Методы инженерно-геологических изысканий

Для получения инженерно-геологической информации, которая принимается за основу при оценке инженерно-геологических условий местности и составлении проекта того или иного сооружения, используют многочисленные методы исследований. Традиционные методы постоянно совершенствуются, появляются новые методики, приборы, оборудование, программное обеспечение для современных информационных технологий. Все это позволяет выявлять дополнительные признаки и ускоренно определять показатели инженерно-геологических условий строительства и эксплуатации инженерных сооружений.

Далее рассматриваются в основном полевые методы, применяемые при изысканиях, т. е. методы, позволяющие получать инженерно-геологическую информацию непосредственно на месте проектируемого сооружения.

Одним из основных методов инженерно-геологического изучения местности является инженерно-геологическая съемка - комплекс визуальных и инструментальных маршрутных исследований, заключающийся в измерении, описании и нанесении на карту всех природных и искусственных факторов, определяющих инженерно-геологические условия территории.

В зависимости от необходимой детальности сведений и объема задач, стоящих перед проектными организациями, проводят инженерно-геологическую съемку того или иного масштаба. Для очень больших территорий применяется съемка масштаба 1: 200000 и мельче. Это так называемая мелкомасштабная или обзорная съемка. Средне- масштабная съемка ограничена масштабами 1: 50000-- 1: 10000. Крупномасштабная или детальная съемка имеет масштабы 1: 5000 и крупнее. Естественно, что при инженерно-геологической съемке используют топографические карты соответствующих масштабов, на которые и наносят все полученные сведения.

Инженерно-геологическая съемка может производиться на готовой геологической основе, если на данной территории уже была проведена геологическая съемка соответствующего (или более крупного) масштаба. В том случае, если геологической съемки не было, то проводят комплексную инженерно-геологическую съемку. При этом помимо изучения инженерно-геологических условий для проектируемого строительства должна быть проведена собственно геологическая съемка с выяснением геологического строения территории и предварительной оценкой месторождений полезных ископаемых, которые могут быть выявлены в процессе съемки.

При изысканиях практически всегда проводят комплексную инженерно-геологическую съемку, в процессе которой должны быть изучены:

1. Геологическое строение местности (стратиграфия, литология, тектоника и т. д.);

2. Геоморфологические особенности территории будущего сооружения (сведения о рельефе);

3. Гидрогеологические условия (уровни подземных вод, их динамика, химический состав и агрессивность по отношению к бетону, источники подземных вод и их дебит);

4. Неблагоприятные геодинамические процессы и явления (оползни, заболоченность, карст, суффозия и т.д.);

5. Физико-механические свойства грунтов;

6. Состояние существующих сооружений (если они имеются) и возможность появления техногенных процессов и явлений;

7. Месторождения местных строительных материалов с их предварительной оценкой.

Все указанные сведения в процессе инженерно-геологической съемки получают либо при изучении естественных обнажений (выходов на поверхность слоев горных пород на склонах гор, в оврагах, в бортах речных долин и т. п.), либо в результате проведения разведочных работ.

Разведочные работы могут включать в себя проходку горных выработок, геофизические исследования, аэрокосмические методы, опытные полевые работы по определению свойств грунтов, гидрогеологические опытные работы и др.

Прочностные показатели свойств грунтов в полевых условиях определяют в песках, глинистых и органоминеральных грунтах, которые не содержат примесей в виде щебня или гравия. Чаще всего используют два экспресс-метода: статическое и динамическое зондирование.

Динамическое зондирование выполняют путем ручной или механической забивки в грунты конуса (зонда). Забивку осуществляют стандартными ударами свободно падающего молота. В процессе зондирования фиксируют величину погружения зонда в зависимости от числа ударов молота и определяют сопротивление грунтов внедрением конуса.

Статическое зондирование осуществляют путем плавного вдавливания в грунты конического зонда. Вдавливание осуществляют с помощью гидравлических, винтовых или реечных домкратов. При погружении зонда замеряют сопротивление грунтов его внедрению.

Считается, что статическое зондирование дает более верные результаты в силу непрерывности и плавности приложения нагрузки, это особенно предпочтительно при определении физико-механических показателей грунтов.

Статическое и динамическое зондирования позволяют оценивать несущую способность грунтов, степень их уплотнения в насыпях и намывных образованиях, определять глубину залегания скальных и крупнообломочных, грунтов, устанавливать консистенцию глин и определять модуль деформации Е.

Метод зондирования нашел широкое применение при инженерно-геологических полевых изысканиях при строительстве автодорог и аэродромов. Этот метод позволяет ускорить изыскательские работы, сократить объем буровых и лабораторных исследований грунтов, но при этом следует заметить, что в глинистых грунтах он дает несколько завышенные значения модуля деформации Eq в сравнении с более высокоточным методом штампов. Потому результаты испытаний глинистых грунтов зондированием следует сравнивать с методом штампа и компрессионных испытаний образцов грунтов в грунтоведческих лабораториях.

Деформационные показатели в полевых условиях определяют в скальных и нескальных грунтах. Наибольшее применение в полевых условиях получил метод штампов, позволяющий определять значения допустимых нагрузок по предельным значениям напряжений, при которых структуры грунтов начинают разрушаться. Так определяют модуль общей деформации Е, МПа.