Задачи, условия и состав геологических изысканий.

Инженерно-геологические должны обеспечивать комплексное изучение инженерно-геологических условий участка строительства с целью обоснования проектирования с учетом охраны окружающей среды и прогноза ее изме­нений.

Применительно к сельскохозяйственным объектам данные изыскания проводятся для решения следующих задач: 1) обоснования мест расположения и конструкций зданий, агропромышленных и других сооружений; 2) получения характеристик грунтов, слагающих основания проектируемых зданий и сооружений, ложа прудов и водохранилищ; 3) учета геологических процессов и явлений при разработке проектов и строительстве зданий и сооружений; 4)выявления запасов местных строительных материалов и биогенных отложений; 5) установления роли подземных вод в заболачивании массива для строительства; 6) изучения водного режима и составления баланса подземных вод, оценки их ресурсов для водоснабжения, обводнения, и прогноза их изменения.

Инженерно-геологические и гидрогеологические изыскания проводятся в соответствии с программой, которая в общем случае включает следующие виды работ: 1)сбор, анализ и обобщение материалов изысканий прошлых лет и фондовых данных геолого-гидрогеологической изученности; 2)полевая рекогносцировка объекта, разбивка маршрутов для инженерно-геологической и инженерно-гидрогеологической съемок; 3)маршрутные наблюдения (описание местности, геоморфологических элементов, поверхностных отложений, геологических явлений); 4)проходка горных выработок, разведочные работы; 5) геофизические исследования; 6) полевые исследования физико-механических свойств грунтов; 7) гидрогеологические и опытно-фильтрационные исследования; 8) стационарные наблюдения за геологическими явлениями, режимом и балансом подземных вод; 9) лабораторные исследования свойств грунтов и химического состава подземных вод; 10) опытные работы и специальные исследования грунтов на стройплощадках; 11) камеральная обработка материалов изысканий и составление технического отчета.

14. Горно-буровые изыскательские работы. Буровые и горнопроходческие работы заключаются в бурении скважин, проходке открытых горных выработок и относятся к наиболее трудоемким и дорогостоящим мероприятиям. Они ведутся как в порядке осуществления поисковых (съемочных) работ, т.е при обосновании наиболее благоприятного места расположения сооружения, так и в ходе разведочных работ, когда необходимо дать детальную оценку инженерно-геологических условий выбранной площадки строительства. Тип, глубина и принцип размещения горных выработок зависят от вида объекта, стадии его проектирования и сложности природных условий. Буровые скважины, используемые при изысканиях, можно классифицировать по их назначению, глубине и способу бурения. По назначению (цели отбора образцов и виду работ в скважине) различают следующие типы скважин: 1)зондировочные - предварительное изучение геологического разреза, установление границ залегания заторфованных и скальных грунтов и т.д. 2)разведочные – отбор образцов нарушенной структуры для опр. осн. свойств грунтов.

3)технические – для отбора образцов ненарушенной структуры. 4)гидрогеологические – изучение режима и хим состава подземных вод. 5)спец. назначения - для проведения специальных работ, в т.ч. со спуском в них человека; опытных исследований грунтов и отбора монолитов больших размеров.

Образцы грунтов из скважин отбирают различными грунтоносами, а пробы воды – пробоотборниками после предварительной откачки. Для отбора образца породы с минимальным нарушением природной структуры в зависимости от ее плотности применяются вдавливающие, забивные или обуривающие грунтоносы. Замеры уровней воды в скважинах проводят с помощью уровнемеров различных конструкций. Образцы отбирают непрерывно или послойно через 0, 5 – 1, 0 м, укладывают их в специальные ящики или упаковывают в защитную мастику, состоящую из парафина, воска, канифоли и минерального масла.

