Литература по Основам грунтоведения / Ананьев_Потапов_Инженерная Геология
геологическое районирование территории и выделить участки, наиболее пригодные под строительство крупных объектов (промышленные предприятия, жилые микрорайоны и т. д.).
Аэрокосмические методы. Для ускорения сроков съемочных работ и повышения их качества используют аэрометоды, которые особенно эффективны в районах, труднодоступных для наземного изучения
(заболоченные низменности, пустыни и т. д.). Широкое распростра-
нение в современных условиях получили методы космической съемки, для которых разработана специальная аппаратура, методики дешифрирования снимков, позволяющие получать высокоточную и достоверную геологическую информацию.
Буровые и горно-проходческие разведочные работы являются суще-
ственной частью инженерно-геологических и гидрогеологических полевых исследований. С помощью буровых скважин и горных выработок (шурфов,
штолен и др., рис. 141) выясняют геологическое строение и гидрогеологические условия строительной площадки на необходимую глубину, отбирают пробы фунтов и подземных вод, проводят опытные работы и стационарные наблюдения.
К главнейшим разведочным выработкам относят расчистки, канавы,
штольни, шурфы и буровые скважины. При инженерно-геологических работах наиболее часто используют шурфы и буровые скважины.
Расчистки, канавы и штольни относят к горизонтальным выработкам.
Их целесообразно применять на участках, сложенных крутопадающими слоями. При слабонаклонном и горизонтальном залегании слоев следует проходить шурфы и буровые скважины.
Расчистки — выработки, применяемые для снятия слоя рыхлого делювия или элювия с наклонных поверхностей естественных обнажений горных пород.
Канавы (траншеи) — узкие (до 0,8 м) и неглубокие (до 2 м) выработки,
выполняемые вручную или с помощью техники с целью обнажения коренных пород, лежащих под наносами.
Штольни — подземные горизонтальные выработки, закладываемые на склонах рельефа и вскрывающие толщи горных пород в глубине массива.
Стены штольни, как правило, крепятся, если их проходят в нескальных породах.
Шурфы — колодцеобразные вертикальные выработки прямоугольного
(или квадратного) сечения. Шурф круглого сечения называют «дудкой».
Проходку дудок легче механизировать, но по прямоугольным шурфам проще и точнее определить положение слоев в пространстве. Шурфы помогают детально изучать геологическое строение участка, производить отбор любых по размеру образцов с сохранением их структуры и природной влажности.
Недостатком является высокая стоимость и трудоемкость работ по отрывке шурфов, особенно в водонасыщенных породах. Следует отметить, что за
последнее время появились специальные шурфокопательные машины,
позволяющие проходить шурфы круглого сечения. Размер шурфов в плане зависит от их предполагаемой глубины. Чаще всего это 1 х 1 м, 1 х 1,5 м, 1,5
х 1,5 м и т. д. Диаметр дудок не превышает 1 м. Обычно глубина шурфа бывает 2—3 м, максимально до 4—5 м.
По мере проходки шурфа непрерывно ведут геологическую доку-
ментацию — записывают данные о вскрываемых породах, условиях их залегания, появлении грунтовых вод; производят отбор образцов. По всем четырем стенкам и дну делают зарисовку и составляют развертку шурфа
(рис. 142). Это позволяет более точно определить толщину слоев и элементы их залегания в пространстве.
По окончании разведочных работ шурфы тщательно засыпают, грунт утрамбовывают, а поверхность земли выравнивают.
Буровые скважины представляют собой круглые вертикальные или наклонные выработки малого диаметра, выполняемые специальным буровым инструментом. В буровых скважинах различают устье, стенки и забой (рис.
Бурение является одним из главнейших видов разведочных работ,
применяется в основном для исследования горизонтальных или поло-
гопадающих пластов. С помощью бурения выясняют состав, свойства,
состояние фунтов, условия их залегания. Вся эта работа основывается на исследовании образцов пород, которые непрерывно извлекаются из
скважины по мере ее углубления в процессе бурения. В зависимости от способа бурения и состава пород образцы могут быть ненарушенной или нарушенной структуры. Образцы ненарушенной структуры получили название керна.
