Геофизические исследования при инженерных изысканиях на трассе «Дублёр автодороги Джубга-Сочи»

В декабре 2008 г. отрядом специалистов «МГУ-геофизика» в количестве двух человек и двух специалистов ООО «Сочитранстоннельпроект ТО-44» проводились работы по договору «Строительство центральной автомагистрали г.Сочи «Дублер Курортного проспекта» от км 172 федеральной автодороги М-27 Джубга-Сочи (р. Псахе) до начала обхода города Сочи ПК0 (р. Агура) с реконструкцией участка автомобильной дороги от ул. Земляничная до Курортного проспекта, Краснодарский край, (II очередь ул.Земляничная до р.Сочи)».

Основная задача инженерно-геофизических изысканий заключалась в изучении геологического строения верхней части разреза по оси проектируемого сооружения (тоннеля) на глубину от 10 до 60 метров, включая:

• определение глубины залегания и конфигурации границы коренных пород под перекрывающими отложениями;
• изучение и оценка мощности и конфигурации зоны выветривания элювия);
• определение уровня грунтовых вод (УГВ);
• картирование зон обводнения на участках распространения вод жильно-трещинного типа с прогнозом вероятных участков разгрузки на уровень проектируемого тоннеля;
• картирование зон распространения слабых и нарушенных грунтов, отвечающих зонам дробления и повышенной трещиноватости.

Для решения выше поставленных задач применялись два метода: частотное зондирование для детализации верхней части разреза на глубину 0—30 метров и ЗСБ (метод становления поля в ближней зоне) для детализации разреза на глубину 10—80 метров.

Методика проведения работ

Метод ЧЗ

При выполнении работ методом ЧЗ использовалась инновационная аппаратура «HF-EM» (ООО «МГУ-геофизика», г. Москва). Аппаратура предназначена для геофизических работ методами высокочастотной электроразведки (малоглубинное ЧЗ, ДЭМП). Комплект аппаратуры состоит из портативного высокочастотного генератора прямоугольных импульсов (до 1 А) и синхронизированного с ним измерителя.

При использовании аппаратуры частотных электромагнитных зондирований поле возбуждается и измеряется с помощью антенн (многовитковых рамок), расположенных горизонтально или вертикально на расстоянии до 100 метров друг от друга на частотах от 512 до 4 кГц. Максимальная глубина исследований не превышает расстояние от источника до приемника. Изменение электрических свойств пород с глубиной прослеживается за счет изменения частоты. Частоты переключаются автоматически, время регистрации на каждой точке составляет несколько секунд. Полученные данные переписываются на компьютер для интерпретации.

По профилю Центральный, а также по поперечным профилям были выполнены измерения вертикальной и радиальной компонент поля по методике ЧЗ с шагом 10 метров и разносом 40 метров.

По результатам зондирований выполнено 1D математическое моделирование по программе EM-1D (Пушкарев П.Ю.).

Метод ЗСБ

Для работы методом ЗСБ (зондирование становления поля) использовалась серийная аппаратура Цикл-7. Комплект аппаратуры состоит из генератора разнополярных, прямоугольных импульсов тока (до 20 А) и синхронизированного с ним измерителя, портативного компьютера типа notebook и питающего аккумулятора.

Технология ЗСБ также не требует гальванического контакта антенн с поверхностью. На точке зондирования раскладывалась генераторная антенна (квадрат из провода 25х25м) и приемная антенна (квадрат из провода 20х20м).

С помощью программного обеспечения PROBA-WIN рассматривались кривые, полученные в ходе замеров, и подвергались редактированию, чтобы провести дальнейшую обработку и интерпретацию данных.

По результатам зондирований выполнено математическое моделирование по программе EM-1D (Пушкарев П.Ю.).

Результаты работ

По результатам работ было построено 7 геоэлектрических разрезов, первый — центральный — проходящий над проектируемыми тоннелями и 6 в крест лежащих профилей

Полученные результаты показывают, что сопротивления пород меняются в пределах: от 1—2 Ом•м до 200 Ом•м.

В целом для всех разрезов характерно трехслойное строение. Первый слой сопротивлением 120-125 Ом•м и мощностью от 0 до 7 метров, для которого характерны низкоомные аномалии мощностью до 2 метров. Во втором слое, сопротивлением 12-14 Ом•м, мощностью от 0 до 25 метров, наблюдаются локальные аномалии относительно высокоомных (30 и 20 Ом•м, соответственно на пикетах 29 и 43), и низкоомного (3 Ом•м на пикетах с 16-го до 21-й) объектов. Третий слой сопротивлением 6-9 Ом•м проявляется под южным порталом и в центральной части профиля. Для северной части портала характерно сопротивление 200 Ом•м, и также в южной части портала от пикета с 12-го до 22-го.

На фоне трехслойного геоэлектрического разреза можно выделить несколько локальных аномалий. Первая аномалия с 10-го по 14-й пикет, вторая с 46-го по 49-й пикет центрального профиля и третья на поперечном профиле 3 – в пределах 7-го пикета.

По результатам камеральной обработки полевых данных глубина геофизических исследований составила примерно 30-40 м по методу ЧЗ, и 75-80 метров по методу ЗСБ. так же выделено три аномальные зоны не характерные для данного типа разреза.

Отсутствие геологических данных, затрудняет истолкование результатов математического моделирования, возможно, локальные и вертикальные аномалии электропроводности связаны с тектоническими нарушениями и оползневыми процессами. При строительстве этим местам необходимо уделить особенное внимание, так как они представляют опасности для дальнейшей эксплуатации и нуждаются в более детальном изучении.

Заключение

1. В результате проведенных полевых работ методом ЧЗ, ЗСБ и математического моделирования построены геоэлектрические разрезы по профилю Центральный и секущим профилям 1 – 6.
2. Для района работ характерно присутствие трех геоэлектрических слоев, с одной стороны, и вертикальных проводящих зон, с другой стороны.
3. Природа вертикальных проводящих зон, возможно, связана с зонами тектонических нарушений и как следствие их обводненности.
4. Для геологического истолкования полученных аномалий необходимо привлечь результаты бурения.

Авторы отчета выражают глубокую благодарность коллективу ООО «Сочитранстоннельпроект ТО-44» за помощь в проведении полевых работ и дискуссии при подготовке отчета, которые, несомненно, только улучшили настоящую работу.

Список исполнителей