CC BY
39
исключением показателя динамической крепости f*- и связанного с ним R*. все остальные физико
- механические свойства бесспорно сильно зависят от конкретных условий осадконакопления.
Наиболее полную картину изменчивости исследуемых характеристик в пределах одной выборки дает анализ линейных корреляционных связей отдельных признаков (см.рисунок). Как из него следует, внутренняя изменчивость физико-механических свойств также имеет закономерный характер.
Подводя итоги проведенному формализованному и содержательному анализу, можно констатировать, что высокая изменчивость физико-механических свойств имеет достаточно закономерный харзктер и в значительной степени объясняется влиянием конседиментационны.х факторов. Универсальность фааиальной изменчивости физико-мсханических свойств пород угленосных отложений, наиболее детально рассмотренная С А. Топорцом (6J. получила яркое подтверждение в работах Л. В Лабунского и др. по Южно-Якутскому бассейну [4]. Тем самым определяется отчетливая потребность в определенном изменении методики опробования угленосных отложений с целью изучения их физико - механических свойств - не по гранулометрическим, а по литологичсским типам, характеризующимся определенными условиями осадконакопления. Учитывая определенные сложности в выполнении таких работ, можно рекомендовать их проведение по опорным скважинам с последующей корреляцией получаемых данных на "обычное" опробование
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Алексеев В. П., Никоим В. В. Об одном из путей совершенствования методики изучения физико
- механических свойств угленосных отложений // Актуальные вопросы геологии и географии Сибири: Мат-лы науч. конф. - Томск: Изд-во ТГУ, 1998. - Т. 1. - С 24-26.
2. Инструкция и« геологическим работам на угольных месторождениях Российской Федерации. - СПб: Изд - во ВНИМИ, 1993. - 147 с.
3. Князев В. А., Алексеев В. И, Сычева Э. А. К вопросу о прогнозировании прочностных свойств боковых пород угольных пластов по данным лнтолого-фацналького состава //Тез. докл. Ill Дальневосточной конф. углеразведчиков. - Артем. 1978. - С. 67-70.
4. ЛабуискиЙ Л. В.. Зайцев А. А,, Кабаков А. М. Лигологнческнй состав, строение и физико-мсхалическис свойства Южно-Як\тского бассейна // Геология угольных месторождений - Екатеринбург: Изд-во УПТА. 1997. - Выл.7. - С. 239-253.
5. Справочник по математическим методам в геологии, - М.: Недра. 1987 - 335 с.
6. Топорец С. А. Фацнальный контроль истрофизичсской изменчивости порол угленосных формаций // Геология угольных месторождений. - Екатеринбург: Изд - во УГГТА. 1996. - Вып. 6. - С 91-99
УДК 624.131:551.3
О.Н.Грязнов, О.М.Гуман, Л.П,Морозова, [Н.С.Шабалнна!
ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ ОПТИМАЛЬНОГО РАЗМЕЩЕНИЯ ПОЛИГОНОВ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ
Выбор участков для размещения полигонов твердых бытовых и промышленных отходов в пределах Свердловской области в первую очередь должен определяться геологическими особенностями того или иного региона, где проектируется проведение изыскательских работ.
241
По особенностям геологического строения территория Свердловской области принадлежит к трем структурным мегазонам (1,2): Прсд>ральского краевого прогиба 1. открытых структур горно-складчатого Урала 2 и чехла мехо-кайнозойских платформенных отложении Зауралья 3 (рис.1). В гидрогеологическим отношении им соответствуют Прсдуральский артезианский бассейн. Большеуральский мегабассейн трещинных и трешинно-карстовых вод. Западно-Сибирский артезианский мегабассейн
К Прсяуральскому краевом)' прогибу /. представленному здесь Юрюзано-Сылвенской впадиной, относится юго-западная часть области. Впадина выполнена пологозалегающими отложениями нижней перми Восточная се часть сложена песчаниками, алевролитами, аргиллитами, глинистыми сланцами с линзами мергелей, известняков и конгломератов ассельсхо-артинского и артииского ярусов Средняя часть впадины сложена песчаниками, мергелями с линзами известняков, аргиллитами, алевролитами с линзами ангидритов кунгурского яруса
Для района характерен эрозионно-тектонический холмистый и грядово-увалистый рельеф с широким разв»ллем карстовых форм Коренные породы перекрыты образованиями коры выветривания (элювиальные супеси и пески) мощностью до 25 м. Последняя увеличивается только в зонах тектонических нарушений, достигая 100 м. Выше по разрезу залегают четвертичные отложения элювиального, элювиально-делювиального, аллювиального, озерно-болотного генезиса, представленные крупнообломочнымн породами с глинистым заполнителем, суглинками, реже супесями и песками.
