Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Типизация геологической среды территории г. Москвы по условиям строительства метрополитена

ВАК РФ 04.00.07, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Типизация геологической среды территории г. Москвы по условиям строительства метрополитена"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им.М.В.ЛОМОНОСОВА

геологический факультет

кафедра инженерной геологии и охраны геологической среды

На правах рукописи УДК 624.131

Егорычева Мария Николаевна

Типизация геологической среды территории г.Москвы по условиям строительства метрополитена

Специальность 04.00.07- инженерная геология мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва 1997

Работа выполнена на кафедре инженерной геологии и охраны геологической среды геологического факультета Московского Государственного Университета им. М.В.Ломоносова

Научный руководитель - доктор геолого-минералогических наук

профессор Г.А.Голодковская

Официальные оппоненты - доктор геолого-минералогических

наук, профессор Р.М.Зиангиров доктор геолого-минералогических наук, профессор Е.М.Пашкин Ведущая организация - АО "Метрогипротранс"

/2°°

Защита диссертации состоится "30 "мая 1997г. в 13 часов на заседании диссертационного совета по защите кандидатских диссертаций К 053.05.06 в Московском Государственном Университете им. М.В.Ломоносова по адресу: Москва, Воробьевы горы, геологический факультет МГУ, ауд. .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ, зона "А", 6 этаж.

Автореферат разослан апреля 1997г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим отправлять по адресу: 119899 ГСП, Москва, Воробьевы горы, МГУ, геологический факультет, ученому секретарю диссертационного совета по защите кандидатских диссертаций К 053.05.06 В.Н.Соколову

Ученый секретарь диссертационного совета по защите кандидатских диссертаций К 053.05.06., доктор геолого-минералогических наук

Общая характеристика работы. Актуальность проблемы. Изучение взаимодействия инженерных сооружений и геологической среды является важнейшей задачей инженерной геологии. Наиболее высокую техногенную нагрузку испытывают городские территории, где сконцентрированы крупные промышленные объекты, различные виды наземного и подземного строительства. Комплексное и широкое использование подземного пространства стимулируется дефицитом свободных городских земель, интересами благоустройства, улучшения и рационального использования окружающей городской среды. Размещение подземных городских сооружений осуществляется в несколько ярусов, на различных глубинах, от первых метров до многих десятков метров.

Инженерно-геологическое обоснование подземного градостроительства представляет собой важную и очень сложную задачу. При подземном строительстве возникают новые инженерно-геологические условия, дейотвуют новые факторы, силы и процессы, усложняющие взаимодействие сооружений с окружающей средой. Общепринятые принципы и методы исследований для наземного строительства не всегда применимы для подземного. Подземное строительство специфично и требует специализированного инженерно-геологического обоснования.

Тоннели московского метрополитена строятся в сложных и разнообразных инженерно-геологических условиях, пересекают толщу осадочных отложений до глубины 70-80 м. Характерным является чередование слоев пород различных по мощности, составу, крепости, степени устойчивости, водопроницаемости. Обычно тоннели одновременно вскрывают 2-3 слоя пород разнообразного состава и свойств. Строительство осложняют большие водопритоки, плывуны, слабые грунты, закарстованные известняки и доломиты, при строительстве в которых широко применяются специальные методы работ: искусственное замораживание, цементация, силикатизация грунтов, водопониже-ние.

Инженерно-геологические закономерности, выявленные в Москве, можно считать характерными для строительства метрополитенов вообще. Многие из процессов, сопровождающих и обычно затруд-

няющих строительство Московского метрополитена, известны при сооружении горных выработок метрополитенов в других городах.

Накопленный метростроителями и изыскателями обширный фактический материал позволяет провести анализ функционирования системы метрополитен - геологическая среда, выявить пространственные закономерности взаимодействия этих подсистемных элементов. Методом анализа в представленной работе выбран типологический подход, что потребовало обобщения информации об инженерно-геологических условиях строительства метрополитенов в различных регионах на основании опыта их сооружения в городах СНГ, разработки методики специального типологического районирования, создания комплекта карт для целей проектирования и строительства линий метрополитена мелкого и глубокого заложения, систематизации инженерно-геологических процессов и явлений, осложняющих строительство и эксплуатацию метрополитенов, обусловленных геологическим строением, технологией работ и влиянием градопромышленного комплекса. Цель диссертации: разработка методики типизации геологической среды для целей проектирования и строительства метрополитена и реализация ее для инженерно-геологических условий Московского метрополитена.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Анализ и типизация инженерно-геологических условий строительства метрополитенов в СНГ с целью выявления пространственных инженерно-геологических закономерностей их создания и функционирования.

2. Анализ и оценка инженерно-геологических условий строительства Московского метрополитена для выбора признаков типизации геологической среды.

3. Разработка методики типизации геологической среды и содержания карт типологического районирования для проектирования и строительства линий метрополитена.

4. Выделение и характеристика типов строения геологической среды территории г.Москвы для проектирования и строительства линий метрополитена мелкого и глубокого заложения и выявление их пространственных закономерностей на основе специальных крупномасштабных карт типизации.

5. Оценка сложности инженерно-геологических условий выделенных типов геологической среды на основе данных об опыте строительства.

6. Анализ изменений геологической среды при, освоении подземного пространства для размещения метрополитена.

Исходные данные. В основу диссертации положены материалы инженерно-геологических изысканий Мосгоргеотреста, Метрогипротранса, Г1ГО "Центргеология", "Гидроспецгеология", ЦИГГЭ и других организаций, которые автором были собраны, систематизированы и проанализированы с целью инженерно-геологического районирования территории г.Москвы и типизации геологической среды территории города; фондовые материалы АО "Метрогипротранс" по построенным и запроектированным линиям Московского метрополитена, литературные и фондовые материалы различных организаций об инженерно-геологических условиях строительства метрополитенов в городах СНГ. Научная новизна работы. Научная новизна исследования заключается в следующих основных положениях, являющихся предметом защиты:

1. Впервые выполнена систематизация данных об инженерно-геологических условиях строительства метрополитенов в городах СНГ, проведена их типизация и выявлены региональные инженерно-геологические закономерности, позволяющие учитывать опыт их строительства в аналогичных условиях.

2. Предложены новые подходы и обоснована методика типизации геологической среды, основанная на анализе инженерно-геологической структуры грунтовых толщ.

3. Разработано содержание и составлены специальные крупномасштабные карты типизации геологической среды территории г.Москвы для размещения метрополитена мелкого и глубокого заложения.

4. Проанализированы изменения геологической среды при освоении подземного пространства для размещения метрополитена, выявлены и систематизированы инженерно-геологические, технологические и градостроительные факторы, осложняющие строительство и функционирование метрополитена.

