Введение
Учебная геологическая практика традиционно проводится в КГСХА и других строительных ВУЗах и академиях, для закрепления теоретических знаний, полученных студентами в ходе аудиторных лекционных, лабораторных и практических занятий по геологии. Инженеру-строителю при производстве земляных работ необходимо уметь различать горные породы, определять их состояние и форму залегания, а также выявлять процессы, развивающихся при строительстве. Нужно уметь устанавливать также соответствие реального разреза грунтов, вскрываемого котлованом, принятому в проекте. В случае такого несоответствия следует внести коррективы в проект. При проектировании сооружений инженер обязан отчетливо представлять себе инженерно-геологические условия местности и конкретной строительной площадки, понимать значениерельефа, грунтовых и гидрогеологических условий, геологических процессов для оптимального размещения проектируемых зданий и сооружений, определение целесообразной глубины заложения фундаментов и решения других инженерных задач.
Инженерно-геологические изыскания
2.1. Общие сведения о инженерно-геологических изысканиях
Инженерно-геологические изыскания должны обеспечивать комплексное изучение инженерно-геологических условий района проектируемой автомобильной дороги, включая геологическое строение, сейсмотектонические, геоморфологические и гидрогеологические условия, состав, состояние и свойства грунтов, геологические и инженерно-геологические процессы и составление прогноза возможных изменений инженерно-геологических условий в сфере взаимодействия проектируемых объектов с геологической средой с целью получения необходимых и достаточных материалов для обоснования проектной подготовки строительства, в том числе мероприятий инженерной защиты объекта строительства и охраны окружающей среды.
2.2. Состав и характер инженерно-геологических изысканий
Состав и характер инженерно-геологических изысканий зависят от стадии разработки проекта, сложности и степени изученности природных условий района изысканий.
Состав инженерно-геологических изысканий следующий:
сбор и обработка материалов изысканий и исследований прошлых лет;
дешифрирование материалов аэрокосмических съемок;
рекогносцировочное обследование, включая аэровизуальные и маршрутные наблюдения;
проходка горных выработок;
геофизические исследования;
полевые исследования грунтов;
гидрогеологические исследования;
стационарные наблюдения (локальный мониторинг компонентов геологической среды);
лабораторные исследования грунтов, подземных и поверхностных вод;
обследование грунтов оснований и фундаментов существующих зданий и сооружений;
составление прогноза изменений инженерно-геологических условий;
камеральная обработка материалов и составление технического отчета (заключения).
2.3. Цели, задачи инженерно-геологических изысканий
Цели инженерно-геологических изысканий, как и любого вида изысканий, как и любого отрасли строительства - обеспечить экономичное, безопасное возведение и длительную экономичную и надёжную эксплуатацию пропроектируемого или реконструируемого здания или сооружения. Изыскатели, так называются профессионалы, работающие в области инженерных изысканий, для достижения этой общей цели всех строителей, могут внести и вносят значительный вклад. В доказательство этого положения мы, к сожалению, можем только привести логику от противного. Около 40% аварий на сооружениях совершается по причине недоучёта особенностей геологического строения основания и протекающих в нём процессов. Этот недоучёт связан с недооценкой, зачастую с непониманием инженерами строителями выявленных изыскателями геологических фактов. Другая причина недоучёта связана с недоразведкой основания из-за ограничения финансирования и сроков изысканий. Сроки и размер финансирования устанавливают инвесторы, чаще всего не имеющие представления об инженерной геологии.
Задачи инженерно-геологических изысканий. Объектом инженерно - геологических изысканий является геологическая среда здания или сооружения или грунтовый массив, как принято говорить в инженерной геологии. В массиве выделяется основание, как важнейшая с точки зрения строителей часть геологической среды. Основание в прямом смысле является неотъемлемой частью здания или сооружения, точнее ПТС (Рис.1) создаваемой строителями. Геолог-изыскатель несёт ответственность за качество основания. В отличие от своих коллег строителей он не создаёт его, но только устанавливает его прочность, сжимаемость и другие характеристики необходимые для расчёта взаимодействия грунтов с сооружением. Иными словами, в общем виде перед геологом-изыскателем стоит задача построить модель геологической среды в объёме, взаимодействующем с сооружением с теми цифровыми характеристиками, которые нужны для прогноза взаимодействия заданного сооружения с геологической средой методами механики грунтов или другой технической дисциплины.