Подземные воды залегают на глубине 1-10 м в долинах рек и на глубине до 150 м на междуречьях Пластово-трещннныс и пластово-карстовые артезианские подземные волы залегают на значительных глубинах, приближаясь к поверхности в области питания Региональной областью питания является граница отложений нижней перми в зоне сочленения Пред-уральского краевого прогиба с Западно-Уральской зоной линейной складчатости восточной части геоструктуры Области питания более высоких порядков охватывают границы отрицательных структур, выполненных отложениями кунгурского яруса
В этой структурной зоне следует обратить внимание на наличие в геологическом разрезе карс-тующихся пород - известняков и, особенно легкорастворимых, ангидритов, которые часто развиты в пониженных участках рельефа и являются участками. !де проектирование полигонов ТБ и ПО крайне нежелательно.
В строении горно-складчатого Урала с запада на восток выделены следующие региональные структуры первого порядка: Западно-Уральская зона линейной складчатости 2а; сложенная терригенными (обломочными; и карбонатными отложениями в возрастном интервале от кембрия до нижней перми. Центрально-Уральское поднятие 26. представленное древними комплексами (архейско-рифенского, кембрнйско-ордовикского возраста) глубоко метаморфизованных горных пород водораздельной части Урала. Тагило-Магнитогорскнй прогиб 2в> выраженный в пределах области Тагильским мсгасинклннорие.ч Он сложен вулканогенно-осадочными комплексами силура - нижнего карбона, прорванными интрузивами гранитоидов. габброидов и гипербазитов; Восточно-Уральская область поднятии и сопряженных прогибов
Схема районирования Свердловской области по особенностям гсологнчсского строения геологической срсды. Пояснения в тексте
второго порядка 2г, занимающая большую часть восточного склона Урала. Это сооружение отличается особенно сложным строением и сложено осадочными, осадочно-вулканогенными. вулканогенными и метаморфическими толщами возрастного диапазона от рифея до нижнего карбона включительно. Здесь широко распространены интрузивные породы разнообразного состава с преобладанием гранитоидов в Всрхотурско-Всрхисстском 14 Сосьвинско-Коневском мсгантиклннориях. Последний получил название главного гранитного пояса Урала.
С позиции трещинной нарушениости скальных массивов наиболее проницаемыми породами в зоне аэрации являются осадочные, вулканогенные и вулканогенно-осадочные горные породы. Массивы интрузивных пород гранитондного, габброидного и ультраосновного состава в этом отношении более благоприятны.
