 |
Инженерно-геологическое опробывание
|
|
|
|
Характеристика инженерно-геологических условий строительной площадки не может быть полной и окончательной, если не сделаны описание и оценка физико-механических свойств, слагающих их горных пород. Физико-механические свойства горных пород являются составным элементом характеристики инженерно-геологических условий территории. Показатели, отражающие эти свойства, являются оценками строительных качеств горных пород при использовании их как естественного основания при проектировании различных сооружений. Поэтому изучение, оценка и прогноз физико-механических свойств горных пород и их изменений под влиянием естественных и искусственных условий являются составной частью любых инженерных изысканий.
Физико-механические свойства горных пород должны изучаться в лабораторных и полевых условиях при выполнении инженерно-геологических работ на данной стадии исследования. Отбор проб образцов производится из естественных обнажений, горных выработок и буровых скважин.
Опробование сопровождает другие геологические работы и заключается в отборе проб горных пород и воды для соответствующих лабораторных исследований.
Детальность изучения физико-механических свойств горных пород определяется стадией инженерных исследований.
При опробовании необходимо стремиться к тому, чтобы каждая проба была представительной, т. е. в максимальной степени отражала характерные особенности состава, строения, физического состояния и свойств изучаемой разности горных пород на уровне МГТ-2.
При характеристике и оценке свойств определенной разности горных пород (МГТ-2) производится отбор определенного числа проб для соответствующих исследований. Обобщение и анализ результатов этих исследований позволяют с определенной степенью достоверности и надежности распространить их на исследуемый объект и обеспечить, таким образом, полную представительность получаемых данных.
|
|
|
Требования к достоверности и надежности показателей физико-механических свойств горных пород зависят от стадии инженерных изысканий. На проектируемой стадии достаточны обобщенные показатели свойств пород, принимаемые как средние значения, полученные по данным испытаний, число которых достаточно для статистического обобщения.
На данной стадии исследования планируется отбор проб нарушенной структуры и в виде монолитов.
В породах глинистых и песчано-гравелистых для отбора монолитов применяют пробоотборники различных конструкций. Основной их частью является металлический цилиндр, который при отборе монолита погружают в породу на зачищенном забое.
Пробы горных пород нарушенного сложения отбирают в тару, обеспечивающую сохранность мелких частиц. Объем таких проб их глинистых и песчаных частиц должен быть в пределах от 600 до 1000 см3 (1-1,5 кг), из гравелистых и дресвяных - от 1000 до 2000 см (1,5-3 кг) а из галечниковых и щебенистых - от 2000 до 3000 см3 (3-4 кг). Каждая проба пород сопровождается соответствующей этикеткой, регистрируется в специальном журнале и направляется в лабораторию. Пробы естественного сложения и влажности упаковывают во влажные опилки, мелкую стружку или другой мягкий материал, предохраняющий их от разрушения и высыхания.
Важной задачей при опробовании является определение плана расположения мест отбора проб и необходимого их числа для достоверной и надежной характеристики и оценки свойств горных пород. Каждая проба, как уже отмечалось выше, должна быть наиболее представительной, т.е. характеризовать совершенно определенную разность горных пород, слагающих толщу, слой, зону или пачку.
|
|
|
При опробовании горных пород необходимо придерживаться правила геологической их однородности в стратиграфическом, генетическом и петрографическом отношениях. Это значит, что пробы надо отбирать:
1) отдельно из каждой толщи или слоя пород, отличающихся в геологическом разрезе по своим стратиграфическим, генетическим и петрографическим признакам и строительным качествам, независимо от мощности и распространения по простиранию;
2) в петрографически однородных толщах и слоях пород из каждой отдельной зоны и подзоны, различающихся строительными качествами, т.е. степенью влажности, выветрелости, трещиноватости, водопроницаемости и другим показателям;
3) в мощных толщах тонкопереслаивающихся пород из каждой пачки с однотипным чередованием слоев, одинаковых или близких по составу и состоянию.
В настоящее время в качестве основного и научно достаточно обоснованного метода определения числа проб для соответствующего лабораторного изучения их состава, строения и физико-механических свойств рекомендуется приближенно-статистический метод. По его результатам число проб, необходимое для получения обобщенных характеристик свойств горных пород того или иного МГТ-2 на сравнительно ограниченной площади его распространения, может быть рекомендовано 108 проб (по 4 пробы в каждой скважине).
