Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Решение комплексных проблем по разработке метода контроля качества производства работ по усилению грунтов основания
.pdf
41
Наличие опасных геологических процессов и явлений (данные
МОНИТОРИНГ
ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ
ГЕОДИНАМИЧЕСКИЙ
ГЕОХИМИЧЕСКИЙ
ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЙ
Геодезический
Сейсмический
Мониторинг оползней
мониторинга геологической среды города) требует, в большинстве случаев,
производства работ по усилению грунтов оснований зданий и сооружений.
С 2002 года на кафедре ГСХ РГСУ анализируются опасные геологические
процессы и явления, за 12 лет накоплен опыт, который отражен в монографиях и
учебных пособиях кафедры ГСХ РГСУ под руководством Шеиной С.Г. [26-46].
Система комплексного мониторинга, позволяющую вести систематические
наблюдения за участками и объектами, находящимися на них (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Структура мониторинга геологической среды
Использование многоцелевого типового комплекса геофизических
методов при ведении мониторинга геологической среды
При решении инженерно-геологических, гидрогеологических и
экологических задач используются геофизические исследования. Как правило,
наибольшее внимание уделяется верхней зоне земной коры, максимально
подвергающейся антропогенно-техногенному воздействию. Экзогенные
геологические процессы проявляются в ней наиболее интенсивно. Мощность
земной коры, как правило, может ограничиваться первыми десятками метров.
Данных условий достаточно для ведения мониторинга состояния геологической
среды [8].
Получение недостающих данных для построения актуальных карт
проявления неблагоприятных геологических процессов обуславливается
42
использованием инженерно-геофизических работ при ведении мониторинга
состояния геологической среды. Они включают в себя решения задач:
изучения строения геологического разреза;
оценки физико-механических свойства грунтов;
определения глубины залегания подземных вод и мест заложения скважин;
прогноза условий реконструкции и эксплуатации сооружений.
В состав инженерно-геофизических работ для проведения мониторинга
входит электро- и сейсморазведка, георадарная съемка и контрольное бурение.
Этот комплекс технологичен и позволяет оценить строение разреза, состояние и
физико-механические свойства грунтов.
В отличие от бурения, являющегося дискретным (точечным) методом
изучения разреза, геофизика позволяет оценить объемное состояние массива, в
частности, свойства и строение грунтов, определить представительность
бурения и сопоставить данные опробования грунтов и точечных методов
изучения разреза. Полная картина геологических условий получается из оценки
объемного состояния массива.
В инженерной геологии и гидрогеологии информативность
геофизических методов определяется их эффективным комплексированием,
оптимизацией сети и направления работ. Предварительное решение вопроса о
составе геофизического комплекса предусматривает создание предварительной
модели территории работ. Для этого производится анализ фондовой
информации и непосредственно в ходе геофизических исследований,
выполняется оперативная интерпретация данных различных методов во
взаимной увязке. Уточнение комплекса методов работ и сетки обследования
является результатом проведенного исследования (табл. 3.1).
Разработка единого системного подхода является необходимым условием
проведения геофизических работ, которые выполняются в разнообразных
геологических и ландшафтных условиях, приобретающих все более
значительный характер. Реализация системного подхода позволяет более четко
43
поставить задачи каждой стадии работ, формируя оптимальный комплекс,
Категория сложности
инженерно-
геологических
условий
Количество точек наблюдений на 1000 м2 инженерногеологической съемки /в том числе горных выработок
Масштаб инженерно-геологической съемки
1:200000
1:100000
1:50000
1:25000
1:10000
I
0,5 / 0,15
1 / 0,35
2,3 / 0,9
6 / 2,4
25 / 9
II
0,6 / 0,18
1,5 / 0,5
3 / 1,4
9 / 3
30 / 11
III
1,1 / 0,35
2,2 / 0,7
5,3 / 2
12 / 4
40 / 16
последовательность и масштабы выполнения геофизических исследований, и
будет сопровождаться использованием наиболее целесообразных сочетаний
геофизических и сопредельных методов, оперативно привлекая новые
достижения науки и практики.
