![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Глава I
- •§ 1. Основные виды инженерных сооружений
- •§ 2. Проект и его содержание
- •§ 3. Стадии проектирования
- •§ 4. Изыскания
- •Глава II
- •§ 5. Роль, состав и виды экономических изысканий
- •§ 6. Экономическое сравнение вариантов
- •§ 7. Экономическое трассирование
- •§ 8. Инженерная геология и ее роль в строительстве
- •§ 9. Инженерно-геологическая классификация горных пород
- •§ 10. Основные свойства горных пород как оснований сооружений
- •§ 1. Подземные воды
- •Глава IV
- •§ 12. Просадочные явления на лёссовидных породах
- •§ 13. Суффозия
- •§ 14. Оползни
- •§ 15. Болота - торфяники
- •§ 16. Промерзание грунта
- •§ 17. Вечная мерзлота
- •§ 18. Тектонические явления
- •Глава V
- •§ 20. Инженерно-геологические карты
- •§ 21. Буровые и горнопроходческие разведочные работы
- •§ 22. Правила безопасного| ведения
- •§ 23. Геодезическая привязка геологических выработок
- •§ 24. Электроразведка
- •§ 25. Сейсморазведка
- •§ 26. Магнитная разведка
- •§ 27. Гравиметрическая разведка
- •§ 28. Полевые методы изучения физико-технических свойств грунтов
- •§ 29. Гидрогеологические исследования
- •§ 30. Поиски строительных материалов
- •Глава VI
- •§ 31. Роль гидрологических изысканий
- •§ 32. Круговорот воды в природе. Водный баланс
- •§ 33. Речная система
- •§ 34. Река и ее характеристики
- •§ 35. Закономерности движения воды в русле
- •§ 36. Режим уровней и расходов воды
- •§ 37. Хар4ктеристики стока. Факторы, влияющие на сток
- •§ 38. Способы определения нормы стока
- •§ 39. Обеспеченность стока
- •§ 40. Расчеты максимального и минимального расхода воды
- •§ 41. Работа и энергия реки
- •§ 42. Кривая подпора
- •§ 43. Речные наносы
- •§ 44. Регулирование стока
- •Глава VII
- •§ 45. Изучение колебаний уровней воды
- •§ 46. Геодезические работы
- •§ 48. Определение расходов воды
- •§ 49. Изучение твердого стока
- •§ 50. Правила по технике безопасности при выполнении гидрометрических работ
- •Глава VIII
- •§ 51. Назначение и состав инженерно-геодезических изысканий
- •§ 52. Технические требования
- •Глава IX
- •§ 53. Состав
- •§ 55. Трассирование
- •§ 56. Полевое трассирование
- •§ 57. Особенности изысканий каналов, магистральных трубопроводов, линий электропередач, линий связи
- •Глава X
- •§ 58. Состав инженерно-геодезических изысканий
- •§ 59. Виды планового
- •§ 60. Составление и оценка проектов планового и высотного геодезического обоснования
- •1. Оценка проекта планового обоснования
- •§ 61. Методика угловых и линейных измерений. Методика нивелирования
- •§ 62. Обработка результатов измерений
- •§ 63. Крупномасштабные топографические съемки
- •§ 64. Техника безопасности при геодезических изысканиях
- •Глава XI
- •§ 65. Требования
- •§ 66. Причины нарушения устойчивости геодезических пунктов
- •§ 67. Выбор места и глубины закладки знаков
- •§ 68. Конструкция геодезических знаков для различных грунтовых условий
- •§ 69. Способы закладки грунтовых геодезических знаков
§ 21. Буровые и горнопроходческие разведочные работы
Горнопроходческие и буровые работы ведутся в порядке осуществления поисковых (съемочных) работ, т. е. при отыскании наиболее благоприятного места для расположения сооружения и в ходе разведочных работ, когда нужно дать оценку инженерно-геологических условий выбранного для строительства сооружения участка местности. В первом случае основная задача горнопроходческих и буровых работ — инженерно-геологическое картирование территории, в ходе которого должны быть выяснены: цитологический состав, условия залегания и стратиграфия горных пород; отобраны образцы для исследований и определения физико-технических свойств пород; выявлен характер физико-геологических процессов.
Горно-буровые разведочные работы определяют в основном те же характеристики грунтов, но выполняются они более детально, так как ведутся непосредственно в том месте, где будет располагаться! сооружение; для уточнения ранее установленного (при поиске) литологического состава, структуры, мощности, характера напластования, возраста пород, гидрогеологических условий и т. п.; для установления окончательных показателей физико-технических свойств грунтов на основе лабораторных исследований и полевых испытаний.
Принцип размещения горных выработок, их тип и глубина зависят от поставленной цели инженерно-геологических исследований, от типа сооружения, от стадии проектирования, от сложности геологического строения участка. Инженерно-геологические выработки часто размещают на основе геометрической формы сооружения, например, на сооружениях линейного типа — по оси сооружения и по поперечникам к ней; на гидротехнических сооружениях — по системе створов и поперечников, на площадных сооружениях -по правильной равносторонней сетке квадратов или по неоднородной сетке, что зависит от степени однородности геологического строении местности. Расстояния между выработками могут быть существенно различными — от 20 до 200 м.
