Четвертичные отложения представлены сложным комплексом ледниковых, водно-ледниковых, озерно-ледниковых, озерных, морских, аллювиальных, болотных и техногенных образований различного возраста.
Днепровский горизонт
, к которому в пределах рассматриваемой территории отнесены ледниковые, флювиогляциальные и озерно-ледниковые отложения, распространен только в пределах погребенных долин Пра-Невы исторического центра Санкт-Петербурга. Ледниковые отложения представляют собой валунные суглинки и супеси, флювиогляциальные – разнозернистые пески, озерно-ледниковые – тонкозернистый пылеватый песок, реже суглинки и супеси.
Отложения московского горизонта
также встречаются только в разрезе погребенных долин, в их состав входят ледниковые, флювиогляциальные и озерно-ледниковые отложения. Ледниковые отложения вскрываются в пределах погребенной долины Пра-Невы, а также в северной и центральной (около Гренадерского и Александро-Невского мостов) частях города. Флювиогляциальные отложения сложены неоднородными крупными и мелкими песками с гравием и галькой. Озерно-ледниковые отложения
представлены мелкозернистыми глинистыми песками, суглинками и глинами со слабой слоистостью, а также ленточными глинами.
Отложения верхневалдайского горизонта
пользуются преимущественным распространением в составе четвертичных отложений и представлены ледниковыми и озерно-ледниковыми осадками лужской стадии оледенения. Ледниковые отложения –
суглинки и супеси с содержанием валунов, развиты повсеместно на территории исторического центра города. Характерной особенностью рельефа поверхности лужской морены является повторение рельефа поверхности дочетвертичных пород, осложненных ложбинами, впадинами, выступами. Озерно-ледниковые отложения Балтийского ледникового озера
залегают на лужской морене и представлены глинистыми и песчаными разностями.
Морские и озерные отложения Литоринового моря в пределах исторического центра Санкт-Петербурга имеют повсеместное распространение, являясь естественным основанием для подавляющего большинства старинных зданий и сооружений. В литологическом составе отложений наблюдаются тонкодисперсные суглинки, которые сменяются супесями, затем пылеватыми, мелкозернистые и тонкозернистые песками. Аллювиальные отложения развиты в долинах современных рек и ручьев. Болотные отложения представлены в основном среднеразложившимися торфяниками. Техногенные отложения характеризуются региональным развитием на территории островной части города и сложены в основном насыпными и намывными грунтами. На большей части города насыпной слой колеблется от 3 до 11 м. Максимальные мощности зафиксированы в разрезе стадиона им. С.М. Кирова, Морском порту, районе Александро-Невской Лавры, на Заячьем острове. Насыпные отложения представлены песками различной зернистости, супесями с низким содержанием глинистых частиц. Намывные техногенные грунты распространены в северо-западной и северной части Васильевского острова, в Приморском районе и представляют собой тонко-, мелко- и среднезернистые пески, а также супеси. Кроме того, в состав техногенных отложений может входить строительный мусор, отходы промышленных предприятий и бытовые отходы.
На рубеже 1959—1960 годов при кафедре тоннелей и метрополитенов Ленинградского ордена Ленина института инженеров железнодорожного транспорта имени академика В.Н. Образцова была создана лаборатория моделирования тоннелей. В ней на небольших моделях создаются условия, в которых будут действовать подземные сооружения.[7]
Когда-то работы в тоннелях велись с помощью отбойных молотков, а погрузка породы в вагонетки осуществлялась вручную — лопатами. Сооружение тоннелей в Ленинграде уже на первой поре стало механизированным. В Ленинграде был спроектирован механизированный проходческий щит ленинградского типа, создателям его была присуждена Государственная премия СССР.[7]
Щит — сооружение, предохраняющее работающих от обвала грунта,— использовали и раньше на строительстве московского метро. Но вырубка грунта производилась вручную — отбойными молотками. Механизированный проходческий щит ленинградского типа представляет из себя стальной цилиндр весом 220 тонн. Своими шестью вращающимися дисками — фрезами, снабженными резцами из твердых сплавов,— он вгрызается в породу, срезая ее пласты.[7]