Практическая значимость работы заключается в том, что использование материалов по типизации геологической среды территории г.Москвы для проектирования и строительства метрополитенов и составленные карты позволят сделать своевременный и обоснованный, экономически оправданный выбор конструкций и положения метрополитена в плане и разрезе, на ранних стадиях определить направлен-

ность и объемы инженерно-геологических изысканий, предусмотреть необходимость применения специальных методов ведения работ и оценить стоимость всего строительства.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и обсуждены трижды на аспирантских семинарах на кафедре инженерной геологии и охраны геологической среды в МГУ и на III Международной Конференции "Новые идеи в науках о земле". Публикации. По теме диссертации опубликовано 2 работы. В печати находится 5 работ.

Структура и объем работы. Диссертация объемом 207 страниц состоит из введения, 6 глав и заключения. В тексте приведено 11 таблиц, 62 рисунка. Список используемой литературы содержит 146 наименований.

Диссертационная работа была выполнена на кафедре инженерной геологии и охраны геологической среды геологического факультета МГУ под научным руководством профессора Г.А.Голодковской, которой автор выражает свою огромную благодарность за помощь при подготовке работы. Автор выражает благодарность АО "Метрогипротранс", в лице начальника отдела инженерно-геологических изысканий В.В.Лехта, Мосгоргеотресту, в лице О.П.Медведева и В.И.Козловского, за предоставление необходимых для выполнения работы материалов. Автор признателен инженерам картографического бюро геологического факультета МГУ, а также всем сотрудникам кафедры инженерной геологии и охраны геологической среды за ценные советы и помощь в работе.

Содержание работы.

Глава 1. Краткий обзор инженерно-геологических условий строительства метрополитенов в СНГ.

Вопросам изучения инженерно-геологических условий при строительстве метрополитенов в различных городах СНГ посвящены работы Ф.А.Абрамова, В.Д.Бабенко, Т.ГБородавкина, С.Н.Власова, Н.А.Гвоздецкого, Я.А.Дормана, Л.Е.Иванкина, В.А.Исмаилова, В.И.Козловского, Ж.К.Леоновой, Ю.А.Лиманова, Л.В.Маковского, Е.М.Пашкина, Г.Н.Сазонова, С.В Таботы., Г. Циминтия и др.

Автором обобщены сведения об инженерно-геологических условиях и опыте строительства метрополитенов в городах Москве, Санкт-Петербурге, Киеве, Днепропетровске, Баку, Ереване, Тбилиси,

Харькове, Ташкенте, Алма-Ате, Екатеринбурге, Новосибирске, Омске, Минске, Нижнем Новгороде. Систематизация этих данных позволяет отметить главнейшие факторы, определяющие строительство. Для метрополитенов, построенных в областях ледниковых равнин Русской плиты (Москва, Санкт-Петербург, Минск) большое значение имеют мощные, сильно изменчивые и сложно переслаивающиеся четвертичные отложения моренного, флювиогляциального и аллювиального генезиса. Для этих районов часто определяющим фактором является наличие глубоких эрозионных врезов и переуглубленных долин, при пересечении которых резко меняются физико-механические свойства пород, что требует изменения технологии проходки.

Во внеледниковой зоне Русской плиты четвертичные отложения имеют небольшие мощности (не более 10-15 м) и представлены лессовидными грунтами, имеющими низкие прочностные характеристики и обладающие просадочными свойствами, которые особенно валено учитывать при строительстве метрополитенов в Киеве, Харькове и Днепропетровске.

Разнообразие коренных пород, в которых проходят линии глубокого заложения, широкий разброс их прочностных характеристик, трещиноватость, закарстованность массива, высокие напоры подземных вод, сложное фильтрационное строение гидрогеологического разреза контролируются геолого-структурными особенностями регионов. В г. Москве, в пределах Московской синеклизы, главным фактором, определяющим условия строительства и эксплуатации метро, является широкое развитие закарстованных и трещиноватых каменноугольных известняков. Именно они определяют условия проходки, .водопритоки в выработки и возникновение негативных инженерно-геологических процессов. В пределах погруженного склона Балтийского щита (г.Санкт-Петербург) условия подземного глубокого строительства определяется строением и мощностью кембрийских глин, наличием глубоких эрозионных врезов, заполненных песчаным и гравийным материалом, присутствием в разрезе плывунных песков, высоконапорных подземных вод. В Белорусской антеклизе (г.Минск) при строительстве метро приходится считаться с относительно неглубоким залеганием мергелей мелового возраста, в которых широко развиты карстово-суффозионные процессы.

В прогибе Б.Донбасса верхние горизонты геологического разреза представлены песчано-глинистой толщей палеоген-неогенового возраста и главные осложнения связаны с высокой обводненностью и плывунностью песков, наличием в них напорных горизонтов, пластичностью глин.

Особенности строения Волго-Уральской антеклизы в полной мере отразились на инженерно-геологических условиях Н.Новгорода. Важной особенностью здесь является наличие загипсованных пород, высоконапорных вод, плывунных песков в пермских отложениях, возможность прорыва которых осложняет строительство метрополитена в этом городе.

Особенности геологического строения г.Днепропетровска -близкое к поверхности залегание магматических и метаморфических пород в пределах Украинского кристаллического массива - привело к необходимости применения специальных методов проходки из-за высокой трещиноватости пород и наличия зон дробления, при пересечении которых резко изменяются все свойства массива, а также гидрогеологической обстановки, локальных водоносных горизонтов, часто имеющих высокие напоры.

При проложении трасс метрополитена в городах, расположенных на Западно-Сибирской плите (Новосибирск, Омск) большое значение приобретают морские палеоген-неогеновые суглинки и глины с прослоями песков, обводненность которых необходимо тщательно изучать, чтобы не допустить в процессе строительства и эксплуатации прорыва водонасыщенных песков в горные выработки, вывалов глинистых грунтов, их усадку, а также оседание поверхности земли и образование мульд проседания.

Метрополитены, построенные в горно-складчатых областях, в большинстве приурочены к межгорным и предгорным впадинам и прогибам. Для всех них характерна высокая сейсмичность, большая мощность четвертичных и неоген-четвертичных отложений, их фациальная изменчивость и генетическое разнообразие верхних горизонтов. Так, для г.Ташкента, расположенного в Приташкент-Голодностепском предгорном прогибе, характерно развитие лессов большой мощности, обладающих просадочными свойствами, при проходке в которых необходимо применение методов технической мелиорации. Для метрополи-

тена в г.Алма-Ате характерно наличие насыщенного галькой и валунами горного аллювия, при проложении трассы в котором необходимо его тщательное изучение с целью правильного выбора проведения работ. При строительстве метрополитена в Баку в четвертичных морских песках и глинах с низкими прочностными характеристиками на первый план выходят вопросы, связанные с возможностью вывалов и обрушений в выработках. Такие породы проходят, в основном, с использованием методов замораживания и опережающего водопонижения.