Инженерно-геологические выработки разделяют на открытые горные выработки большого сечения и буровые скважины.
1. Горные выработки
Открытые горные выработки — это расчистки, закопушки, шурфы, канавы, шахты, штольни. Преимущество этих выработок в том, что можно непосредственно видеть характер напластования пород, отобрать структурно не нарушенные образцы пород, проводить их испытания в условиях естественного залегания,
Рассмотрим основные виды горных выработок.
Расчистка — одна из наиболее простых и нетрудоемких выработок, проводимых в местах естественных обнажений и крутых склонов рельефа, когда для вскрытия пород достаточно удалить (сбросить вниз) со склона небольшой слой почвы, делювия или осыпи. Из расчистки отбирают образцы пород для лабораторных исследований и построения геологического разреза.
Закопушка — небольшая воронкообразная выработка диаметром около 0,3 м и глубиной 0,5—0,8 м, выполняемая для обнажения пород (коренных), залегающих под почвенным слоем или слоем поверхностных отложений. Наибольшее применение закопушки находят при инженерно-геологической съемке.
Шурф — вертикальная горная
выработка сечением примерно 1,25 X
1,5 м и глубиной до 20 м и б
олее.
Шурфы круглого сечения называют дудками.
Шурфы проходят в сухих, рыхлых
горизонтальных или слегка наклонных
пластах. При большой глубине стенки
шурфа укрепляют, а при прохождении
водоносных горизонтов устраивают
водоотлив. Проходка шурфов ведется
обычно вручную, но в последнее время
появились специальные машины —
шурфокопатели, которые ускоряют и
значительно облегчают рытье шурфов.
Одним из таких образцов машин можно
назвать шурфокопательную, позволяющую
получать выработку (дудку) диаметром
0,8 м и глубиной до 10 м. Для обслуживания
установки требуется 3 чел.; скорость
проходки возрастает по сравнению с
ручной в четыре раза.
Шурф дает возможность произвести осмотр, фотографирование и зарисовку залегания пластов, взять образцы пород для составления геологического разреза, произвести полевые испытания. Напластования пород, обнаруженных в шурфе, обычно представляют в виде развертки его боковых стенок и дна (рис. 20).
Канава — выработка трапецеидального сечения с шириной по основанию около 0,6 м, глубиной до 3 м и протяженностью до 100— 150 м. Канавы целесообразно отрывать в крутопадающих пластах и задавать направление им вкрест простиранию пластов; они могут отрываться вручную и при помощи
землеройных машин. Используя канавы, геолог может получить примерно такую же информацию, как и в шурфах.
Шахта — вертикальная выработка сечения 2x2 или 2x3 м и глубиной до 100 м. Назначение шахты такое же, как и шурфа, но шахты, ввиду их большой стоимости, проходят только на ответственных сооружениях и в сложных геологических условиях.
Штольня — горизонтальная выработка трапецеидального сечения, высотой около 1,8 м, шириной по основанию 1,3—1,7 м, а по верху 1 м, имеющая выход на дневную поверхность. Штольни обычно устраивают в береговых склонах рек, по простиранию или вкрест простирания пластов. Этот вид горных выработок предназначается для решения различных задач, в частности при гидротехническом строительстве, для определения трещиноватости и фильтрационных свойств грунтов в береговых участках плотины; для выявления суффозионных процессов.
По мере проходки штольни делают описание пород по дну, стенкам и кровле.
В штольнях, при наличии надежных грунтов, геодезисты закладывают опорные высотные реперы. Отсутствие в штольне резких перепадов температур (вход в штольню закрывается дверью) гарантирует высокую стабильность отметок высотных точек.
2. Буровые скважины
При инженерно-геологических изысканиях буровые скважины предназначаются для изучения геологического разреза, т. е.
выявления последовательности залегания пластов, их мощности) состава, плотности, консистенции, влажности, водоносности, а также для отбора образцов пород и ис- пытания грунтов.
Буровые работы ведутся главным образом для изучения горизонтальных и пологопадающих пластов; иногда применяется бурение
наклонных скважин.
При инженерно-геологичесих изысканиях применяются следующие виды бурения: ручное ударно-вращател ьное, колонковое шнековое, вибрационное.
В
ыбор
способа бурения зависит от состава
проходимых пород от назначения и глубины
бурения, от условий производства работ.
При выборе способа бурения особое
внимание уделяется качеству и виду
отбираемых образцов пород
и экономической эффективности способа.
Ручное ударно-вращательно бурение применяется для всех видов грунтов, кроме скальных, бурение ведется с применением разного рода средств и приспособлений, предназначенных как для
непосредственного бурения
так и для спуска и подъема
оборудования (рис. 21). Разрушение и извлечение пород из скважины осуществляется при помощи буровых наконечников. В зависимости от состава пород в глинистых, суглинистых и песчаных грунтах применяют ложки и змеевики, в обломочных породах — долота и желонки, в сильно обводненных песчаных и илистых грунтах — желонки. Диаметры скважин зависят от их назначения и колеблются в широких пределах — от 89 до 325 мм и более, а глубина инженерно-геологических скважин может быть 10, 30, 100 м и более.
