Определение объемов инженерно-геологических изысканий
Важнейшим параметром проведения изысканий, как с геологической, так и экономической точек зрения является определение. Для каждой категории сложности инженерно-геологических условий большие расстояния между выработками и меньшее их число принимают для сооружений, малочувствительных к неравномерным осадкам, а меньшее расстояние между выработками и большее их число - для сооружений, чувствительных к нормальным осадкам, или при реконструкции и надстройке существующих сооружений (табл. 5.2 - 5.4.).
Таблица 5.2 – Буровые работы
| Категории сложности инженерно-геологических выработок | Максимальное расстояние между выработками | Минимальное число выработок | |
| I – уровень ответственности | II-III | ||
| I | 75-50 | 100-75 | 2-3 |
| II | 40-30 | 50-40 | 2-4 |
| III | 25-20 | 30-25 | 2-5 |
I - здания, связанные с массовым пребыванием людей; (школы, вокзалы, вуз, театры, и. т. д.) с повышенной экологической опасностью; (атомные станции, гидроузлы, и. т. д.)
III - одноэтажные промышленные и гражданские здания, подсобные помещения.
II - не вошедшие в I и III уровни ответственности.
Таблица 5.3 – Глубины проходки скважин и исследований грунтов
| Фундамент | Нагрузка на фундамент, кН/м и кН | Этажность | Глубина ниже подошвы фундамента |
| Ленточный | До 100 | (1-) (2-3) (4-6) (7-10) (11-16) (>16) | 4-6 6-8 9-12 12-15 15-18 18-20 |
| Отдельный | До 500 | 4-6 5-7 7-9 9-13 11-15 12-19 18-26 |
Для свайных фундаментов глубины скважин должны назначаться не менее чем на 5 м ниже проектируемой глубины погружения свай.
Таблица 5.4 – Влияние этажности и конструкции сооружения
| Числитель – расстояние между выработками Знаменатель – минимальное число выработок | |||
| Категория сложности инженерно-геологических условий | |||
| I | II | III | |
| Здание до 10 этажей. Нагрузка от несущих стен на фундамент Не более 500 кН/м | 70 | 50 | 30 |
| До 16 этажей Не более 3000 кН/м | 50 2 | 40 3 | 30 4 |
| Высотное жесткое здание и сооружение (16-28 этажей) Доменная печь, труба, здание с нагрузкой на колонну каркаса > 20000кН/м | 40 3 | 30 4 | 20 5 |
Автодорога - изыскания для проекта: ширина полосы трасы до 300 м, расстояние между выработками потрассе - 250 м, глубина - 3 м (на 2-3 метра ниже нормальной глубины промерзания).
Насыпи и выемки высотой или глубиной до 12м по оси скважины бурят через 100-300м в местах перехода выемок в насыпи, а на поперечниках - до 25м. Глубина скважины при этом 3 – 5 м в слабосжимаемых, 10 – 15м в сильносжимаемых грунтах.
Бурение разведочных скважин производится различными способами в зависимости от назначения.
Существует несколько способов бурения скважин.
1) Бурение вибрационное- способ бурения с применением вибратора, вызывающего колебания бурового инструмента. Вибрационное бурение осуществляют до глубины 20-30 метров в рыхлых породах, без вращения инструмента, в твердых - с вращением;
2) Колонковое бурение - бурение, осуществляемое вращением колонковой трубы с буровой коронкой на конце. При колонковом бурении гипсометрическая поверхность разрушается только по кольцу под буровой колонкой, а ее внутренняя часть сохраняется в трубе, периодически заклинивается, отрывается от забоя и поднимается на поверхность в виде керна. Частицы разрушенной породы удаляются из забоя промывочным раствором или сжатым воздухом (основной способ).
3) Ударно-канатное бурение - способ бурения, при которых разрушение горных пород на забое осуществляется породоразрушающим инструментом (массой 0,5-3 тонны),удерживаемым на канате и подающим с частотой 40-60 ударов в минуту;
4) Шнековое бурение - способ вращательного бурения, при котором выбуриваемая порода транспортируется от забоя к устью скважины с помощью шнека (винтового транспортера). На нижнем конце шнека устанавливается на конце буровой наконечник, вид которого зависит от свойств разбуриваемой породы. Шнековое бурение применяется при проходке песчано-глинистых пород до глубины 30 метров, при этом структура пород поступивших на поверхность, нарушается. Для взятия монолитов грунта ненарушенной структуры используются грунтоносы, вдавливаемые в забой после подъема шнека.
