Виды инженерно-геологических изысканий

Виды ИГИ зависят от:

• · Геологического строения участка
• · Типа объекта
• · Типа фундамента.

Выделяют следующие уровни ответственности здания:

· Повышенный уровень ответственности.

К этой категории относятся здания, остановка функционирования которых нанесет ощутимый экономический, социальный или экологический ущерб (электростанции, сооружения связи, нефтехранилища). Коэффициент надежности по ответственности больше 0.95 и меньше 1.2.

· Нормальный уровень ответственности.

К этой категории относятся все здания массового строительства (жилые, общественные, промышленные, сельскохозяйственные здания). Второй уровень ответственности имеет и индивидуальный дом. Коэффициент надежности по ответственности равен 0.9.

· Пониженный уровень ответственности.

К этой категории относятся временные и сезонные здания и сооружения (парники, теплицы, маленькие склады). Коэффициент надежности по ответственности больше 0.8 и меньше 0.95.

Категории сложности инженерно-геологических условий:

· Простая.

Площадка (участок) в пределах одного геоморфологического элемента. Поверхность горизонтальная, нерасчлененная. Не более двух различных по литологии слоев, залегающих горизонтально или слабо наклонно (уклон не более 0,1). Мощность выдержана по простиранию. Подземные воды отсутствуют или имеется один выдержанный горизонт подземных вод с однородным химическим составом.

· Средней сложности.

Площадка (участок) в пределах нескольких геоморфологических элементов одного генезиса. Поверхность наклонная, слабо расчлененная. Не более четырех различных по литологии слоев, залегающих наклонно или с выклиниванием. Мощность изменяется закономерно. Существенное изменение характеристик свойств грунтов в плане или по глубине. Два и более выдержанных горизонта подземных вод, местами с неоднородным химическим составом или обладающих напором и содержащих загрязнение.

· Сложная.

Площадка (участок) в пределах нескольких геоморфологических элементов разного генезиса. Поверхность сильно расчлененная. Более четырех различных по литологии слоев. Мощность резко изменяется. Линзовидное залегание слоев. Значительная степень неоднородности по показателям свойств грунтов, изменяющихся в плане или по глубине. Горизонты подземных вод не выдержаны по простиранию и мощности, с неоднородным химическим составом или разнообразным загрязнением. Местами сложное чередование водоносных и водоупорных пород. Напоры подземных вод и их гидравлическая связь изменяются по простиранию.

Методика проведения работ определяется исходя из того, какой вид строительства предполагается, насколько изученным является район застройки. В зависимости от условий строительства выбирают следующие методы ИГИ:

• · Дистанционный
• · Наземный
• · Геофизические исследования

Дистанционный метод Этот метод позволяет определить рельеф территории, наличие опасных геологических процессов посредством аэрофотосъемки, спектрозонального зондирования и с помощью спутников. Данная информация носит общий характер, но позволяет конкретизировать места расположения наземных выработок.

Дистанционными называются методы изучения строения преимущественно верхних частей земной коры на расстоянии. При этом изучаются не столько сами объекты, сколько их выражение в различных физических полях: гравитационном, электромагнитном, звуковом, полученное на удалении от земной поверхности.

В геологии применяются самые разнообразные дистанционные методы, которые делятся на несколько основных типов в соответствии с тем, какую часть спектра (диапазон) электромагнитного поля они используют.

Наземный метод.

Наземные инженерно-геологические изыскания позволяют составить не только геологическое строение участка, но и определить физико-механические свойства грунта. Все наземные способы можно разделить на два вида: буровые и горнопроходческие.

При этом все они бывают открытые или закрытые.

Открытые выработки позволяют спуститься в них человеку, чтобы проанализировать геологическое строение и отобрать монолиты грунта. Они дают более точную информацию, но являются трудоемкими и дорогими.

Закрытые выработки позволяют более производительно пройти толщу грунта, но имеют погрешность и не позволяют отобрать монолит грунта.

Виды открытых выработок:

Закапуша — простейшая, обычно ямообразная горная выработка, которая служит для вскрытия коренных пород, залегающих непосредственно под растительным слоем, почвой и рыхлыми наносами мощностью до 0,5 м.

Широко используются на всех стадиях поисковых и разведочных работ, а также для взятия металлометрических и шлиховых проб.

Расчистка— в геологии, наиболее простая горная выработка, проходимая при геологоразведочных работах для вскрытия выходов коренных п. и полезных ископаемых путем удаления перекрывающего их маломощного слоя рыхлых отложений. Шурф— вертикальная горная выработка квадратного или прямоугольного сечения, проводимая с поверхности Земли при поисках и разведке полезных ископаемых, а также при геол. съемке. Глубина шурфа может различаться в зависимости от его назначения и глубины залегания вскрываемого объекта, редко более 20 — 30 м. Неглубокие шурфы круглого сечения называются дудками.