15. Полевые методы исследования грунтов. Полевые методы исследований механических свойств грунтов позволяют изучать большие по объему образцы пород ненарушенной структуры непосредственно в условиях будущего строительства объекта. Для исследования этих характеристик применяют такие методы, как испытание штампом, статическое и динамическое зондирование, испытание на поступательный и вращательный срез, прессиометрия и др. Испытание штампом производят для определения модуля деформации (сжимаемости) грунта и выяснения его просадочных свойств при замачивании. Статическое и динамическое зондирование (пенетрация) основаны на свойстве грунтов оказывать сопротивление внедрению в них наконечников различных форм и размеров. При статическом зондировании характеристикой плотности и прочности пород служит усилие, необходимое для вдавливания зонда на определенную глубину. На практике для статического зондирования применяют самоходные установки СПК – пенетрационно-каротажные станции

Метод динамического зондирования как полевой метод исследования грунтов основан на определении их сопротивления внедрению зонда под действием динамической нагрузки. Для испытаний грунтов динамическим зондированием применяются установки, состоящие из следующих основных узлов: зонда (разъемной трубы – штанги с коническим наконечником); ударного устройства (молота или беспружинного вибромолота); опорной рамы с направляющими стойками; измерительного устройства. Метод прессиометрии применяют в буровых скважинах для определения модуля деформация изотропных песчано-глинистых пород. При этом измеряют осадку породы в стенке скважины под действием давления, создаваемого с помощью прессиометра. Вода или воздух накачивается в резиновые камеры прессиометра, которые передают измеряемое давление на грунты стенок скважин. В результате испытаний получают график зависимости приращения радиуса скважины г от давления Р на ее стенки.

16. Геофизические методы изысканий. Геофизические методы изысканий позволяют существенно сократить объемы буровых и других дорогостоящих работ на гидромелиоративных системах и участках инженерных сооружений. Эти методы основаны на выявлении разницы величин определенных показателей свойств грунтов, влияющих на распределение физических полей. По характеру полей все геофизические методы делятся на следующие типы: электрометрические, ядерные, гравиметрические, магнитометрические, сейсмометрические и термометрические. При инженерно-мелиоративных изысканиях наибольшее распространение получили электрометрические и ядерные методы. Электрометрические методы применяются в виде поверхностной электроразведки и электрического каротажа в буровых скважинах. Основные два способа электроразведки – это вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ) и электропрофилирование (ЭП). В этих способах изучается удельное электрическое сопротивление пород, находящихся под действием искусственно созданного в земле постоянного электрического поля. Ядерные методы применяются в таких видах, как метод гамма-излучения и метод нейтронного излучения. Гравиметрические методы основаны на измерении силы тяжести, которое проводится специальными приборами – гравиметрами. При гравиразведке определяют не абсолютные значения силы тяжести, а ее аномалию. Магнитометрические методы учитывают аномалии магнитного поля Земли, обусловленные неодинаковыми магнитными свойствами горных пород. Они используются главным образом при поисках железных руд, магматических пород, а в инженерно-мелиоративных изысканиях также не используются. Сейсмометрические методы основаны на наблюдениях за скоростью распространения упругих волн в земной коре, вызванных искусственными сотрясениями (взрывами или ударами). Термометрические методы фиксируют изменения температурных полей – теплопроводности, теплоемкости и температуропроводности грунтов. Эти методы находят применение при гидрогеологических исследованиях.

17. Полевые опытно-фильтрационные работы. В состав полевых гидрогеологических изысканий входят опытно-фильтрационные работы для определения фильтрационных и емкостных показателей почвогрунтов и пород. К таким показателям относятся коэффициенты фильтрации, водопроводимости, уровнепроводности (пьезопроводности), водоотдачи, перетекания, недостатка насыщения. Основными видами полевых опытно-фильтрационных работ по установлению водопроницаемости грунтов являются: 1– откачки подземных вод из скважин – для грунтов зоны водонасыщения;

2 – наливы воды в шурфы и скважины – для ненасыщенных грунтов зоны аэрации; 3 – нагнетания воды в скважины – для ненасыщенных трещиноватых и закарстованных грунтов. Коэффициент фильтрации (К_Ф) является важнейшим показателем, используемым в расчетах при проектировании мелиоративных систем и гидросооружений. Различные способы его определения дают разную точность, которая зависит от выбранной схемы опыта, технических причин (нарушения структуры грунта при опыте) и от объема грунта, охваченного опытом. Откачки воды из скважин делятся на следующие виды: 1) экспресс-откачки – проводятся из одиночной скважины продолжительностью до 0, 5 сут для ориентировочной оценки водопроницаемости пород;

1 – статический уровень грунтовых вод; 2 – начальное понижение УГВ; 3 – положение УГВ при его восстановлении.