Опытные полевые работы
Прессиометрия
Данный метод позволяет определить деформационные свойства горных пород.
Сущность метода заключается в принудительном расширении части ствола буровой скважины равномерно распределённым давлением. К стенкам скважины это давление передаётся через специальный зонд, имеющий эластичную (чаще резиновую) оболочку и датчик перемещений. Давление, создаваемое в зонде с помощью сжатого воздуха, повышают заданными ступенями. На каждой ступени измеряют само давление Р и диаметр скважины d. Результаты измерений служат основой для построения графика прессиометрических испытаний.
В качестве деформационных констант породы как изотропного тела рассматривают модуль общей деформации Е и коэффициент Пуассона μ.
Схема прессиометра представлена на рис. 1.
Данные испытания предполагается провести во всех буровых скважинах.
|
|
|
Документация прессиометрических испытаний горных пород выполняется в журналах специальной формы.
Искиметрия
Метод заключается в резании с помощью прибора, оснащенного специальным режущим профилем (ножом), песчано-глинистых пород в стенках буровой скважины. В процессе испытаний производится непрерывное измерение и запись величины сопротивления резанию.
Схема скважинного искиметра конструкции Г.К. Бондарика и Ю.В. Сироткина показана на рис. 5. Нож искиметра в сложенном виде, укрепленный на штанге, опускают на тросе в скважину. Над устьем скважины устанавливают искиметр и вытягивают трос, на котором находится нож, со скоростью 0,5-2,0 м/ мин. При этом нож раскрывается и его лезвия занимают рабочее положение.
В ходе испытаний на ленте самописца записывается непрерывный график «сопротивление резанию - глубина».
График искиметрических испытаний используют для расчленения разреза на слои, отличающиеся по величине сопротивления резанию, выделения ослабленных прослоев и приближенной оценки прочности песчано-глинистых пород.
Величину сопротивления сдвигу τ определяют по формуле Ю. Остермана:
где
sK - удельное сопротивление резанию;
τ 0= 
- сопротивление сдвигу при природном давлении на глубине h,
γ - плотность;
ξ - коэффициент бокового давления;
L- показатель структурной прочности.
По значениям τ строят график зависимости τ = f(h), по которому оценивают изменчивость прочностных свойств песчано-глинистых отложений по разрезу.
Лабораторные работы
Материалы лабораторных работ дополняют и уточняют характеристику, классификацию и оценку горных пород, в результате чего повышается достоверность и детальность инженерно-геологического изучения территории, геологических условий строительства сооружения, условий развития геологических процессов и явлений и т.д.
При лабораторных исследованиях о физико-механических свойствах горных пород судят на основании изучения и испытания отдельных их образцов и проб.
|
|
|
Для расчленения разреза песчано-глинистых отложений на глубину максимальной сферы взаимодействия до МГТ-2 необходимо произвести определения классификационных показателей:
для песчаных грунтов - гранулометрический состав, природная влажность, плотность фунта, плотность частиц грунта;
для глинистых грунтов - установление пределов пластичности (влажности на границах текучести и раскатывания, число пластичности)
Камеральные работы
Завершающим этапом всех проведенных работ на участке будущего строительства являются камеральные работы, задача которых состоит в составлении отчетных материалов о проведении предварительной инженерно-геологической разведки на стадии «Проект».
Основным отчетным материалом будет являться инженерно-геологическое заключение об условиях участка строительства. Оно должно включать две основные части: методику проведения выполненных работ и полученные результаты.
В частности, дается серия инженерно-геологических разрезов по ξ1, и ξ2 на глубину максимальной сферы взаимодействия проектируемых сооружений с выделенными МГТ-2; таблицы с показателями физико-механических свойств пород; представляются результаты статистических расчетов, выполненных для каждого МГТ-2, касающиеся проверки статистической однородности поля показателя по каждому МГТ-2 и подсчета оценок средних значений классификационного показателя, которые завершаются таблицей средних значений классификационных показателей для всех выделенных МГТ-2 в пределах сферы взаимодействия. Также дается краткое описание геологических, гидрогеологических условий участка строительства и проявлений ЭГП.
|
|
|
