Величина колебаний положения границ слоев, полученных разными способами бурения

Способ бурения	Случаи соотношения слоев по плотности*	Точность определения положения контактов слоев, м	Средняя мощность одного пропущенного слоя, м
Вибрационный	I	±0,11	0,1
II	±0,12
III	±0,10
Ударно-канатный кольцевым забоем - забивной	I	± 0,19	0,18
II	± 0,29
III	±0,19
То же, клюющий	I	± 0,22	0,17
II	± 0,15
III	±0,31
Колонковый «всухую»	I	±0,22	0,22
II	±0,20
III	±0,24
Колонковый безнасосный	I	± 0,27	0,3
II	± 0,36
III	±0,38
Шнековыый поточный	I	±0,45	0,38
II	±0,66
III	±0,47
Шнековый рейсовый	I	± 0,33	0,2
II	± 0,41
III	±0,33

_____________

* I - верхний слой более плотен, чем нижний;

II - плотность слоев примерно одинакова;

III - верхний слой менее плотен, чем нижний.

2.38. Геофизические работы при инженерно-геологической разведке приводятся как с целью изучения и уточнения геологического разреза (положения в пространстве границ слоев различного состава и уровня подземных вод), так и с целью определения показателей некоторых свойств грунтов.

Геофизические работы при инженерно-геологической разведке должны проводиться только в комплексе с другими видами работ (горными и буровыми, лабораторными и полевыми определениями показателей свойств грунтов и т.д.).

В зависимости от задач, поставленных перед геофизическими работами, и конкретных геологических условий территории проведения разведки выбирается комплекс геофизических методов, позволяющих уточнить пространственную модель инженерно-геологических условий, построенную по результатам других методов. Геофизические методы позволяют проследить некоторые элементы инженерно-геологической модели на участках между точками их изучения другими способами и тем самым достигнуть высокой точности построения этой модели.

2.39. При использовании геофизических методов с целью уточнения и изучения геологического разреза во всем многообразии природных условий наиболее эффективными являются методы электроразведки на постоянном токе или переменных токах высокой частоты, в частности методы вертикального электрического зондирования и электропрофилирования. Остальные методы частично из-за низкой разрешающей способности, частично из-за слабо разработанной методики интерпретации в настоящий момент не могут быть рекомендованы для использования при инженерно-геологической разведке. Однако в целом ряде случаев, например для изучения некоторых свойств грунтов в лаборатории и в массиве, эти методы являются достаточно эффективными. Опыт института Гидропроект показывает высокую эффективность сейсмоакустических методов для оценки степени трещиноватости массивов скальных грунтов, являющихся как средой, так и основанием гидротехнических сооружений, а также для оценки показателей механических свойств скальных грунтов. Метод термометрии скважин является единственным методом, позволяющим с высокой степенью достоверности определить естественное температурное поле в основании сооружений, проектируемых в районах распространения вечномерзлых грунтов. В отдельных случаях для определения естественной влажности и плотности (объемного веса) грунтов достаточно эффективными являются радиоизотопные методы.

При проведении инженерно-геологической разведки для обоснования проектирования сооружений глубокого заложения (свыше 50-75 м) важное значение приобретает различного вида каротаж скважин.

2.40. Метод вертикального электрического зондирования: (ВЭЗ) применяется для решения следующих задач:

выделения в геологическом разрезе грунтов различного литологического (петрографического) состава;

выделения в геологическом разрезе грунтов, находящихся в различном состоянии по плотности, влажности, температуре, степени льдистости и др.;

оценки степени коррозионной активности грунтов по отношению к материалу проектируемых сооружений.

Метод электрического профилирования (ЭП) используется при необходимости:

прослеживания (картирования) слоев грунтов однородного состава и состояния;

выявления фациальных границ и границ (переходных зон) изменения состояния грунтов по влажности, температуре и др.;

определения положения в пространстве выделенных границ и переходных зон;

оценки степени коррозионной активности грунтов.

Общими условиями применения методов ВЭЗ и ЭП являются:

достаточная по величине разница в удельных электросопротивлениях изучаемых геологических объектов, в частности слоев грунтов различного состава и состояния;

соизмеримое соотношение глубины изучения разреза электроразведкой и размеров изучаемых геологических объектов.

Чем выше разница в электросопротивлениях, тем выше эффективность методов ВЭЗ и ЭП.

При малых глубинах изучения разреза (20-30 м) разрешающая способность методов ВЭЗ и ЭП существенно выше, чем при больших. Опыт показывает, что при достаточной разнице в удельных электросопротивлениях грунтов (3-5 раз) на глубинах до 30 м достаточно уверенно выделяются и прослеживаются слои мощностью около 1 м. Точность фиксации положения границ между различными грунтами в этих же условиях может колебаться в пределах 0,5-1,5 м.

Приведенные данные по разрешающей способности методов ВЭЗ и ЭП не являются абсолютными и зависят не только от геологических условий, но и от субъективных факторов (накопленного опыта и квалификации исполнителя работ).

Как правило, методы ВЭЗ и ЭП применяются совместно.

Общая схема проведения электроразведочных работ сводится к следующему.

