, служат косвенным указанием на наличие и характер распространения верхней поверхности вечной мерзлоты, в пределах обследованной площадки, что было подтверждено предпостроечными инженерно-геологическими изысканиями.

За истекший период с 1966г. в результате строительства (или подготовки к нему) постоянно осуществлялась подсыпка или выемка грунта, планировка поверхности, что привело к изменению рельефа промплощадки ЦОФ " Печорская", а в результате эксплуатации зданий и сооружений произошли изменения в геокриологической и гидрогеологической обстановке.

Участки, размещения главного корпуса, блока радиальных сгустителей, перегрузочного пункта с проборазделочной и корпуса дробления, находятся в юго-юго-западной части освоенной строительством промплощадки ЦОФ " Печорская".

Автомобильный подъезд к этим зданиям и сооружениям возможен в течение всего года по автодороги с твёрдым покрытием.

Абсолютные отметки в пределах участков размещения главный корпус, блок радиальных сгустителей, перегрузочный пункт с проборазделочной и корпус дробления изменяются от 212, 53 до 214, 66м.

КЛИМАТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА РАБОТ

Воркутинский промышленный район расположен на окраине вечномёрзлого массива Евразии и относится к области распространения вечномёрзлых грунтов островного типа.

Район расположен за Полярным кругом, на границе арктического климата умеренных широт и относится по климатическому районированию к зоне 1Г, СНиП 23-01-99. Формирование климата обусловлено, в основном воздействием барических систем, устанавливающихся над северной частью Атлантического океана (исландский минимум) и над центральными районами Арктики (арктический максимум).

Влияние первого из указанных барических центров наиболее сильно проявляется в холодный период года (с октября – ноября по апрель – май), влияние второго - летом. В связи с этим зимой, продолжительность которой составляет 8, 0-8, 5 месяцев, над территорией района преобладают западные и юго-западные воздушные течения.

Низкая температура воздуха и усиленная циклоническая деятельность позволяют считать климат района очень суровым.

Среднегодовая температура воздуха в районе отрицательная и равна минус 6, 1^оС, при этом она может в отдельные годы понижаться до минус 8, 2^оС и повышаться до минус 3, 1^оС.

Основные климатические показатели района производства работ представлены в табл. 2 (согласно СНиП 23–01–99*, Атлас Республики Коми…, 1997).

Табл. 2. Основные климатические характеристики района работ.

Тепловой баланс. Годовое значение суммарной радиации составляет величину порядка 70 ккал/см². Вследствие значительной облачности основной приток тепла формируется в условиях района за счёт рассеянной радиации, которая составляет около 70% от общего потока. Этим объясняется незначительная роль экспозиции в процессе нагревания земной поверхности на данной территории. Эффективное излучение, равное 23–24 ккал/см² в год превышает более, чем на 50 % количество поглощенной радиации (около 45 ккал/см² в год). В целом за год величина радиационного баланса положительна и равна 24–25 ккал/см², хотя с октября по март его месячные значения колеблются от минус 0.2 до минус 0.9 ккал/см².

Температура воздуха. Самым тёплым месяцем в году является июль, средняя температура которого равна 12, 6^оС с изменением от 7, 3 до 16, 3^оС, а наиболее холодным – февраль, его средняя температура составляет минус 21, 6^оС при колебаниях от минус 31, 1 до минус 12^оС. Абсолютный минимум температуры зарегистрирован в декабре и равен минус 52, 4^оС, а абсолютный максимум отмечен в июле (плюс 32, 3^оС). Средняя температура наиболее холодной пятидневки равна минус 45, 3^оС.

Безморозный период продолжается в районе 130 дней, переход среднесуточных температур через ноль происходит 24 мая и 1 октября. Средняя дата последнего мороза приходится на 24 июня, первого – на 29 августа, и таким образом, период по минимальным температурам составляет всего 67 дней (наибольшая и наименьшая продолжительность соответственно 100 – 37 дней).

