Лабораторные методы получения данных о свойствах горных пород и грунтов

Методы получения инженерно-геологической информации включают обширный комплекс лабораторных методов определения физико-механических свойств пород изученных ранее.

A. Основные методы лабораторных определений физико-механических свойств песчано-глинистых пород включают определение:

- гранулометрического состава связных и несвязных пород;

- плотности и объемной массы пород, расчет пористости;

- влажности и максимальной молекулярной влагоемкости;

- пластичности, липкости, набухания, водопрочности;

- коэффициента фильтрации;

- угла естественного откоса;

- сжимаемости и сопротивления сдвигу.

Б. Методы определения физико-механических свойств скальных пород.

Многие физико-механические показатели скальных пород определяются в лабораторных условиях аналогично связным группам. Ниже рассматриваются только важнейшие, рекомендуемые для выполнения массовых испытаний:

1) определение водно-физических свойств пород: плотности, объемной массы, влажности, водонасыщенности, водопоглащения, пористости;

2) определение прочностных свойств: предел прочности на растяжение, сжатие и изгиб;

3) определение упругих свойств, твердости, пластичности, хрупкости.

Рассмотрим основные положения, на которых базируются требования к методам определения показателей свойств грунтов в лабораторных условиях. Набор показателей свойств и объем лабораторных испытаний должны быть оптимальными и точно отвечать инженерной задаче. Наборы показателей свойств и число определений некоторого свойства грунтов изменяются на различных этапах хозяйственной деятельности в зависимости от цели, для достижения которой используются показатели.

А) При составлении схем размещения и развития отраслей промышленности ТЭО, которые в геологическом отношении базируются на результатах государственной инженерно-геологической съемки, показатели свойств грунтов используются в процессе составления средне- и мелкомасштабных карт инженерно-геологических условий для уточнения названий горных пород, выявления законо­мерностей пространственной изменчивости и установления глав­ных направлений; проверки правильности отнесения геологического тела к некоторой таксономической единице классификации и ха­рактеристики его свойств; сравнительной оценки свойств грунтов, распространенных в разных частях изучаемой территории. С целью решения перечисленных задач достаточно иметь в распоряжении главным образом показатели, характеризующие состав пород, и показатели свойств, называемые классификационными. Оценки показателей могут быть подсчитаны с вероятностью, не превышаю­щей 0,7—0,8.

При проведении инженерно-геологических исследований на стадии проекта должны быть получены данные о показателях свойств, достаточные для расчленения геологической среды внутри контуров строительной площади на глубину сферы взаимодей­ствия наиболее тяжелого сооружения на геологические тела; выбора на основании оценок классификационных показателей нормативных значений показателей сжимаемости и прочности грунтов, необходимых для предварительного расчета оснований, выполняемого в рамках компоновки сооружений; со­ставления проекта проведения строительных работ и проекта защитных мероприятий.

В процессе инженерно-геологических изысканий на стадии рабочей документации показатели свойств должны обеспечить расчленение геологической среды внутри предполагаемой сферы взаимодействия на геологическое тело; выделение инженерно-геологических элементов; получение для них оценок прочностных и деформа­ционных свойств грунтов, необходимых для окончательного рас­чета основания сооружения. В соответствии со СНиП оценки показателей свойств должны быть получены с вероятностью 0,85 при расчете по деформациям и 0,95 при расчете оснований по несущей способности. Для сооружений I класса и уникальных вероятность увеличивается до 0,99.

Таким образом, по мере детализации инженерно-геологических исследований увеличивается разнообразие методов лабораторных испытаний грунтов, возрастает роль модельных испытаний грунтов при определении показателей их прочности и деформационных свойств, становятся более жесткими требования к точности и доверительной вероятности оценок показателей свойств.