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.

Комплект аппаратуры HF-EM (слева генератор, справа приемник)

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.

Пример полевой кривой вертикальной компоненты поля ЧЗ

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.).

Математическое моделирование данных ЧЗ

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.

Аппаратура Цикл-7

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.

Пример кривой ЗСБ

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

Математическое моделирование данных ЗСБ

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.

Геоэлектрический разрез по центральному профилю

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

Ф.И.О.ДолжностьВид работ
Кошурников А.В. Ответственный исполнитель Камеральная обработка данных, редактирование отчета
Петрухина Е.С. Главный геофизик Полевые и камеральные работы, написание отчета, интерпретация и математическое моделирование и построение геофизических разрезов
Сизых Е.М. Главный геолог Полевые и камеральные работы, написание отчета, подготовка графические приложения