Осадки. Малое влагосодержание воздушных арктических масс и потеря влаги тропическими массами по пути над континентом обуславливают их низкую абсолютную влажность в высоких широтах, среднее годовое значение которой для нашего района 4, 6мб, с минимумом (1, 3мб) в январе – феврале и максимумом (10, 7мб) в июле. Относительная влажность здесь в среднем равна 82%. Малое влагосодержание является причиной небольшой интенсивности осадков, которая составляет около 0, 2 мм/час. Наиболее часты осадки в октябре, январе и марте (22-23 дня). Самым " сухим" месяцем в году является июль, но и в этом месяце более трети дней с осадками. В количественном отношении экстремальным является сентябрь, когда осадков выпадает более 60-70 мм. В летние месяцы, а также в январе количество осадков составляет примерно 50-60мм. Большое количество осадков в январе объясняется частым выходом северо-западных циклонов, несущих тепло и влагу.

Снежный покров. В связи с коротким безморозным периодом снежный покров в районе держится в среднем 225 дней в году, уменьшаясь до 190 в тёплые годы и увеличиваясь до 292 в холодные.

Устойчивый снежный покров образуется, как правило, в первой декаде октября, окончательный сход снега приурочен к первой декаде июня. В населенных и промышленных районах снег обычно сходит на 20-25 дней раньше, чем на незастроенной территории, что связано с загрязнением снега.

В зимний период снежный покров нарастает неравномерно. Интенсивное выпадение снега наблюдается в начале зимы (сентябрь-ноябрь), образуя снежный покров мощностью до 35см, а своей среднемаксимальной мощности он достигает во второй половине марта или в начале апреля. Плотность снега в первой половине зимы составляет 0, 20-0, 25гс/см³, а во второй она увеличивается до 0, 35-0, 40гс/см³.

На различных формах рельефа мощность снежного покрова неодинакова и во многом определяется господствующим направлением ветров, высотой и плотностью растительного покрова. На торфяных буграх, вершинах холмов и увалов, где кустарник низкорослый и разрежен, а также на крутых наветренных склонах, мощность снежного покрова составляет всего 0, 1-0, 3м. На пологих склонах, заросших более густым и высоким кустарником, мощность снежного покрова достигает 0, 5-0, 8м. В понижениях и полосах стока, а также на относительно крутых подветренных склонах, мощность снежной толщи достигает 2, 0-4, 0м.

Промерзание грунта начинается в основном в сентябре-октябре и в апреле достигает глубин порядка 0, 3-1, 0м в понижениях рельефа (полосы стока, неглубокие межблочья и депрессии) и 1, 5-2, 5м на участках плоских водораздельных возвышенностей и мелкобугристым рельефом.

Сезонное оттаивание грунта начинается во второй половине мая и заканчивается в основном в сентябре. В июне-июле оно наиболее интенсивно и, в общем, довольно равномерно. Лишь с середины августа темп его заметно уменьшается.

Мощность сезоннопротаивающего слоя колеблется от 0, 3-0, 8м в пониженных элементах рельефа, до 1, 5-2, 0м на пологих склонах водоразделов с мелкобугристым рельефом.

Ветер. Особенностью ветрового режима района является муссонный характер (с октября по март преобладают ветры южного и юго-западного направлений, с мая по август – больше повторяемость северо-западных и северных ветров) и больше средние скорости ветров от 4, 4-5, 3м/сек. летом до 5, 6-6, 5м/сек. зимой.

Самыми сильными являются ветры западного и юго-западного направлений, среднегодовые скорости которых соответственно равны 7, 2-6, 7м/сек. Юго-западные ветры особенно сильны в январе и феврале, когда их средняя скорость достигает 11, 4-10, 9м/сек. В этот период на их долю приходится половина числа случаев со скоростями 16-20 и 21-25м/сек.

Сила западных ветров наибольшая также в январе (10, 6м/сек.). Вообще, в период с декабря по февраль юго-западные и западные ветры почти вдвое сильнее ветров других направлений (исключение составляет южные ветры, средняя скорость которых также велика). С апреля начинается как бы выравнивание средних скоростей и в августе этот процесс завершается, в этот месяц средняя скорость ветров каждого направления близка к среднегодовой.

Господствующим направлением в течение года является южное, которое наблюдается почти вдвое чаще других (за исключением юго-западных, повторяемость которых также велика). Реже всего наблюдается западные и северо-западные ветры, их годовая частота равна 9%.

