ПРИЛОЖЕНИЯ

1. Пример составления отчета по инженерным изысканиям

Рассмотрим содержание отчета и этапы работ над ним на примере вы­ полнения инженерно-геологических изысканий на объекте «Обустройство скважины № 18 Западного нефтяного месторождения». Отчет по изысканиям состоит из следующих основных разделов: введения, методики инженерно­ геологических работ, сведений об изученности инженерно-геологических ус­ ловий, данные о физико-географических условиях, инженерно-геологических условиях площадки нефтяной скважины № 18, физико-механических свойст­ вах грунтов и заключения.

Введение. Инженерно-геологические изыскания на объекте: «Обуст­ ройство скважины № 18 Западного нефтяного месторождения» выполнены на основании технического задания на производство инженерных изысканий от 29 октября 2001 г. и договора № 363 с Пермским дивизионом добычи нефти, ЗАО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» от 25 октября 2001 г.

Цель изысканий - изучение и оценка инженерно-геологических усло­ вий района предполагаемого строительства, выявление неблагоприятных фи­ зико-геологических процессов и явлений.

Стадия проектирования - рабочий проект.

Согласно техническому заданию выполнены инженерные изыскания на площадке скважины № 18 площадью 1,0 га под проектируемые сооружения (площадка под устьевое оборудование с технологическими сооружениями, трансформаторная подстанция 6/0,4 кВт), фундаменты ленточные из сборных железобетонных плит.

Виды и объемы работ, выполненные на площадке, определены соглас­ но техническому заданию заказчика, СНиП 11-02-96, СП 11-105-97 (табл. I. I).

Таблица l.l Виды и объемы инженерно-геологических работ

Окончание табл. 1.1

Полевые инженерно-геологические работы выполнены в ноябре 2001 г. геологом Постниковым В.П. под руководством начальника геологического отдела Сысолятина С.Г.

Камеральная обработка материалов полевых геологических и лабора­ торных работ, составление отчета выполнены инженерами-геологами Сусло­ вой В.П., Кузнецовой С.Н.

Лабораторные исследования проб грунтов и воды проведены лаборато­ рией АО «Ураллеспроект» (лицензия № ПМФ 010316; зав. лабораторией Но­ вак С.В.).

Инженерно-геологические изыскания выполнены в соответствии с тре­ бованиями нормативных документов.

М е т о д и к а и н ж е н е р н о - г е о л о г и ч е с к и х р а б о т . Инженерно­

геологические изыскания проводились с'целью определения геологического строения участка, литологического состава пород, физико-механических свойств грунтов, гидрогеологических условий участка, химического состава и степени агрессивности подземных вод, выявления неблагоприятных физи­ ко-геологических процессов и явлений.

В период изысканий выполнена инженерно-геологическая рекогносци­ ровка местности с подробным описанием форм рельефа в соответствии с требованиями СП 11-105-97. Общая протяженность маршрутов рекогносци­ ровочного обследования составила 1,35 км.

Бурение скважин производилось механическим колонковым способом станком УРБ-2А-2 начальным диаметром 151 мм, с обсадкой в неустойчивых грунтах.

На площадке нефтяной скважины № 18 пробурено 5 скважин глубиной

8,0 м.

Полевая документация, отбор, маркировка и транспортировка проб грунтов и воды выполнялась согласно требованиям ГОСТ 12071-2000.

Номенклатура грунтов соответствует ГОСТ 25100-95.

Лабораторные исследования проб грунтов и воды выполнены в соот­ ветствии с ГОСТ 30416-96, 12248-96, 5180-85, 12536-79.

Компрессионные и сдвиговые испытания проводились в приборах систе­ мы института «Гидропроект» марки КПР-1 и СПГ согласно ГОСТ 12248-96.

Показатели физических свойств грунтов обработаны методами математи­ ческой статистики на ПЭВМ согласно ГОСТ 20522-96.

Степень морозоопасности грунтов на площадке нефтяной скважины определена согласно пп. 2.136, 2.137 «Пособия по проектированию основа­ ний зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83)».

Нормативная глубина сезонного промерзания определена согласно п. 2.127 «Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83)».

Группы грунтов по трудности разработки определялись согласно табл. 1-1 СНиП 4.02-91.