Инженерно-геологическая модель представляется в виде инженерно-геологических разрезов, которые вертикальными плоскостями секут основание и прилежащую геологическую среду по разным направлениям. Так они дают представление обо всём объёме изученного геологического пространства. Современные технические средства позволяют создавать объёмные модели геологической среды, но они пока не внедрены в производство изысканий. При изысканиях на больших площадях (для создания крупных промышленных объектов или населённых пунктов) кроме разрезов представляют ещё инженерно-геологические карты. К разрезам и картам добавляют текстовое заключение об инженерно-геологических условиях строительства, в котором в табличной форме обязательно приводят цифровые характеристики грунтов и подземных вод, необходимые для проектных расчётов.
Для создания модели геологической среды в ходе изысканий необходимо решить следующие конкретные задачи:
1.Архивная задача. Изучить архивные материалы по району работ и строительной площадке, характеризующие геологическое строение района и инженерно-геологические условия строительства.
2.Структурная задача. Определить перечень горных пород и пространственные формы их залегания (структурная задача).
3.Грунтоведческая задача. Определить классификационные и расчётные характеристики этих грунтов.
4.Гидрогеологическая задача. Определить глубину залегания и качество подземных вод.
5.Геодинамическая задача. Изучить геологические процессы, протекающие в основании и прилежащем грунтовом массиве.
6.Камеральная задача. Обобщить собранные материалы и составить заключение с рекомендациями по рациональному использованию и охране геологической среды в ходе строительства на изученной территории.
Задачи 1 и 6 решаются за письменным столом, как говорят изыскатели, камерально. Задачи 2-5 решаются на объекте изысканий, по терминологии изыскателей в поле, а также частично в грунтовой лаборатории.
2.4. Организация инженерно-геологических изысканий
Процесс производства инженерно-геологических изысканий начинается с того, что заключается договор (контракт) между Заказчиком и Исполнителем изысканий. Заказчиком может быть как инвестор проекта, так и проектная организация (бюро), которая формулирует техническое задание. По техническому заданию определяется объем необходимых изыскательских работ и, следовательно, финансовые затраты на выполнение изысканий, а также сроки работ. Техническое задание на выполнение изысканий содержит, как правило, сведения о виде строительства и проектируемых объектах, стадии проектирования, необходимые исходные данные для оценки воздействий объектов строительства на природную среду с целью обоснования мероприятий по ее рациональному использованию и охране, сроках работ, цели и виды изысканий, перечень нормативных документов, в соответствии с требованиями которых необходимо выполнять инженерные изыскания, сведения о ранее выполненных исследованиях, возможные дополнительные требования к производству отдельных видов изысканий, включая специфику проектируемого объекта. К техническому заданию обязательно прилагается инженерно-топографический план с контурами проектируемых зданий и сооружений, речь о котором пойдет далее. К техническому заданию требуется составить программу изысканий, в которой изыскательская организация формулирует состав, методику и объем намечаемых в соответствии с тех заданием работ, а также приводит архивные данные по участку изысканий.
После окончания изысканий Заказчику направляется отчет (заключение) о проведенных инженерно-геологических изысканиях в бумажном виде и на электронном носителе. Он состоит из текстовой и графической частей (Приложений). Текст содержит сведения о видах, объемах и методиках проведенных работ, описание рельефа, геологического строения, гидрогеологических условии исследованного участка. Приводятся также сведения о геологических процессах, протекающих на исследованной территории и могущих возникнуть при строительстве и эксплуатации проектируемого здания или сооружения. В конце отчета помещают выводы и рекомендации. В этом разделе приводят краткий обзор результатов выполненных изысканий и рекомендации для принятия проектных решений, дают физико-механические характеристики грунтов, обычно в виде таблицы. В ней, к каждому из выделенных инженерно-геологических элементов (ИГЭ) разреза ставится в соответствие свой набор рекомендуемых прочностных, деформационных и других характеристик, необходимых для проектных расчетов.
Графическая часть отчета содержит: план расположения скважин и точек опытных работ на участке, инженерно-геологические разрезы, колонки буровых скважин (или описание горных выработок), при необходимости, карту инженерно-геологического районирования и другие графические материалы.
В приложении к отчету приводятся таблицы лабораторных определений показателей свойств грунтов и химического состава подземных вод с результатами их статистической обработки, таблицы результатов геофизических и полевых исследований грунтов, каталоги координат и отметок горных выработок.
Окончательно, изыскания считаются успешно выполненными после прохождения проектом, для которого они проводились, государственной экспертизы. Проект на экспертизу предъявляется вместе с отчётом (заключением) об инженерных изысканиях, инженерно-геологических и других, которые проведены по техническому заданию.