По весу снегового покрова Воркутинский промрайон относится к V району, по давлению ветра к IV району, по средней скорости ветра за зимний период к VI, а по толщине стенки гололёда к III (карты 1-4 прил. Ж СП 20.13330.2011).

Дополнительная климатическая характеристика района работ приведена в табл.1-3 СНиП 23-01-99.

Инженерно-геологические условия в пределах

обследованных участков

Геологическое строение

Вскрытый геологический разрез обследованных площадок главного корпуса, блока радиальных сгустителей, перегрузочного пункта с проборазделочной и корпуса дробления представлен отложениями различных генетических типов современного и верхнечетвертичного возраста. Характерной особенностью геолого-литологического строения площадок, как впрочем, всей промплощадки ЦОФ " Печорская" и обширной прилегающей территории, является наличие толщи весьма значительной мощности песчано-гравийно-галечных грунтов, залегающих с глубин 3, 2-6, 2м от поверхности земли и местами, не пройденных на всю мощность при глубине бурения до 30-35м.

Более подробно геолого-литологическое строение, геокриологические и гидрогеологические условия обследованных участков освещены в табл.1 приложения 1 в виде послойного описания по каждой пройденной скважине, а также в соответствующих разделах отчета.

Условия залегания литолого-генетических разновидностей грунтов представлены в графической форме в виде инженерно-геологических колонок (см. лист 2 графического приложения к отчету). Построение колонок производилось инженером-геологом Костериной Т.В. с использованием программы AutoCAD 2013.

Сводный геологический разрез при его рассмотрении сверху вниз выглядит следующим образом.

Современные четвертичные отложения

Техногенные образования (t IV) представлены повсеместно с поверхности земли насыпными грунтами из щебня горелой и негорелой шахтной породы с примесью мелкозема.

Мощность техногенных образований изменяется от 1, 2 м до 2, 8м. На участках в местах заложения скважин № 30734 и 30735 с поверхности отмечено бетонное покрытие, мощностью 0, 2м.

Современные и верхнечетвертичные отложения

(нерасчлененные)

Элювиально-делювиальные (еd III-IV покровные) суглинки светло-серые, ожелезнённые, незасолённые.

Элювиально-делювиальные суглинки характеризуются отсутствием в своём состав крупноскелетной фракции, большим содержанием пылевато-илистых частиц (68%), обладают пучинистостью, тиксотропностью, просадочностью и сильной степенью сжимаемости.

Эти отложения в пределах площадки имеют почти площадное развитие (за исключением на участке в месте размещения скважины №30737 (по всей видимости, здесь они были срезаны в процессе планировки поверхности территории промплощадки ЦОФ " Печорская" строительства), их вскрытая мощность составляет 1, 1 – 2, 6м.

Верхнечетвертичные отложения

залегают в основании вскрытого геологического разреза с глубин 2, 8-4, 3м и пред-ставлены грунтами двух генетических типов:

Ледниково-морские (верхняя толща дозмерской свиты – gm III²ds) отложения вскрыты почти всеми пройденными скважинами (за исключениями участка размещения скважина № 30734) и представлены лишь суглинками серо-бурого цвета с включением гравия и гальки общим содержанием 5-15%, иногда с гнёздами и прослойками песка, незасоленными, без примеси органических включений.

Мощность суглинков ледниково-морского генезиса составляет 0, 4-1, 9м.

Аллювиально-морские (нижняя толща дозмерской свиты – amIII¹ds) отложения залегают в основании вскрытого разреза с глубин 3, 2-6, 2м от поверхности земли и до забоя скважин. Вскрытая толща аллювиально-морских отложений представлена в основном несвязными грунтами - песками различной крупности (пылеватые, мелкими, средней крупности и гравелистые) и гравийно-галечниками, реже связными – супеси и суглинки.

Суглинки бурого цвета, пылеватые, безгравийные, с прослоями супеси, без примеси органических включений, незасолённые. Они отмечены лишь на участке заложения скважины №30736 в виде линзовидного пласта мощностью 6, 7м

Супеси бурые, без примеси органических включений, незасолённые, отмечены на участках заложения скважин №30736 и 30739 в виде линзовидных прослоев мощностью 2, 1-3, 3м.

