Носителями инженерно-геологической информации, потребляемой в процессах планирования, проектирования, строительства и эксплуатации ПТС, являются отчетные инженерно-геологические материалы. К числу главнейших отчетных материалов принадлежат: отчеты об инженерно-геологических исследованиях; инженерно-геологические заключения; карты и разрезы; математические модели распределения компонентов инженерно-геологических условий, модели полей геологических параметров, представляемые в графической или аналитической форме; схемы размещения опытных работ и схемы сппинфов; графики сечения полей геологических параметров по главным направлениям изменчивости; графики и диаграммы, иллюстрирующие взаимосвязи между геологическими параметрами, корреляционные поля и матрицы; графики опытных работ; зарисовки и фотографии.
Рассмотрим содержание отчетных документов.
Инженерно-геологические карты, разрезы, модели полей геологических параметров. Геологическая карта — графическая модель литосферы, отображающая ее пространственную структуру и свойства. В зависимости от отображаемых картой структур и свойств литосферы геологические карты различаются по назначению. Карты, на которых отображены наборы компонентов инженерно-геологических условий или данные результата их инженерно-геологической оценки, называют инженерно-геологическими. По группам масштабов инженерно-геологические карты делят на мелкомасштабные (1:1 000 000 и мельче), среднемасштабные (1:500 000 — 1:100 000) и крупномасштабные (1:50 000 и крупнее). Мелкомасштабные карты используют при макроэкономическом планировании, составлении схем расселения, схем развития и размещения отраслей народного хозяйства. Карты среднего масштаба применяют для составления схем развития и размещения отраслей промышленности, а также для вариантных проработок (выбор варианта трассы линейного сооружения). Карты крупного масштаба используют для решения вопросов проектирования сооружений, вариантных проработок (сравнение вариантов), выделения участков индивидуального и типового проектирования на трассах линейных сооружений, составления генеральных планов городов (поселков), разработки компоновочных решений (масштаб 1:5000 и крупнее).
Инженерно-геологические карты делят на карты инженерно-геологических условий и карты инженерно-геологического районирования. Первые отображают свойства геологической среды, которые используются для инженерно-геологической оценки территории, но сама оценка на них в явном виде не представлена. На вторых — территория разделена на части в соответствии с некоторой мерой однородности инженерно-геологических условий или на части, каждой из которых приписана оценка, ранжирующая их по степени благоприятности освоения.
Карты инженерно-геологических условий разделяются на карты общего назначения и специальные. Карты общего назначения предназначены для оценки геологических условий массового строительства (промышленного и гражданского, дорожного и др.). Они составляются в мелком и среднем масштабах. На них показывают главные компоненты инженерно-геологических условий, от которых зависит оценка территории для массовых видов строительства. Составляют также специальные карты инженерно-геологических условий применительно к какому-либо виду строительства. На них отображают компоненты инженерно-геологических условий, которые оказывают существенное влияние на инженерно-геологическую оценку территории для конкретного вида хозяйственной деятельности. Компоненты инженерно-геологических условий на таких картах «взвешены» по их вкладу в инженерно-геологическую оценку территории в отношении детальности характеристики, точности и доверительной вероятности. Специальные карты инженерно-геологических условий чаще всего составляют в среднем и крупном масштабах. Карты инженерно-геологических условий общего назначения могут составляться по единой общепринятой методике, в таком случае они называются унифицированными. Специальные карты инженерно-геологических условий, как правило, унифицированными не являются. В зависимости от числа отображаемых на карте компонентов инженерно-геологических условий различают много- и монокомпонентные (частные) карты. Н. В. Коломенский предложил составлять общие унифицированные карты инженерно-геологических условий. Они должны удовлетворять следующим требованиям.
1. Содержать данные, позволяющие предсказать, какие инженерно-геологические процессы будут развиваться при освоении территории.
2. Карты всех групп масштабов должны составляться по единым принципам и различаться только категориями показываемых на них таксономических единиц.
3. Карты одного масштаба должны составляться по единой методике и иметь одну и ту же легенду.
4. Условные обозначения геологического строения, тектоники, гидрогеологии должны быть общегеологическими и отвечать обозначениям, принятым в соответствующих науках геологического цикла.
5. Карты должны быть по возможности более простыми, с тем чтобы ими мог пользоваться специалист по планированию или проектированию.
На унифицированных картах показывают наиболее общие свойства геологической среды, оказывающие влияние на инженерно-геологическую оценку территории (табл. 10.1).