Подземные воды открытых структур горно-складчагого Урала принадлежат к трещинному типу. Они формируют повсеместно распространенный горизонт трещинно-грунтовых вод в зоне экзогенной трсшиноватости. трещинно-жильные воды тектонических нарушений, контактов геологических тел различного состава и происхождения, трсшинно-карстовые волы в массивах карбонатных пород. Горизонт трещинно-грунтовых вод верхней части скальных массивов на участках развития коры выветривания при высоком уровне подземных вод образует гидродинамически единую систему с порово-грунтовыми водами В пониженных частях рельефа уровень грунтовых вод приближен к дневной поверхности, на склонах и водоразделах опускается на несколько десятков метров. Трепщнио-грунтовые воды легко подвергаются техногенному загрязнению на урбанизированных территориях. Трещинно-жильные и трещинно-карстовые воды, являющиеся важным источником питьевого водоснабжения области горно-складчатого Урала, в верхней части скальных массивов на незащищенных площадях также испытывают техногенное воздействие
На поверхности разновозрастных породных комплексов Западно-Уральской зоны линейной складчатости и Центрально-Уральского поднятия элювиальные мезозойские коры выветривания отмечены только на Среднем Урале и представлены рухляками, дресвяно-щсбснистымн породами при площадной мощности до 3 м. В регионе широко развиты четвертичные отложения, связанные с активными склоновыми процессами (коллювиальные, солнфлюкционно-делювнальныс, делювиальные) с образованием шлейфов у подножии горных склонов и в межгорных впадинах мощностью до 60-80 м. Коренные породы, разрушенные современным выветриванием, перекрыты с поверхности щебенисто-глинистым элювием мощностью до 5 м Повсеместно развиты элювиально-делювиальные суглинки с щебнем коренных пород мощностью до 10 м. Аллювиальные образования слагают террасы в речных долинах где более древние отложения, представленные гравийно-галечниковыми образованиями, перекрыты супесчано-глинистой толщей в кровле разреза. Общая мощность аллювия достигает 10-15 м В районах развития известняков отмечаются карстовые процессы, которые могут активизироваться в местах промышленного освоения (г.Билимбай)
При выборе участков под полигоны следует руководствоваться главным образом рельефом местности, выбирая наиболее пологие склоны с глубиной залегания уровней подземных вод более Юм.
В Тагильском мегасинклинории на поверхности коренных пород рыхлые отложения представлены мезозойской корой выветрнвыания различной степени интеграции и четвертичными образованиями с преобладанием пород элювиально-делювиального генезиса на водоразделах и аллювия в речных долинах.
Мощность образований коры выветривания при площадном распространении имеет величину до 5-7 м, а линейная кора выветривания в тектонических и приконтактных зонах достигает величины 100-150 м На элювиальных грунтах пологих склонов и пониженных частей рельефа кора выветривания имеет трехслойное строение (снизу вверх) трещинная зона обломочная зона (щсбеннсто-дресвинын горизонт), дисперсная зона (элювиальные суглинки глины и супеси) На урбанизированных территориях часто развиты техногенные отложения
Элювиально-делювиальные, пролювиальныс к озерно-болотные отложения, представленные щебнем с суглинистым заполнителем, глинами, суглинками, супесями на возвышенностях рельефа имеют небольшую мощность до 3-5 м. на склонах последняя возрастает до 8-10, реже до 15 м В речных долинах широко развиты аллювиальные образования, начиная с осадков III надпойменной террзсы (ранний плейстоцен) и кончая современными отложениями поймы. Аллювий в основании террасового комплекса представлен галечниками и разнозсрннстыми песками, сменяясь выше по разрезу супесями и суглинками. Общая мощность аллювия в среднем равна 1015 м. достигая в восточной части прогиба 20 и более метров. На северо-востоке Свердловской области широко развит озерно-аллювиальный комплекс средне-уральского возраста (междуречья рек Тагил - Тура, *Г>ра - Лобва, Лобва - Сосьва. Сосьва -Лозьва). представленный зеленовато-серыми карбонатными суглинками и глинами мощностью до 8 м. Последние могут считаться благоприятными участками для размещения полигонов ТБ и ПО.