Пески пылеватые, мелкие, средней крупности и гравелистые, средней плотности сложения и представлены в разрезе в виде мощного пласта.

Гравийно-галечники с песчаным заполнителем 15-35% до 40-50%, средней плотности, незасолённые.

Общая вскрытая мощность толщи грунтов аллювиально-морского генезиса составляет от 11, 3-14, 2м до 18, 6м.

Геокриологическая обстановка

Материалы предпостроечных изысканий прошлых лет показали, что для промплощадки ЦОФ " Печорская" и прилегающей территории характерны сложные неоднородные геокриологические условия. Подавляющая её часть сложена вечномёрзлыми грунтами, залегающими на глубинах 15-20м и ниже. Однако встречаются участки, где развиты вечномёрзлые грунты сливающегося типа или залегающие весьма близко (до 5-10м) от поверхности земли. Сквозной талик был оконтурен в южной части промплощадки – пологая низина, ВПВГ здесь не достигнута при глубине бурения скважин 30-40м (район размещения блока механических мастерских и шахтовочно-аккумулирующих бункеров).

Все вышеизложенное характерно и для площадок расположения блока радиальных сгустителей, главного корпуса, корпуса дробления и перегрузочный пункт с проборазделочной:

- блок радиальных сгустителей за истекший с 1975-1977г. по 1985г. период (предпостроечные изыскания) здесь произошли некоторые изменения в мерзлотной обстановке и особенно заметные были в южной части площадки. Ранее здесь были отмечены вечномёрзлые грунты сливающегося типа либо залегавших с глубин 6, 4м, а за истекший период значительная часть толщи вечномёрзлых грунтов оттаяла и ВПВГ понизилась до 15, 0-18, 0м. В то же время необходимо отметить, что здесь остались глубокие (до 5, 7-7, 8м) перелетки сезонной мерзлоты. На остальной же части, как было установлено в результате контрольного бурения, понижение верхней поверхности вечномёрзлых грунтов повсеместно составляет от 1, 3-2, 1м до 2, 6-3, 8м (см. отчёт № 5554 за 1986г.).

В дальнейшем, в результате все возрастающего техногенного воздействия на грунты оснований, происходило тенденция к растеплению вечномёрзлых грунтов и понижение ВПВГ. Прогноз динамики этого явления в пределах всей промплощадки ЦОФ " Печорская" дан в отдельной работе, проведённой СОНИИОПСом и институтом " Печорниипроект" в 1986г. И это находит подтверждение в результатах настоящего контрольного бурения.

На участках в месте размещения скважин № 30737 и 30738 при глубине бурения 19, 8-20, 6м (абсолютные отметки 194, 13-193, 43м) встречены лишь талые грунты, притом, что по результатам предпостроечных изысканий и контрольного бурения в 1985г., вечномёрзлые грунты здесь были зафиксированы на отметках 198, 69-203, 25 и 198, 27-200, 29м;

- главный корпус в связи с неоднородностью мерзлотных условий, а также учитывая технологические особенности ряда объектов проектиремого комплекса ЦОФ, строительство осуществлялось с использованием грунтов оснований по принципу II СНиП 2.02.04-88. Поэтому, как уже указывалось выше, на участках близкого залегания вечномёрзлых грунтов и глубоких перелетков сезонной мерзлоты главного корпуса в 1981г. было выполнено предпостроечное электроттаивание мёрзлых грунтов оснований до отметок, предусмотренных проектом – 199, 00м.

За истекший с 1981г. период произошли некоторые изменения мерзлотной обстановки и, как показали результаты контрольного бурения (проведённое в 1986г. отчёт № 5555), вечномёрзлые грунты, на участках проведения предпостроечного оттаивания, залегали на отметках порядка 193, 24-195, 32м. Таким образом, можно было констатировать, что наблюдалось даже определённое понижение ВПВГ (с отметок 198, 50-199, 78м) за период, прошедший после проведения оттаивания грунтов. Образование глубоких перелетков сезонной мерзлоты не наблюдалось.

