Лекция 4. Методы инженерно-геологических исследований.

Лекция 4. Методы инженерно-геологических исследований.

1. Общая систематизация методов инженерно-геологических исследований.

2. Полевые и лабораторные методы исследований.

3. Новые методы и способы проведения инженерно-геологических исследований в РБ.

Общая систематизация методов инженерно-геологических исследований.

В ходе инженерно-геологических исследований обычно изучают набор свойств геологической среды – компонентов инженерно-геологических условий. Для этого требуется сочетать отдельные методы в едином комплексном методе. К комплексным методам принадлежат: инженерно-геологическая съемка, рекогносцировка, разведка и т.д. Частными методами следует считать такие, которые позволяют получить информацию преимущественно об одном свойстве геологической среды.

Под инженерно-геологической съемкой следует понимать выполнение комплекса полевых, лабораторных и камеральных исследований с целью получения информации об инженерно-геологических условиях территории.

В инженерной геологии используют общегеологические (наземные и аэровизуальные наблюдения, горные и буровые работы и др.) и специальные методы.

По характеру оценки свойств среды компонентов инженерно-геологических условий методы целесообразно разделить на прямые и косвенные. Прямыми следует считать методы, позволяющие непосредственно фиксировать, оценивать и измерять свойства геологической среды, косвенными – методы, применение которых позволяют получить косвенные данные. На их основании можно оценивать компоненты инженерно-геологических условий (например метод ландшафтных индикаторов или метод геологических индикаторов). Полевые и лабораторные методы исследований включают в себя: наземные и аэровизуальные наблюдения; аэрокосмофотосъемка и дешифрирование аэрокосмофотоматериалов; горные и буровые работы; полевые испытания грунтов; лабораторные методы получения данных о свойствах грунтов, геофизические методы; обследование сооружений.

Полевые и лабораторные методы исследований.

ГОРНЫЕ И БУРОВЫЕ РАБОТЫ

При проведении инженерно-геологических исследований прибегают к проходке горных выработок. Горные выработки про­ходят с целью: 1) изучения геологического строения, проявлений тектонических процессов и трещиноватости пород; 2) проведения полевых опытных работ; 3) отбора образцов пород с ненару­шенной структурой и проб воды; 4) организации наблюдений за режимом подземных вод и экзогенных геологических процессов (например, выветривания). Типы горных выработок и их целевое назначение рассмотрены ниже.

Закопушка. Изучение пород, залегающих под почвенным слоем, под приповерхностным слоем других пород небольшой мощности (до 0 5 и) Прослеживание контактов. Отбор образцов пород.

Расчистка. Изучение пород на склонах, залегающих под осыпями или делю вием, изучение пород под выветрелым слоем. Отбор образцов.

Канава. Изучение пород с крутым сечением, вертикальной трещиноватостью, приповерхностных зон дробления на глубину до 3 м. Проведение наблюдений за выветриванием. Отбор монолитов. Проведенеие опытных работ.

Шурф. Изучение геологического строения и состава горизонтально или пологозалегающих необводненных пород на глубину до 20 м. Проведение полевых опытных работ. Отбор монолитов. Проведение режимных наблюдений.

Штольня. Изучение строения пород, залегающих в склоне, кор выветривания, делювиальных и осыпных отложений, трещиноватости по­род в зоне разгрузки. Проведение опытных работ в режимных инженерно-геологических наблюдений. Отбор монолитов.

Горные выработки предпочтительнее буровых скважин. С их помощью можно наблюдать разрез горных пород и, следовательно, выявлять все детали его строения, важные в инженерно-геологи­ческом отношении. Из них можно более качественно, с меньшими нарушениями отобрать монолиты. Недостатком горных выработок следует считать трудоемкость их проходки (особенно глубоких шурфов), необходимость в крепежном материале, специальных средствах проходки, средствах водоотлива и т. д. Вследствие этого альтернативные буровым скважинам горные выработки (шурфы, дудки, шахты) нередко заменяются буровыми скважи­нами. В ходе инженерно-геологических исследований применяют способы бурения: 1) дающие керн в виде столбика грунта с от­носительно ненарушенной структурой (колонковый, пневмоудар-ный, ударно-канатный с кольцевым забоем, шнековый с кольцевым забоем, вибрационный способы); 2) дающие керн, представляющий собой грунт нарушенного строения (медленно-вращательный, шнековый и ручной ударно-вращательный способы); 3) поз­воляющий получать полностью разрушенный грунт в виде шлама (ударно-канатное бурение сплошным забоем и роторное).