Анализ информации показывает, что инженерно-геологические условия строительства метрополитенов в полной мере отражают инженерно-геологические особенности крупных регионов и областей, принятых в схеме инженерно-геологического районирования территории СССР И.В.Попова. Выявленные региональные инженерно-геологические закономерности и накопленный опыт строительства может быть использован при изысканиях в других городах, находящихся в аналогичных геолого-структурных и геоморфологических регионах.

Анализ инженерно-геологических процессов, осложняющих строительство метрополитенов в рассмотренных городах показал так же, что характер и интенсивность их проявления зависят и от способов проходки, в частности открытых или подземных горных работ, т.е. мелкого или глубокого проложения трассы.

Глава 2. Р1нженерно-геологические условия территории

г.Москвы.

Геологическое строение, гидрогеологические и. инженерно-геологические условия территории города изучены достаточно хорошо. Разработана детальная стратиграфия каменноугольных, юрских, меловых и четвертичных отложений; подробно изучены гидрогеологические условия территории, история формирования рельефа и его современная морфология, физико-механические свойства пород, геологические и инженерно-геологические процессы и явления. На территорию города составлены крупномасштабные геологические, гидрогеологические и инженерно-геологические карты. Значительно меньше работ, освещающих специфические инженерно-геологические условия строительства метрополитена. В немногочисленных публикациях довоенных лет описывались некоторые осложнения в строительстве, вызванные

неблагоприятными геологическими и гидрогеологическими факторами. До середины 60-х годов публикаций, связанных с инженерно-геологическими проблемами строительства метрополитена в Москве, практически не было. В последующем наиболее полные исследования инженерно-геологических процессов, возникающих при строительстве Московского метрополитена проведены Г.Н.Сазоно-вым. Отдельные вопросы методики инженерно-геологических изысканий, проблем, возникающих при освоении подземного пространства города, затронуты в публикациях Ф.В.Котлова, Л.В.Маковского, О.П.Медведева. Общие сведения о Московском метрополитене приведены в работах С.Н.Власова, Ю.А.Лиманова, Г.Оганесова, П.Ф.Швецова .

Метрополитен в г.Москве строится в сложных геологических условиях. При проектировании и строительстве его необходимо изучение геологического разреза, по меньшей мере начиная с мячковско-подольских известняков среднего карбона. На разных участках линии метрополитена прокладываются практически во всех толщах верхнего карбона, средней и верхней юры, нижнего мела, четвертичных отложений различного генезиса.

Геологический разрез территории Москвы в пределах глубин сооружения тоннелей метрополитена начинается с известняков, доломитов и мергелей мячковского горизонта среднего карбона. Верхнекаменноугольные отложения представлены касимовским ярусом, состоящим из суворовской, ратмировской, перхуровской, измайловской и русавкинской толщ известняков и доломитов, каждая из которых имеет мощность от 5-6 до 10-20 м, разделенных Воскресенской, Неверовской, мещеринской и трошковской глинисто-мергелистыми толщами мощностью менее 10 м. Породы верхнего карбона распространены в городе повсеместно, за исключением доюрских и доледниковых долин, где они размыты. Суммарная мощность яруса до 50 м, чаще 25-35 м.

Комплекс юрских отложений представлен: континентальной бат-келловейской толщей (глины, суглинки, супеси и пески), обычно локально залегающей в доюрских эрозионных ложбинах; келловей-ским ярусом (мергели, глины, супеси, пески); оксфордским ярусом (глины микрослоистые, иногда сланцеватые), волжским ярусом (глины, суглинки, глинистые пески). Мощность юрских отложений достигает максимума 70-80 м в долинах доюрских размывов и уменьшается до нескольких метров на доюрских водоразделах. Важнейшее гидрогеоло-

гическое и инженерно-геологическое значение имеют оксфордские глины, являющиеся региональным водоупором и размытые в послеюр-ских эрозионных врезах.

Меловые отложения сохранились в немногих местах и представлены в основном глинистыми песками мощностью до 15 м.

Четвертичные отложения представлены моренными суглинками грех стадий оледенения: сетуньскими, перекшинскими и московскими, флювиогляциальными и озерно-ледниковыми песками, а также аллювиальными разнозернистыми песками террас реки Москвы и ее притоков. В некоторых местах развиты покровные суглинки. На всей территории города развиты техногенные отложения, средняя мощность которых достигает 10-12 м. Суммарная мощность четвертичных отложений от нескольких метров до 40-50 м.

Сложными являются гидрогеологические условия. В гидрогеологическом разрезе на интересующую метростроителей глубину, встречаются напорные воды мячковско-подольского, суворовского, ратмировского и перхуров.ского горизонтов карбона, воды бат-нижнекелловейского и волжского ярусов юры, нижнего мела, грунтовые воды аллювиальных и флювиогляциальных отложений четвертичного возраста. Водоносные горизонты сложно взаимосвязаны; в одних случаях между ними существует тесная гидравлическая связь, в других они достаточно разобщены. Напоры подземных вод достигают 20-25 м. Все воды пресные, гидрокарбонатные или сульфатно-гидрокарбонатные, кальциевые или кальциево-магниевые, в основном, не агрессивные или слабо агрессивные.

Трассы метрополитена пересекают древние переуглубленные долины рек Москвы, Яузы, Сетуни, доюрские эрозионные врезы. Основная форма доюрского рельефа - Главная московская ложбина -пересекает территорию города южнее р.Москвы, тальвег ее на 80 м ниже уровня реки.

Свойства каменноугольных карбонатных пород зависят главным образом от степени их трещиноватости, закарстованности и вы-ветрелости, а у монолитных разностей - от степени доломитизации, окремнения, огипсования, а также присутствия в их составе глинистого и органического материала. Среди известняков наиболее высокой прочностью обладают кристаллические разности, модуль общей де-

формации достигает 10000 МПа. У глинистых органогенных разностей величина модуля ниже - 300-500 МПа. Выветрелость и трещиноватость известняков нередко снижают модуль общей деформации до 100 МПа, а иногда и ниже. Мергели, принимающие участие в строение разреза, характеризуются довольно однообразными физико-механическими свойствами - их модуль общей деформации изменяется от 700 до 850 МПа.

Глины, принимающие участие в строении карбона, однотипны. Они умеренно пластичны и гидрофильны, слабо набухают и обладают прочными коллоидно-кристаллизационными связями, повышающими их прочность и снижающими сжимаемость, модуль общей деформации 35-45 МПа.

Юрские глины плотные, слабоизвестковистые, часто вязкие, с включениями гравия и мелкой гальки. Плотность глинистых отложений юры изменяется от 1.56 до - 2.1 Зг/см , пористость - 35-55%, глины являются набухающими. Модуль деформации юрских глин изменяется от 11 до 40 МПа.

Юрские пески представлены преимущественно мелкими, реже пылеватыми и средними разностями. Средние значение естественной влажности 18%, коэффициента фильтрации от 0.07 до 8.3 м/сут, угла естественного откоса в сухом состоянии 37-45°, под водой - 34-44°.