Контрольным бурением, проведённым в настоящее время отмечены при глубине бурения 17, 5-17, 6м (отметки 196, 88-197, 16м) талые грунты, это говорит о том, что тенденция к растеплению вечномёрзлых грунтов сохраняется;

- корпус дробления в мерзлотном отношении (по данным предпостроечных изысканий проводимых в период с 1974-1977г. отчёты № 3961, 4103 и 4386) площадка характеризовалась практически повсеместным наличием вечномёрзлых грунтов, залегающих на глубинах 9, 5-16, 5м от дневной поверхности земли. Исключением составлял лишь юго-западная часть площадки (полоса стока), в которой при глубине бурения 20, 2м отмечены лишь талые грунты.

Предпостроечные изыскания свидетельствуют, а настоящее контрольное бурение подтверждает, что тенденция к растеплению вечномёрзлых грунтов и понижение ВПВГ здесь также продолжается. На участке в месте размещения скважины № 30736 на глубине 13, 7м (абсолютная отметка 198, 83м) от дневной поверхности земли встречена ВПВГ, по данным же предпостроечных изысканий на этом участке ВПВГ была подсечена на отметке 201, 52м – понижение ВПВГ на глубину порядка 2, 69м. Кроме того, следует отметить, что здесь отмечен глубокий перелеток мерзлоты (4, 3-8, 3м) - результат постоянного очищения площадки от снега в зимний период.

- перегрузочный пункт с проборазделочной предпостроечные изыскания свидетельствуют, а настоящее контрольное бурение подтверждает, что за истекший период (1986-2013г.) изменений в мерзлотной обстановке не произошло, здесь при глубине бурения скважин 18, 3-22, 7м были отмечены лишь талые грунты.

Термометрические наблюдения, вечномёрзлых грунтов на данном этапе работ не проводили. Однако, как показали материалы температурных замеров на различных участках промплощадки ЦОФ " Печорская" в период предпостроечных изысканий 1975-1977г. (см.отчёты №4086, 4091 и др.) вечномёрзлые грунты на глубинах 15-20м и ниже имеют температуру порядка минус 0, 1-0, 0⁰С. В верхней же зоне до глубины 6-7м температура мёрзлых грунтов составляет минус 0, 2-0, 4⁰С.

Характерной чертой температурных кривых является их плавный переход от талой к мёрзлой зоне, что говорит о крайней теплофизической неустойчивости вечномёрзлых грунтов.

Промерзание грунтов деятельного слоя на момент производства настоящего контрольного бурения составило 0, 5-3, 2м.

Нормативная же глубина сезонного промерзания для слабозаносимых снегом площадок, рассчитанная в соответствии с требованиями п.2.27 СНиП 2.02.01-83 для случая, когда зона промерзания охватывает грунты однородного литологического состава, достигает:

df_n = d₀ √ M_t = 0, 23 √ 105, 3 = 2, 36м

0, 28 √ 105, 3 = 2, 87м

0, 34 √ 105, 3 = 3, 49м,

где М_t - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, для Воркуты М_t = 105, 3;

d₀ – величина, принимаемая равной, для крупнообломочных - 0, 34, для песков пылеватых и мелких – 0, 28, для суглинков - 0, 23.

Гидрогеологические условия

Гидрогеологические условия обследованных контрольным бурение площадок (главный корпус, блока радиальных сгустителей, перегрузочный пункт с проборазделочной и корпус дробления), характеризуется наличием в разрезе горизонта грунтовых вод, генетически приуроченного к толще несвязных грунтов (песков разнозернистых и гравийно-галечников) аллювиально-морского генезиса на глубинах 9, 0-11, 8м от поверхности земли.

Анализ гидрогеологической обстановки на момент предпостроечных изысканий и контрольного бурения с 1974 по 1986г. и настоящего контрольного бурения 2013г. показал, что за истекший период произошли изменения:

блок радиальных сгустителей здесь по данным предпостроечных изысканий грунтовые воды были встречены на отметках 200, 50-202, 40м, в настоящее время на отметках 202, 13-203, 13м произошло некоторое выравнивание и повышение зеркало грунтовых вод на 0, 6-0, 9м;

главный корпус здесь по данным предпостроечных изысканий зеркало грунтовых вод устанавливалось на отметках 200, 42-202, 60м, в настоящее время 204, 48-204, 66м (повышение порядка 2-4м);

корпус дробления здесь были грунтовые воды на отметках 199, 79-200, 09м, в настоящее время – 202, 53м (повышение уровня на 1, 60м);

перегрузочный пункт с проборазделочной предпостроечные изыскания - зеркало грунтовых вод на отметках 200, 76м, настоящее контрольное бурение – 202, 53м (повышение порядка 3, 7м).

