Исследование состояния грунтов берегового склона и акватории порта

 Геофизические исследования выполнены после проведения масштабных дноуглубительных работ на акватории порта. В результате углубления дна вдоль пирсов увеличилась крутизна берегового склона и углы наклона дна по границам углубительных работ. С увеличением тоннажа принимаемых танкеров резко активизировались литодинамические процессы на дне затонов и, в значительной степени, на береговом склоне. Грунты берегового склона под слоем насыпных песков представлены слабыми морскими песками, озерно-морскими суглинками  и озерно-ледниковыми отложениями, легко поддающимися суффозии и механическим воздействиям турбулентных потоков от работающих винтов крупных танкеров.  Одним из негативных результатов этого явился вынос тонких фракций песка из грунтового основания берегоукрепления, формирование обширных зон  разуплотнения и пустот под бетонными плитами. Во время сильных штормов и подъема уровня воды вследствие нагона участились случаи проседания бетонных плит. 

Деформации рельефа акватории и берегового склона

Для оценки деформаций дна были использованы данные эхолотного промера и высокочастотного канала гидролокатора бокового обзора. Промер выполнялся по профилям, ориентированным преимущественно вдоль причалов. В качестве увязочных выполнены профили вдоль берега. Скорость акустических волн в воде бралась по тарировочным таблицам с учетом температуры воды и ее солености. В период промерных работ температура воды была +6 градусов, скорость звука в воде была принята 1436 м/с.
Точность определения глубины +/-0,1 м. Расстояние между профилями 20 м. Шаг точек определения глубины по профилю в среднем 4 м. Подробность промера соответствует масштабу съемки 1:500.

Полученные данные были сопоставлены с данными промерных работ, выполнных годом ранее, непосредственно после проведения дноуглубительных работ в затонах. Наиболее заметные деформации противоположного знака были выявлены вдоль бортов углубительных выемок и вдоль берегового склона. Как видно из приведенной ниже карты деформаций рельефа дна, вдоль границ выемок происходило оползание их бортов и повышение отметок дна углублений. Высота накопившихся вдоль бортов наносов в ряде мест превышала 1 м.

Вдоль подножия берегового склона наблюдалось, преимущественно, понижение отметок дна за счет вымывания наносов работающими винтами танкеров.  В южном затоне у начальной части второго пирса была выявлена крупная положительная деформация — накопление слоя вынесенных из берегового склона грунтов высотой до 1,5 м.   Позднее по данным бурения куста из 3 скважин  на прилежащем участке берега и выполнения в них непродольного ВСП  была  выявлена значительная анизотропия скоростей упругих волн в массиве грунтов с резким уменьшением их в направлении к береговому склону.  В последующие годы при исследованиях состояния берегового склона под плитами берегоукрепления на данном участке было подтверждена высокая скорость протекания суффозионных процессов.

Сейсмоакустическое профилирование в затонах акватории и малоглубинная сейсморазведка на берегу

Комплекс работ по исследованию свойств грунтов включал локацию бокового обзора и  сейсмоакустическое профилирование на акватории. На берегу выполнялось статическое зондирование, бурение геотехнических скважин, вертикальное сейсмопрофилирование в них  и отработка сейсморазведочных профилей методом отраженных волн (ОГТ).   Несмотря на существенное различие частотного диапазона упругих волн при работах на суше и на акватории, оказалось возможным выполнить увязку основных отражающих горизонтов в интервале глубин до  85 м.

Статическое зондирование и вертикальное сейсмоакустическое профилирование

На записях непродольного ВСП в скважинах, обсаженных полиэтиленовыми трубами, наряду с первыми вступлениями прямой продольной волны отчетливо прослеживаются интенсивные падающие и восходящие гидроволны, источниками которых являются гармоники низкочастотной поверхностной волны, приходящей от ударного источника к устью скважины по поверхности грунтового массива. Скорость гидроволны тесно связана со скоростью распространения поперечных волн в приствольном пространстве и может быть использована для расчета упругих модулей грунтового массива.

Анизотропия скоростей поверхностных волн в слое насыпных грунтов и подстилающих их морских песков отчетливо проявляется на записях непродольного ВСП от двух удаленных источников, расположенных по перпендикулярным направлениям от скважины с приемниками — вдоль береговой линии на расстоянии порядка 25 м от начала склона и в направлении от скважины в сторону берегового склона.  На записях зондирований хорошо проявляется затухание энергии и запаздывание прихода гармоник поверхностной волны к устью скважины в направлении, перпендикулярном к берегу.

Стратиграфическая привязка сейсмоакустических разрезов 

Данные статического зондирования и ВСП использованы для стратиграфической привязки отражений от границ слоев, прослеживаемых на разрезах сейсмоакустического профилирования в затонах. Отмечается воздымание слоев четвертичных грунтов и морены в сторону открытого моря с входом на дно более плотных моренных грунтов в удаленных от берега частях акватории.

Сейсмогеологический разрез грунтового массива акватории порта

Реконструкция рельефа дна затонов акватории и его отражающей способности

Карта отражающей способности донных грунтов, зависящей от величины их акустического импеданса и, соответственно, плотности, наложенная на объемную реконструкцию рельефа дна, дает представление о том, что на береговом склоне и на большей прибрежной части акватории дно представлено слабыми четвертичными грунтами. На этих участках акватории следует ожидать значительных деформации рельефа дна, связанных с размывом и переотложением донных наносов. Это может проявляться в обмелении углубленных участков дна вдоль пирсов и с размывом подножия берегового склона в зонах интенсивного воздействия турбулентных потоков от работающих винтов танкеров.