Отложения аптского, альбского и сеноманского ярусов мела представлены мелкозернистыми, иногда тонкозернистыми песками, слюдистыми, слабо глинистыми, кварцево-глауконитовыми, часто во-донасыщенными, близкими к плывунам. Пористость отложений от 36 до 45%. Коэффициент водонасыщения песков часто составляет 0.20.25. Все разновидности песков обладают ничтожным сцеплением, поэтому легко разжижаются и оплывают при очень малых разрушающих напряжениях. При взаимодействии с водой они теряют связность и приобретают плывунные свойства, чем резко отличаются от четвертичных песчаных отложений.

Четвертичные моренные суглинки разного возраста имеют близкие физико-механические свойства, среднее значение плотности их 2, Нг/см3 , модуль общей деформации 37 МПа. Свойства песков четвертичного возраста изменяются в довольно широких пределах, и определяются, в первую очередь, их гранулометрическим составом, который, в свою очередь, определяется генезисом и возрастом отложений. Плотность песков изменяется от 1.68 до 1.98 г/см3

(среднее значение ее равно для аллювиальных песков 1.82 г/см3, для флювиогляциальных - 1.72г/см3), модуль деформации песчаных грунтов изменяется от 15 до 40 МПа.

Природные условия г.Москвы благоприятны для развития широкого комплекса современных геологических процессов, среди которых главнейшими являются карст и оползни На территории города развиты процессы, сформировавшиеся в результате совокупного воздействия природных условий и факторов техногенеза: подтопление, суффозия, оседание и сдвижение дневной поверхности, плывуны, оползни и т.д.

Глава 3. Обоснование подходов к инженерно-геологической типизации территории г. Москвы.

Теоретическим основам инженерно-геологического районирования посвящены работы Л.Д.Белого, Г.К.Бондарика, Г.А.Голодковс-кой, В.Л.Дубровкина, Г.С.Золотарева, Н.В.Коломенского, И.С.Комарова, В.Д.Ломтадзе, Н.И.Николаева, И.В.Попова, Ф.П.Саваренского, Е.М.Сергеева, В.П.Солоненко, Г.А.Сулакшиной, В.Т.Трофимова и многих других.

Метрополитены отличаются от других подземных сооружений большой протяженностью (десятки километров) и многоэтажностыо сооружений, включая трассы метро, станции, вестибюли, подземные переходы, эскалаторы, подсобные помещения, которые расположены на различных глубинах и вовлекают в область взаимодействия весь массив горных пород от поверхности до заложения наиболее глубоких трасс. Эти особенности взаимодействия сооружений метрополитена с геологической средой должны учитываться в методике и выборе признаков инженерно-геологической типизации территорий для целей проектирования и строительства метрополитенов. Для такого вида строительства методика типизации не разрабатывалась. В работе обосновывается использование специального типологического районирования территории Оно заключается в выделении определенных типов территориальных единиц того или иного порядка на основе учета наиболее общих и существенных признаков, свойственных им, и отказа от учета частных особенностей этих единиц. Основой районирования является типизация геологической среды, под которой понимается "выявление и целенаправленное выделение типов инженерно-геологических обста-новок, свойственных изучаемой территории. В этом плане типизация

рассматривается как операция классифицирования инженерно-геологических обстановок данной территории, как логическая операция целенаправленного деления понятия" (Г.К.Бондарик). В настоящей работе под геологической средой понимается верхняя часть геологического разреза, находящаяся в непосредственном взаимодействии с подземным сооружением.

Выполненные автором исследования показали, что для разработки подобной типизации необходимо решить ряд общих методических вопросов. К числу важнейших из них относится вопрос о целесообразности единой схемы районирования территории без учета глубины заложения трасс тоннеля, или необходима раздельная схема для линий метро мелкого и глубокого заложения. Второй вопрос, требующий методических проработок, касается выбора и обоснования признаков, необходимых и достаточных для адекватного отражения инженерно-геологических условий при их типизации.

Характеристика инженерно-геологических условий Московского метрополитена, приведенных выше, показывает, что факторы, определяющие их оценку существенно различны при проектировании и строительстве линий метро мелкого и глубокого заложения. Указанные различия предопределяют и требования к информации, которую должны нести карты инженерно-геологического районирования. Совместить необходимую информацию для обоих видов проложения трасс, как показали экспериментальные проработки автора, достаточно сложно технически и нецелесообразно с познавательной точки зрения, так как на перегруженных фактическими данными картах сглаживается приоритетность тех или иных факторов, определяющих устойчивость сооружений: разнообразие типов строения геологической среды, ее состояние, свойства горных пород, обводненность толщи и другие параметры. Методически более оправданным оказалось районирование раздельно для линий мелкого и глубокого заложения.

Второй вопрос - выбор признаков инженерно-геологического районирования разработан и рассмотрен в литературе достаточно подробно и является общим как для регионального, так и для типологического районирования. К ним, как известно, относятся структурно-геологические и зональные геологические, геоморфологические, гидрогеологические и геодинамические признаки. Тот же подход принят и при выборе признаков для типологического районирования в настоящей работе. Рассмотрение факторов, определяющих инженерно-

геологические условия строительства метрополитена, показало, что в числе важнейших может не учитываться, как самостоятельный, геоморфологический. Это совсем не означает, что строение рельефа изучаемой территории не должно учитываться при ее инженерно-геологической оценке для строительства метро. Он несомненно важен при проектировании и строительстве наземных линий, в частности, например, Филевской, а также при проходе трасс через Москва-реку, при сооружении метромостов. Установленная на территории Москвы связь геоморфологических особенностей территории с приуроченными к каждой геоморфологической единице определенных стратиграфо-генетических типов четвертичных отложений позволяет достаточно полно учесть этот фактор при обособлении типов строения геологической среды. Второй не менее важный аспект влияния истории развития рельефа на условия строительства подземных линий связан с широким развитием на территории города переуглубленных долин рек Москвы, Яузы и их притоков, положение которых в плане не совпадает с современными долинами этих рек. Положение таких долин находит отражение в строении геологического разреза и они выделяются как самостоятельный тип строения геологической среды.

Исходя из приведенных соображений при выборе признаков типизации геологической среды для метро г.Москвы были определены ее геологические, гидрогеологические и инженерно-геологические факторы. Геологические признаки включают в себя: строение грунтовой толщи, генезис и возраст отложений и литологию пород. Главным признаком для обособления типов строения геологической среды является строение грунтовых толш. Под грунтовыми толщами понимаются толщи горных пород (мощностью до 20м для мелкого заложения и до 70м для глубокого), находящиеся в естественном залегании, для которых характерны относительно однородные инженерно-геологические характеристики, в частности такие, как тип связи между слагающими их элементами, преимущественный литологический состав или тип переслаивания различных по литологии пород, их современное состояние. На территории города различаются однослойные, преимущественно песчаные или глинистые грунтовые толщи, двухслойные песчано-глинистые, а также многослойные, в разрезе которых могут переслаиваться три и более литологических типа пород.

