Материал: Инженерно-геологические условия г. Тюмень и проект инженерно-геологических изысканий на стадии РД для строительства многоуровневой автостоянки

Глубину горных выработок для инженерных сооружений, проектируемых на естественном основании, следует назначать в зависимости от величины сферы взаимодействия объекта с геологической средой с заглублением ниже нее на 1-2 м в соответствии с СП 11.105-97 ч. 1 п. 8.5.

Для сооружений, проектируемых на свайном типе фундамента, глубина горных выработок принимается ниже проектируемой глубины погружения нижнего конца сваи не менее чем на пять метров в соответствии с СП 11-105-97 ч. 1 п. 8.7. Глубинность горных выработок для проектируемого сооружения составит 25 м.

.4.1 Рекомендуемые режимы бурения

При колонковом бурении "всухую" основными параметрами режима бурения являются: частота вращения бурового инструмента; осевое давление на забой; длина и время рейса.

Бурение ведется укороченными рейсами (длина рейса не превышает 0,5 м). Параметры режима бурения устанавливают следующие:

частота вращения инструмента 80150 об/мин;

осевая нагрузка на забой 3-6 кН;

расход воздуха - 5,8-7,2 м /мин.

Заклинивание керна производится путем затирки "всухую", для чего необходимо последние 0,05-0,1 м рейса пройти с повышенной осевой нагрузкой на забой. Механическая скорость колонкового бурения "всухую" в зависимости от грунтов колеблется от 0,05 до 0,5 м/мин; производительность обычно не превышает 25,0 м в смену. Для получения качественного керна величину рейса следует устанавливать в пределах 0,05-0,7 м. В слабых грунтах бурить рекомендуется обуривающим грунтоносом.

Рекомендуемый тип бурового станка - ПБУ-2. Данный тип станка позволяет осуществлять проходку горных выработок шнековым способом на глубину до 50 м.

Для проведения испытаний грунтов штампом осуществляется специальной шурфопроходческой установкой, к буровому станку ПБУ-2.

.4.2 Специальные снаряды

Одной из основных задач проведения геологоразведочных и инженерно-геологических скважин - получение керна, полноценного, как в качественном, так и в количественном отношении.

Рис. 3.1 Забивной пробоотборник: 1 пробоотборник керноприемный разъемный стакан; 2 ударная часть; 3.переходник на колонну буровых труб; 4. ударник; 5.направляющая штанга; 6.головка пробоотборника, воспринимающая удар; 7 корпус пробоотборника; 8.керноприемный стакан, состоящий из двух полугильз; 9. режущий башмак, состоящий из двух половин

Керн - наиболее достоверный материал для получения полного представления о мощности, глубине и условиях залегания, а также о строении, составе и свойствах пересекаемых скважиной пород. Однако далеко не всегда удается сохранить структуру, а также вещественный состав керна и полностью извлечь его из скважины.

Монолиты грунта из буровых скважин при инженерно геологических изысканиях отбираются с помощью грунтоносов. Забивной пробоотборник показан на рис. 3.1.

Вдавливаемый грунтонос предназначен для отбора монолитов из связных глинистых грунтов (рис. 3.2).

Грунтонос состоит из переходника 1, корпуса 2, разрезного пружинного кольца 3, картонной керноприемной гильзы 4. Разрезное кольцо имеет продольную прорезь 5 и отверстие 6 для штыря. Для сборки грунтоноса разрезное кольцо сжимается и ввинчивается в корпус. После отбора монолита кольцо (вместе с монолитом) отсоединяется от корпуса, благодаря пружинному эффекту кольцо разжимается и освобождает монолит.

Рис. 3.2 Строение вдавливаемого грунтоноса.

3.5 Геофизические исследования

Геофизические исследования при инженерно-геологических изысканиях выполняются на всех стадиях (этапах) изысканий, как правило, в сочетании с другими видами инженерно-геологических работ с целью:

определения состава и мощности рыхлых четвертичных (и более древних) отложений;

выявления литологического строения массива горных пород, тектонических нарушений и зон повышенной трещиноватости и обводненности;

определения глубины залегания уровня подземных вод, водоупоров и направления движения потоков подземных вод, гидрогеологических параметров грунтов и водоносных горизонтов;

определения состава, состояния и свойств грунтов в массиве и их изменений;

проведения мониторинга опасных геологических и инженерно - геологических процессов;

сейсмического микрорайонирования территории.

Выбор методов геофизических исследований (основных и вспомогательных) и их комплексирование следует проводить в зависимости от решаемых задач и конкретных инженерно-геологических условий.

Наиболее эффективно геофизические исследований используются при изучении неоднородных геологических тел (объектов), когда их геофизические характеристики существенно отличаются друг от друга.

Определение объемов геофизических работ (количества и системы размещения геофизических профилей и точек) следует осуществлять в зависимости от характера решаемых задач (с учетом сложности инженерно - геологических условий) в соответствии с приложением Е к СП 11-105-97.