Таблица 10.1. Отображение компонентов инженерно-геологических
условий на унифицированных инженерно-геологических картах
Унифицированные инженерно-геологические карты составляют в рамках государственного инженерно-геологического картирования, проводимого, как правило, в комплексе с геологической и гидрогеологической съемками среднего масштаба.
Карты инженерно-геологического районирования делятся на карты общего и специального инженерно-геологического районирования территории. Карты общего районирования, как правило, мелкомасштабные, составляют с целью разработки схем развития и размещения отраслей народного хозяйства, учитывающих рациональное использование и охрану геологической среды; выявления и моделирования иерархически построенной пространственной структуры геологической среды, определяемой отношениями компонентов инженерно-геологических условий. Последняя цель общего районирования — научная. Районирование при этом рассматривается как основа (схема) систематического описания инженерно-геологических условий территории. Примером такого описания, опирающегося на общее инженерно-геологическое районирование, может служить восьмитомник «Инженерная геология СССР».
Карты специального инженерно-геологического районирования предназначены для специализированной инженерно-геологической оценки различных частей территории применительно к конкретным видам строительства. В целом можно отметить взаимосвязь размеров территории с разнообразием хозяйственной деятельности. Чем больше по площади территория, тем больше различных видов хозяйственной деятельности на ней осуществляется. Вследствие этого общее инженерно-геологическое районирование ведут для крупных территорий, используя для этого мелкомасштабные карты. Карты специального инженерно-геологического районирования могут быть мелко- и среднемасштабными. В соответствии с разработками В. Т. Трофимова инженерно-геологическое районирование по содержанию разделяют на генетико-морфологическое и оценочное. Существо первого заключается в выявлении пространственной иерархической структуры геологической среды, обусловленной процессом геологического развития районируемой территории. Оценочное районирование предусматривает оценку сложности инженерно-геологических условий разных частей районируемой территории на основе некоторых мер, в том числе стоимостных показателей, — геолого-экономическое районирование.
Генетико-морфологическое районирование может быть индивидуальным (региональным), типологическим и смешанным. Индивидуальное (региональное) районирование основано на использовании для разделения территории индивидуальной системы таксономических единиц районирования, разработанной только для конкретной территории. Типологическое районирование предполагает наличие единой иерархической системы таксономических единиц районирования, которая может быть распространена на любую территорию.
Смешанное — это районирование с использованием индивидуальных критериев выделения таксономических единиц высшей категории и типологической системы таксонов для выделения единиц районирования низших категорий. И. В. Поповым разработаны принципы общего инженерно-геологического районирования территории СССР. Им предложена иерархическая система таксономических единиц районирования, предусматривающая последовательное выделение: инженерно-геологических регионов (по структурно-тектоническому признаку), областей разных порядков (по геоморфологическому признаку); районов, подрайонов, участков (по особенностям геологического строения, состава пород, гидрогеологических условий). Недостатком схемы И. В. Попова является отсутствие четких критериев выделения таксономических единиц низших категорий — районов, подрайонов, участков. Нужно заметить, что, несмотря на значительные разработки по проблеме инженерно-геологического районирования, выполненные И. В. Поповым, М. В. Чуриновым, И. С. Комаровым, Г. А. Голодковской, В. Т. Трофимовым, решение проблемы (особенно типологического районирования) еще далеко от завершения. В последние годы предпринят ряд удачных попыток оценочного инженерно-геологического районирования территории городов. Составлены карты районирования, на которых выделены территории на основе учета стоимости их инженерной подготовки.
В связи с острой необходимостью решения экологической проблемы в настоящее время предпринимаются попытки обоснования методик составления эколого-инженерно-геологических карт. Методика составления карт устойчивости территории к техногенным воздействиям предложена Г. К. Бондариком, Е. Н. Иерусалимской, Л. А. Ярг. В основу составления комплекта карт положена устойчивость геологической среды к различным техногенным взаимодействиям (механическим, химическим, гидродинамическим, биогенным). Комплект включает карту обобщенной оценки устойчивости европейской части РФ. Несколько иная методика составления карт устойчивости геологической среды предложена В. Т. Трофимовым и Н. С. Красиловой. Их карты представляются весьма ценными для принятия управляющих решений в процессе планирования деятельности по охране окружающей среды. Методика составления карты экологического состояния территории предложена Л. Б. Бахиревой. Состояние территории предлагается оценивать по балльной системе, учитывающей состояние компонентов ландшафта, взвешенных по стоимостным показателям.