С в е д е н и я о б и з у ч е н н о с т и и н ж е н е р н о - г е о л о г и ч е с к и х у с л о в и й . Све­

дений о ранее проводимых инженерно-геологических изысканиях на изыски­ ваемом участке не имеется. В 9 км юго-восточнее Западного нефтяного ме­ сторождения в 2001 г. ООО «Недра» проводили изыскания по обустройству скважины № 79 Восточно-Опалихинского поднятия Ножовского нефтяного месторождения. По результатам этих изысканий в геологическом строении до глубины 10,0м принимают участие четвертичные аллювиально­ делювиальные пески, супеси, суглинки и глины. Подземные воды встречены на глубине 1,0 - 2,3 м в аллювиально-делювиальных отложениях.

Ф и з и к о - г е о г р а ф и ч е с к и е у с л о в и я . Западное нефтяное месторождение

расположено на территории Частинского административного района Перм­ ской области. Район изысканий расположен на восточной окраине ВосточноЕвропейской платформы.

В геоморфологическом отношении район изысканий приурочен к до­ лине р. Кама, переходящей в коренной склон, осложненный логами и доли­ ной р. Шарашинский Лог.

Район работ согласно СНиП 23-01-99 относится к IB строительно­ климатическому району.

Климат рассматриваемой территории континентальный, с холодной продолжительной зимой, теплым, но сравнительно коротким летом, ранними осенними и поздними весенними заморозками. Зимой на Урале часто наблю­ дается антициклон с сильно охлажденным воздухом. Охлаждение воздуха в антициклонах происходит, главным образом, в нижних слоях, одновременно уменьшается влагосодержание этих слоев, с высотой температура воздуха в зимнее время обычно возрастает.

Особое значение, как фактор климата, имеет циклоническая деятель­ ность, которая усиливает меридиональный обмен воздушных масс. Таким образом, увеличивается климатическое значение адвекции. Непосредствен­ ным результатом этого является большая временная и пространственная из­ менчивость всех метеорологических характеристик и погоды в целом.

Характеристика климата участка изысканий приведена по данным ме­ теостанции г. Оса.

Среднегодовая температура воздуха в районе 1,6 °С.

Высотные отметки изменяются в пределах площадки 108,95 - 115,84 м (Балтийская система высот).

Геолого-литологическое строение площадки по данным бурения сква­ жин до глубины 8,0 м представлено четвертичными аллювиально­ делювиальными отложениями. Инженерно-геологический разрез по линии I - 1 приведен на рис. 1.2.

Супесь песчанистая, коричневая, пластичная, прослоями твердая. Слой вскрыт скважинами под почвенно-растительным слоем и суглинками. Мощность

0.9 - 3.7 м.

Песок мелкий, коричневый, средней плотности, средней степени водоиасышения, с прослоями песка пылеватого. Вскрыт скважиной № 2 на глу­

бине 1,3 м в виде линзы в слое супеси. Мощность 1,8 м.

Подземные воды в период изысканий (ноябрь 2001 г.) на площадке до глубины 8,0 м не вскрыты. При нарушении поверхностного стока, планиров­ ке и застройке площадки скважины № 18 в неблагоприятные периоды года возможно появление подземных вод в мягкопластичных суглинках на глуби­ не 1,5 - 2,5 м.

Физико-механические свойства грунтов. В соответствии с полевым описанием грунтов, лабораторными данными и классификацией их по ГОСТ 25100-95 на площадке нефтяной скважины № 18 до глубины 8,0 м выделены

Нормативные и расчетные характеристики суглинка ИГЭ 1 приняты по лабораторным данным и рекомендуются следующие:

•ИГЭ 1 - суглинок туго-, мягкопластичный (adQ )

Модуль деформации принят по результатам компрессионных испыта­ ний с учетом коэффициента /я* = 4,3, определенного по табл. 22 «Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83)».

За к л ю ч е н и е .

1.В настоящем отчете приводятся материалы инженерно-геоло­ гических изысканий по площадке нефтяной скважины № 18 Западного неф­ тяного месторождения, расположенного в Частинском административном районе Пермской области.

2.В геоморфологическом отношении район изысканий приурочен к долине р. Кама, осложненный логами, долиной р. Шарашинский Лог, в 550 м восточнее залива Воткинского водохранилища. Высотные отметки изменя­ ются в пределах 108,95 115,84 м по Балтийской системе высот.

