Контрольная работе по «Инженерной геологии»

 

Поскольку для каждой зоны сферы взаимодействия при проектировании сооружения на стадии РД производят окончательный  расчет соответствующего инженерно-геологического процесса (напомним, что зоны выделяют по процессам), то работы внутри зон располагают по расчетным сечениям. Расчетным сечением следует называть вертикальное сечение зоны сферы взаимодействия, для которого составляют расчетную схему. Расчетные сечения устанавливают, учитывая конструктивные особенности сооружения (размеры, конфигурацию в плане, распределение и характер нагрузок), особенности его взаимодействия с основанием и свойства геологической среды. В простейшем случае расчетными являются сечения по осям (контурам) сооружения (для зоны уплотнения фунтов основания) или сечения, перпендикулярные к направлению движения фильтрационного потока (зона фильтрации).

 

Таким образом, при детальной  инженерно-геологической разведке состав входящих в нее работ определяется структурой сферы взаимодействия, видом, числом и пространственными отношениями зон. Работы проводят по расчетным сечениям, при установлении которых руководствуются конструктивными соображениями и свойствами геологической среды внутри предполагаемой сферы взаимодействия. Глубина исследований определяется нижней границей соответствующей зоны сферы взаимодействия. Например, деформационные свойства грунтов основания изучают до нижней границы активной зоны (зоны уплотнения грунтов). Это обстоятельство отражено в действующих нормативах, которыми предписывается границы инженерно-геологической разведки устанавливать с учетом размеров сферы взаимодействия. Глубину зоны определяют расчетом, используя информацию, полученную при предварительной инженерно-геологической разведке.

 

Ориентировочная глубина  горных и буровых выработок для  различных типов фундамента приведена  в табл. 2.1.

 

Таблица 2.1  Глубина  горных и буровых выработок для различных типов фундамента

 

  Тип фундамента, нагрузка 

Квадратный — при нагрузке на опору, кН

               (Глубина выработки, м)

до 500 4-6

1000 5-7

5000 9-13

10 000 11-15

50 000 18-26

Ленточный — при нагрузке на фундамент, кН/м

               (Глубина выработки, м)

до 100 4-6

500 8-12

1000 12-17

2000 17-20

Свайный (висячие сваи) Не менее чем на 5 м ниже проектируемой глубины острия сваи*

Свайный, сваи-стойки, опирающиеся  или заглубленные в скальные грунты Не менее 1,5 м ниже острия сваи

Для каркасных зданий и сооружений с нагрузкой на куст висячих свай более 3000 кН или при сплошном свайном поле 50 % выработок углубляют не менее чем на 10 м ниже острия.

 

Если в пределах сферы  взаимодействия залегают скальные породы, то выработки проходят на 2 м ниже кровли слабо выветрелых пород или  подошвы фундамента при его заложении на скале. Элювиальные отложения вскрывают выработками до глубины не менее 2 м ниже кровли слабо выветрелых пород при площадной коре выветривания и не менее 3-5 м ниже кровли слабовыветрелых пород при линейной коре выветривания. В процессе строительства на насыпных грунтах выработки заглубляют не менее чем на 5 м ниже подошвы насыпи.

Показатели свойств  грунтов получают полевыми или лабораторными  методами, предполагающими отбор  образцов грунта с ненарушенными  структурой и влажностью в ходе опробования. Число образцов пород отвечает объему сппинфа. Оно рассчитывается по методике, требуемой доверительной вероятностью и точностью, предусмотренной государственными стандартами. Объемы полевых испытаний грунтов и число образцов, требуемые для подсчета оценок средних значений показателей свойств, характеризующих инженерно-геологические элементы, рассчитывают одним из методов, рассмотренных выше. Рекомендации нормативных документов, относящиеся к числу образцов, следует считать чисто ориентировочными, пригодными только для предварительных оценок. В ходе дальнейшей инженерно-геологической разведки ведут наблюдения за УГВ, отбирают пробы воды для определения химического состава и агрессивности, а в сложных условиях (УГВ выше отметки подошвы фундамента, возможность развития процесса подтопления и др.) проводят опытные гидрогеологические работы. По результатам детальной инженерно геологической разведки составляют инженерно-геологическое заключение.

