Методика проведения практики.
Инженерная геологическая практика выполняется в три последовательных периода: подготовительный, полевой и камеральный. Ориентировочная продолжительность указанных периодов: подготовительный - один день, полевой - три дня, камеральный - два дня.
3.1. Подготовительный период
В подготовительный период преподаватель проводит со студентами вводную беседу о задачах и содержанием практики, а также общий инструктаж по технике безопасности и охране окружающей среды, включающей вопросы безопасности транспортировки студентов к месту их работы, безопасного ведения погрузочно-разгрузочных работ и т.п.
Из числа студентов назначаются лица, ответственные за сохранность полевого снаряжения и оборудования, проведение работ, документацию выработок, опробование, их ликвидацию и камеральную обработку материалов.
Студенты в подготовительный период выполняют следующие работы:
- получают оборудование, приборы и материалы, необходимые для выполнения полевых работ (лопата, мешочки для отбора проб грунта, бюксы, ножи, и т.д.);
- проверяют комплектность оборудования, приборов и их исправность;
- готовят полевые журналы, пикетажные книжки, выкопировки из обзорных карт и т.п.;
- выполняют сбор и обобщение геологической информации по указанному преподавателем району города (геоморфология, гидрогеология, гидрография, геологическая история развития, стратиграфия, тектоника);
- по литературным источникам, предложенным руководителем практики, изучаются также инженерные геологические процессы и явления, имеющие место в данном районе (оврагообразование, просадочных грунтов) и обобщаются климатические сведения.
3.2. Полевой период.
По прибытии в поле преподаватель намечает направление трассы автомобильной дороги и проводит со студентами инструктаж по технике безопасности на рабочем месте. При проведении инструктажа основное внимание должно быть обращено на безопасное ведение работ при прохождении выработок, их документирование, опробование и ликвидация. Оформляется акт о прослушивании студентами инструктажа по технике безопасности на рабочем месте с объяснительной росписью каждого, получившего инструктаж. Студенты не получившие инструктаж на рабочем месте и не расписавшиеся в акте, не допускаются к полевым работам.
В состав полевых работ входят:
- глазомерная инженерно-геологическая съемка притрассовой полосы;
- проходка разведочных выработок;
- документирование разведочных выработок;
- опробование выработок;
- полевые испытания грунтов;
- ликвидация горных выработок;
- экскурсия.
В первый день полевого периода руководитель практики на примере 1-2 горных выработок знакомит студентов с методиками документирования, опробования и определения полевыми методами физических и механических свойств грунтов. В течение 2 и 3 дней студенты выполняют документирование выработок и опробование самостоятельно под контролем преподавателя.
3.2.1 Глазомерная инженерно-геологическая съемка.
Глазомерную инженерно-геологическую съемку проводят на участке площадью до 0,1-0,15 км2 . В процессе проведения съемки особое внимание уделяют описанию геоморфологических элементов местности, геологических и инженерно-геологических процессов. Фиксируют участки с необеспеченным поверхностным стоком, а также участки выхода подземных вод на поверхность земли. На план наносят горные выработки и естественные обнажения пород.
Результаты глазомерной съемки оформляются в виде план в масштабе 1:10000, 1:5000, 1:2500 и 1:1000 (см. в приложении).
3.2.2 Проходка разведочных выработок.
Основными видами выработок в процессе инженерно-геологических изысканий являются шурфы и скважины. В местах естественных обнажений пород и крутых склонах рельефа проходят наиболее простые выработки - расчистки. Для их проходки с целью вскрытия грунтов ненарушенной структуры достаточно удалить со склона небольшой слой почвы, делювия или осыпи. Назначения расчисток то же, что и шурфов.
Шурфы (вертикальные выработки прямоугольного сечения размером 1х1м, 1х1,25м, 1х1,5м) проходят до глубины 2м вручную.
Место заложения выработок назначается с учетом геоморфологии трассы.
При трассировании автомобильной дороги разведочные выработки располагают по оси намеченной трассы на каждом из геоморфологических элементов, так как форма рельефа тесно связана с геологическим строением. Расстояние между выработками в зависимости от сложности инженерно-геологических условий и размеров геоморфологического элемента должно составлять 200-500 м. Минимальное количество разведочных выработок должно быть не менее двух на 1 км трассы.
