Инженерно-геологические изыскания

Инженерно-геологические изыскания должны обеспечивать комплексное изучение инженерно-геологических условий района (площадки, участка, трассы) проектируемого строительства, включая рельеф, геологическое строение, геоморфологические и гидрогеологические условия, состав, состояние и свойства грунтов, геологические и инженерно-геологические процессы, изменение условий освоенных (застроенных) территорий, составление прогноза возможных изменений инженерно-геологических условий в сфере взаимодействия проектируемых объектов с геологической средой с целью получения необходимых и достаточных материалов для проектирования, строительства и эксплуатации объектов.

В состав инженерно-геологических изысканий входят:

сбор и обработка материалов изысканий прошлых лет;

дешифрирование космо- аэрофотоматериалов и аэровизуальные наблюдения;

маршрутные наблюдения (рекогносцировочное обследование);

проходка горных выработок;

геофизические исследования;

полевые исследования грунтов;

гидрогеологические исследования;

сейсмологические исследования;

сейсмическое микрорайонирование;

стационарные наблюдения;

лабораторные исследования грунтов и подземных вод;

обследование грунтов оснований существующих зданий и сооружений;

камеральная обработка материалов;

составление прогноза изменений инженерно-геологических условий;

оценка опасности и риска от геологических и инженерно-геологических процессов;

составление технического отчета.

Необходимость выполнения отдельных видов инженерно-геологических работ, условия их комплексирования (при инженерно-геологической съемке и др.) и заменяемости следует устанавливать в программе инженерных изысканий на основе технического задания заказчика и с учетом стадийности проектирования, сложности инженерно-геологических условий, уровня ответственности проектируемых зданий и сооружений (геотехнических категорий объекта).

Текстовая часть технического отчета по результатам инженерно-геологических изысканий для разработки предпроектной документации должна содержать следующие разделы и сведения:

Введение — основание для производства работ, задачи инженерно-геологических изысканий, местоположение района (площадок, трасс, их вариантов) инженерных изысканий, данные о проектируемом объекте, виды и объемы выполненных работ, сроки их проведения, методы производства отдельных видов работ, состав исполнителей, отступления от программы и их обоснование и др.

Изученность инженерно-геологических условий — характер, назначение и границы участков ранее выполненных инженерных изысканий и исследований, наименование организаций-исполнителей, период производства и основные результаты работ, возможности их использования для установления инженерно-геологических условий.

Физико-географические и техногенные условия — климат, рельеф, геоморфология, растительность, почвы, гидрография, сведения о хозяйственном освоении и использовании территории, техногенных нагрузках, опыт местного строительства, включая состояние и эффективность инженерной защиты, характер и причины деформаций оснований зданий и сооружений (если они имеются и установлены).

Геологическое строение — стратиграфо-генетические комплексы, условия залегания грунтов, литологическая и петрографическая характеристика выделенных слоев грунтов по генетическим типам, тектоническое строение и неотектоника.

Гидрогеологические условия — характеристика в сфере взаимодействия проектируемого объекта с геологической средой вскрытых выработками водоносных горизонтов, влияющих на условия строительства и (или) эксплуатацию предприятий, зданий и сооружений: положение уровня подземных вод, распространение, условия залегания, источники питания, химический состав подземных вод, прогноз изменений гидрогеологических условий в процессе строительства и эксплуатации объектов.

Свойства грунтов — характеристика состава, состояния, физических, механических и химических свойств выделенных типов (слоев) грунтов и их пространственной изменчивости.

Специфические грунты — наличие и распространение специфических грунтов (многолетнемерзлых, просадочных, набухающих, органоминеральных и органических, засоленных, элювиальных и техногенных), приуроченность этих грунтов к определенным формам рельефа и геоморфологическим элементам, границы распространения, мощность и условия залегания, генезис и особенности формирования, характерные формы рельефа, литологический и минеральный составы, состояние и специфические свойства этих грунтов.

Геологические и инженерно-геологические процессы — наличие, распространение и контуры проявления геологических и инженерно-геологических процессов (карст, склоновые процессы, сели, переработка берегов рек, озер, морей и водохранилищ, подтопление, подрабатываемые территории, сейсмические районы); зоны и глубины их развития; типизация и приуроченность процессов к определенным формам рельефа, геоморфологическим элементам, типам грунтов, гидрогеологическим условиям, видам и зонам техногенного воздействия; особенности развития каждого из процессов, причины, факторы и условия развития процессов; состояние и эффективность существующих сооружений инженерной защиты; прогноз развития процессов во времени и в пространстве в сфере взаимодействия проектируемого объекта с геологической средой; оценка опасности и риска от геологических и инженерно-геологических процессов; рекомендации по использованию территории, мероприятиям и сооружениям инженерной защиты, в том числе по реконструкции существующих.

Инженерно-геологическое районирование — инженерно-геологическое районирование территории с обоснованием и характеристикой выделенных на инженерно-геологической карте таксонов (районов, подрайонов, участков и т.п.); сопоставительная оценка вариантов площадок и трасс по степени благоприятности для строительного освоения с учетом прогноза изменения геологической среды в процессе строительства и эксплуатации объектов; рекомендации по инженерной защите, подготовке и возможному использованию территории.

Заключение — краткие результаты выполненных инженерно-геологических изысканий и рекомендации для принятия проектных решений, по проведению дальнейших инженерных изысканий и необходимости выполнения специальных работ и исследований.

Список использованных материалов — перечень фондовых и опубликованных материалов, использованных при составлении отчета.

