Бурильная труба; 2 – переходник; 3 - колонковая труба; 4 - буровая коронка; 5 – керн; 6 – долото; 7 – змеевик; 8 - буровая ложка

По окончании полевых работ из скважин извлекают инструмент и обсадные трубы, выработки засыпают, грунт утрамбовывают, а поверхность земли выравнивают.

Основным геологическим документом разведочных работ является

б у р о в о й ж у р н а л. В нем, по мере прохождения скважин, подробно описывают состав и состояние вскрываемых пород, указывают глубину отбора проб воды, приводят результаты наблюдений за появлением уровня грунтовых вод, выходом керна, качеством изоляции водоносных горизонтов и т. д. После общей характеристики выработки выполняется послойное описание пород:

1) мощность слоёв и отметки их границ;

2) номера взятых проб и глубина их отбора;

3) литологическое описание пород, наименование грунта, его цвет, структура, наличие включений;

4) уровень подземных вод (глубина наблюдаемого уровня грунто- вых вод и прогноз возможного его изменения, направление движения и интенсивность притока воды);

5) приводится оценка пройденных пород с точки зрения возможного их использования в качестве основания сооружений.

По данным буровых журналов составляют колонки отдельных скважин.

Данные нескольких колонок объединяют в инженерно-геологические или гидрогеологические разрезы (профили), имеющие большое значение, при общей геологической оценке районов строительства и отдельных их участков, выборе слоёв в качестве несущих оснований, изучении водоносных горизонтов и т. д. (см. рис. 19):

Рис. 19. Пример построения геологического разреза по данным

Бурения

б)3.3.2 Ппроходка шурфов, их документирование и отбор проб грунта

Широкое распространение при инженерно-геологических исследованиях получили такие горные выработки как ш у р ф (квадратное или прямоугольное сечение, размеры от 1,25×1,0 м. до 1,5×1,5 м, глубина до нескольких десятков метров) (рисунок 19).

Проходка шурфов производится путем разрушения пород в забое и извлечения их на поверхность земли. При небольших объёмах работ разрушение малопрочных пород проводят вручную при помощи кайла, клиньев, ломов и лопат. В других случаях возможно использование пневматических молотков и даже взрывчатых веществ. В настоящее время широко внедряется механизированный способ проходки шурфов круглого сечения – д у д о к, - с помощью специальных шурфопроходческих установок.

Проходка шурфов даёт возможность получить любые по объёму пробы грунта. При этом они могут быть как монолитными (обычно, 20×20×20 см из середины каждого слоя), так и с нарушенным сложением.

Отбор проб производится из всех литологических разновидностей грунтов. Для получения монолита проходку шурфа ведут по периметру, а в центре грунт оставляют нетронутым. Когда монолит достигнет необходимой величины, верхнюю его грань отмечают косым крестом, чтобы не спутать верх и низ образца. Поверх кладут этикетку, затем на монолит опрокидывают жёсткую обойму или ящик. Лопатой монолит отделяют от массива и обойму плотно закрывают (см. рис. 20)

:

Рис.унок 2019Отбор монолитов из шурфов

Стенки шурфа.

1.

2. Останеéц.

Монолит.

Место среза.

Монолит.

Место среза.

Вырезанный монолит.

Монолит.Контейнер.

Контейнер.

Проходка шурфов производится путем разрушения пород в забое и извлечения их на поверхность земли. При небольших объёмах работ разрушение малопрочных пород проводят вручную при помощи кайла, клиньев, ломов и лопат. В других случаях возможно использование пневматических молотков и даже взрывчатых веществ. В настоящее время широко внедряется механизированный способ проходки шурфов круглого сечения – д ý д о к, - с помощью специальных шурфопроходческих установок.

Проходка шурфов даёт возможность получить любые по объёму пробы грунта. При этом они могут быть как монолитными (обычно, 20×20×20 см из середины каждого слоя), так и с нарушенным сложением. Отбор проб производится из всех литологических разновидностей грунтов. Для получения монолита проходку шурфа ведут по периметру, а в центре грунт оставляют нетронутым. Когда монолит достигнет необходимой величины, верхнюю его грань отмечают косым крестом, чтобы не перепутать верх и низ образца. Поверх кладут этикетку, затем на монолит опрокидывают жёсткую обойму или ящик. Лопатой монолит отделяют от массива и обойму плотно закрывают.

Шурфы дают возможность детально изучить геологолитологический разрез участка, и проводить опытные полевые работы. Вся документация по шурфам заносится в журнал горных выработок.

Недостатком шурфов является высокая стоимость и трудоёмкость работ, особенно в скальных породах. В малоустойчивых грунтах стенки шурфа приходится крепить. При проходке водонасыщенных пород организуют водоотлив. По окончании полевых работ шурфы ликвидируются аналогично скважинам (засыпка, трамбование), для этого часто требуется большое количество привозного грунта.