Восточно-Уральская область поднятий и сопряженных прогибов характеризуется развитием положительных геологических структур II порядка (мегантиклинорнев и антиклинорнев) В геологическом строении поднятия схожи с Центрально-Уральским поднятием, отличаясь широким распространением гранитондов. Сннклинорным зонам свойственны породные комплексы, близкие по составу и строению Тагильскому прогибу. Палеозойские комплексы отличаются более широким распространением карбонатных (нередко закарстованных), терригенно-карбонатных отложений девона-карбона и угленосных формаций карбона
Тагильский мегасинклинорий и Восточно-Уральский пояс подняггий и сопряженных прогибов относятся к территории с высокой техногенной нарушенностью. Здесь особенно сказалось влияние промышленного и, в частности горнорудного производства, что вызвало оживление карстово-суффознонных процессов, склоновых процессов с образованием обвально-осыпных накоплений в бортах карьеров, на отвалах горных пород В гидрогеологическом отношении нарушения природной обстановки сказались в значительном загрязнении подземных и поверхностных вод, в формировании крупных дспрессионных воронок, нарушивших соотношение поверхностного и подземного стоков в водном балансе; изменили фильтрационные свойства верхних горизонтов коренных и рыхлых образований.
В рассматриваемом регионе при размещении полигонов необходимо избегать заболоченных и подтопленных участков, подработанных пространств, участков развития техногенного карста, одновременно аргументированно 'оценивать возможность использования старых горных выработок и отвалов для размещения полигонов
Чехол мезо-кайнозойских платформенных отложений J в условиях аккумулятивно-равнинного рельефа Зауралья в пределах Свердловской области перекрывает складчатые структуры Восточно-Уральской области поднятий и сопряженных прогибов, отчасти Зауральского поднятия и Тюменско-Кустанайского прогиба. Мощность чехла возрастает по мере погружения фундамента в восточном направлении В разрезе мезо-кайнозоя выделяется четыре структурных яруса. Особое положение занимает нижний ярус, представленный вулканогенными (нижний -средний триас) и континентальными угленосными (верхний триас - нижняя юра) отложениями, выполняющими эрознонно-тектоническнс депрессии на складчатом основании уралид. Верхняя часть разреза, залегающая на нижней с резким утловым несогласием, сложена континентальными и морскими отложениями в возрастном диапазоне от средней юры до голоцена включительно разделена поверхностями раздела и несогласия на три яруса средняя юра - нижнеолигоценовый. среднеолнгоценовый - миоценовый и плиоцен-четвертичный Эти отложения полого падают на восток-северо-восток.
Морские осадки представлены кварцево-глауконитовымн песчаниками, опоками, аргилллитами, алевролитами, диатомитами; континентальные - озерно-аллювиальной фанией (суглинками). Континентальные отложения четвертичного возраста распространены повсеместно и сплошным чехлом покрывают междуречья, склоны возвышенностей н речных долин Отложения
представлены глинами, суглинками с включением щебня коренных пород и редкой галькой. Мощность четвертичных отложений от I до 10 м [3]
Среди морских отложений встречаются региональные водоносные горизонты, нз которых практическое значение имеет горизонт опок серовской свиты палеогена Континентальные отложения обводнены спорадически, вода приурочена к отдельным линзам песков и супесей, залегая на глубине 2-5 м от поверхности.
Пласгово-поровыс артезианские подземные зоды Зауралья залегают на значительных глубинах и характеризуются, как правило, повышенной минерализацией. Область питания подземных вод приурочена к области контакта мезо-кайнозойского чехла и палеозойских комплексов горно-складчатого Урала Очаги загрязнения этой части территории связаны с городами, промышленными предприятиями и поселками восточных районов, а также катастрофическими последствиями крупных аварий. Наибольшим загрязнением отличается юго-восточная часть области - Каменск-Уральский район, расположенный в зоне экологического бедствия, обусловленного влиянием Восточно-Уральского радиоактивного следа и промышленных предприятий города Каменска-Уральского. К геологическим процессам, негативно воздействующим на геологическую среду, относятся: эрозия в бортах долин с развитием оврагов, оползни, просадочность лессов и лессовидных пород, заболоченность территории, особенно северо-восточной части области, плывунность песчаных, пылеватых и суглинистых грунтов.
Район в целом благоприятен для размещения полигонов ТБ и ПО. исключая речные долины. При изысканиях должны быть изучены в первую очередь глубина залегания подземных вод (наиболее оптимальный вариант - более 10 м), физико-механические и фнльтрационнные свойства пород, слагающих верхнюю часть разреза.