Не менее распространенными, чем карты, отчетными документами являются инженерно-геологические разрезы.
Инженерно-геологический разрез — графическая модель вертикального сечения литосферы, отображающая ее пространственные структуры и свойства — компоненты инженерно-геологических условий. В отличие от геологического или гидрогеологического разреза инженерно-геологический разрез должен отображать следующие компоненты: геологическое строение, минеральный и гранулометрический состав пород, тектоническое строение и трещиноватость пород, геоморфологическую структуру, гидрогеологическое строение, гидродинамические и химические характеристики подземных вод, проявления экзогенных геологических процессов, показатели свойств грунтов. Разрезы, как и карты, разделяются по масштабам. Глубина разреза определяется глубинностью исследований. Разрезы к карте инженерно-геологических условий ориентируют по главным направлениям изменчивости На разрезах показывают те же геологические тела, что и на картах. Инженерно-геологические разрезы, построенные по материалам предварительной разведки, составляют систему. Расстояния между разрезами по ξ 1 и ξ 2 отвечают параметрам регулярного сппинфа. На разрезах показывают МГТ-2 и приводят оценки средних значений классификационных показателей (требование проведения предварительных расчетов оснований).
По результатам детальной инженерно-геологической разведки разрезы составляют по расчетным сечениям, осям и контурам сооружения. На разрезах выделяют МГТ-3 и дают для них оценки средних значений показателей сжимаемости или прочности (в зависимости от схемы расчета основания). По данным статистической обработки показателей свойств составляют формализованные инженерно-геологические разрезы, на которых показывают границы зон сферы взаимодействия и выделяют инженерно-геологические элементы. Формализованные инженерно-геологические разрезы следует рассматривать как основу расчетной схемы. В настоящее время существуют компьютерные программы построения формализованных инженерно-геологических разрезов (рис. 10.1).
Рис.10.1. Фрагмент формализованного инженерно-геологического разреза
Отчетными инженерно-геологическими материалами нередко являются модели полей геологических параметров, представляемые в графической форме (рис. 10.2). Методика моделирования полей геологических параметров, разработанная Г. К. Бондариком и Е. Н. Иерусалимской, предусматривает выполнение следующих главнейших операций: 1) формулирование целей моделирования; 2) накопление и отбраковка инженерно-геологической информации; 3) построение экспериментальной основы поля; 4) перевод сведений с экспериментальной основы в компьютер; 5) оценка качества аппроксимации экспериментальной основы; 6) выбор аппроксимирующей функции; 7) построение тренд-поверхности поля моделируемого параметра; 8) построение карты поля и оценка его достоверности.
Рис. 10.2. Модель поля числа пластичности покровных отложений
левобережья р. Упа (по Е. Н. Иерусалимской). 1 — участки, в пределах которых покровные отложения отсутствуют; 2 — изолинии числа пластичности; участки с отметками подошвы покровных отложений: 3 — свыше 200 м; 4 — 180–200 м, 5 — менее 180 м
Отчеты об инженерно-геологических исследованиях и инженерно-геологические заключения.
Различают следующие виды инженерно-геологических отчетов: отчет об инженерно-геологических изысканиях для проектирования сооружения; отчет об инженерно-геологической съемке; отчет о проведении опытных инженерно-геологических (опытно-строительных) работ; отчет о режимных инженерно-геологических наблюдениях. Содержание отчета об инженерно-геологических исследованиях не унифицировано. Оно существенно зависит от этапа хозяйственной деятельности (чаще всего от стадии проектирования сооружения), от рабочей гипотезы, цели работ и вида строительства. Независимо от этого отчет об инженерно-геологических исследованиях всегда в явном или неявном виде включает общую и специальную части, инженерно-геологическую записку к проекту сооружения и графические приложения. Общая часть обосновывает геологическую гипотезу о формировании инженерно-геологических условий района строительства (трассы линейного сооружения).
Специальная часть представляет собой специализированное применительно к конкретным проектируемым объектам описание инженерно-геологических условий территории, границы которой обусловлены инженерной задачей (площадь варианта, строительная площадка, участок трассы).
Инженерно-геологическое заключение содержит специализированную оценку геологических условий строительства и эксплуатации проектируемого сооружения (точнее, ПТС), прогноз развития и функционирования ПТС (в части инженерно-геологических процессов) и выводы. Естественно, отчеты о проведении опытных (опытно-строительных) работ и о режиме инженерно-геологических наблюдениях имеют другое содержание.