Шахта разведочная— вертикальная или наклонная горная выработка большого поперечного сечения (2 Ч 3 м; 3 Ч 4 м), проходимая с поверхности Земли или из подземных выработок (слепая шахта). Из нее проходят квершлаги, штреки и др. подземные выработки. Глубина обычно не превышает 120 — 150 м. Штольня — горизонтальная подземная горная выработка, имеющая непосредственный выход на дневную поверхность. Проходка ее возможна на участке с достаточно расчлененным рельефом. В зависимости от назначения штольни могут быть разведочными и эксплуатационными, кроме того, различают откаточные, вентиляционные и водоотливные штольни.

Виды закрытых выработок. Бурение. Бурение — процесс прохождения буровой скважины, в которой диаметр устья много меньше длины. В инженерно-геологических целях применяют колонковый, шнековый, ударно-канатный, вибрационный и др. способы бурения.

Скважина буровая — цилиндрическая горная выработка, пройденная в процессе бурения и имеющая глубину существенно больше диаметра. Начало скважины называется устьем. Самая глубокая точка — забоем. Скважины проходят с поверхности Земли или из подземных горных выработок под любым углом (вертикальная, наклонная, горизонтальная).

Скважины бурят ручным и механическим способом.

· Ручное бурение Ручное бурение используется в труднодоступных местах. Для этого применяют различные буровые инструменты, вид которых определяется исключительно свойствами грунта.

Буровые инструменты можно менять, а штанги наращивать, тем самым углубляя скважину.

Основной инструмент ручного бурения — ручной бур.

Руной бур — буровой инструмент, при помощи которого в ручную бурятся не глубокие скважины.

Ручной бур имеет насадки: шнеки, змеевики, ложки.

· Механическое бурение Механическое бурение выполняют буровыми станками и машинами, используя три основных способа:

• 1. вращательный
• 2. ударный
• 3. вибрационный

При вращательном способе бурения грунт забоя разрушают вращением бурового инструмента, при ударном способе — нанося удары по грунту буровым снарядом, при вибрационном — воздействием колебаний высокой частоты (до 2500 колебаний в 1 мин). В некоторых случаях для получения наибольшей эффективности при бурении пользуются комбинированными способами — ударно-вращательным или вибровращательным.

1. Колонковое бурение — бурение, осуществляемое вращением колонковой трубы с буровой коронкой на конце. При колонковом бурении горные породы разрушается только по кольцу под буровой коронкой, 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.

Кернцилиндрический столбик горной породы, остающийся внутри бурового снаряда при колонковом бурении и периодически поднимаемый вместе со снарядом на поверхность для описания и последующего лабораторного исследования.

Этим способом можно пройти твердый скальный грунт не нарушив строение (монолит).

2. Ударно-канатное бурение — способ бурения, при котором разрушение горных пород на забое осуществляется породоразрушающим инструментом (массой 0,5−3 т), удерживаемый на канате и падающим с частотой 40−60 ударов в мин.

Используется, как правило, для рыхлых или слабосвязанных грунтов. Главным рабочим инструментом является забивной стакан с режущим кольцом и желонкой.

Режущее кольцо — тонкостенный цилиндр с заостренным с одной стороны краем, используемый для задавливания в грунт с целью отбора пробы ненарушенной структуры.

Желонка — инструмент, применяемый при бурении скважин, для подъема на поверхность водонасыщенного песка, жидкости и буровой грязи.

3. Геофизические исследования (электрои сейсморазведка) .

Электроразведка — группа геофизических методов получения инженерно-геологической информации, основанных на определении электрических свойств горных пород в естественных или искусственно создаваемых электрических полях. С учетом того, что электрические свойства (удельное электрическое сопротивление, диэлектрическая проницаемость) меняются с изменением состава, плотности, структуры, водонасыщенности геологической среды, методы электроразведки позволяют определить границы геологических тел (в том числе погребенные речные долины, оползневые тела, карстовые полости), зоны трещиноватости, положения уровня грунтовых вод, поверхности скольжения оползней и решать другие геологические задачи.

Существует несколько методов электроразведки, отличающихся техникой проведения полевых работ, родом используемого искусственного электрического поля, применяемым оборудованием. Основными разновидностями электроразведки являются вертикальное электрическое зондирование, электропрофилирование, элетрокаротаж скважин, круговое вертикальное зондирование. Метод ВЭЗ предполагает определения удельного электрического сопротивления на различной глубине под точкой зондирования, что дает возможность изучить изменение параметров геологической среды по вертикали. В случае ЭП удельное электрическое сопротивление измеряется на определенной глубине вдоль заданного направления.

Сейсморазведка — геофизический метод получения инженерно-геологической информации, основанный на наблюдении процессов распространения в земной коре искусственно возбуждаемых взрывом или ударом сейсмических волн. Используется для изучения тектонического, геологического, гидрологического строения верхней части литосферы и оценки некоторых свойств геологической среды (плотность, пористость, трещиноватость, водонасыщенность, упругость).