К преимуществам бурения относят: скорость выполнения скважин,
возможность достижения больших глубин, высокую механизацию про-
изводства работ, мобильность буровых установок. На рис. 144 показана буровая установка, смонтированная на автомобиле. Бурение имеет свои недостатки: малый диаметр скважин не позволяет производить осмотр стенок, размер образцов ограничивается диаметром скважины, по одной скважине нельзя определить элементы залегания слоев.
Диаметр скважин, используемых в практике инженерно-геологических исследований, обычно находится в пределах 100—150 мм. При отборе образцов на лабораторные испытания скважины следует бурить диаметром не менее 100 мм. Глубина скважин определяется задачами строительства и может составлять десятки метров. При гидротехническом строительстве достигает сотен метров, при поисках нефти и газа несколько километров.
При инженерно-геологических исследованиях применяют такие виды бурения, которые позволяют получать образцы пород.
Проходка скважин в слабых и водонасыщенных породах бывает затруднена вследствие обваливания и оплывания стенок. Для их крепления применяют стальные обсадные трубы, которые опускают в скважины и продолжают бурение.
По мере проходки буровой скважины оформляется ее геологическая документация в виде геолого-литологической колонки, на которой видно, как залегают слои, их толщина, литологический тип, глубина залегания уровня грунтовых вод, места отбора образцов пород в виде керна, возраст пород в индексах (рис. 145). Буровые колонки составляют в масштабе 1:100—1:500.
После завершения бурения скважина засыпается.
Отбор образцов пород и проб воды. Отбор образцов производят из обнажений, буровых скважин, шурфов и других выработок. Пробы отбирают послойно, на всю глубину выработки, но не реже чем через каждые 0,5—1,0
м. Наиболее детально опробуется слой, который будет несущим основанием сооружений. Из всех образцов, полученных при инженерно-геологических исследованиях, 5—10 % отбирают для последующих лабораторных анализов.
Для инженерно-геологических работ обязателен отбор монолитов, т. е.
образцов с сохранением их структуры. Особенно это важно при отборе образцов из слоев связных дисперсных пород (глины, суглинки), в которых кроме структуры необходимо сохранить природную влажность. В шурфах и
обнажениях отбирают монолиты в форме, близкой к кубу, с размерами от 10
х 10 х 10 см до 30 х 30 х 30 см. Из буровых скважин с помощью грунтоносов отбирают цилиндрические монолиты высотой 20—30 м. Монолиты немедленно парафинируют для сохранения их естественной влажности, т. е.
обматывают слоем марли, пропитанной парафиногудронной смесью,
подогретой до 60—65°С. Монолиты предохраняют от сотрясения и промерзания и хранят не более 1,5 месяцев.
Помимо монолитов, отбирают образцы нарушенной структуры и образцы рыхлых пород. Вес каждой такой пробы составляет до 0,5 кг.
Пробы подземной воды берут из каждого водоносного горизонта в количестве от 0,5 до 2 л. Количество отбираемой пробы зависит от вида химического анализа (полный или сокращенный) и степени минерализации воды. Вода набирается в емкость и тщательно закупоривается.
Геофизические методы исследования обычно сопутствуют разведоч-
ным работам и в ряде случаев позволяют значительно сократить объем шурфования и бурения. В большинстве случаев они применяются параллельно с друтими исследованиями. С их помощью можно изучать физические и химические свойства пород и подземных вод, условия залегания, движение подземных вод, физико-геологические и инженерно-
геологические явления и процессы.
В практике инженерно-геофизических изысканий основное место занимают электрометрия и сейсмометрия.
Сейсмические методы основаны на различии в скоростях распространения упругих колебаний, возникающих как от естественных причин, так и от специально проводимых взрывов. В последнее время в инженерно-геологических работах используют од-ноканальные микросейсмические установки. С их помощью можно установить глубину залегания скальных пород под наносами, выявить дно речных долин,
карстовые полости, уровень грунтовых вод, мощность талых пород в вечной мерзлоте и т. д.
В сложных сейсмических условиях этот метод недостаточно точен.
Электроразведка основана на исследовании искусственно создаваемого в массивах пород электрического поля. Каждая порода, в том числе сухие и насыщенные водой, характеризуются своим удельным электрическим сопротивлением. Чем больше разнятся эти удельные сопротивления между собой, тем точнее результаты электроразведки для данной строительной площадки.