В процессе бурения инженерно-геологических скважин должна быть обеспечена возможность: полного изучения разреза горных пород и установления положения границ слоев с высокой точ­ностью; отбора образцов грунта требуемого диаметра, сохра­няющих ненарушенное сложение и естественную влажность; про­ведения опытных испытаний грунтов. Колонковым способом можно бурить скважины глубиной до 100 м, диаметром до 168 мм практически во всех породах. Колонковый способ не позволяет получать образцы пород с ненарушенной структурой из рыхлых несвязных и сильно выветрелых пород. В процессе бурения наблюдается их истирание и разрушение обломков.

ОБСЛЕДОВАНИЕ СООРУЖЕНИЙ

Известно, что сооружение и некоторая область геологической среды, называемая сферой взаимодействия, реагируют между со­бой. Их взаимодействие реализуется в форме инженерно-геологи­ческих процессов и процессов, происходящих в сооружениях (наклоны, перекосы, прогибы, образование трещин и др.).

Вследствие этого обследование сооружений, а точнее ПТГ, проводимое в ходе строительства и в период эксплуатации с целью установления их состояния анализа причин, представляет со­бой важный метод получения информации, используемой для со­ставления прогноза и разработки мероприятий по оптимальному управлению ПТГ. Состояние сооружений зависит не только от свойств геологической среды, но и от качества проекта и качества строительства. Установление причин процессов, происходящих в сооружениях, практически всегда очень ответственно, особенно когда сооружение находится в аварийном состоянии и тре­буется дать экспертное заключение о причинах его деформации. Задачи обследования сооружений заключаются в выявлении инженерно-геологических процессов, с которыми связаны их деформации, в оценке эффективности конструктивных меро­приятий по борьбе с инженерно-геологическими процессами.

Обследованию предшествует сбор и изучение инженерно-гео­логических материалов, а также материалов о типах и кон­струкциях сооружений, типах фундаментов, нагрузках, условиях проведения строительных работ по вскрытию котлованов, орга­низации водопонижения и др. Обследуются сооружения, находя­щиеся в аварийном состоянии, испытавшие существенные дефор­мации, наиболее крупные и ответственные, расположенные в не­благоприятных геологических условиях (сложное гидрогеологи­ческое строение, склоны, участки распространения слабых и сильно изменчивых в пространстве пород); имеющие усиленную жест­кость, обеспечивающую устойчивость сооружений; однотипные, расположенные на разных геоморфологических элементах; лю­бого класса в малозастроенных районах.

Обследование заключается в осмотре сооружений и оценке состояния стен, перекрытий, внутренних помещений, подвальных помещений оконных и дверных проемов, отмосток, откосов. Со­провождается оно описанием, зарисовками, фотографированием (документация). Особое внимание обращается на трещины в со­оружениях и на анализ причин их возникновения. Осматри­вается местность вокруг сооружения, описываются и документи­руются искусственные изменения природных условий (распашка земли, уничтожение растительности, изменение рельефа путем подрезки склона, подсыпки, планировки, устройство водоотвода, проявления инженерно-геологических процессов — оседание по­верхности, выпирание, разжижение пород и др.). В случае необ­ходимости в процессе обследования вблизи фундаментов соору­жения закладывают выработки, вскрывают фундамент, отбирают образцы для проведения лабораторных испытаний. По результа­там обследования составляют заключение о причинах деформации (аварии) сооружения (дефекты проекта строительных работ, неправильная эксплуатация сооружения или плохое качество инженерно-геологических исследований).

Лекция 4. Методы инженерно-геологических исследований.

1. Общая систематизация методов инженерно-геологических исследований.

2. Полевые и лабораторные методы исследований.

3. Новые методы и способы проведения инженерно-геологических исследований в РБ.