Инженерно-геофизические работы для мониторинга включают в себя:
электроразведку методами вертикального (ВЭЗ), дипольного (ДЭЗ) и
иных видов электрического зондирования [15];
электроразведку методами электромагнитного (ЭМП), дипольного (ДЭП),
срединного градиента (СГ) и других видов электрического профилирования;
электроразведку методом георадарного профильного зондирования
[8,19];
малоглубинную сейсморазведку методами преломленных (МПВ) и
отраженных (МОВ) волн с ударным возбуждением колебаний [20,21];
заверочное бурение, сопровождаемое в отдельных случаях методами
скважинной геофизики.
В табл. 3.2 приведен пример состава многоцелевого типового комплекса
геофизических методов, применяемого при решении задачи съемки масштаба
1:20000 в типовых условиях. По результатам его данных с учетом особенностей
условий конкретной территории съемки формируется рациональный комплекс
методов, ориентированный на оптимальное достижение поставленной перед
съемкой цели.
Таблица 3.1
Объемы инженерно-геологических изысканий
44
Таблица 3.2
Состав многоцелевого типового комплекса
геофизических методов (технология должна
соответствовать инструктивным
требованиям)
Геолого-геофизическая информация с
помощью типового комплекса
геофизических методов
Работы по всей площади (используются
априорные данные):
аэрогеофизическая съемка (магнитная,
тепловая, радиоволновая и др.);
Работы на отдельных маршрутах (в
последовательности выполнения):
магниторазведка;
гравиразведка;
электроразведка ЭП;
электроразведка ВЭЗ или на
отдельных маршрутах ВЭЗ-ВП;
сейсморазведка МОВ и/или на
отдельных маршрутах МПВ;
работы в скважинах;
каротаж сопротивлений (КС);
каротаж самопроизвольной
поляризации (ПС);
гамма-каротаж (ГК)
Предварительная схема
геотектонического районирования
Геофизические карты и разрезы
Карты изогипс опорных и
маркирующих горизонтов
Предварительная схема
геологической структуры
Карта, уточняющая типовые
особенности гидрогеологических,
инженерно-геологических условий.
Физико-геологическая модель
Многоцелевой типовой комплекс геофизических методов, используемых при
инженерно-геологической и гидрогеологической съемке
Следовательно, использование многоцелевых типовых, рациональных
комплексов геофизических методов при технологии ведения мониторинга
состояния геологической среды (рис. 3.2) состоит из:
сбора и обработки материалов изысканий и исследований прошлых
лет;
разбиения территории города на сетку квадратов размером 1000м x
1000м с сетью наблюдательных точек в каждом (в соответствии с табл. 2.2);
анализа и оценки гидрогеологической обстановки с периодичностью
два раза в год (весна - осень) в наблюдательных точках с использованием
геофизических методов;
обработки и внесения в базу данных результатов инженерно-
геологических изысканий на территории города;
45
пространственного анализа результатов с использованием электронной
1.Сбор и обработка
материалов изысканий и
исследований
4.Обработка и внесение в базу
данных результатов инженерно-
геологических изысканий на
территории города
2.Разграничение территории города в
зонах оползневой опасности на сетку
квадратов размерами 1000м х 1000м
с сетью наблюдательных точек
3.Анализ и оценка гидрогеологической обстановки
в зонах оползневой опасности с периодичностью
два раза в год (весна-осень) в наблюдательных
точках с использованием геофизических методов
5.Пространственный анализ
результатов с
использованием электронной
карты города
6.Агрегирование полученной
информации в ГИС
9.Корректировка прогнозов.
Ежегодное обследование
8.Построение постоянно
действующей имитационной
модели геологической среды
7.Ежегодная актуализация
электронных карт города по
гидрологии
карты города;
агрегированного получения информаций в ГИС;
ежегодного обновления электронной карты города по гидрогеологии;
построения постоянно действующей модели геологической среды;
корректировки прогнозов.