 

В процессе одностадийного проектирования (рабочий проект) должны быть решены вопросы компоновки сооружений на площадке и проведен окончательный расчет их оснований. Вследствие этого предварительная и детальная инженерно-геологическая разведка сливаются воедино. Сначала инженерно-геологические исследования проводят на территории всей площадки будущего строительства, а после выбора мест размещения сооружений на этих местах — в пределах предполагаемой сферы взаимодействия.

Оперативную инженерно-геологическую  разведку проводят в процессе строительства  ответственных сооружений, сооружений класса и уникальных.

 

Цели оперативной инженерно-геологической  разведки:

получение информации о  фактических свойствах геологической  среды и инженерно-геологических  процессах, развивающихся в период формирования сферы взаимодействия под влиянием строительных работ;

проведение наблюдений за производством строительных работ  в части взаимодействия с геологической  средой и контроле выполнения требований проекта производства работ, в том  числе по возведению земляных сооружений (геотехконтроль).

 

Оперативная инженерно-геологическая разведка включает:

документацию строительных выемок, режимные наблюдения за свойствами геологической среды — компонентами инженерно-геологических условий (за инженерно-геологическими процессами);

инженерно-геологическое  опробование;

 наблюдения (и контроль) за производством строительных  работ, в том числе опытно-строительных.

 

Работы сосредоточивают  в пределах развивающейся сферы  взаимодействия геологической среды  с сооружениями: в строительных котлованах, подземных выработках, внутри контура депрессии, формирующейся при глубинном водопонижении, и т. д.

 

Документация строительных выемок заключается в описании, зарисовке (фотографировании) обнажений горных пород, пространственных отношений  геологических тел (геологического строения), трещиноватости, элементов тектоники, гидрогеологических проявлений, проявлений экзогенных геологических, в том числе инженерно-геологических, процессов. Особое внимание при этом обращается на выявление и описание тех аспектов инженерно-геологических условий, которые не удалось выявить в процессе инженерно-геологических изысканий, проведенных в рамках проектирования сооружений; описание характера взаимодействий между орудиями труда и геологической средой и описание результатов взаимодействий, проявляющихся как инженерно-геологические процессы.

 

Документируются откосы и дно строительных котлованов и  открытых выемок, стенки, кровля и подошва  подземных выработок. Масштаб документации 1:20 — 1:500. Документация выемок оформляется  в виде:

разверток основания, стенок (и кровли подземных выработок) или их частей без искажения масштабов;

описания инженерно-геологической  ситуации.

 

В ходе оперативной инженерно-геологической  разведки ведут опробование грунтов, вскрытых выемками. Опробуются важнейшие  инженерно-геологические элементы, оказывающие существенное влияние на устойчивость сооружений, их осадку и процессы фильтрации. Так, в обязательном порядке опробуются грунты, залегающие вблизи отметок заложения фундаментов, в кровле и подошве подземных выемок и т. д. Объем опробования должен быть достаточным для получения оценок средних значений показателей, использованных в расчетах инженерно-геологических процессов, при этом доверительная вероятность и точность должны соответствовать доверительной вероятности и точности аналогичных оценок, содержащихся в проектных материалах.

 

Опробование проводят в  пределах отдельных, сравнительно небольших  площадок, в стенках (откосах) или  дне строительных выработок, реализуя двумерный регулярный сппинф. При  расчете его объема и параметров используют информацию, содержащуюся в проектных материалах или полученную уже в ходе оперативной разведки.

Важнейшей составной  частью оперативной инженерно-геологической  разведки являются режимные инженерно-геологические  наблюдения.

 

Они включают наблюдения:

за инженерно-геологическими процессами, развивающимися в результате взаимодействий орудий труда (землеройной  техники, водопонизительных установок, буровзрывных работ и т. д.) и строящихся сооружений с геологической средой;

за проведением строительных работ преимущественно нулевого цикла;

за работами по возведению земляных сооружений;

за проведением опытно-строительных работ и их эффективностью (проходка опытных котлованов, опытные работы по технической мелиорации грунтов, устройство опытных цементационных завес и т. д.).