Повышения зеркало грунтовых вод, скорее всего, связано с изменением положения водоупора (им является верхняя поверхность вечномёрзлых грунтов), сезонными колебаниями уровня грунтовых вод и дополнительной инфильтрации вод за счёт возросшей техногенной нагрузки.

Грунтовые воды по своим гидростатическим признакам характеризуются как безнапорные.

По своему составу и физико-химическим свойствам воды вскрытого горизонта являются средой неагрессивной, согласно СНиП 2.03.11-85 по отношению к конструкциям из бетона нормальной проницаемости на обычном портландцементе (см. табл. 3-5 по тексту).

В паводковые весенне-осенние периоды и годы с повышенным количеством осадков в толще техногенных образований может образоваться временный водоносный горизонт - " верховодка", а за счёт инфильтрации воды в нижележащие горизонты, возможно, ожидать повышение уровней грунтовых вод, приуроченным к несвязным грунтам аллювильно-морского генезиса на 0, 5-1, 0м от зафиксированных на момент производства изысканий.

Физические и физико-механические свойства

грунтов выделенных инженерно-геологических элементов (ИГЭ)

По результатам анализа пространственной изменчивости частных значений физических характеристик грунтов, определённых лабораторными методами (табл. 2, 3 приложения 1) с учётом данных о геологическом строении и литологических особенностях грунтов, их агрегатного состояния, естественной весовой (суммарной для мёрзлых) влажности, консистенции и крупности песков выделяются сверху вниз 14 инженерно-геологических элементов (ИГЭ).

ИГЭ-1 Сюда отнесены техногенные образования – насыпные грунты неоднородного состава (щебень и дресва негорелой и горелой шахтной породы с мелкозёмом), талые. Их объемную массу принять равной 1, 94тс/м³. Расчётное сопротивление R₀=150кПа, по степени пучинистости относятся к среднепучинистым.

ИГЭ-1а Сюда отнесены техногенные образования – насыпные грунты неоднородного состава (щебень и дресва негорелой и горелой шахтной породы с мелкозёмом), мёрзлые. Их объемную массу принять равной 1, 94тс/м³. Расчётное сопротивление R₀=150кПа, по степени пучинистости относятся к среднепучинистым.

ИГЭ-2 Элювиально-делювиальные суглинки, талые, тугопластичной и полутвёрдой консистенции, по степени пучинистости относятся к среднепучинистым.

ИГЭ-2а Элювиально-делювиальные суглинки, мёрзлые, по степени пучинистости относятся к сильнопучинистым.

ИГЭ-3 Ледниково-морские суглинки, талые, полутвердой консистенции. По степени пучинистости относятся к слабопучинистым.

ИГЭ-4 Ледниково-морские суглинки, талые, тугопластичной консистенции. По степени пучинистости относятся к среднепучинистым.

ИГЭ-5 Ледниково- и аллювиально-морские суглинки, талые, мягкопластичной консистенции, по степени пучинистости относятся к сильнопучинистым.

ИГЭ-5а Ледниково- и аллювиально-морские суглинки, мёрзлые, по степени пучинистости относятся к среднепучинистым.

ИГЭ-6 Пески пылеватые аллювиально-морские, талые, средней плотности сложения, по степени пучинистости относятся к среднепучинистым.

ИГЭ-7 Пески мелкие аллювиально-морские, талые, средней плотности сложения, по степени пучинистости относятся к среднепучинистым.

ИГЭ-8 Пески средней крупности аллювиально-морские, талые, средней плотности сложения, по степени пучинистости относятся к среднепучинистым.

ИГЭ-9 Гравийно-галечники с песчаным заполнителем до 50%, средней плотности сложения и пески гравелистые, талые, по степени пучинистости относятся к средне- и слабопучинистым.

