книги из ГПНТБ / Абрамов, С. П. Техническое нормирование и стандартизация инженерно-геологических изысканий в строительстве

пользуется для вычисления классификационных пока* зателей и в расчетах устойчивости зданий и сооружений, то методы его определения не могут быть объектами техни­ ческого нормирования и стандартизации. Поскольку они не будут многократно применяться или иметь перспективу многократного и массового применения.

Приведенные примеры и рассуждения показывают, что отнесение классификации грунтов к числу определяющих объектов технического нормирования и стандартизации вполье разумно и правомерно. Сложность и трудность в дан­ ном случае заключается в том, чтобы из всего многообразия существующих классификаций грунтов при отсутствии общепринятой выбрать или разработать только одну, но та­

инженерной геологии нет. В настоящее время в учеб­ ных целях рекомендуется использовать общую классифи­ кацию грунтов [58]. На производстве используют частные классификации грунтов главы СНиП П-Б. 1-62. Именно это обстоятельство показывает, что сам по себе выбор опре­ деляющего объекта не решает задачи в целом, такой объект должен быть еще однозначно установлен. Этому вопросу будет посвящен следующий параграф данной главы.

Столь же правомерно отнесение к определяющим объек­ там технологической схемы инженерно-геологических изыс­ каний, поскольку от этой схемы зависит последовательность выполнения комплексных видов инженерно-геологических работ. Технологической схеме подчинено сочетание различ­ ных методов получения информации в зависимости от тре­ буемой точности и надежности ее, рациональное соотноше­ ние различных методов получения информации об инже­ нерно-геологических условиях строительства между собой и т. д. Все перечисленные показатели состава работ и соот­ ношения различных методов их выполнения обычно явля­ ются объектами технического нормирования в нормативных документах, посвященных отдельным комплексным видам инженерно-геологических работ и изысканиям для основных видов строительства в целом.

Известно, что экономическая эффективность любого производства и выполнение инженерно-геологических изыс­ каний, в том числе, во многом определяется его рациональ­ ной организацией. Максимальная эффективность геолого­ разведочных работ достигается выполнением их по этапам

132

и стадиям Г55]. Такая технологическая схема является наи­ более рациональной для производства всех работ геологи­ ческого характера, поскольку планирование и проектирова­ ние последних осуществляется на основе гипотез, которые в процессе работы могут изменяться. Объективно сущест­ вующая необходимость корректировки программы инже­ нерно-геологических изысканий по мере выполнения от­ дельных видов изыскательских работ также предопределяет необходимость производства инженерно-геологических изысканий по этапам. Обоснованию рациональной техноло­ гической схемы выполнения инженерно-геологических изыс­ каний по этапам посвящен третий параграф данной главы. Здесь же уместно разобрать вопросы, связанные с тем, как технологическая схема производства инженерно-геологи­ ческих изысканий будет определять некоторые аспекты технического нормирования и стандартизации и, в частности, выбор метода производства работ.

Практически любая задача, стоящая перед геологом, работающим по обоснованию проектов зданий и сооруже­ ний, может быть решена различными методами, каждый из которых обладает определенной степенью точности, разной информативностью, стоимостью и временем выпол­ нения отдельных операций. Обычно методы, характери­ зующиеся незначительной трудоемкостью, малой стои­ мостью и быстротой выполнения, дают информацию пони­ женной точности и надежности, тогда как дорогие и трудо­ емкие методы выполнения работ дают надежную и точную информацию. В качестве примера можно рассмотреть ме­ тоды, применяемые для изучения геологического разреза — наиболее типичной задачи при производстве инженерно­ геологических изысканий для обоснования проектов всех без исключения зданий и сооружений.