Таким образом. исходя из геологических предпосылок, условий и требований к размещению полигонок ТБ и ПО, наиболее благоприятная обстановка для строительства полигонов свойственна восточным районам Свердловской области в пределах мезо-кайнозойского чехла Зауралья. Менее благоприятными условиями характеризуются западные районы области и пределах Предуральского краевого прогиба Наиболее сложная обстановка свойственна освоенным районам горно-промышленного Урала с его открытыми гидрогеологическими структурами. Здесь к выбору и обустройству полигонов ТБ и ПО необходимо подходить с наибольшей требовательностью и осторожностью
Выбор участка размещения полигонов ТБ и ПО производ»гтся в пределах ограниченной территории, обычно в границах, соответствующих административному делению.
При выборе участка производится детальное районирование территории по геолого-гидрогеологичсским, инженерно-геологическим и геоэкологическим условиям в масштабе 1:50000. Критерии выбора участка детализируются, так как при укрупнении масштаба появляется возможность введения количественных характеристик.
Вначале рассматриваются те критерии, которые однозначно исключают возможность размещения полигонов, затем критерии с позиции благоприятности и предпочтительности
По геологическим признакам из рассмотрения следует исключать:
- территории непосредственного проявления экзогенных геологических и инженерно-геологических процессов: оползней, осыпей, овражной эрозии, карстово-суффозионных процессов, воронок обрушения на подрабатываемых террнторих;
- территории, на которых неизбежен контакт отходов и поверхностных вод; поймы рек. овраги, тальвеги постоянных и временных водотоков, болота, а также территории, расположенные на расстоянии не менее 100-500 м от них (в зависимости от условий);
- территории распространенна с поверхности высокопрошшасмых волоногныч горных пород (галечники, трещиноватые известняки и друтис скальные породы, щебенистые грунты);
- территорт! с уклонами рельефа более 15 град.
- территории водозаборов в границах 1-3 поясов зои санитарной охраны, а при наличии поверхностных водозаборов на расстоянии от 3 до 5 км от последних по боковым границам вдоль линии водозаборов;
- территории распространения полезных ископаемых.
- пожароопасные участки (торфяикн).
Неблаг оприятными являются следующие территории:
- с высоким залеганием грунтовых вод (менее 3 м от дневной поверхности);
- с зоной аэрации, сложенной проницаемыми грунтами (дресвяно-щебенистыми, песками, галькой;
- с отсутствием водоупорных глинистых отложений, перекрывающих эксплуатируемые водоносные горизо»пы;
- территории, расположенные в радиусе до 500 м от водоемов, пойм, временных водотоков.
- терр»ггории возможной активизации экзогенных геологических процессов.
Неблагоприятные условия могут быть скомпенсированы устройством природоохранных
сооружений, но включать данные территории в число выбранных участков допустимо лишь при полном отсутствии территорий с более благоприятными характеристиками.
Предпочтительные участки:
- с наибольшей мощностью зоны аэрации;
- с распространением низкопроннцаемых фунтов возможно большей мощности п зоне аэрации;
- с наличием неиспользуемых водоносных горизонтов, перекрывающих эксплуатируемый;
- с наличием избыточного напора эксплу атируемого водоносного горизонта,
- с плоским рельефом.
С >-четом указанных критериев разрабатывается легенда и производится районирование
Карта районирования по геолого-гидрогеологнческим условиям не дает полного основания для отвода участка, и поэтому ее необходимо пополнить ситуационны ми схемами-накладками, на которые выносятся объекты, исключающие размещение полигона:
- территории городов и других поселений, лесопарковые, курортные, лечебно-оздоровительные; рекреационные зоны, водоохранные зоны, водозаборные площади подземных водных объектов, которые используются в иелях питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения
- пионерские лагеря, спецобъекты, коллективные сады, дачные поселки, кладбища, места стационарного и коллективного отдыха с их саннтарно-зашитными зонами радиусом не менее 1000 м:
- места залегания полезных ископаемых и ведения горных работ без согласования с органами Государственного горного надзора,
- подрабатываемые территории,
- участки, загрязненные токсичными и радиоактивными отходами;
-трассы коммуникаций с установленными для них охранными зонами (по соответствующим СНнП)
В результате совмещения карты районирования и схем-накладок выявляется один или несколько перспективных участков.