ИГЭ-10 Супеси пылеватые аллювиально-морские, талые, текучие, по степени пучинистости относятся к сильнопучинистым.

ИГЭ-10а Супеси пылеватые аллювиально-морские, мёрзлые, по степени пучинистости относятся к сильнопучинистым.

В разное время на площадках с аналогичными мерзлотно-гурунтовыми условиями проводились работы по исследованию сжимаемости при оттаивании мёрзлых песчаных грунтов на территории промплощадки ЦОФ " Печорская" (см. материалы технических отчётов №№ 4101, 4372, 5554 и др.) как силами отдела инженерных изысканий института " Печорниипроект", так и СФ ВНИИОСП (см. отчёты №№1113, 1554).

Кроме того, по результатам динамического зондирования на площадке корпуса сушки (см. отчёт №5526) и при испытании эталонных свай статическими динамическими нагрузками на площадке здания фильтрпрессового отделения (см. отчёт № 6194) были определены плотностные свойства песчаных грунтов.

Анализ материалов настоящих изысканий с учётом вышеперечисленных работ позволяет сделать следующие выводы:

1.суглинки элювиально-делювиального генезиса, характеризуются большим содержанием пылевато-илистых частиц (до 50-68% и более), находясь, как правило, в зоне деятельного слоя (промерзания-оттаивания), испытывают постоянное воздействие внешних факторов выветривания (колебание температур, влажности и т.д) и поэтому их физические и деформационные характеристики могут весьма резко изменяться в различные периоды года.

Учитывая специфические физико-механические свойства пылеватых суглинков делювиального генезиса в Воркутинском промышленном районе принято данные грунты использовать как грунты основания при строительстве неответственных зданий и сооружений на подсыпке.

2. Толща талых песчано-гравийных грунтов в верхней части разреза, залегающих на глубинах до 6-9м, т.е. выше отметок зеркала грунтовых вод, иссушены и характеризуются невысокими 3-9% и реже выше (ближе к водоносному горизонту грунтовых вод) значениями естественной весовой влажности.

И как свидетельствуют результаты полевых испытаний грунтов эталонной сваи статическими и динамическими нагрузками, а также материалы динамического зондирования талые пески верхней части разреза характеризуются в основном как плотные.

3. Пески средней крупности, мелкие, залегающие ниже отметок зеркала (9-12м) грунтовых вод имеют более высокие значения коэффициентов пористости (0, 630-0, 810) по сравнению с теми же литологическими разностями верхней части разреза.

В большинстве случаев это грунты средней плотности сложения, согласно ГОСТ 25100-95.

Основные показатели физико-механических свойств талых грунтов приведены в табл. 6, а мёрзлых в табл. 7 по тексту. Физико-механические характеристики грунтов вскрытой толщи получены по результатам лабораторных определений настоящих изысканий и с учётом изысканий прошлых периодов на смежных участках. Значения показателей механических свойств (C, j, E) глинистых грунтов представлены по результатам компрессионных и сдвиговых испытаний, а также согласно табл. 2, 3 СНиП 2.02.01-83. Статическая обработка частных значений показателей свойств проводилась в соответствии с ГОСТ 20522–96.

Коррозионные свойства грунтов по отношению к стали изучались в лабораторных условиях согласно ГОСТ 9.602–2005. Степень коррозионной активности грунтов от низкой до высокой (см. табл.8 по тексту).

По отношению же к бетону нормальной проницаемости согласно СНиП 2.03.11-85 таб.4, 5 эти грунты характеризуют её как слабоагрессивные и неагрессивные (см. табл. 9 по тексту).

Как показали многочисленные исследования, проводившиеся в Воркутинском районе (в том числе и на промплощадке ЦОФ " Печорская"), грунты четвертичного возраста являются незасоленными (см. табл.10 по тексту).

В ходе проведения лабораторных исследований по определению физических и физико-механических характеристик грунтов руководствовались следующими нормативными документами:

ГОСТ 5180-84. Грунты. Методы определения физических характеристик.

ГОСТ 12536-79. Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава.

ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация.

ГОСТ 9.602–2005 Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии.

СНиП 2.03.11-85. Защита строительных конструкций от коррозии.