Студенты специальности «Проектирование зданий» проходят 4 шурфа.
3.2.3 Документирование разведочных выработок.
Документирование разведочных выработок заключается в послойном описании всех литологических видов грунтов, скрытых горной выработкой и их зарисовки. Документируют выработки в полевом журнале, все графы которого заполняют четко, с достаточной полнотой простым графическим карандашом умеренной твердости или шариковой ручкой. Подчистки и сокращения записей (кроме общепринятых) не допускаются.
Документирование выработки начинают с заполнения титульного листа, на котором проставляют дату выполнения работ, наименование выработки, её номер, элемент рельефа (первая надпойменная терраса, пологий склон и т.п.), привязку выработки.
Затем выполняют подробное послойное описание пород, вскрытых данной выработкой, указывая наименование породы, её цвет, наличие включений. Для глинистых грунтов указывают консистенцию, для песчаных - степень влажности. Отмечают также трудность разработки грунта (легко разрабатывается, средней трудности разработки и т.п.). Фиксируют уровень появления подземных вод и установившийся уровень. Если подземные воды не вскрыты выработкой, это также отмечается в журнале.
При определении наименования рыхлой породы в полевых условиях можно пользоваться рядом признаков, например: глина при растирании во влажном состоянии на ощупь жирная, липкая, легко раскатывается в жгут, который можно согнуть в кольцо, в срезе глина блестящая, глянцевитая.
При растирании влажного суглинка ощущается присутствие песчаных зерен, он жестче, во влажном состоянии скатывается в жгут, ломающийся при его изгибании, на срезе суглинок шероховатый.
Супесь представляет собой полусвязную породу, с увеличением количества песчаных частиц легко рассыпается, при растирании пальцем ощущается преобладание пылевато-песчаных зерен, во влажном состоянии легко скатывается в шар, а жгутик рассыпается, на срезе супесь матовая, шероховатая.
Песок сыпучий, но при значительном содержании пылеватых частиц и во влажном состоянии может быть похож на супесь, однако он легко рассыпается при высыхании и растирании, на ощупь шероховатый.
Наименование породы первоначально определенное в поле визуально, уточняют после лабораторных исследований.
При указании цвета породы необходимо отличать основной цвет, например, желтый, серый, черный и т.д.; и его оттенки, например, светло-коричневый, темно-серый и т.п. Цвет пород, наряду с другими признаками, помогает установить аналогию между ними, указывая также на наличие различных соединений. Так, оттенки черного цвета чаще всего свидетельствуют о содержании в грунте гумуса, бурые и коричневые пятна – о присутствии железистых соединений, дендриты - о марганцовистых соединениях. При описании включений, имеющихся в породе, указывают на их размеры, цвет, генезис (органические, неорганические).
Отмечают также глубину «вскипания» грунта под действием раствора соляной кислоты, фиксируя интенсивность «вскипания».
Консистенцию глинистого грунта (твердая, пластичная, текучая), определенную в поле визуально, уточняют после его лабораторных испытаний в зависимости от показателя текучести.
Степень влажности песчаного грунта в полевых условиях определяют следующим образом: маловлажный - рассыпается, влажный - мажет руки, насыщенный водой - мокрый. Степень влажности песчаного грунта уточняют после исследования его в лаборатории. При документировании шурфов зарисовывают одну из его стенок, указывая соответствующими обозначениями различные породы, места отбора проб и уровень подземных вод.
3.2.4. Опробование горных выработок.
Опробование горных выработок осуществляется с целью определения физических и механических свойств грунтов для оценки их несущей способности и пригодности для строительных целей.
Пробы грунта берут как с нарушенной структурой для определений гранулометрического состава, характерных влажности (границ текучести и раскатывания), естественной влажности, химических и минералогических анализов, так и с ненарушенной структурой для определения плотности гранта естественного сложения и его механических характеристик (прочности, деформативности).
Из скважин отбираются преимущественно пробы грунтов с нарушенной структурой, из шурфов - образцы ненарушенной структуры.