Для обеспечения достоверности и точности интерпретации результатов геофизических исследований проводятся параметрические измерения на опорных (ключевых) участках, на которых осуществляется изучение геологической среды с использованием комплекса других видов работ (бурения скважин, проходки шурфов, прессиометрических испытаний, с определением характеристик грунтов в полевых и лабораторных условиях).

Геофизические исследования при изысканиях в районах развития элювиальных грунтов выполняются для выявления и установления мощности кор выветривания, залегающих под вышележащими отложениями, выявления карманов выветривания в кровле скальных массивов, их конфигурации и размеров в плане и по глубине, сильно выветрелых жильных образований, линейных кор выветривания, уходящих на значительную глубину.

Для решения указанных задач следует использовать главным образом линейные (профильные) методы: электропрофилирование, вертикальное электрическое зондирование и сейсморазведку в различных модификациях. Применение этих методов позволяет в большинстве случаев выполнить предварительное разделение кор выветривания по деформационно-прочностным свойствам.

Для обеспечения достоверности и точности интерпретации результатов геофизических исследований необходимо параллельно осуществлять проходку параметрических скважин, с детальным описанием разреза, проведением вертикального сейсмического профилирования (ВСП) и сейсмопросвечивания между скважинами, а также с определением физико-механических характеристик грунтов в лабораторных и (или) полевых условиях.

По результатам геофизических исследований должны быть составлены разрезы и карты кровли коренных пород (подошвы элювиальных отложений), с выделением выветрелых и ослабленных зон, карманов, локальных депрессий, заполненных бесструктурным элювием и т.п. Геофизические профили должны служить основой для разработки рациональной схемы размещения скважин, шурфов и других выработок, рассчитанных на более детальное изучение разреза и опробование грунтов.

Геофизические работы планируется проводить с целью определения рельефа кровли скальных грунтов, определение положения уровня поземных вод, установления и прослеживания зон тектонических нарушений и трещиноватости, выявления степени трещиноватости и выветрилости грунтов.

При выполнении работ проектируется сейсмический метод исследований. Регистрация волнового поля выполнятся цифровой двенадцатиканальной сейсмостанцией "Агат 05" при ударном возбуждении упругих колебаний. Наблюдения будут производиться по системе непрерывного встречного профилирования с двумя выносными пунктами взрыва с шагом между сейсмоприемниками 2 м. При принятой в системе профилирования интервал возбуждения составляет 22 м.

.5.1 Методика ВЭЗ

Геофизические работы методом вертикального электрического зондирования (ВЭЗ) проводятся для изучения геологических особенностей грунтов.

Сущность вертикального электрического зондирования заключается в исследовании зависимости между кажущимся сопротивлением и расстоянием от точки наблюдения поля до источника

При производстве работ используется симметричная четырех электродная установка по схеме, приведенной на рис. 3.3 с длиной линии АВ мах равной 150 м, МN равной 1.0 - 5,0 м. Выбор таких разносов позволит исследовать геологический разреза на глубину до 15 м.

Рис. 3.3 Схема измерения удельного электрического сопротивления грунтов методом вертикального электрического зондирования

В качестве измерительного прибора использован "электроразведочный прибор" ЭРП-1.

В измерительных и питающих линиях использовался провод марки ГПСМПО. Заземления осуществлялись металлическими электродами: питающие - стальные, приемные - латунные.

Для оценки точности полевых наблюдений провести контрольные измерения в количестве 5 %, от общего объема.

По результатам контрольных измерений вычислялась относительная погрешность по формуле:

%,

где Р - относительная погрешность (%),

основной замер (Ом*м),

контрольный замер (Ом*м),

абсолютная разность между основным и контрольным замером (Ом*м).

Величина относительной погрешности составила, ниже допустимой 5 %.

Интерпретация геофизических данных методом вертикального электрического зондирования (ВЭЗ) заключается в сравнении и сопоставлении полученного геоэлектрического разреза с геологическими разрезами.

.6 Отбор проб

В зависимости от свойств грунтов, характера их пространственной изменчивости, а также целевого назначения инженерно-геологических работ в программе изысканий рекомендуется устанавливать систему опробования соответствующим расчетом.

Для исследования строительной площадки под застройку необходимо опробовать 8 скважин, пробы будут отбираться нарушенного и ненарушенного сложения.

Разрез предоставлен 6 инженерно-геологическими элементами.

Пробы нарушенного сложения отбираются из буровых скважин и шурфов из расчета 1 проба на 2 метра, если инженерно-геологический элемент мощностью более 2 м, если менее 2 м, то пробы отбираются из каждой разновидности грунта. В данном случае инженерно-геологические элементы мощностью более 2 м.[14]

Тогда проектируем отбор проб нарушенного сложения, одна проба через два метра. Пробы ненарушенного сложения отбираем в количестве не менее шести на каждый ИГЭ.