Гидрогеологические признаки, учитывавшиеся при типизации, включают в себя гидрогеологическое строение разреза, взаимосвязь

водоносных горизонтов, величины напоров подземных вод, а также положение уровня подземных вод относительно подземного сооружения. По этому признаку различаются толщи, содержащие грунтовые воды мезо-кайнозоя, как правило, со свободной поверхностью, и толщи, заключающие в себя подземные воды напорных каменноугольных водоносных горизонтов.

К третьей группе признаков отнесены такие инженерно-геологические характеристики, как нарушенность массива, в частности его трещиноватость и закарстованность, показатели физико-механических свойств пород и геологические и инженерно-геологические процессы.

Предложенный подход был реализован при создании структурной схемы типизации геологической среды раздельно для линий метрополитена мелкого и глубокого заложения.

Глава 4. Типизация геологической среды территории г.Москвы по условиям строительства линий метрополитена

мелкого заложения.

Типизация территории г.Москвы проведена на основе карты инженерно-геологического районирования территории г.Москвы масштаба 1:25000. Было выделено 11 типов строения геологической среды в соответствии с требованиями к проектированию и строительству метрополитена мелкого заложения (табл.1).

В соответствии с принятой схемой типизации выделяются одно, двух- и трехслойные грунтовые толщи. Однослойные толщи могут быть сложены моренными суглинками мощностью до 15 м или песками флювиогляциального и аллювиального генезиса общей мощностью до 20м, а также прибрежно-морскими песками мелового возраста.

Грунтовые толщи, на всю активную зону влияния метрополитена сложенные моренными суглинками, представлены отложениями московской и перекшинской морен. Сходство физико-механических свойств этих морен позволяет объединить их в один тип строения геологической среды. Для данного типа характерно развитие подпора грунтовых вод, выпора глинистого материала и коррозии. Линии метро чаще располагаются выше УГВ на глубине 4-6 м.

Табл. 1 . Типы строения геологической среды территории г.Москвы для проектирования и строительства линий метро мелкого заложения.

Типы строения геологическ. среды Инженерно- геологические процессы

по строению грум, толщи по составу и генезису по возрасту по УГВ

однослойный суглинки моренные четвертичные выше УГВ }Ж Коррозия. Выпор глинистого материала. Пучение.

ниже УГВ 1

аллювиаль ные и флювиогл яциачьные четвертичные выше УГВ Суффозия. Уплотнение рыхлых пород

ниже УГВ 2

аллювиаль ные, флювиогл я ц. и прибр,-морские четвертичные и меловые выше УГВ Суффозия и оседание поверхности

ниже УГВ 3

прибреж.-морские меловые выше УГВ Прорыв вод и плывунов. Суффозия. Тиксотропное разжижение песков.

ниже УГВ 4

двухслой- пески ал. и флювио- гляц. суглинки моренные четвертичные выше УГВ Коррозия. Выпоры глинистого материала.

ниже УГВ 5

моренные, флювиогл яциальные четвертичные выше УГВ Суффозия. Подпор грунтовых вод

ниже УГВ 6

ный моренные, выше "1Ж Суффозия и осе-

флювиог. четвертичные УГВ дание поверх-

ности.

и прибр.- и меловые ниже 7 Подпор грунтовых

морские УГВ вод.

пески ал- выше 8 Выпоры глинисто-

лювнль- четвертичные УГВ го материала.

ные, гли-

ны и пес-

ки

морские и юрские ниже УГВ 8 Коррозия.

пески выше Прорыв вод и

флювиогл четвертичные УГВ плывунов.

суглинки

моренные, пески флю ниже УГВ 9 Суффозия.

виогляц.

пески выше 10 Суффоз!м и осе-

трех- флювиог. суглинки четвертичные УГВ дание поверхности, уплот-

слой- моренные, и меловые ниже 10 нение пород,

ный пески при- УГВ тиксотропное раз-

бр-морск. жижение песков.

суглинки выше ЧТ>- Коррозия. Выпор

моренные, четвертичные УГВ глинистого мате-

пески флювиогл. - '. ? У/ риала.

суглинки ниже и Морозное пуче-

моренные УГВ ние.

Подобное строение грунтовых толщ характерно для участков-Серпуховско-Тимирязевской, Люблинско-Дмитровской, Солнцевской линий метрополитена. Условия строительства в целом можно охарактеризовать как простые, однако, в случаях, когда моренные суглинки являются верхним водоупором для флювиогляциальных подморенных вод, возможны прорывы последних в котлованы, для предотвращения чего организуются системы водопонижения (ст. "Дмитровская").

Грунтовые толщи, сложенные песками мощностью до 20 м имеют различный генезис и различаются по зернистости, плотности, прочностным характеристикам. Эти различия заставляют разделить песчаные грунтовые толщи на три типа, (табл.1). Первый из них харак-

терсн для участков Митино-Бутовской линии, второй - для Солнцевской и участков в районе Лихоборы, третий - для района Бутово. В большинстве случаев линии проложены выше УГВ и характеризуются простыми инженерно-геологическими условиями. Вместе с тем, отмечается, что при строительстве во флювиогляциальных отложениях (Солнцевская линия) широко развиты сыпуны, а на трассах, проложенных в меловых песках ниже УГВ, возможно развитие линейной суффозии. Важным фактором, определяющим конструкции обделок, является незащищенность мезо-кайнозойского водоносного горизонта от загрязнения, обуславливающее повышение агрессивности их по отношению к железобетонным конструкциям.

Более сложное строение имеют территории, где в зону влияния метрополитена мелкого заложения попадают песчаные и суглинистые грунты различного генезиса, т.е. имеющие двухслойное строение, (табл.1).

Пятый тип представлен четвертичными флювиогляциальными песками московского и перекшикско-московского возраста, залегающими на четвертичных суглинках московской и перекшинской морены. Линии метро в основном проходят ниже УГВ в моренных суглинках на глубине 8-10, иногда до 15 м (Митино-Бутовская и Калининская линии). При строительстве метрополитена на территории описываемого типа отмечались выпоры глинистого материала, подпор грунтовых вод.

На территории шестого типа четвертичные моренные суглинки подстилаются флювиогляциальными перекшинско-московскими и се-туньско-перекшинскими песками, а седьмой тип сложен четвертичными флювиогляциальными песками и меловыми глинистыми песками, перекрытыми моренными суглинками. Линии метро проходят в песках как выше, так и ниже уровня грунтовых вод (Серпуховско-Тимирязевская, Калининская линии) на глубине 5-8 м. Процессы линейной суффозии, сыпуны, подъем уровня грунтовых вод осложняют строительство метрополитена мелкого заложения на этой территории.