Общая часть отчета включает следующие разделы.
1. Введение. Раздел содержит описание инженерной задачи и задачи инженерно-геологических исследований, данные о видах и объемах проведенных инженерно-геологических изысканий, сроках их выполнения, организации работ, составе исполнителей.
2. Физико-географический очерк, в котором указывают географическое и административное положение района, рассматривают природные (в том числе геологические) и экономические условия, определяющие методику изысканий, их стоимость и сроки проведения работ; морфологический облик, гидрографическую сеть, климатические условия.
3. Геологическая изученность. В разделе в хронологической последовательности рассматривают развитие геологической гипотезы. Отмечается, как изменялись представления о компонентах инженерно-геологических условий района.
4. Стратиграфия. В разделе снизу вверх рассматриваются геологический разрез и горные породы. При этом с большей детальностью описываются породы, оказывающие влияние на оценку условий строительства или эксплуатации проектируемых сооружений.
5. Тектонические условия и история развития района. Рассматривается формирование современного тектонического строения района (и трещиноватости пород) на фоне истории геологического развития. Описание должно позволять воссоздать палеогеографическую и тектоническую обстановку процессов петрогенеза, седиментации материала и его последующего литогенеза (для установления главных направлений изменчивости и формирования предварительных представлений о структуре полей их геологических параметров, о степени их однородности).
6. Геоморфологическая структура района. Обсуждаются вопросы формирования современной геоморфологической структуры района на историко-геологическом фоне. Формирование геоморфологического облика района и его рельефа описывается с позиции совместного проявления главнейших экзогенных и эндогенных геологических процессов, а также свойств горных пород.
7. Гидрогеологические условия. Описываются отношения водовмещающих пород и относительных водоупоров (гидрогеологическая структура), условия залегания подземных вод и их гидравлическая связь, гидродинамические условия, химический состав и агрессивность. Особое внимание обращается на первый от поверхности горизонт подземных вод и другие водоносные горизонты, которые могут оказать влияние на инженерно-геологическую оценку территории.
8. Экзогенные геологические процессы. В разделе приводится описание проявлений ЭГП, свойств областей с неустойчивой структурой, условий ЭГП, их интенсивности, внешних и внутренних причин.
9. Полезные ископаемые. Описываются месторождения полезных ископаемых, в том числе месторождения строительных материалов, которые могут быть использованы при строительстве. Высказываются соображения о перспективах открытия неизвестных месторождений, о влиянии проектируемой деятельности на условия эксплуатации месторождений.
10. Экологическое состояние территории. Рассматриваются свойства внешних оболочек и литосферы, определяющие их современное состояние; оцениваются главнейшие техногенные и техноплагенные процессы, являющиеся причинами ухудшения свойств окружающей среды; предварительно оцениваются масштабы неблагоприятных воздействий.
Специальная часть отчета состоит из следующих разделов.
11. Введение. В разделе кратко изложены данные о типе и конструкции сооружения, требованиях к геологической среде, предъявляемых при проектировании данного сооружения.
12. Методика выполнения работ и обработки полученных материалов. Рассматриваются методы и обосновывается правильность их применения в конкретных условиях. Приводятся расчеты сппинфов. Новые и нестандартные методы рассматриваются более полно. Детально обсуждаются методы обработки данных, обосновываются геологические и статистические критерии однородности, способы проверки законов распределения, подсчета статистик, выбора статистических критериев.
Далее следует специализированное в масштабе этапа инженерно-геологических изысканий описание свойств геологической среды — компонентов инженерно-геологических условий. Описание ограничивают территорией и глубиной, предопределенными необходимостью решения инженерной задачи (район, конкурирующий вариант, строительная площадка, предполагаемая сфера взаимодействия). Описание включает несколько разделов, охарактеризованных ниже.
13. Геологическое строение. В разделе описывается только та часть геологической среды, которая будет взаимодействовать с сооружением. В ее пределах обосновывается выделение геологических тел (СГК, МГТ-1, -2, -3), соответствующих условию решения инженерной задачи.
14. Свойства пород и их пространственная изменчивость. Рассматриваются применительно к выделенным геологическим телам показатели свойств с обоснованием статистик; закономерности пространственной изменчивости свойств на базе анализа структуры полей геологических параметров или их сечений по главным направлениям изменчивости. При необходимости обсуждаются вопросы временной изменчивости геологических параметров.