В ходе ударно-вращательного бурения из скважины при помощи наконечников извлекают перемятые, перемешанные образцы грунта. Для взятия образцов породы с ненарушенной структурой используют грунтоносы.
Способ ударно-вращательного бурения применяется на объектах с малыми объемами работ, в районах, куда доставка механических буровых установок может быть сопряжена с трудностями.
Недостаток этого способа бурения — его большая трудоемкость и малый темп работ.
На основании частичной механизации ударно-вращательного способа возник ударно-канатный способ бурения. Бурение ударно-канатным способом может вестись сплошным и кольцевым забоем9. При бурении сплошным забоем проходка скважины производится путем сбрасывания (ударов) на забой долота, с последующим извлечением породы желонкой, а при бурении кольцевым забоем — сбрасыванием (забивкой) забивного стакана, который постепенно наполняется грунтом и затем поднимается на поверхность. Сбрасывание бурового снаряжения в скважину и его подъем механизированы.
Колонковое бурение ведется при помощи колонковой трубы, к нижнему торцу которой привинчивается кольцевая коронка с зубьями (рис. 22, а) из твердого сплава или алмазная коронка (рис. 22, б). При вращении колонковой трубы электродвигателем или двигателем внутреннего сгорания со скоростью 50—300 об/мин коронка разрушает породу, образуя забой в виде кольца, а в центре его остается столбик нетронутой породы — керн. Продукты разрушения породы — шлам — удаляют из забоя (в зависимости от физико-механических свойств пород и глубины скважины) нагнетанием в скважину глинистого раствора или продувкой сжатым воздухом; в глинистых, песчаных, обводненных грунтах для получения доброкачественного керна бурение может вестись «всухую».
Колонковое бурение может использоваться для проходки скважин почти во всех видах грунтов и на значительные глубины. Этот способ обеспечивает получение образцов пород (керна) с естественной структурой и влажностью.
Шнековое бурение, как и колонковое, относится к категории вращательных способов бурения, но применяться может лишь для бурения в песчаных и глинистых грунтах. Этот способ отличается высокой производительностью, так как процесс бурения и подъем грунта происходят одновременно и непрерывно, а затраты на вспомогательные операции (спуск и подъем оборудования) минимальны.
Шнековое бурение ведется шнековой колонной, сплошным (рис. 23, а) или кольцевым забоем (рис. 23, б); по мере погружения колонны она наращивается дополнительными шнеками. Глубина бурения этим способом обычно не превосходит 30 м, но бывает и 100 м (гидрогеологические скважины).
При шнековом способе бурения плохо определяются границы отдельных пластов; структура грунта, выходящего из скважины, оказывается нарушенной; затруднительно определяются горизонты грунтовых вод. В связи с этими недостатками шнековый способ целесообразно применять для проверки ранее установленного геологического разреза.
Шнековый способ бурения в силу своей высокой производительности может быть успешно применен при закладке геодезических центров и реперов, особенно в условиях строительных площадок, где на сравнительно небольшой площади может располагаться много геодезических знаков.
Вибрационное бурение основано на внедрении в породу кольцевого наконечника — виброзонда. Виброзонд предста вляет собой трубу диаметром 40—200 мм, длиной 0,5—3 м; по всей длине труба имеет одну или несколько прорезей для очистки зонда от породы; нижний конец трубы снабжен кольцом с острой режущей гранью. Внедрение в грунт такого наконечника происходит благодаря тому, что под действием вибрации зонда в очень сильной степени ослабевает лобовое и боковое сопротивление грунта и зонд под действием собственного веса и веса вибратора погружается в грунт.
Вибробурение относится к перспективным методам, обладает высокой производительностью, может применяться при проходке глин, суглинков, супесей, песков, гравелисто-галечниковых грунтов. Выгоднейшая глубина бурения этим способом 15—20 м.
Виброметод дает возможность отобрать образцы грунта с ненарушенной структурой, но затрудняет фиксацию уровня подземных вод.
Кроме названных, применяются и другие методы бурения, например роторное, с прямой и обратной промывкой глинистым раствором, дробовое бурение.
Р
езультаты
буровых работ регистрируются в
буровом журнале, в котором указываются
все основные характеристики слоев
и глубина их залегания. На основе
данных бурового журнала составляют
инженерно-геологическую колонку,
представляющую собой вертикальный
разрез земной коры в какой-то точке
(рис. 24). Для наглядного представления
о характере напластования пород, их
про странственном расположении на
основе данных нескольких геологических
колонок составляют инженерно-геологические
раз резы (рис. 25) по прямым или ломаным
линиям. Направление разреза выбирают
с таким расчетом, чтобы на ней с наибольшей
полнотой отразились основные характеристики
грунтов, необходимые для
инженерно-геологической оценки местности.