Восьмой тип представлен четвертичными аллювиальными песками, залегающими на юрских глинах, реже на юрских волжских глинистых песках. Трассы проложены на глубине 6-8 м, в основном, ниже УГВ, (Люблинская и Митино-Бутовская линии).

Наиболее разнообразными условиями характеризуется трехслойное строение грунтовой толщи, (табл.1). В пределах девятого типа

линии метро проложены в перекшинско-московских и сетуньско- пе-рекшинских флювиогляциапьных песках, перекрытых моренными суглинками и более молодыми флювиогляциальными и аллювиальными песками (Калининская линия, Солнцевская линия), ниже УГВ, расположенного на глубинах 5-7м. Инженерно-геологические условия строительства в подобных толщах являются более сложными, чем в двухслойных, из-за возможности прорыва подморенных вод. плывунов, развития линейной суффозии.

К десятому типу строения геологической среды отнесены трехслойные толщи, сложенные переслаиванием флювиогляциапьных песков, моренных суглинков и меловых песчаных отложений. При проложении трассы в песках (Калининская линия) отмечается линейная суффозия, оседание поверхности, тиксотропное разжижение песков.

На севере и северо-востоке территории города распространены трехслойные грунтовые толщи, представленные моренными суглинками перекшинского и московского возраста, разделенными флювиогляциальными песками (Лихоборы). При проложении трассы в перекшин-ских суглинках наиболее частым инженерно-геологическим процессом является выпор глинистого материала.

Составленная автором карта типизации геологической среды территории г.Москвы для линий мелкого заложения показывает, что наиболее широко распространены двухслойные толщи, в пределах которых линии метрополитена проложены в моренных суглинках, перекрытых аллювиальными и флювиогляциальными песками, и характерны для северо-запада и востока территории, а также в песках, перекрытых моренными суглинками - на севере и юго-западе. Трехслойное толщи имеют ограниченное распространение, преимущественно на севере города , в междуречье Москвы и Яузы.

Глава 5. Типизация геологической среды территории г.Москвы по условиям проектирования и строительства линий метрополитена глубокого заложения.

Практически все глубокие линии Московского метрополитена проложены в верхне- и среднекаменноугольных отложениях (исключением является юго-запад города, где трасса проходит по юрским глинам) на глубине от 25 до 70 м.

Для выявления пространственных закономерностей строения каменноугольных отложений на территории города автором были проанализированы инженерно-геологические условия строительства глубоких линий Московского метрополитена и построена карта каменноугольных отложений со снятым мезо-кайнозойским чехлом масштаба 1:50000. На севере города карбон залегает на глубине 40-50 м, на участках доюрских долин глубина его залегания увеличивается до 7075 м. К юго-западу глубина залегания каменноугольной толщи увеличивается до 130-140 м в соответсвии с возрастанием абсолютных отметок поверхности в районе 'Геплостанской возвышенности, наибольшие глубины, также как и на севере, наблюдаются в пределах доюрских долин. Глубина залегания карбона уменьшается до 10-20 м на пойме и террасах рек Москвы и Яузы, в пределах их древних долин.

Все каменноугольные отложения представлены карбонатными и глинистыми разностями нормального морского бассейна. Важной инженерно-геологической особенностью рассматриваемой толщи является чередование в разрезе известняков и глин, средняя мощность которых составляет 5-10 м, т.е. сопоставима с размерами не только подземных станций, но и с диаметром перегонных тоннелей. Известняки повышено трещиноваты, закарстованы и выветрелы, особенно в верхах разреза, а также в бортах доюрской ложбины стока и древней долины р.Москвы.

Второй важной с инженерно-геологических позиций особенностью каменноугольного разреза является его гидрогеологическая структура - наличие нескольких водоносных горизонтов, разделенных водоупорами.

Из предложенной характеристики следует, что основными факторами, определяющими условия строительства глубоких линий Московского метрополитена являются геологическое строение толщи, характеристика ее обводненности, нарушенности, физико-механические свойства пород, инженерно-геологические процессы и явления. С уче-

том всех этих факторов по признакам, приведенным в главе 3, была составлена крупномасштабная карта типов строения геологической среды по условиям строительства линий метрополитена глубокого заложения, на которой выделены 8 типов ее строения (табл.2), и дана их инженерно-геологическая характеристика..

Табл. 2. Типы строения геологической среды.

При пролож. трассы Геол. строение вышележащей толщи Гидрогеологические условия Инж.-геол. процессы

В юрских глинах Меловые прибрежно-морские пески мощностью до 15 м, перекрытые четвертичными песками и суглинками различного генезиса мощностью до 30 м. Мсзокайнозойский водоносный комплекс гидравлически связанных водоносных горизонтов. Воды безнапорные. 1 Выпоры глинистого материала, набухание, пучение.

В всрхнекам енноуг. перхуровс ких изв. В своде -мещеринс кие гли-ны Переслаивающаяся толща верх-нс-каненпоугольных русавкин-ских, изманловских, перхуров-ских известняков, трошковских и мещеринских мергелей мощностью до 35 м, перекрытая юрскими морскими глинами мощностью до 20м, меловыми при-брежно-морс-кими песками и четвертичными песками и суглинками различного генезиса (до 25 м). Перхуровский водоносный горизонт имеет высоту напора до 12м. Чередование маломощных водоносных ' горизонтов в известняках и водонепроницаемых мергелисто-глинистых слоев. 2 Обрушение и осыпание в трещиноватых известняках. Коррозия. Гидродинамический выпор в глинистых породах.

В камен-иоугольн. ратмировс кнх известняках, в своде -неверовск ие глины Верхнекаменноугольные перху-ровские известняки мощностью до 15 м, перекрытые аллювиальными четвертичными песками мощностью до 20. Система взаимосвязанных четвертичных и каменноугольных водоносных герн-зотов. Перхуровский го-ри-зонт безнапорный, ратмировский напорн. (10-25 м.) 3 Техногенное загрязнение каменноуголь ных водоносных горизонтов. Суффозия.

Верхнекаменноугольные перху-ровские известняки мощностью до 20 м, перекрытые юрскими морскими глинами (10 м) и четвертичными песками и суглинками различного генезиса мощностью до 20 м. Нет гидравлической связи четвертичных и каменноугольных водоносных го-риз-онтов. Каменноугольные водоносные горизонты им. высоту напора 8-12 м. 4 Вывалы, обрушение и осыпание в трещиноватых известняках. Коррозия. Суффозия.