3.Геолого-лигологическое строение участка представлено четвертич­ ными аллювиально-делювиальными суглинками, супесями, песками мелкими.

4. В период настоящих изысканий в ноябре 2001 г. подземные воды до глубины 8,0 м не встречены.

При нарушении поверхностного стока при планировке и застройке площадки скважины № 18 в неблагоприятные периоды года возможно появ­ ление подземных вод в мягкопластичных суглинках на глубине 1,5 -2 ,5 м.

5. Коэффициент фильтрации песчаных грунтов по результатам лабора­ торных определений составляет от 0,21 до 0,24 м/сут (среднее значение 0,23 м/сут).

Согласно табл. 11-4 «Справочного руководства гидрогеолога» [16], ко­ эффициент фильтрации для суглинков составляет 0,05 м/сут, для супесей 0,5 м/сут.

6 . В соответствии с полевым описанием грунтов, лабораторными дан­ ными и классификацией их по ГОСТ 25100-95 на площадке нефтяной сква­ жины до глубины 8,0 м выделены следующие инженерно-геологические эле­ менты:

ИГЭ 1 суглинок туго-, мягкопластичный (adQ);

ИГЭ 2 - супесь пластичная прослоями до твердой (adQ); ИГЭ 3 - песок мелкий (adO).

Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов рекомен­ дуются следующие:

•ИГЭ 1 - суглинок туго-, мягкопластичный (adQ)

к= 1,0 (п. 2.41 СНиП 2.02.01-83*).

•ИГЭ 2 - супесь пластичная прослоями до твердой (adQ)

к= 1,0 (п. 2.41 СНиП 2.02.01-83*).

•ИГЭ 3 - песок мелкий (adQ)

к= 1,1 (п. 2.41 СНиП 2.02.01-83*).

7.По степени морозоопасности согласно пп. 2.136, 2.137 «Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83)» на площадке скв. № 18 пески являются слабопучинистыми, супеси и суглинки - сильнопучинистыми грунтами.

8 . Нормативная глубина сезонного промерзания глинистых грунтов со­

гласно пп. 2.26, 2.27 «Пособия по проектированию оснований зданий и со­ оружений (к СНиП 2.02.01-83)» составляет 1,8 м, песчаных - 2,1 м.

9. Группы грунтов по трудности разработки согласно табл. 1-1 СНиП

Таким образом, наиболее важным результатом инженерно­ геологических изысканий должны являться расчетные данные геологической среды, используемые проектными организациями для принятия рациональ­ ных решений при проектировании (реконструкции) зданий и сооружений.

2. Пример использования материалов инженерногеологических изысканий при расчете осадок производственных сооружений

Полученные при инженерных изысканиях расчетные показатели свойств пород, используемые при проектировании зданий, необходимы в ос­ новном для выбора оптимального фундамента, т.е. фундамента такой конст­ рукции, при которой осадка зданий будет меньше критической. Основным методом определения полной осадки сооружений является метод послойного суммирования, при котором полная осадка определяется как сумма осадок отдельных слоев, обжатых нормальными давлениями, действующими в этих слоях. Алгоритм расчета следующий:

1. Грунтовое основание фундамента разделяется на горизонтальные слои, однородные по сжимаемости.

2.Для середины каждого расчетного слоя определяются значения:

-нормальных напряжений по формуле

Л = /* Л),

где Л) - равномерно распределенная полосообразная нагрузка;

/х - коэффициент пропорциональности; - природного напряжения по зависимости

п

Лтр, — Уи^загл ХУИ'А’ »

1

где уи- - объемный вес грунта (в необходимых случаях с учетом взвешивания

1Ei

5.В заключение сопоставляют расчетную осадку фундамента с таблич­ ной (см. табл. 2.4). В том случае, когда Spa^ меньше £пр, конструкция фунда­ мента рассчитана верно, в противном случае необходимо изменить конст­ рукцию фундамента.

При обустройстве нефтяных месторождений на территории нефтедо­ бывающих скважин располагаются буллиты, станки-качалки, газозамерные установки и другие сооружения. Ниже приводится пример расчета осадок подобных сооружений. Исходные данные: ширина фундамента 2Ь = 2 м, глу­ бина заложения h^rn = 2 м, передаваемая нагрузка на грунт Рсоор = 3 кг/см2.