После окончания работ инженерно-геологической съемки и проходки буровых скважин и горнопроходческих выработок создается геологическая карта и разрез, которые являются важнейшей и обязательной геологической документацией при решении вопросов строительства. На геологических картах показываются площади распространения горных пород различного возраста и состава. Геологический возраст обозначают буквенными индексами (в соответствии с геохронологической шкалой) и разными цветами, причем каждый период имеет свой цвет (юрский – синий, меловой – зеленый и т.д.). Нижние отделы периодов изображаются более темной насыщенной окраской, а верхние - более светлой. Площади выходов магматических пород, независимо от геологического возраста, обозначаются яркими цветами различных оттенков: кислые – ярко-красными, основные – ярко-зелеными и зеленовато-серыми и т.д. Четвертичные (антропогеновые) отложения закрашиваются пепельно-серым цветом и распространены повсеместно. Поэтому на геологических картах они показаны только в случае если имеют морское происхождение или отличаются большой мощностью (десятки метров). Иначе большую часть геологических карт пришлось бы закрасить серым цветом.
Кроме того, специальной штриховкой на геологических картах показывают минералогические или генетические особенности горных пород, условными знаками элементы их залегания (угол и направление падения пластов), а также разрывные нарушения (красными линиями). Условные обозначения геологической карты (легенда) включают все горные породы, встречающиеся на участке и расположены в порядке увеличения возраста (как на реальном последовательном разрезе). Только магматические горные породы размещаются отдельно. Иногда, на геологической карте приводятся геологические разрезы, а также стратиграфические колонки, характеризующие распределение, состав и мощности различных горных пород (рис. 5.1, 5.2). На территории бывшего СССР приняты следующие масштабы геологических карт:
- мелкомасштабные карты - 1:5000000, 1:2500000, 1:1000000, 1:500000;
- среднемасштабные – 1:200000, 1:100000, 1:50000, 1:25000;
- детальные - 1: 10000, 1:5000 и так далее.
Рис. 5.1. Фрагмент геологической карты
Рис. 5.2. Геологические разрезы
Геологические разрезы представляют собой проекцию геологических структур на вертикальную плоскость и являются важным дополнением геологических карт. Они позволяют выявить геологическое строение местности по глубине. На геологическом разрезе показывают возраст, состав, мощность, условия залегания пород, гидрологические условия. В тех случаях, когда разрез отражает физико-геологические явления и свойства пород, его называют инженерно-геологическим разрезом.
Разрезы строятся по геологическим колонкам или по данным разведочных выработок (шурфов, буровых скважин). Вертикальный масштаб разрезов обычно принимается в 10 и более раз крупнее горизонтального. Геологические разрезы имеют большое значение при общей инженерно-геологической оценке района строительства и отдельных участков, выборе слоев в качестве несущих оснований, изучения режима грунтовых вод т.д. Любая инженерно-геологическая работа должна заканчиваться построением геологического разреза. Исходные материалы для построения разреза - это план расположения скважин и значение каждой скважины. На геологическом разрезе выделяют инженерно-геологические элементы. Это часть массива (слоя), однородная по возрасту, литологическому составу, показателям состояния и физико-механическим свойствам. Объем инженерно-геологического элемента зависит от того, какой показатель физико-механических свойств пород положен в основу его выделения в процессе инженерно-геологических исследований. Выделение инженерно-геологических элементов позволяет целенаправленно размещать здания на территории, выделенной под строительство и дает возможность решать вопрос выбора модели работы с основаниями фундаментов.
Результаты инженерно-геологических исследований в виде отчета поступают в строительную проектную организацию. Отчеты должны иметь для инженера-проектировщика материалы по семи основным позициям результатов инженерно-геологических изысканий:
– оценка пригодности площадки для строительства данного объекта;
– геологический материал, позволяющий решать все вопросы по основаниям и фундаментам;
– оценка грунтового основания на восприимчивость возможных динамических воздействий от объекта;
– наличие геологических процессов и их влияние на устойчивость будущего объекта;
– полную характеристику по подземным водам;
– все сведения по грунтам, как для выбора несущего основания, так и для производства земляных работ;
– по влиянию будущего объекта на природную среду.
Проектирование крупных объектов осуществляется по стадиям:
– технико-экономическое обоснование (ТЭО);
– технический проект и рабочие чертежи;
Название стадий инженерно-геологических изысканий соответствует стадиям проектных работ, за исключением стадий ТЭО, где геологические работы получили название рекогносцировочных инженерно-геологических изысканий. Следует отметить, что в практике строительства последовательность стадий проектирования не всегда соблюдается. Проектирование крупных объектов может быть проведено в две стадии, проектирование жилого дома в одну стадию. В соответствии с этими стадиями проводятся инженерно-геологические изыскания.
Контрольные вопросы к лекции 8
1. Как охарактеризовать состав инженерно-геологических изысканий?
2. По каким признакам производится разделение инженерно -
геологических условий строительной площадки на категории?
3. Какие задачи решают инженерно-геологическая съемка и разведка?
4. Способы бурения скважин.
5. Что такое монолит грунта?
6. На основании каких факторов определяются число и глубина скважин при разведке?
7. Что такое инженерно-геологический элемент?
8. На основании каких данных строится геологический разрез?
9. Содержание геологической карты.