В суво- Верхнекаменноугольные перху-ровские известняки и Неверовские глины мощностью до 20 м, пер-крытые прибрежно-морс-кими меловыми песками и четвертичными песками и суглинками различного генезиса (30 м). Мезо-кайнозойский водоносный комплекс, гидравлически связанный с каменноугольными водоносными горизонтами. 5 Горные удары и стреляние прочных известняков. Выщелачива-ниние. Карстово-суф-фозионные

ровских извести, в своде -восресенс-кие гаины процессы

Верхиекаменноугольные перху-ровские известняки,неверовские глины и мешеринскпе мергели мощностью до 25м, перекрытые юрскими морскими глинами мощностью до 15 м, меловыми прибрежнс-морскими песками и четвертичными песками и суглинками различного генезиса (25 м). Гидравлическая связь ме-зокайнозойского водоносного комплекса с каменноугольным отсутствует. Суворовский водоносный горизонт развит повсе-мест-но, высота напора до 20 м. 6 Горные удары и стреляние прочных пород. Карстово-суффозионные процессы. Коррозия

В по- ДОЛЬСКО- мячковс-ких известняках Толща разнозернистых песков аллювиального и флювиогля-циального генезиса мощностью до 30 м Система взаимосвязанных четвертичных и каменноугольных водоносных горизонтов. Безнапорный характер подольско-мячковс-кого водоносного горизонта 7 Техногенное загрязнение подольско- мяч-ковского горизонта. Карстово- суффозионные процессы.

Толща морских юрских песков и глин мощностью до 25 м, перекрытая четвертичными песками н с) глинками различного генезиса мощностью до 30 м Отсутствие гидравлической связи четвертичных и каменноугольных водоносных горизонтов. Пьезометрические уровни на отметках 78-84. 8 Горные удары и стреляние прочных известняков. Карстово-суффо-зионные про-цес-сы.

Наиболее сложными являются инженерно-геологические условия трасс в перхуровских и ратмировских известняках. В перхуровских известняках (второй тип строения геологической среды) проложены многие участки подземных линий метрополитена (Калининская, Бабушкинская другие). Как показал опыт строительства наибольшие осложнения вызывали закарстованность массива и, обусловленные ею, большие водопритоки. При строительстве станции "Таганская", запроектированной в перхуровских известняках, водопритоки достигали 280 м3/ч, были встречены трещины шириной раскрытия до 20см, которые в процессе проходки цементировались песчано-глинистым раствором. При сооружении наклонного тоннеля пересадочного узла ст."Марксистская"-"Таганская" была вскрыта карстовая полость в подошве известняков, которая не была выделена на проектных разрезах. Приток воды составил 2000м3/ч, что привело к быстрому затоплению всех тоннельных сооружений и ствола шахты и потребовало организации системы водопонижения, а далее цементации карстовой полости.

Опыт строительства в ратмировских известняках (третий и четвертый типы строения геологической среды) показывает, что наибольшую опасность представляют водопритоки, суффозионные процессы и оседание поверхности (участки Горьковско-Замоскворецкой, Арбатско-Покровской, Серпуховско-Тимирязевской линий и др.).

Главным осложняющим процессом в условиях 5 и 6 типов является суффозия, вызванная значительными градиентами вертикальной фильтрации, наличием крупных карстовых полостей, часто незаполненных обломочным материалом ("Проспект мира"-кольцевая).

Составленная автором карта типизации геологической среды территории г.Москвы для проектирования и строительства линий глубокого заложения позволяет выявить закономерности распространения выделенных типов. В Юрских глинах проложены участки трасс на юго-западе города, в перхуровских известняках - на севере и северо-востоке, в междуречье Москвы и Яузы, в ратмировских известняках -трассы преимущественно по левобережью реки Москвы, в суворовских - по правобережью, в подольско-мячковских - на юго-востоке города.

Все типы строения относятся к категории очень сложных по инженерно-геологическим условиям строительства метрополитена, что обусловлено невыдержанностью мощностей литологических пачек пород, сложностью чередования водоносных и водоупорных слоев, широким развитием инженерно-геологических процессов и явлений. К особо сложным следует отнести участки непосредственного залегания каменноугольных известняков под четвертичными отложениями в переуглубленных долинах рек Москвы, Яузы и Сетуни.

Глава 6. Изменение геологической среды при освоении подземного пространства г.Москвы для размещения метрополитенов.

Анализ изменений геологической среды при освоении подземного пространства г.Москвы для размещения метрополитенов позволил объединить инженерно-геологические процессы и явления, осложняющие строительство и эксплуатацию метрополитена в три группы, обусловленные: 1) геологическим строением, гидрогеологическими

Таблица 3. Инженерно-геологические процессы и явления, осложняющие строительство и эксплуатацию метрополитена : 1. Обусловленные геологическим строением._

действующие факторы при мелком заложении метро при глубоком заложении метро

Изменение напряженного состояния, строения и физико-механических свойств горных пород Отдельные вывалы моренных глинистых фунтов в забой во время строительства. Вибрационное разжижение четвертичных, меловых и верхнеюрских песков в процессе эксплуатации. Вывалы, обрушение и осыпание в верхнекаменноугольных трещиноватых известняках. Вывалы по отдельным прослоям в юрских и верхнекаменноугольных глинах. Прогибание и выпор глинистых грунтов.

Оседание поверхности земли образование мульд проседания, провалов, воронок.

Изменение режима и динамики подземных вод Выплывание песков при открытом водоотливе (суффо-зионный вынос). Размыв откосов котлованов. Гидродинамический выпор моренных глинистых грунтов и их набухание. Прорыв подземных вод и плывунов. Гидродинамический выпор юрских и верхнекаменноугольных глинистых грунтов, набухание. Карстово-суффо-зионные явления.

Физико-химич. и микробиологии. свойства гр. и подз.вод Коррозия металлических и бетонных конструкций.

2. Вызванные особой технологией работ.

Специааьные виды работ Изменение строения и свойств грунтов

Замораживание Увеличение влажности грунтов, повышение прочностных характеристик в замороженном состоянии, пучение и выпор глинистых грунтов. При размораживании массива уменьшение прочности пород, прорывы подземных вод и плывунов.

Силикатизация, цементация, смолизация Увеличение прочностных характеристик массива, уплотнение фунтов, изменение фильтрационных характеристик и динамики подземных вод.

Строительный и эксплуатаци- Уменьшение влажности фунтов, сопровождающееся уплотнением отложений и оседанием поверхности земли,

онный водоотлив образованием мульд проседания, провалов, воронок..

Кессонная проходка Увеличение пластового давления, подпор грунтовых вод, фонтанирование.

3.Обусловленные влиянием градопромышленного комплекса.

Действующие факторы Инж.-геол. процессы и явления

Наведенные электрические поля Активизация коррозионных свойств гр.

Локальные геотермические и геохимические изменения Повышение агрессивности грунтов и подземных вод.

Мощность п состав техногенных грунтов Возрастание параметров мульд оседания.

условиями и физико-механическими свойствами массива горных пород; 2) спецификой технологий, применяемых при строительстве; 3) влиянием города на состояние геологической среды. Приведенная рубрикация весьма условна, так как все они взаимосвязаны, но определяющей группой среди них является, несомненно, первая (табл.3).

