Геоинформационное картографическое моделирование инженерно-геокриологических условий севера Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции по верхнему горизонту криолитозоны

• Автор: Попова, Александра Александровна
• Шифр специальности: 25.00.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 139 с. : ил.

Введение
Глава 1. Пространственный анализ инженерно-геокриологических условий
верхнего горизонта криолиозоны на севере Тимано-Печорской НГП
1.1. Закономерности пространственной изменчивости строения, состава
и свойств
1.1.1. Состав и свойства отложений среднеплейстоценовой ледово-морской равнины
1.1.2. Состав и свойства отложений средне- и верхнеплейстоценовых озерно-аллювиальных равнин
1.1.3. Состав и свойства отложений казанцевской морской равнины и средних морских и аллювиально-морских террас
1.1.4. Состав и свойства отложений низких морских и аллювиально-морских террас
1.2. Зональные и региональные закономерности пространственной
изменчивости геокриологических условий
1.2.1. Распространение многолетнемерзлых пород и их температуры
1.2.2. Пространственные закономерности распространения и развития экзогенных геологических процессов и образований
1.3. Выводы
Глава 2. Картографическое моделирование инженерно-геокриологических
условий в геоинформационных системах
2.1. Принципы составления матричной схемы районирования
2.2. База инженерно-геокриологических данных
2.3. Выводы
Глава 3. Инженерно-геокриологическое районирование севера Тимано-
Печорской НГП по верхнему горизонту криолитозоны
3.1. Особенности инженерно-геокриологического районирования при
составлении карт различных масштабов в ГИС
3.2. Карта инженерно-геокриологического районирования севера
Тимано-Печорской НГП масштаба 1:1000000
3.3. Выводы
Глава 4. Оценочное картирование с использованием ГИС
4.1. Принципы и основные критерии оценки инженерногеокриологических условий
4.2. Карта потенциального развития экзогенных геологических
процессов
4.2.1. Развитие экзогенных геологических процессов при техногенном нарушении
4.2.2. Картографическая оценка потенциального развития экзогенных геологических процессов
4.3. Карта районирования территории по условиям строительного
освоения
4.4. Выводы
Выводы
Список литературы

Введение
Актуальность проблемы и постановка темы. Высокие и постоянно возрастающие потребности в углеводородном сырье привели к интенсивному освоению северных нефтегазоносных районов России, расположенных в зоне развития многолетнемерзлых пород - криолитозоне. Принятие оптимальных и экономически обоснованных инженерных решений при проектировании объектов нефтегазового комплекса требует знаний геологического, инженерно-геологического, геокриологического и гидрогеологического строения региона.
Настоящая работа посвящена инженерно-геологическому обеспечению изысканий для обустройства нефтяных и газовых месторождений, строительства трубопроводов и коммуникационных сетей на севере Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции (НГП). В работе рассматриваются взаимосвязи природных факторов и их значение для картирования инженерно-геокриологических условий верхнего горизонта криолитозоны до глубины 20 м, что определяется зоной взаимодействия природной среды с основными инженерными сооружениями (исключая разведочные и эксплуатационные скважины и другие глубокие выработки).
Север Тимано-Печорской НГП, являясь сложной и динамично изменяющейся природной средой, нуждается в постоянном мониторинге его природных условий, в том числе инженерно-геокриологических. Современные технологии предопределили качественно новый уровень сбора, обработки и визуализации инженерногеокриологической информации на основе использования геоинформационных систем (ГИС). Это позволяет отображать инженерно-геокриологические условия территории на картографической модели разных масштабов, создавать альбом взаимосвязанных тематических карт, насыщать параметрами связанную с картой базу данных, а также осуществлять оценку изменения природных условий при строительстве и эксплуатации сооружений.
Основной целью работы является разработка геоинформационной картографической модели инженерно-геокриологических условий севера Тимано-Печорской НГП по верхнему горизонту криолитозоны. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
1. изучить строение, состав и свойства верхней части разреза криолитозоны, включающих мерзлые, охлажденные и талые породы;
2. выполнить анализ пространственной изменчивости распространения, мощности и температуры многолетнемерзлых пород, глубин сезонного оттаивания-промерзания