Наибольшее применение при инженерно-геологических исследованиях нашли электропрофилирование и вертикальное электрозондирование (ВЭЗ).
При электропрофилировании на исследуемом участке забивают в грунт серию створов и на каждом из них измеряют сопротивление пород путем перемещения прибора с фиксированным положением электродов (рис. 146).
Это дает сведения об изменении на участке удельного сопротивления, что может быть связано, в частности, с наличием пустот карстового происхождения.
Вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ) позволяет определять глубину залегания коренных пород и уровень подземных вод, дна речных долин, выделять слои различного литологического состава, в том числе
водопроницаемые и водоупорные пласты и т. д. Сущность этого метода заключается в том, что по мере увеличения расстояния между питающими электродами А и Б (рис. 147) линии токов перемещаются в глубину. Глубина электрического зондирования зависит от расстояния между точками А и Б и составляет в среднем 1/3 (или 1/4) этого расстояния. Измеряя силу тока между питающими электродами
А и Б и разность потенциалов между приемными электродами В и Г,
можно найти значения электрического сопротивления пород. По этим данным, например, можно уже построить геологический разрез. На рис. 148
показана кривая ВЭЗ в сопоставлении с данными бурения. Рисунок показывает, что ВЭЗ четко определяет геологическое строение данной толщи пород.
Геологические карты и разрезы. После окончания работ по инженерно-
геологической съемке и проходке буровых скважин и горнопроходческих выработок создаются геологические карты и разрезы, которые являются важнейшей и обязательной геологической документацией при решении вопросов строительства. Карты составляются в основном для больших площадей, где намечается крупное строительство. Разрезы создаются во всех без исключения случаях строительства.
Геологические карты представляют собой проекцию геологических структур на горизонтальную плоскость. По этим картам можно судить о площади распространения тех или иных пород, условиях их залегания,
дислокациях и т. д.
При построении геологических карт используют топографические карты соответствующего масштаба.
Все карты подразделяют на карты коренных пород и четвертичных отложений (рис. 149).
Четвертичные отложения покрывают поверхность земли почти сплошным чехлом, скрывая от глаз человека коренные породы, или, иначе говоря, породы дочетвертичного возраста. На картах четвертичных отложений принято показывать расположение в плане пород различного происхождения (речные, ледниковые и т. д.) и литологи-ческого состава,
расположенных на поверхности земли (рис. 149, I).
Карты коренных пород показывают горные породы (характер залегания,
литологический состав и т. д.), которые располагаются под
четвертичными отложениями и скрыты от прямого наблюдения (рис. 149,
линия II). Среди геологических карт коренных пород выделяют несколько видов: стратиграфические, литологические и лито-лого-стратиграфические.
Кроме того, для различных целей составляют карты специального назначения, среди которых основное место занимают инженерно-
геологические, гидрогеологические и карты строительных материалов.
Стратиграфическая карта показывает границы распространения пород различного возраста. Породы одного и того же возраста на карте обозначают условными буквенными индексами и окрашивают одним цветом. Так,
породы юрского периода —синим, мелового —зеленым и т. п.
Стратиграфическая карта обычно сопровождается стратиграфической колонкой, которая отражает порядок напластования пород по их возрасту.
Литологическая карта отражает состав пород. Каждую породу обозначают условным значком (рис. 150). В практике геологических исследований для строительства чаще составляют литолого-стратигра-
фические карты, на которых показаны возраст и состав пород.
Инженерно-геологические карты —это сведения о важнейших инженерно-геологических факторах в пределах изучаемой территории.
Каждая инженерно-геологическая карта — понятие собирательное и состоит из собственно карты, условных обозначений, геологических разрезов и пояснительной записки.
Для составления инженерно-геологических карт используют карты топографические, геологические всех видов, гидрогеологических ис-
следований, свойств породы и т.д.
Инженерно-геологические карты бывают трех видов: 1) инженерно-
геологических условий, 2) инженерно-геологического районирования и 3)
инженерно-геологические карты специального назначения Карта инженерно-геологических условий содержит информацию с
расчетом на удовлетворение всех видов наземного строительства. Ее используют для общей оценки природных условий местности, где будет