На площади проектируется отобрать пробы:

нарушенного сложения- 48 проб;

ненарушенного сложения- 12 проб. Всего 60 пробы.

.7 Стационарные наблюдения

.7.1 Метод полевого определения температуры

Полевые измерения температуры выполняются в целях:

получения конкретных данных о температуре мерзлых, промерзающих и протаивающих грунтов для использования их в теплотехнических расчетах при проектировании;

оценки и прогноза устойчивости территории основания;

назначения глубины заложения и выбора типа фундаментов зданий и сооружений и определения их несущей способности;

контроля и оценки изменений, происходящих в тепловом режиме грунтов в результате возведения и эксплуатации зданий и сооружений или осуществления различных инженерных мероприятий.

Измерения температуры грунтов должны выполняться в заранее подготовленных и выстоянных скважинах переносимыми или стационарными термоизмерительными комплектами, представляющими собой гирлянды электрических датчиков с соответствующей измерительной аппаратурой. В качестве электрических датчиков температуры грунтов следует применять чувствительные элементы промышленных медных термометров сопротивления с номиналом 100 Ом (например, ЭСМ-03 по ТУ 25. 02. 738. 71).

Монтаж гирлянды электрических датчиков температуры должен выполняться по схеме, однотипным (из одной бухты) многожильным медным проводом сечением 0,35-0,5 мм² с надежной изоляцией; места спаек должны быть электро- и гидроизолированы.

Разница в сопротивлениях соединительных проводов, измеренная на клеммах разъема, не должна превышать 0,01 Ом; сопротивление изоляции проводов, шунтирующее датчик, должно быть не менее 2 Мом.

В качестве измерительных приборов к электрическим датчикам следует применять специальные термометрические многопредельные неравновесные мосты или потенциометры постоянного тока, отградуированные в градусах Цельсия, при цене деления шкалы не более 0,10С, либо лабораторные мосты сопротивлений класса точности 0,05-0,1 % (МО-62, МО-64, Р-39 и т.п.), подключаемые к гирлянде через узел коммутации.

При инженерно-геокриологических исследованиях глубины измерения температуры в скважинах диаметром не более 160 мм следует принимать: в пределах первых 3 м - кратными 0,5 м; затем, до глубины 5 м - кратными 1 м; далее - на глубинах 7 и 10 м.

Измерения температуры грунтов следует производить в следующем порядке:

перед спуском термоизмерительной гирлянды в скважину проверяют рабочую глубину скважины, отсутствие в ней воды;

в скважину опускают гирлянду на заданную глубину, закрепляют во входном отверстии скважины пробкой и оставляют на время выдержки;

оценивают период выдержки;

по истечении периода выдержки гирлянды в скважине производят измерения и регистрацию температуры грунта, термометры извлекают по одному из скважины, не допуская попадания на термометр прямых солнечных лучей;

производят оценку значений температуры путем сопоставления их между собой или с данными предыдущих измерений. При наличии аномальных отклонений измерения следует повторить;

по окончании измерений переносную гирлянду извлекают из скважины, скважину закрывают пробкой, а короб крышкой.

Время выдержки гирлянды электрических датчиков составляет 1 час.

Температуру грунтов ti на глубине di, измеряемую мостом электрических сопротивлений надлежит вычислять по формуле

где Ri - электрическое сопротивление, измеренное при положениях переключателя К1, К2,…, Кn, Ом;о - номинал сопротивления электрического термометра, Ом, при температуре 0єС;

= RL+Ro

- суммарное сопротивление линии связи RL и образцового резистора, определяемое в положении Ко переключателя, Ом;

α - температурный коэффициент сопротивления (для медного провода α=0,00426), 1/єС;

Δ - индивидуальная поправка на "место нуля" электрического термометра, єС.

По результатам измерений температуры грунтов следует составлять технический отчет, который должен включать:

техническое задание и программу проведения термоизмерительных работ;

примененную методику измерений;

оценку инструментальных и дополнительных погрешностей;

акты проверок измерительной аппаратуры;

ситуационный план площадки с указанием плановой и высотной привязки скважин;

сводную ведомость температуры грунтов;

выводы о результатах термоизмерительных работ. [ГОСТ 25258-82 Метод полевого определения температуры]

В термометрических скважинах (3 скважины) используются для ведения стационарных наблюдений в период проектирования, строительства, эксплуатации и ликвидации сооружений. Наблюдения в скважинах за температурой пород должны проводиться в течение года. С октября по март замеры будут проводиться 1 раз в 10 дней, а с апреля по сентябрь - 1 раз в месяц. Итого будет проделано 32 замера.

.8 Лабораторные работы

Лабораторные исследования грунтов следует выполнять с целью: определения их состава, состояния, физических, механических, прочностных, деформационных свойств, определения их нормативных и расчетных характеристик; выявления степени однородности состава и свойств грунтов по площади и глубине; выделения инженерно-геологических элементов, прогноза состояния и свойств грунтов в процессе строительства и эксплуатации объектов.[14]