Для. изучения геологического разреза в равнинной мест­ ности при полном отсутствии естественных обнажений гор­ ных пород и при условии горизонтального или слабо на­ клонного залегания последних могут быть применены ме­

ходка шурфов. Все методы этого ряда имеют различную информативную способность, которая может меняться в за­ висимости от сложности геологического разреза, состава и состояния слагающих его грунтов и ряда других факто­ ров-. Самые надежные и точные результаты могут быть по­

133

лучены при наличии непосредственного доступа геолога к изучаемому разрезу, т. е. в случае вскрытия разреза шурфами или скважинами большого диаметра. Однако операции по проходке шурфов и скважин большого диа­ метра являются наиболее трудоемкими и дорогостоящими. Именно это обстоятельство ограничивает использование указанных методов для вскрытия и изучения геологического разреза при инженерно-геологических изысканиях. Хотя в ряде случаев при необходимости вскрытия и изучения геологического разреза на глубине 2—3 м от поверхности земли шурфам отдается предпочтение перед другими ме­ тодами .

Наиболее часто для решения указанной задачи приме­ няются буровые скважины, однако их проходка также мо­ жет быть осуществлена различными способами, имеющими свои преимущества и недостатки. По этой причине в ряде публикаций, посвященных практике изысканий в той или иной стране [69], обсуждается вопрос о сочетании в целях снижения общей стоимости инженерно-геологических изыс­ каний алмазного бурения как более дорогостоящего, но дающего наиболее точную информацию, с другими спо­ собами, более дешевыми, но менее точными. У нас в стране вопросы точности отражения разреза при различных спо­ собах бурения инженерно-геологических скважин освещены в работе [35]. В ней отмечается, что применяемые при про­ изводстве инженерно-геологических изысканий способы бурения отражают геологический разрез с различной степенью точности.

Другие методы установления геологического разреза не дают возможности непосредственно изучить слагающие его грунты. Их применение основывается на использова­ нии корреляционных зависимостей, существующих между составом грунтов и его свойствами, с одной стороны, и пока­ зателями, фиксируемыми при производстве работ пенетра- ционно-каротажными, геофизическими и зондировочными методами, с другой. Очевидно, что чем больше фиксируется таких показателей, тем точнее и надежнее может быть осуществлена геологическая интерпретация получаемых этими методами результатов, точнее и надежнее установлен и изучен геологический разрез. По этой причине пенетра- ционно-каротажный метод имеет значительные преимущест­ ва перед геофизическими и зондировочными. По естествен­ ной радиоактивности он представляет возможность судить о литологическом составе грунтов (чем выше естественная

134

радиоактивность, тем больше глинистость), по результатам нейтрон-нейтронного каротажа — о естественной влажности грунтов, по результатам гамма-гамма каротажа — о плот­

и статического зондирования, для интерпретации резуль­ татов которых используются только данные о сопротивле­ нии внедрению зонда, пенетрационно-каротажный метод дает гораздо большую информацию. Во многих случаях его можно применять в качестве самостоятельного, не сочетая с другими методами, тогда как для надежной и однозначной интерпретации результатов динамического, статического зон­ дирования и вертикального электрического зондирования их необходимо использовать только в комплексе с буровыми работами.

Итак, всё методы установления и изучения геологичес­ кого разреза дают различную информацию разной надеж­ ности и точности. Поэтому производство инженерно-гб&ло- гических изысканий по этапной технологической схеме, когда каждый этап подчинен решению конкретной проект­ ной задачи, позволит определить рациональное соотноше­ ние различных методов установления геологического раз­ реза на каждом этапе. Естественно, что рациональное соот­ ношение различных методов установления и изучения гео­ логического разреза будет изменяться от этапа к этапу в сто­ рону возрастания объемов буровых и шурфопроходческих работ, обеспечивающих получение более надежной и точ­ ной информации о геологическом разрезе, но более дорогих

итрудоемких. Это возрастание связано также с необхо­ димостью решения и других задач, в частности, с изучением

иоценкой физико-механических свойств грунтов, их фильт­ рационных свойств и т. д. Только при полной привязке производства инженерно-геологических изысканий к по­ этапной технологической схеме можно будет осуществить

всоответствующих нормативных документах строгую и оп­

тимальную регламентацию состава работ, методов их выпол­ нения, сочетания этих методов, последовательности произ­ водства работ каждым методом.