Кроме аналогичных буровому журналу записей, стенки шурфов обязательно зарисовываются, составляется развёртка шурфа (рисунок 20).

Рис. 20Зарисовка полной сопряжённой развёртки шурфа

3.4

Вся документация по шурфам заносится в журнал горных выработок. Кроме аналогичных буровому журналу записей, стенки шурфов обязательно зарисовываются, составляется развёртка шурфа (см. рис. 21):

Рис. 21 Зарисовка полной сопряжённой развёртки шурфа

Полевые испытания грунтов

Опытные полевые инженерно-геологические исследования выполняются для решения производственных и научных вопросов, возникающих на заключительных стадиях инженерно-геологических изысканий.

При оценке строительных свойств грунтов используются данные, полученные при лабораторных испытаниях. Однако их достоверность зависит от многих факторов (способов проходки разведочных выработок, отбора, хранения и транспортировки проб, подготовки их к анализу и т. д.). Кроме того, лабораторные испытания, выполняемые на образцах малого объема, не позволяют с достаточной степенью достоверности оценить величину сопротивления сдвигу и сжимаемости толщ неоднородных слоистых грунтов, а так же грунтов, содержащих включения обломочного материала.

В некоторых грунтах (пески, илы или глинистые грунты текучей или текучепластичной консистенции) практически невозможно отобрать пробу ненарушенной структуры. Поэтому полевые методы исследований грунтов обладают определёнными преимуществами, т. к. при этом в бóльшей степени, нежели в лабораторных условиях моделируется работа грунта в основании сооружений.

Полевые определения деформационных свойств грунтов в условиях их естественного залегания выполняются при инженерно-геологических изысканиях в местах размещения наиболее ответственных сооружений. Каждое сооружение, оказывая уплотняющее воздействие на грунт, приводит к изменению его напряжённого состояния.

Различают три стадии поведения грунта под нагрузкой. На первой стадии происходит уплотнение грунта и уменьшение его пористости за счёт сближения частиц. На второй стадии происходит дальнейшее уплотнение грунта и перемещение (сдвиг) частиц. На третьей стадии грунт в основании сооружения (штампа) разрушается.

В зависимости от геологического строения, гидрогеологических условий, а так же состава и состояния грунтов, испытания ведутся в шурфах или скважинах с использованием специальных штампов. С учетом возможностей учебного заведения, студентами могут быть произведены полевые испытания грунтов методом вращательного среза, сущность которого состоит в измерении крутящих моментов при вращении в грунте крестообразного наконечника - крыльчатки.

Перед проведением опыта на заданную глубину проходится буровая скважина диаметром до 100 мм (в зависимости от диаметра применяемой крыльчатки). Затем над скважиной монтируется установка. Крыльчатка путем передачи давлений через колонну штанг задавливается в грунт на глубину не менее 5 см от забоя скважины. Глубина погружения крыльчатки для грунтов, у которых сопротивление сдвигу при максимальном крутящем моменте более 0,03 МПа, определяется по формуле:

а для грунтов, у которых сопротивление сдвигу меньше 0,03 МПа, по формуле:

где S - погружение крыльчатки от забоя,

h- высота крыльчатки.

После задавливания или забивки крыльчатки, ее проворачивают с угловой скоростью 0,1 – 0,2 градус и фиксируют величину максимального крутящего момента М _мах.

Сопротивление сдвигу рассчитывают по формуле

где τ - сопротивление грунта сдвигу,

М_мах – максимальный крутящий момент,

В– постоянная крыльчатки, вычисляемая по формуле:

где D – диаметр крыльчатки.

При высоте лопасти, равной двум диаметрам цилиндра вращения, сопротивление сдвигу вычисляется по формуле:

По окончании опыта производят несколько (5–6) полных оборотов крыльчатки для определения минимального крутящего момента, который соответствует прочности породы в нарушенном состоянии. Отношение величины сопротивления сдвигу с минимальным крутящим моментом называется показателем структурной прочности грунта

По показателю структурной прочности грунта определяют и прочность структурных связей глинистых грунтов (см. табл.ица 4):

Таблица 4 - Прочностные характеристики грунтов

Показатель структурной прочности, Пс	Прочность структурных связей
Менее 1 1 – 2 2 – 5 Более 5	Отсутствует Низкая Средняя Высокая

Следует иметь в виду, что испытания лопастными приборами не позволяют раздельно определить непосредственно внутреннее трение и удельное сцепление грунтов. Лишь в случае испытания грунтов текучей и мягкопластичной консистенции принимается, что общее сопротивление сдвигу равно удельному сцеплению, считая, что значение угла внутреннего трения мало.

Сведения о результатах испытаний заносят в специальный журнал.