пород, экзогенных геологических процессов и образований в современных климатических условиях;
3. разработать методику последовательной генерализации и детализации инженерно-геокриологического районирования при картировании грунтовых толщ верхнего горизонта в различных масштабах на основе использования ГИС;
4. разработать принципы оценочного инженерно-геокриологического картирования территории на основе базовой геоинформационной модели инженерно-геокриологических условий.
Для решения перечисленных задач автором собраны и проанализированы литературные и фондовые материалы и обобщены результаты инженерно-геологических исследований многочисленных проектируемых в 1997-2009 гг. объектов строительства инфраструктуры нефтегазового комплекса (Рис. 1). Приоритетная роль отдавалась материалам, полученным при комплексных инженерно-геокриологических исследованиях, включающих бурение, полевую съемку, лабораторные исследования физических и физико-механических свойств грунтов, геофизические исследования.
Основные защищаемые положения.
1. Унифицированная матричная система анализа для всех масштабов картирования строится на сочетании природных факторов, определяющих инженерно-геокриологические условия, а не на их соподчинении; при этом учитывается максимально возможный спектр параметров, который в зависимости от масштаба картирования, инженерно-геокриологических условий конкретного района и назначения карты может трансформироваться, сокращаться или дополняться.
2. Использование ГИС обеспечивает взаимосвязь «база данных - карта» и реализует четырехмерное геоинформационное поле, позволяя создавать новые и обновлять уже существующие картографические модели и пополнять базу данных аккумулированной в карте информацией.
3. Единая методика картирования с использованием матричной схемы районирования позволяет создавать коррелируемые между собой карты разного масштаба и тематического содержания.
4. Картографическое моделирование инженерно-геокриологических условий с использованием базы данных и расчетных модулей ГИС дает возможность оценивать потенциальное проявление опасных экзогенных геологических процессов и устойчивость территории к различным видам техногенных нагрузок и прогнозируемым климатическим изменениям.

Таблица 1.1.3.2. Средние показатели свойств грунтов морской казанцевской равнины и средних морских и аллювиально-морских террас
Типовые разрезы Показатели свойств грунтов суглинки с прослоями супесей, песков, с линзами глин и іравийно-галечиикового материала (mill', mill2''1, mill3'4) пески с прослоями супесей, суглинков и включениями гравия и гальки (тШ1, атШ2'3, тпШ3'4) торф мощи, до 5 м, ниже до гл. 6 м оторф. суглинки, супеси (Iblll-IV), подстил, суглинками (тШ, ' mill2'3, mill3'4) торф мощи, до 3 м (lblll-IV), подстил, песками (mill1, umllt 3, итІІІ3"1)
суглинки супеси пески оторф. суглинки, супеси, пески торф
мерзлые грунты wlo„ % р. г/СМ' li, д.е. 22-35 1.85-2,18 0,15-0,22 22-27 1,85-1,97 <0.2 18-28 1,88-2,25 <0.1 35-45 1,55-1,75 0.2-0.4 >1000 0.93-0,95 >0.6
талые грунты W, % р, г/см3 18-25 1,95-2,15 18-25 1.90-2,00 12-24 1,90-2,27 20-40 1,85-2,10 300-500 0.94-0,98
1.1.4. Состав и свойства отложений низких морских и аллювиально-морских террас
В состав низких террас входят первая морская терраса и лайда, береговые валы, бары и пляжи Печорского моря, первая аллювиально-морская терраса и пойма низовий р. I (счора, а также поймы низовий рек Мало- и Болыпеземельской тундр, впадающих в море - рр. Индига, Песчанка, Нерута, Морс-10, Коротаяха и др. (см. Гл. 3.2, Рис. 3.1.10).
Первая морская терраса (тШ-1У) распространена практически по всему побережью на абсолютных отметках 5-12 м. захватывая обширные пространства северных оконечностей Мало- и Большеземсльских тундр. Терраса сложена мелкими и пылеватыми песками и суглинками, реже супесями с включениями г р а в и й н о - г а л е ч н и к о в о г о материала, растительного детрита и пропластками торфа (Рис. 1.1.4.1). Мощность отложений первой морской террасы 10-15 м.
Первая аллювиально-морская терраса (шпШ-1У), расположенная в низовьях р. Печора, преимущественно на ее правобережье, имеет абсолютные отметки от 8 до 12 м. Отложения представлены песками, редко с прослоями супесей, суглинков, глин. Мощность отложений, как правило, не превышает 12 м. Они сформировались в условиях морской ингрсссии по долине реки Печоры.