К числу определяющих объектов технического норми­ рования и стандартизации инженерно-геологических изыс­ каний следует также отнести классификацию категорий сложности инженерно-геоЛогических условий. Такая клас­ сификация, не устанавливая непосредственно объектов технического нормирования и стандартизации, определяет

135

количественные показатели выполнения работ тем или иным методом, т. е. позволяет нормировать в зависимости от сложности инженерно-геологических условий объемы инженерно-геологических изысканий. Обычно в норматив­ ных документах Госстроя СССР по инженерным изыска­ ниям для основных видов строительства, а также в рес­ публиканских и ведомственных документах того же назна­ чения, категории сложности инженерно-геологических условий определяют масштабы инженерно-геологических съемок. От них зависит количество точек наблюдения при производстве инженерно-геологической съемки того или иного масштаба. Категории сложности определяют расстоя­ ния между точками заложения буровых скважин при про­ изводстве инженерно-геологической разведки для обосно­ вания проекта того или иного сооружения, что в конечном итоге сводится к установлению общего их количества на объекте изысканий. Чем выше категория сложности инженерно-геологических условий, тем крупнее масштаб съемки, больше точек наблюдения и меньше расстояния между скважинами. Если какой-либо показатель не норми­ руется в количественном выражении, то отнесение инже­ нерно-геологических условий объекта изысканий к более высокой категории предоставляет геологу право без до­ полнительного обоснования увеличивать объемы соответ­ ствующих работ по сравнению с объемами, выполненными для аналогичных объектов в более простых инженерно­ геологических условиях. Все это свидетельствует о право­ мерности выбора классификации категорий сложности инженерно-геологических условий в качестве определяю­ щего объекта технического нормирования и стандартиза­ ции. Однако, как и в случае с рассмотренными ранее дру­ гими определяющими объектами, классификацию катего­ рий сложности инженерно-геологических условий, удовлет­ воряющую запросам изысканий для обоснования проектов разнообразных сооружений, нужно еще разработать. Обос­ нование такой классификации приведено в четвертом пара­ графе данной главы.

Таким образом, в качестве определяющих объектов тех­ нического нормирования и стандартизации инженерно­ геологических изысканий выбраны: классификация грунтов (или классификационная их схема), технологическая схема производства инженерно-геологических изысканий по эта­ пам и классификация категорий сложности инженерно- , геологических условий,

135

2. ОБЩАЯ КЛАССИФИКАЦИОННАЯ СХЕМА ГРУНТОВ

В 1957 г. группой ученых [56] были сформулированы принципиальные положения, ставшие основой разработан­ ной ею общей инженерно-геологической классификации горных пород и почв.

Эти принципиальные положения следующие:

а) инженерно-геологическая классификация рассматри­ вает горные породы и почвы как грунты;

б) классификации грунтов могут быть общими, част­ ными, региональными и отраслевыми.

Общие классификации ставят перед собой задачу по возможности охватить все наиболее распространенные типы горных пород и почв и охарактеризовать их как грунты.

Частные классификации подразделяют и детально рас­ членяют отдельные группы грунтов по одному или несколь­ ким признакам (классификация песчаных грунтов по гра­ нулометрическому составу, глинистых грунтов — по числу пластичности и т. д.). Частные классификации грунтов яв­ ляются дополнением и развитием общих классификаций и, в отдельных случаях, могут быть одной из составных их частей.

Региональные классификации грунтов рассматривают грунты применительно к определенной территории, исходя из представлений о геологических формациях и фациях.

Отраслевые классификации грунтов составляются в соот­

приводят классификацию, вошедшую в СНиП П-Б. 1-62, а также классификацию крепости горных пород М. М. Протодьяконова;

в) основными признаками (критериями), которые необ­ ходимо и достаточно учитывать в общей инженерно-гео­ логической классификации, являются геологические, хи­ мико-минералогические и петрографические признаки, фи­ зическое состояние, стойкость и механическая прочность породы.

Под геологическими признаками авторы понимают гео­ логический возраст, генезис и условия существования по­

роды, ее фациальную принадлежность, форму залегания и т. д.

Химико-минералогические и петрографические призна­ ки объединяют минералогический и гранулометрический

137

сослав породы, структуру и текстуру породы, степень и ха­ рактер засоления и сцементированности, состав обменных катионов.

Физическое состояние породы — это степень ее выветрелости, наличие или отсутствие трещиноватости, уплот­ нение, степень обводнения и агрегатное состояние воды.