Графическая часть технического отчета для разработки предпроектной документации должна содержать:

карты фактических материалов (по площадкам, трассам, территориям и их вариантам);

карты инженерно-геологических условий;

карты инженерно-геологического районирования;

карты опасности и риска от геологических и инженерно-геологических процессов;

инженерно-геологические разрезы;

колонки или описания горных выработок;

специальные карты (при необходимости) — использования территории и техногенной нагрузки, гидрогеологические, кровли коренных пород, сейсмического микрорайонирования и др.

Инженерные изыскания на территориях старой застройки в значительной степени отличаются от строительных изысканий. Последними определяют пригодность для освоения новых территорий, как правило, неизученных. Устанавливают ограничения, связанные с особенностями местности. В связи с этим охватывают широкий спектр природных явлений, начиная от метеорологических и топографических и кончая гидрологическими.

Главное отличие изысканий на освоенных территориях заключается в необходимости исследований, связанных с оценкой влияния таких техногенных факторов, как подземные части зданий и водопроводящие коммуникации, преобразования природного ландшафта и других явлений, связанных с деятельностью людей. В том числе химическое наполнение стоков, свалки и захоронение твердых отходов коммунального хозяйства и производства, поскольку они могут быть причиной загрязнения окружающей среды. Не менее существенна засыпка оврагов, осушение болот, заключение малых рек и ручьев в коллекторы.

Другая особенность заключается в наличии архивных материалов предшествующих изысканий и наблюдений во времени практики многолетней эксплуатации сооружений. На территориях посе­лений данные о природе накапливали десятилетиями, в историче­ских городах — столетиями. Эти данные изучены градостроителями.

В крупных населенных пунктах функционируют специальные учреждения, обычно называемые «горгеотрестами». В их архивах накапливается информация о природных особенностях освоенных и неосвоенных городских землях. Практика показала, что анализ этой информации, дополненный предпроектными изысканиями, как правило, позволяет дать объективное заключение о геологии и гидрогеологии местности.

Таким образом, инженерные изыскания на территориях старой застройки необходимы, но должна быть изменена их направленность. Важна оценка последствий техногенного вмешательства в естественное течение природных процессов. При этом не только на территории всего района реконструкции, но и даже города в целом.

Возникает потребность в определении потенциальной возможности возникновения динамичных геологических процессов, которые особо опасны для застройки. Если они наблюдаются, то необходимо изучение причин, их вызывающих. Это нужно для разра­ботки мероприятий инженерной защиты территории, существующих и вновь возводимых зданий.

Необходим системный анализ изменений поверхности земли, поведения; водных горизонтов, сейсмических и оползневых явлений, загрязнения природных сред (воздуха, поверхностных и подземных вод, почв и донных осадков). Надежной информацией об этом являются материалы многолетних наблюдений за состоянием и динамикой природной среды. Именно они позволяют обеспечить консервацию и даже улучшение ее состояния.

Службы геофизического мониторинга созданы в крупных городах. Организован систематический контроль деформаций земной поверхности и других природных процессов, в том числе геологических.

Геодезический мониторинг необходим, поскольку достаточно достоверно установлено, что современные подвижки земной коры в городах имеют структурно-тектоническое происхождение. Они наиболее существенны в местах тектонических разломов.

В задачи такого вида мониторинга входит геодезическое наблюдение за подвижками и деформациями дневной поверхности, выявление участков наибольшей их активности. На базе этого строят карты динамики этой поверхности во времени. В результате создается возможность прогнозирования проявления негативных процессов.

Мониторинг оползней — очень важный процесс информацион­ного обеспечения градостроительной деятельности. Задачи такого мониторинга заключаются в выявлении размеров территорий, пораженных оползнями, изучении природы и закономерностей их по­явления. Это позволяет прогнозировать дальнейшие подвижки геологических пород, разрабатывать противооползневые мероприятия при реконструкции застройки и градостроительное освоение склонов и заовраженных территорий.

Мониторинг водных режимов необходим, поскольку в практике эксплуатации жилых образований наблюдаются деформации и просадки зданий, вызванные изменением режимов грунтовых вод. Нарушение водоупорных пластов часто приводит к появлению карстовых пустот, из-за увлажнения и выщелачивания доломитов и гипсов. Такие пустоты могут вызвать карстовые провалы.

Аналогичные явления наблюдают при изменении водного режима в наносных породах, сложенных из мелких частиц. Увеличение скоростей водных потоков приводит к появлению суффозии — вымывания частиц породы. В результате теряется прочность оснований под фундаментами.

В результате сейсмического мониторинга получают характеристики колебаний земной коры от различных источников естественного и техногенного происхождения. В подвалах зданий устанавливают сеть высокочувствительных датчиков. Непрерывно полу» чают информацию о координатах эпицентров и глубине очагов землетрясений, скоростях и энергии сейсмических волн и микрофона. В результате создают банк данных. Их обрабатывают по специальным ЭВМ-программам. Это позволяет прогнозировать возможность чрезвычайных обстоятельств.

Используя системы сейсмического мониторинга в городах, расположенных вне зон активных землетрясений, можно получить данные о вибрациях техногенного происхождения, установить причины помех, деля их на природные и искусственные.

Системы сейсмического мониторинга, оснащенные высокоэффективными приборами новых поколений, применяют для исследования тектонической структуры местности. Выявляют неоднородность геологических пород и микроразломы в тектонических плитах.

Данные инженерно-геологических изысканий фиксируют на картах, составляемых для каждого из факторов. На базе их комплексного анализа разрабатывают карты геологического риска, где показывают городские территории различной степени опасности. Различают пять категорий по степени опасности геологического риска (см. табл. 1.1).

Фрагмент карты города с делением территорий на категории по степени геологического и геохимического риска приведен на рис. 1.1.