15. Гидрогеологические условия. Обсуждаются для части геологической среды в пределах глубины возможной сферы взаимодействия. Рассматривается гидрогеологическая структура (отношения водовмещающих пород и относительных водоупоров), гидродинамические характеристики (питания, движения, разгрузки подземных вод), химический состав и агрессивность подземных вод, их влияние на экзогенные (в том числе и будущие инженерно-геологические) процессы.
16. Экзогенные геологические процессы. Обсуждаются виды ЭГП, их распространение, свойства областей с неустойчивой структурой, внешние и внутренние причины ЭГП, интенсивность проявления, тенденции развития при осуществлении проектируемой (планируемой) деятельности.
17. Инженерно-геологическое заключение. Дается инженерно-геологическая оценка изученной области геологической среды, и обсуждаются результаты решения инженерно-геологической задачи (предложения по наилучшему с инженерно-геологической точки зрения варианту; сравнительный анализ геологических условий строительной площадки).
18. Выводы. Основные выводы по всем разделам отчета (без обоснований, которые должны входить в разделы).
19. Список материалов: литературных, архивных, фондовых. Составляют в алфавитном порядке. Литературные источники приводят по форме, предусмотренной нормативами.
Отчет сопровождается графическими приложениями, перечень которых рассмотрен выше.
Отчет об инженерно-геологических исследованиях для обоснования проектов крупных сооружений (промышленных комплексов, гидроузлов и т. п.) может составляться в нескольких томах. В таких случаях составляют инженерно-геологическую записку к проекту сооружения (объемом до 250 страниц), в которой приводится описание инженерно-геологических условий мест размещения отдельных сооружений и даются выводы.
Структура отчета об инженерно-геологической съемке среднего масштаба отвечает рассмотренному построению общей части отчета. После главы «Месторождения полезных ископаемых» помещают главу «Заключение». В ней приводят основные выводы по разделам отчета и предложения по дальнейшему изучению территории. Объем отчета до 300 страниц. В техническом отчете по результатам инженерно-геологической съемки крупного масштаба после главы «Геологическое строение и гидрогеологические условия» помещают разделы: физико-механические свойства грунтов, инженерно-геологические условия (аналог специальной части) и выводы (аналог инженерно-геологического заключения).
По результатам инженерно-геологической рекогносцировки, а также детальной инженерно-геологической разведки составляют инженерно-геологическое заключение, которое должно содержать данные о методике, объемах и сроках проведения работ; сведения о физико-географических и инженерно-геологических условиях обследованной территории, предварительной оценке ЭГП и возможных изменениях структуры и свойств геологической среды при строительстве и эксплуатации зданий, сооружений, а также об экологических последствиях их функционирования; рекомендации по дальнейшим инженерно-геологическим и эколого-инженерно-геологическим изысканиям. К заключению прилагают графические и табличные материалы.
Заключение по результатам инженерно-геологической разведки содержит описание инженерно-геологических условий предполагаемой сферы взаимодействия (объем до 25 страниц) и приложения в виде инженерно-геологических разрезов (в том числе формализованных) по расчетным сечениям сферы взаимодействия, таблиц нормативных и расчетных значений характеристик грунтов и других графических и табличных материалов.
Помимо рассмотренных составляются также инженерно-геологические заключения о причинах деформаций зданий (сооружений) и экспертные инженерно-геологические заключения по проектам крупных сооружений (при расхождении в оценке инженерно-геологических условий). Объем и содержание заключений зависят от их целевого назначения.
3. Особое внимание обратите на составление геологических разрезов (вернитесь к предыдущему занятию в том числе). Это вам пригодится при выполнении практической работы.
4. Дополнительную информацию по теме вы сможете найти пройдя по ссылке - https://bookonlime.ru/product/inzhenerno-geologicheskie-izyskaniya/search (главы 6-8)
5. Выполните ПР№4 (методическое пособие)
6. Дополнительный материал по выполнению ПР (приложения в папке)
7. Выполните итоговый тест (приложения в папке)
Ответы присылайте на адрес: marina.novopashina@mail.ru
При отправке выполненной работы прошу делать отметки о дате, номере задания. Если возникают вопросы, задавайте на почту. А также прошу и настоятельно рекомендую не списывать друг у друга. Однообразные работы проверять и оценивать не буду.Желаю успехов!