2) пробные – из одиночной скважины продолжительностью 0, 5 – 2, 0 сут для предварительной оценки водопроницаемости пород и химического состава подземных вод в вертикальном разрезе и по площади; для определения производительности скважины при назначении опытной откачки; 3) опытные одиночные – продолжительностью свыше 2 до 3 – 5 сут (при необходимости до 12 и более суток) для определения приближенных значений К_Ф, удельного дебита и зависимости дебита от понижения, определения изменения химического состава подземных вод в процессе откачки; 4) опытные кустовые – продолжительностью свыше 3 – 5 до 18 – 30 сут для установления расчетных гидрогеологических параметров (коэффициентов фильтрации, водоотдачи, уровнепроводности, перетекания) и изменения химического состава подземных вод;

5) опытно-эксплуатационные – из одиночной или группы скважин продолжительностью свыше 30 сут для установления закономерностей изменения уровней и химического состава подземных вод. Наливы в шурфы применяются для определения фильтрационных свойств ненасыщенных однородных изотропных грунтов верхней части зоны аэрации. При этом глубина залегания уровня грунтовых вод от дна шурфа должна быть больше суммы высоты капиллярного поднятия и возможной мощности зоны опытного промачивания.

18.Изыскания местных строительных материалов. Естественные строительные материалы широко используются в сельскохозяйственном строительстве. Так, песок и гравий применяются в качестве заполнителей бетона, дренирующего материала в элементах дорог и гидросооружений; глинистые и лессовые грунты – как материал для гидроизоляции при возведении земляных плотин и дамб; бутовый камень – при строительстве фундаментов сооружений, зданий, набросных плотин и т.д. Поэтому в состав инженерно-геологических изысканий входят поиски и разведка месторождений местных стройматериалов в радиусе, как правило, не более 5 – 10 км от объекта строительства. Основными задачами изысканий минеральных стройматериалов являются нахождение и изучение месторождений горных пород, удовлетворяющих по качеству и обеспечивающих по запасам потребности строительства; выявление условий доставки строительных материалов от месторождения к строительству (наличие и состояние дорог, водных путей). Разведку месторождений производят последовательно: вначале выработки проходят от центра разведываемой площади к периферии по разреженной сетке, которую затем по мере необходимости сгущают путем уменьшения расстояний между выработками вдвое. Опробование месторождений стройматериалов выполняется с целью определения их качества и соответствия требованиям стандартов, нормам и техническим условиям строительства. В зависимости от способа отбора образцов различают точечное, поинтервальное, послойное, поинтервально-послойное и погоризонтальное опробование. В полевых условиях плотность грунта определяется делением массы всего вынутого из шурфа грунта на объем выработанного пространства. Объем шурфа определяют, заполняя его измеренным объемом воды или сухого песка. Коэффициент разрыхления грунта получают путем деления объема грунта, вынутого из шурфа и уложенного (без трамбования) в мерный ящик, на объем выработанного пространства. Подсчет запасов стройматериалов производят различными способами в зависимости от требуемой точности их определения и схемы расположения разведочных выработок. При расположении выработок на прямолинейных профилях удобно использовать способ параллельных разрезов, основанный на геометрических построениях.

Определение запасов стройматериалов способом параллельных разрезов: а) план расположения профилей; б) разрез по разведочному профилю; 1 – разведочные выработки; 2 – строительный материал; 3 – вскрыша.

Согласно этому способу объем стройматериалов в контуре выработок рассчитывается по формулам

где F₁, F₂,... F_n – площади, занимаемые стройматериалами по каждому из n разрезов, м²;

L₁ L₂,... L_n-i – расстояния между разрезами, м;

h₁ h₂,... h_m – мощности полезной толщи по каждой из m выработок, м;

ℓ ₁, ℓ ₂, …ℓ _m-i – расстояния между выработками по разрезу, м.