Рис. 3.2. Алгоритм технологии ведения мониторинга состояния геологической
среды с использованием геофизических методов
Данные мониторинга геологической среды включены в блок входящей
информации имитационной модели геологической среды города. По результатам
данных мониторинга геологической среды строится ее имитационная модель,
благодаря которой в режиме реального времени проводится корректировка
46
генеральных планов и планов детальной планировки городской территории (рис.
гидрогеологическая карта
геологическая карта
карта скорости подъема
грунтовых вод
карта крутизны склонов
карта с зонами
геологического риска
БЛОК АНАЛИЗА И
ПОСТРОЕНИЯ
ЭЛЕКТРОННЫХ КАРТ С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИС
решение о правилах
реконструкции
территории
решение о превентивных
мероприятиях
решение о защитных
мероприятиях
БЛОК ПРИНЯТИЯ
РЕШЕНИЙ
прогнозы изменения
геологической среды
прогноз изменения
гидрогеологической
среды
прогноз изменения
геологического риска
территории
БЛОК ПРОГНОЗОВ
РАЗРАБОТКА/КОРРЕКТИРОВКА ГЕНЕРАЛЬНЫХ ПЛАНОВ И ПЛАНОВ
ДЕТАЛЬНОЙ ПЛАНИРОВКИ
ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ
ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ
геофизические исследования
дешифрование аэро- и
космоматериалов
проходка горных выработок
данные инженерно-
геологических изысканий
данные инженерно-
геологических изысканий
прошлых лет
БЛОК ВХОДЯЩЕЙ
ИНФОРМАЦИИ
3.3) с учетом возможности развития опасных геологических процессов.
Рис. 3.3. Блок-схема построения имитационной модели геологической среды
На ее основе работает блок анализа и построения электронных карт,
которые поступают в блок принятия решений о правилах проведения
реконструкции с применением превентивных и защитных мероприятий.
Завершающий блок прогнозов позволяет производить корректировку генеральных
планов развития городов.
47
Путем наложения электронных карт в среде ARC GIS была построена
Группа
инженерно-
геологических
условий
Инженерно-
геологические
условия
Глубина
залегания
УГВ
Зоны
риска
Скоростью
подъема
УГВ за
период 1970-
2000 гг.
Категории
риска
1
Лёссовые
просадочные II
типа
>8(10)
1
Подъема нет
Малоопасная
2
до 15 см/год
3
15-30 см/год
Опасная
4
30-50 см/год
5
50-60 см/год
Чрезвычайно
опасная
6
>60 см/год
2
Лёссовые
просадочные I
типа
3-8 м
7
Подъема нет
Малоопасная
8
до 15 см/год
9
15-30 см/год
Опасная
10
30-50 см/год
11
50-60 см/год
Чрезвычайно
опасная
12
>60 см/год
3
Пойменные
отложения
0,5-3 м
13
Подъема нет
Чрезвычайно
опасная
14
до 15 см/год
15
15-30 см/год
4
Лёссовые
непросадочные
2,5-4 м
16
Подъема нет
Малоопасная
17
до 15 см/год
18
15-30 см/год
Опасная
19
30-50 см/год
20
50-60 см/год
Чрезвычайно
опасная
21
>60 см/год
5
Лёссовые
непросадочные
4,1-10 м
22
Подъема нет
Малоопасная
23
до 15 см/год
24
15-30 см/год
25
30-50 см/год
26
50-60 см/год
карата геологического риска (рис. 3.4) карта риска оползневой опасности
города (рис. 3.5).
Методика оценки геологического риска включает в себя 4 категории
чрезвычайно опасная, опасная, малоопасная и неопасная. В частности, для
г. Ростова-на-Дону зонирование геологического риска выполнено по скорости
подъема уровня грунтовых вод (табл. 3.3). На рис. 3.4 представлена
электронная карта г. Ростова-на-Дону с нанесенными на ней зонами
геологического риска на территории города Ростова-на-Дону.