Выбранные участки описываются по следующей схеме:
- привязка участка - указываются близлежащие населенные пункты с расстоянием от них до границ участка,
- конфигурация и площадь участка;
- наличие подъездных путей с указанием класса и качества дорог (СНиП П 05 02-85).
- расстояние от основных поставщиков отходов до участка;
- условия землепользования с перечнем землепользователей:
- рельеф и микрорельеф участка;
- проявление экзогенных геологических и техногенных процессов с оценкой стадии их развития:
- предварительное описание геологического строения и гидрогеологических условий литолого-петрографическая характеристика пород, фаднальная изменчивость, мощность всех выделенных разностей горных пород. При характеристике гидрогеологических условий следует в первую очередь учитывать., что подземные воды в районе воздействия полигонов загрязняются не только in situ, а являются активными переносчиками загрязняющих веществ на неопределенно большие расстояния от источника загрязнения. Изучаются распространение и условия залегания водоносных горизонтов (включая верховодку) с указанием гидрогеологических параметров, глубины залегания, мощности, химического состава воды, условий тетания и разгрузки, данные по положению слабопроннцаемых и водоупорных пород, сорбционным свойствам Основным при гидрогеологическом изучении является определение зеркала подземных вод или их пьезометрической поверхности, направление и уклон грунтового потока, характер гидравлической связи подземных вод с поверхностными. Приводятся сведения об естественной защищенности подземных вод от проникновения загрязняющих веществ:
- рекомендуемый способ захоронения отходов;
- возможность рекультивации выбранного участка после эксплуатации полигона На прадпроектной стадии при выборе участка под складирование твердых бытовых и промышленных отходов необходимо оценить качество верхнего плодородного и потенциально плодородного слоя.
Тип почв под объектом будущего строительства устанавливается на основе крупномасштабной почвенной карты района
Норма снятия (глубина в сантиметрах) определяется выборочно в соответствии с ГОСТ 17,5.3.06-85
Ввиду малой мощности гумусового горизонта большинства типов почв Свердловской области допускается проводить оценку качества верхнего слоя вместе с подстилающим его генетическим горизонтом по усредненным показателям На основании выполненной оценки устанавливается перспективность снятия плодородного и потенциально плодородного слоя, его временное складирование в бурты для последующего использования при рекультивации
Информация об участках передается организациям, эксплуатирующим полигон для оценки экономических аспектов, окончательного выбора участка из числа альтернативных и согласования с землепользователями. Комитетом по охране природы, санэпидемстанцией При выборе участка размещения полигона должны быть получены: справка Комитета природных ресурсов об отсутствии полезных ископаемых на выбранной территории и гидрогеологическое заключение о возможности размещения полигона на данной территории и воздействии проектируемого объекта на подземные воды.
Прогноз изменений инженерно-геоэкологических условий при выборе участка размещения полигона может быть качественным с использованием сравнительно-геологических методов (природных аналогов и инженерно-геолопгческих аналогий). В результате прогноза устанавливаются возможность возникновения н развития процессов и явлении определенного вида и масштаба, степень защищенности территории от процессов, существующих или возникающих при эксплуатации полигонов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Геологическое строение и металлогении Урал*/Золоев К К., Рапопорт М.С., Попов Б.Л. ндр. -М.: Недра, 1981.-256 с.
2. Грязное О.Н.» Дубсйковскнй С.Г. Закономерности «формирования ннженерно-геологнческнх условий месторождений Урала - Екатеринбург Изд-во УТТГА. 1995. - 32 с.
3. Инженерная геолога» СССР. Урал, Таймыр и Казахская складчатая зона. — М Недра. 1990. -
408 с.