Поскольку природные границы пластов ниже подошвы фундамента на­ ходятся на глубине: 1 м (уровень грунтовых вод); от 1 до 5 м (суглинок ниже уровня грунтовых вод, находящийся во взвешенном состоянии) и от 5 м и ниже - водоупорная глина; разбивку толщи основания на расчетные слои производим следующим образом:

а) суглинок выше уровня грунтовых вод мощностью h\ = 1 м принима­ ется за один расчетный слой, тем более, что разница в значениях Р. в кровле и в подошве слоя не превышает здесь 0,5 кг/см2 (первый расчетный слой);

б) суглинок ниже уровня грунтовых вод до кровли водоупорных глин разбивается на расчетные слои (начиная от уровня грунтовых вод) мощно­ стью h2= 0,4 м, Л3 = 0,6 м, Л4 = 1,0 м, h5= 1,0 м и А6 = 1,0 м так, чтобы разница в значениях Р2в смежных слоях не превышала 0,5 кг/см2;

в) глина разбивается на расчетные слои мощностью по 1,0 м.

3. Для середины каждого расчетного слоя по оси фундамента рассчи­

*Природное давление в уровне подошвы слоя 6.

** Природная нагрузка на кровлю глины.

4) находим значение природного давления на кровлю глины в предп ложении, что она является водоупором.

Оно складывается из следующих двух величин:

а) природного давления Рпр трехметрового слоя грунта выше уровня грунтовых вод с объемным весом уw - 1,9 т/м3:

/>;р = Я ^ = 3- 1,9 = 5,7т/м2;

б) давления полностью водонасыщенного суглинка ниже уровня грун­ товых вод Р\\р.

Объемный вес скелета суглинка ус при его пористости л = 33 % и удельном весе уо = 2,65 составит:

7с = 7о (1 - и) = 2,65 (1 - 0,33) = 1,78 т/м3.

Влажность суглинка при полном его водонасыщении определяется по формуле

Wn = ---- ----- = ------------------= 0,186 (в долях единицы). 0 у0(1-«) 2,65-(1-0,33)

Объемный вес водонасыщенного грунта

> = 7с (1 + Щ = 1,78 (1 + 0,186) = 2,11 т/м3.

При мощности слоя супеси ниже уровня грунтовых вод Н - 4 м давле­ ние водонасыщенной супеси на кровлю глины

/’„р = 4 • 2,11 = 8,44 т/м2.

Полное природное давление на кровлю глины

Лф6 7 = Кр + РПр =5»7 + 8 ,44 =14,14 т/м2 или 1,41 кг/см2;

5) природное давление на уровне середины слоя 7 слагается из давле­ ния на кровлю глины Рпр = 1,41 кг/см2 и давления веса половины мощно­

сти слоя глины (от кровли глины до середины слоя 7). При мощности слоя

6 ) значение Рпр для середины слоя 8 при мощности слоя hg = 1 м рас­ считываются по формуле

Лф, = Р„р, + ( ^ + = 1.51+ (д + \ ] • 2 • 0,1 = 1,71 кг/см2

Природное давление на уровне середины слоев 9 и 10 рассчитывается аналогичным образом (см. табл. 2.3);

7) нижняя граница активной зоны определяется равенством

0,2 Pnp = Pz-

При Рпр = 2,11 кг/см2 и / \ (о = 0,44 кг/см2 это условие выдерживается, а

именно:

0,2 Pmi) = 0 ,2 -2,11 = 0,42 кг/см2;

Р, =0,44 кг/см2. ZI0

Таким образом, слой 10 является нижней границей активной зоны, ни­ же которой не производится расчет осадки.

Значения природных нагрузок сведены в табл. 2.3, а эпюра распределе­ ния природной нагрузки показана на рис. 2 .1.

п о

В. Определение осадки.

Расчет осадки производится по зависимости

Результаты расчета приведены в табл. 2.4. Из табл. 2.4 видно, что пол­ ная расчетная осадка составляет 5расч = 48,8 мм. Сопоставление 5роСЧ= 48,8 мм с предельными осадками Su= 8 см = 80 мм (табл. 2.5) показывает, что расчет­ ная осадка меньше предельно допустимой, поэтому конструкция фундамента рассчитана верно.