 

 Наблюдения включают  инструментальные методы измерения  параметров процессов. К их  числу принадлежат, например, наблюдения  за уплотнением (осадкой, просадкой)  грунтов по реперам; смещениями  грунтов в откосах; поровым  давлением в основании и в теле земляных сооружений; уровнем и напорами подземных вод; горным давлением и изменением параметров вывалов.

 

Данные наблюдений документируются  в виде описаний, графиков, зарисовок, временных рядов. Получаемая в процессе оперативной разведки информация незамедлительно обрабатывается и сразу же передается авторскому надзору. Представители авторского надзора (проектирующей организации) на основании полученной информации в случае необходимости корректируют рабочие чертежи и проект производства строительных работ (принимают меры по соблюдению проекта строительной организацией).

 

Основными типами горных выработок при производстве инженерно-геологической  разведки являются скважины и шурфы. В сложных геологических условиях, при изысканиях для обоснования проектов особо ответственных и уникальных сооружений, могут также использоваться шахты и штольни. Выбор типа выработок, их размера и способа проходки обосновывается исходя из целей их проходки и инженерно-геологических условий на исследуемой площади. Нормативные документы по инженерным изысканиям для основных видов строительства обычно регламентируют соответствующее увеличение количества горных выработок и сокращение расстояний между ними с возрастанием сложности инженерно-геологических условий строительства. Однако, как это показывают примеры, местоположение дополнительных горных выработок и точек производства других видов работ должно определяться творчески, в зависимости от характера решаемой геологической задачи. Автоматическое сокращение расстояний между горными выработками и точками производства других видов работ с увеличением категории сложности инженерно-геологических условий строительства недопустимо.

Основные цели проходки горных выработок при проведении инженерно-геологической разведки следующие:

уточнение геологического разреза в сфере взаимодействия проектируемого сооружения с геологической  средой;

отбор образцов грунтов  и подземных вод для полевого и лабораторного изучения их свойств;

определение показателей  свойств грунтов полевыми методами;

проведение стационарных наблюдений за водно-температурным  режимом грунтов в сфере взаимодействия проектируемого сооружения с геологической  средой и режимом физико-геологических  процессов.

Особенно тщательно  следует обосновывать способ проходки и размеры горных выработок, проходимых специально для уточнения геологического разреза и отбора образцов грунта на лабораторные определения их свойств Опыт производства инженерно-геологических изысканий показывает, что минимальными диаметрами скважин, проходимых для этих целей, должны быть:

в песчано-глинистых грунтах - не менее 108 мм;

в скальных грунтах - не менее 89 мм.

Способ проходки скважин  следует выбирать исходя из рекомендаций табл. 4.

Способ проходки шурфов в зависимости от конкретных геологических  условий может быть буровым или горным.

Способ проходки выработок  для определения показателей  свойств грунтов полевыми методами и стационарных наблюдений выбирается исходя из условия минимального нарушения  естественного сложения и состояния  грунтов в зоне, непосредственно примыкающей к выработке, и технико-экономических показателей проходки для различных геологических условий.

 

Выбор станков и оборудования для проходки горных выработок, а  также технология производства горных и буровых работ должны соответствовать требованиям действующих нормативных документов и методических рекомендаций.

а участках строительства  с размещением тяжелых бетонных сооружений, особенно со сложными инженерно-геологическими условиями, проводятся разведочные  выработки большого сечения для проведения необходимых наблюдений и опробования (шахты, штольни и т. д.). Количество выработок определяется необходимостью обследования всех участков, отличающихся друг от друга строением и свойствами грунтов.

На основе разведочных  горных выработок составляются геологические разрезы, которые позволяют дать характеристику месторождения - форму залегания, мощность вскрышных работ и полезной толщи, влияние подземных вод. Качество полезного ископаемого оценивается по пробам, отобранным из горных выработок. Очень важным является определение запаса месторождений, который может быть подсчитан среднеарифметическим методом или методом поперечных сечений.