Отбор проб производят из всех генетических типов грунтов и их литологических разновидностей. При однородном строении толщи отбор проб грунта с нарушенной структурой массой 0,5 кг производят путем квартования бороздовых послойных проб, взятых через каждые 20-25 см по глубине выработки, начиная с поверхности. Ширина борозды 10 см, глубина - 5 см.
Для отбора проб грунта из шурфа или расчистки стенку шурфа (расчистки) зачищают почвенным ножом. Таким образом, чтобы четко выделялись границы грунтовых горизонтов, их окраска, влажность, структура и т.п.
Пробы грунта нарушенной структуры упаковывают в мешочки из плотной ткани или хлорвинила и снабжают этикеткой с указанием номера группы и факультета, наименование выработки, номера пробы, интервала опробования, наименование грунта, даты и фамилию лица, отобравшего пробу.
Пробы грунта ненарушенной структуры отбирают из стенки шурфа или расчистки в виде монолита. Для отбора монолита в установленном месте намечают его контур, и с помощью ножа вырезают образец грунта размером от 10х10х10 см до 20х20х20 см, в целях сохранения природной влажности грунта монолит немедленно парафинируют. Для этого его туго обматывают слоем марли, предварительно пропитанной расплавленным парафином или смесью парафина с гудроном (соотношение 1:1 или 1:2), Затем весь монолит в марле покрывают слоем парафина, обматывают вторым слоем марли (также пропитанном парафином) и еще раз покрывают слоем парафина толщиной не менее 1 мм. К монолиту прикладывают 2 этикетки с указанием наименования выработки, её номера, интервала опробования, наименования грунта, номера студенческой группы, даты и фамилии студентов, отобравших монолит. Второй экземпляр этикетки, смоченной расплавленным парафином, прикрепляют сверху запарафинированного монолита и покрывают тонким слоем парафина.
Монолит доставляют в лабораторию в ящике. При укладке монолита в ящик свободное пространство между стенками ящика и монолита заполняют влажными опилками, стружкой или соломой.
Студенты специальности «Автомобильные дороги» отбирают также одну пробу грунта с нарушенной структурой массой не менее 3 кг на стандартное уплотнение. Всем пробам грунта присваивается порядковый номер, который в различных выработках не должен повторяться.
Ориентировочное количество проб грунта на одну бригаду приведено в таблице.
Таблица 1.
| Наименование специальности | Естественная влажность | Плотность грунта | Гранулометрический состав | Характерные влажности | Стандартное уплотнение | Компрессия | Сдвиг |
| ПЗ | 5-6 | 1-3 | 5-6 | 6-14 |
3.2.5. Полевые испытания грунтов.
Полевые испытания грунтов заключаются в определении физических, механических и химических характеристик. Из физических характеристик в поле определяют плотность грунтов ненарушенной структуры методом режущего кольца, также берут пробу грунта для определения их естественной влажности.
Взвешивание бюкс с влажным грунтом осуществляется в поле. Высушивают грунт и взвешивают бюксы с сухим грунтом в лаборатории. Из химических характеристик определяют присутствие в грунтах карбонатов реакцией соляной кислотой. Для определения механических свойств грунтов проводят компрессионные испытания грунтов и испытывают грунты на срез в приборах, входящих в состав полевой лаборатории И.М. Литвинова.
3.2.6. Ликвидация горных выработок.
По окончанию документирования и опробования шурфов производят немедленную засыпку с тщательной утрамбовкой грунта и выравниванием поверхности земли. Выполненную работу по ликвидации шурфов оформляется в виде акта с подписью лиц, производящих засыпку.
3.2.7. Экскурсия.
Экскурсию проводят с целью ознакомления студентов, как с природными явлениями, так и с инженерно-геологическими процессами, вызванными техногенной деятельностью человека. Для этого выбирают территории, где имеют место овраги в просадке, суффозия, а также оползневые деформации откосов, выемок дорог, смещения и деформации сооружений, построенных на оползневых местах и т.п. устанавливают причины, вызывающие деформации сооружений и ориентировочно намечают возможные мероприятия по их предупреждению в аналогичных условиях.
Камеральный период.
В камеральный период выполняют лабораторные испытания грунтов, оформляют полевую документацию, составляют отчет по практике