Таблица 3.3
48
Инженерно-геологические
условия
Глубина залегания УГВ
Скоростью подъема УГВ за
период 1970-2000 гг.
Последовательное наложение
электронных карт в среде
ArcGis ERSI
Карта г. Ростова - на - Дону с зонами геологического риска
Рис. 3.4. Электронное картирование зон геологического риска на территории
города Ростова-на-Дону
Учитывая глубину залегания уровня грунтовых вод, степень пригрузки и
крутизну склонов, инженерно-геологические условия, и скорость подъема
уровня грунтовых вод, предложены три категории геологического риска: 1 –
малоопасная; 2 – опасная; 3 – чрезвычайно опасная (табл. 3.4).
На рис. 3.5 представлена электронная карта г. Ростова-на-Дону с
нанесенными на ней склонами на примере г. Ростова-на-Дону.
Анализ зон геологического риска показал, что даже наиболее
благоприятные к освоению участки недостаточно устойчивы и не защищены от
опасных природных явлений. Более того, иногда необходима реконструкция
заведомо неблагоприятных территорий (из-за отсутствия альтернативных
вариантов). В таких ситуациях важнейшим элементом мероприятий,
выполняющихся до реконструкции объекта, является сооружение укрепляющих
49
сооружений и инженерная подготовка территории посредством эффективного
Группа
ИГ-
услови
й
Инженерно-
гелогические
условия
Глубина
залегания
грунтовых
вод
Скоростью
подъема
УГВ,
см/год
Давление
на склон
кПа
Крутизна
склона,
град.
Категории
риска
1
Лёссовые
просадочные
грунты II типа
>10 м
Подъема нет
До 150
До 10
Малоопасная
4.1 – 10 м
до 15
150-250
10-25
Опасная
0 – 4 м
>15
>250
>25
Чрезвычайно
опасная
2
Лёссовые
просадочные
грунты I типа
>10 м
Подъема нет
До 150
До 10
Малоопасная
4.1 – 10 м
до 15
150-250
10-25
Опасная
0 – 4 м
>15
>250
>25
Чрезвычайно
опасная
3
Пойменные
отложения
0 – 10 м
Подъема нет
До 150
До 10
Чрезвычайно
опасная
4
Лёссовые
непросадочные
грунты
>10 м
Подъема нет
До 150
До 10
Малоопасная
4.1 – 10 м
до 15
150-250
10-25
Опасная
0 – 4 м
>15
>250
>25
Чрезвычайно
опасная
градостроительного планирования. Такие мероприятия включают в себя
устройство регулирования стока подземных и поверхностных вод, подпорных
стенок, проведение специальных работ по инженерной подготовке территории
таких как: закрепления грунтов, искусственное изменение рельефа и др.
Таблица 3.4
состояния геологической среды, часто приводят к необоснованным
инвестиционным затратам. Данные мониторинга помогают изыскателю дать
прогноз проявления опасных геологических процессов и явлений, а
проектировщику на основании инженерных изысканий подобрать
оптимальные проектные решения в том числе технологии производства работ
по усилению оснований.
Управленческие решения, не оперирующие результатами мониторинга
50
Рис. 3.5. Электронное картирование зон оползневой опасности на территории
города Ростова-на-Дону
3.3. Анализ технологий производства работ по усилению оснований
Исторически, впервые в 1922-1923 гг., цементация была применена в
России при строительстве плотины «Волховстроя». С тех пор данный метод
закрепления оснований получил развитие и в современных условиях широко
применяется в основном при усилении оснований реконструированных
сооружений (см. рис. 3.6).
Принципиальная схема цементации (закрепления) основания под
фундаментом реконструируемого сооружения с использованием «манжетной»
технологии.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]