Стойкость породы — это способность ее сопротивляться факторам выветривания.

Механическую прочность следует, по мнению авторов, выделить особо.

Подводя итоги положения, они заключают, что призна­ ки первых групп являются ведущими, определяющими признаки других групп;

г) в классификации не могут быть в равной мере отра­ жены все существенные признаки. Они должны устанавли­ ваться в зависимости от характера породы;

д) в основе общей инженерно-геологической классифи­ кации горных пород должны лежать общеизвестные группы пород, которые одновременно являются важнейшими ге­ нетическими и петрографическими группами. Это магмати­ ческие, метаморфические и осадочные породы. Наряду с ними в инженерно-геологической классификации должны быть рассмотрены почвы и искусственные грунты;

е) инженерно-строительные свойства почв и горных пород, обусловленные их петрографическими особенностя­ ми, формируются в процессе их генезиса и последующего эпигенеза или гипергенеза. Авторы подчеркивают, что ге­ нетический тип породы не может явиться основой инже­ нерно-геологической классификации, потому что петро­ графические особенности горных пород возникают не толь­ ко в процессе их формирования, но и под влиянием различ­ ных поцессов, которые могут существенно изменить состав, структуру и текстуру пород на протяжении всей истории их существования. Генезис пород обязательно должен учи­ тываться при их инженерно-геологической оценке, но пере­ оценивать его роль в определении инженерно-строительных свойств породы нельзя;

ж) конечной целью общей инженерно-геологической классификации горных пород должно быть такое их расчле­ нение, чтобы каждое из подразделений объединяло породы с близкими инженерно-строительными свойствами, обуслов-' ливающими поведение пород во взаимодействии с соору­ жениями. Поскольку инженерно-строительные свойства определяются составом, структурой и текстурой горных по­

138

род и почв, т. е. теми.особенностями, которые присущи дан­ ному петрографическому типу, то в основе общей инженер­ но-геологической классификации должны лежать петрогра­ фические типы грунтов.

Перечисленные принципиальные положения по разра­ ботке общей инженерно-геологической классификации грун­ тов и составленная на их основе классификация были обсуж­ дены и одобрены в 1957 г. «Совещанием по инженерно­ геологическим свойствам горных пород и методам их изу­ чения». Несмотря на то что общая классификация грунтов была одобрена, она не была воспринята проектировщиками и строителями — потребителями материалов инженерно­ геологических изысканий. Поэтому специалисты проектно­ изыскательских и изыскательских организаций продолжа­ ли и продолжают использовать в своей практической дея­ тельности набор частных классификаций, составляющий основу «номенклатуры» грунтов СНиП П-Б.1-62.

В последующем Е. М. Сергеев с группой своих сотруд­ ников [58] ревизовал перечисленные выше принципиальные положения, исключив из их перечня первые два, несколько изменил и расширил «общую инженерно-геологическую классификацию пород и почв (грунтов)». Эта классифи­ кация представлена в табл. 2. Сами авторы дают ей сле­ дующую характеристику, приводимую с некоторыми сокра­ щениями: «Выделение классов, групп и подгрупп грунтов проводилось по следующим соображениям:

Застывание магмы приводит к образованию магмати­ ческих пород, для которых характерно наличие жестких кристаллизационных связей между частицами. Такого же типа связи возникают в процессе метаморфизма, при обра­ зовании метаморфических пород. Известно, что ... магмати­ ческие породы подразделяются на глубинные (интрузивные)

иизлившиеся (эффузивные), а метаморфические—на ре­ гионально-метаморфические и контактово-метаморфические. Магматические и метаморфические породы в зоне гипергенеза... подвергаются разрушению. На первой стадии про­ цесса выветривания '... формируются крупнообломочные

ипесчаные породы, в которых связь между отдельными слагающими их частицами отсутствует. Эти породы можно назвать обломочными несцементированными грунтами.

При дальнейшем развитии процесса выветривания ...

из магматических, метаморфических и ряда осадочных по­ род образуются разнообразные лёссовые и глинистые по­ роды, между частицами которых возникает новый тип

139

Динамометаморфизованные Милониты, катаклази- (катакластические) ты, тектонические брек-

чин и др.