Наиболее масштабные изменения геологической среды при строительстве подземных линий метрополитена связаны с изменением напряженного состояния массива горных пород и высоким горным давлением, физико-механических свойств слагающих их грунтов, обводненностью толщи. Нарушение устойчивости горных пород в выработках нередко приводит к деформациям земной поверхности, образованию мульд оседания, воронок и провалов, что особенно опасно в условиях плотной городской застройки. Мульды оседания отмечены при строительстве станций "Арбатская", "Боровицкая", "Горьковская" и др. величиной свыше 80 мм.

Деформации земной поверхности связаны с необходимостью интенсивного водоотлива при строительстве и эксплуатации метрополитена. Суммарная откачка грунтовых вод, подземных вод из верхнего и, частично, среднего карбона в практике Московского метростроения колебалась от 10,8 тыс. до 180тыс. м3/сут. Снижение уровней при этом достигает 30 м и более, в отдельных случаях (Боровицкая) в результате откачек практически полностью были сработаны перхуровский и ратмировский водоносные горизонты.

В работе приведены примеры закрепления грунтов с помощью методов силикатизации, смолизации и цементации в период строительства станций "Полежаевская", "Таганская" и др.

Инженерно-геологические условия строительства и эксплуатации Московского метрополитена осложняют влияние на них антропогенных факторов, таких как наведенные электрические поля, аномально высокие температуры грунтов и подземных вод, загрязненные промышленными стоками грунтовые воды, мощные толщи техногенных грунтов, особенно на полигонах бытовых и промышленных отходов. Рассмотрены аномальные температурные поля (до 38°С) в районе станции "Дубровка", резко осложнившие применения замораживания для проходки выработок, выделены подтопленные территории, участки больших мощностей техногенных отложений.

Дальнейшее изучение геологической среды Московского метрополитена требует ряда новых методических положений для решения двух первоочередных задач: организации мониторинга на эксплуатируемых линиях и выполнения экологических исследований в составе инженерно-геологических изысканий для проектирования и строительства метрополитена

Заключение.

1. Анализ инженерно-геологических условий и опыта строительства метрополитенов в городах СНГ позволил выявить региональные инженерно-геологические факторы и пространственные закономерности их изменчивости в зависимости от особенностей строения геологических структур и истории геологического развития территорий.в новейшее время. Установленные закономерности могут быть использованы при изысканиях в других городах, находящихся в аналогичных геолого-структурных и геоморфологических регионах; они позволяют целенаправленно использовать накопленный опыт проектирования и строительства метрополитенов в других городах.

2. Разработаны методические основы специального инженерно-геологического районирования для проектирования и строительства линий метрополитена. Показано, что наиболее информативным является специальное типологическое районирование (типизация) на основе выделения грунтовых толщ и обособления в них типов строения геологической среды.

Обоснованы признаки типизации геологической среды, главнейшим из которых является строение грунтовых толщ, определяемое литологией, генезисом и возрастом отложений. Показано важнейшее значение учета при типизации гидрогеологических признаков, которые включают гидрогеологическое строение разреза, взаимосвязь водоносных горизонтов, величины напоров подземных вод, положение уровня подземных вод относительно подземного сооружения.

Важнейшими характеристиками при типизации являются на-рушенность массива, трещиноватость и закарстованность, физико-механические свойства пород, геологические и инженерно-геологические процессы.

Принятый методический подход может быть использован при типизации геологической среды для целей проектирования и строительства метро в других городах .

3. Анализ инженерно-геологических условий построенных и запроектированных трасс Московского метрополитена показал, что факторы, определяющие их оценку существенно различны для линий метро мелкого и глубокого заложения. Установленные различия предопределяют требования к информации, которую должны нести карты инженерно-геологической типизации. Показано, что для наиболее полного отражения на картах факторов инженерно-геологических условий необходимо районирование территории раздельно для линий мелкого и глубокого заложения.

4. Выполнена типизация геологической среды территории г.Москвы для линий метрополитена мелкого заложения, которая позволила выделить 3 разновидности грунтовых толщ, в соответствии с внутренней инженерно-геологической структурой которых (чередование в разрезе грунтов, различного состава, их обводненность, физико-механические свойства) обособлены одиннадцать типов строения геологической среды и охарактеризованы условия строительства для каждого из них.

5. При типизации геологической среды территории г.Москвы для линий метрополитена глубокого заложения по условиям проложения трассы, выделено 8 типов ее строения и охарактеризованы инженерно-геологические условия и опыт строительства, в юрских глинах, верхнекаменноугольных перхуровских, ратмировских и суворовских известняках, среднекаменноугольных подольско-мячковских известняках. Пространственное положение выделенных типов строения геологической среды отражено на карте, которая может быть использована

для предпроектных проработок и составления программ изысканий для строительства глубоких подземных сооружений, как транспортных, так и иного назначения.

6. Проведенная оценка сложности инженерно-геологических условий при строительстве метрополитена показала, что территории с простыми условиями характерны для окраинных территорий города для линий мелкого заложения. Более сложными являются двух и трехслойные грунтовые толщи, распространенные на севере, востоке и юго-западе города. Очень сложными условиями характеризуются все типы строения геологической среды при проложении глубоких линий метрополитена, а в группу особо сложных попадают те грунтовые толщи, в пределах которых существует тесная гидравлическая связь четвертичных и каменноугольных водоносных горизонтов.

7. Изменения геологической среды при освоении подземного пространства г.Москвы, осложняющие строительство и эксплуатацию метрополитена, обусловлены тремя группами взаимосвязанных факторов: 1) инженерно-геологическим; 2) спецификой технологий, применяемых при строительстве; 3) влиянием города на состояние геологической среды. Показано, что определяющими среди них являются инженерно-геологические: геологическое строение, гидрогеологические условия, физико-механические свойства пород, состояние массива, геологические и инженерно-геологические процессы и явления.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Румянцева М.Н. Некоторые закономерности изменчивости физико-механических свойств четвертичных отложений на территории Москвы. , " Известия ВУЗ", "Геология и разведка" N2, 1996г., стр. 95-99

2. Румянцева М.Н. Новые подходы к типизации геологической среды при проектировании и строительстве метрополитенов. / Тез.докл. научной конференции "Новые идеи в инженерной геологии". - Москва, МГУ, 1996, стр. 138-140

3.Г.А.Голодковская, М.Н.Егорычева, В.В.Лехт. Инженерно-геологические условия строительства метрополитена в г.Москве. /Монография "Геологический фундамент Москвы", в печати

4. Г.А.Голодковская, М.Н.Егорычева, В.В.Лехт. Инженерно-геологические условия создания и функционирования Московского метрополитена., Вестник МГУ, 1997, в печати.

5. Егорычева М.Н. Анализ изменений геологической среды при освоении подземного пространства для размещения метрополитенов. Тез.докл. Санкт-Петербург, 1997, в печати

6. M.N.Roumiantseva. Engineering and geological aspects of underground railway construction and operation in CIS. / International Symposium Papers, Athens, Greece, 1997