По ландшафтным и геологическим признакам участок размещения проектируемого сооружения делится на части, в пределах которых проводится вертикальное электрическое зондирование в одной или двух точках до глубины, определяемой поставленной задачей. По результатам проведенного зондирования и с учетом поставленной задачи выбираются параметры и типы остановок для электрического профилирования. Затем проводится электропрофилирование в полном его объеме. На основании карт изоом, построенных по результатам профилирования, выбираются точки или направления профилей для электрического зондирования, после выполнения которого производится совместная обработка результатов тех и других измерений.

В сложных геологических условиях (изменчивый фациальный состав грунтов, частое их переслаивание в разрезе, наличие поверхностных или погребенных карстовых форм, прерывистое распространение вечномерзлых грунтов и т. д.) можно повысить разрешающую способность метода электроразведки применением различных модификаций этого метода, например: для ВЭЗ - двухэлектродных или дипольных установок, крестового или кругового способа зондирования и др.; для ЭП-двух- или трехэлектродных, комбинированных или дипольных установок. В особо сложных случаях хороший эффект дает метод двух составляющих.

Полевая документация и первичная обработка полевых геофизических работ проводятся в соответствии с существующими инструктивно-методическими документами. Следует подчеркнуть необходимость постоянной и тесной связи геофизической группы с руководителями изыскательской партии (отряда) во время проведения полевых работ. Эта связь должна осуществляться постоянно путем взаимного обмена информацией о предварительных результатах работ, проводимых разными методами, что позволит оперативно вносить изменения в план производства инженерно-геологической разведки и получать хорошие результаты с меньшими материальными и трудовыми затратами. Окончательными отчетными материалами по результатам электроразведочных работ являются геоэлектрические карты и разрезы. Геологическое содержание геоэлектрических карт и разрезов должно быть согласовано с результатами работ, полученными другими методами. Эти карты и разрезы используются при составлении инженерно-геологических отчетов и заключений.

2.41. Отбор и упаковка образцов грунтов для геологического описания и лабораторных определений показателей свойств при инженерно-геологической разведке производятся в соответствии с ГОСТ 12071-72.

2.42. Методы определения показателей свойств грунтов подразделяются на полевые и лабораторные.

Большинство показателей свойств грунтов может определяться как полевыми, так и лабораторными методами, часть показателей может быть определена только лабораторными методами. Для некоторых типов грунтов определение показателей их свойств можно произвести только полевыми методами.

Выбор метода определения показателей свойств грунтов при инженерно-геологической разведке зависит от заданной (или установленной) точности этого определения, от инженерно-геологических условий участка проектируемого строительства, в первую очередь состава и состояния грунтов, от конструкции проектируемого сооружения, главным образом конструкции фундаментов и заглубляемой ниже поверхности земли части сооружения, а также режима его эксплуатации.

При выборе методов определения показателей свойств грунтов следует учитывать также следующее. Полевые методы дают возможность изучения свойств грунтов в больших объемах и в условиях их естественного залегания. В то же время производство полевых определений требует относительно сложного оборудования и значительных объемов подготовительных работ. Кроме того, в большинстве случаев полевые определения не позволяют моделировать условия работы грунтов в процессе строительства и эксплуатации сооружений, что осложняет прогнозную оценку поведения грунтов как среды или основания сооружения.

Лабораторные методы наряду с возможностью изучения свойств грунтов естественного сложения (из монолитов) позволяют изучать эти свойства в заданном режиме давлений, влажности и температуры, позволяют при проведении определений создать условия, в которых грунт может находиться как в процессе строительства, так и в процессе эксплуатации сооружений, т.е.

существенно упростить инженерно-геологический прогноз. Сравнительная с полевыми методами простота лабораторных определений уменьшение трудовых и материальных затрат на одно определение позволяют увеличивать их количество и путем статистической обработки частных значений показателя повысить точность конечного результата. Поскольку полевые и лабораторные методы имеют свои преимущества и недостатки, их следует применять в комплексе.

2.43. Некоторые методы определения свойств грунтов стандартизованы и технология их проведения регламентирована. В случаях расхождения природных условий и режима эксплуатации сооружений с условиями государственных стандартов необходимо проводить опытно-экспериментальные работы с привлечением в качестве консультантов представителей научно-исследовательских организаций, а выбор метода или способа определения свойств грунтов обосновывать в программах работ.

2.44. Удельный вес грунта определяется лабораторным методом в соответствии с ГОСТ 5181-64 «Грунты. Метод лабораторного определения удельного веса».

2.45. Объемный вес грунтов определяется лабораторными методами в соответствии с ГОСТ 5182-64 «Грунты. Методы лабораторного определения объемного веса».

Объемный вес макропористых грунтов рекомендуется определять только методом режущего кольца.

Объемный вес крупнообломочных грунтов определяется в полевых условиях по методике А. И. Шеко путем взвешивания измеренного объема грунта.

2.46. Влажность грунта определяется лабораторными или полевыми методами. Лабораторный метод определения влажности грунта регламентирован ГОСТ 5179-64 «Грунты. Метод лабораторного определения влажности».

Примечание. В настоящее время разработаны методы полевого определения плотности и влажности грунта в естественных условиях их залегания с помощью радиоизотопов. Однако недостаточный опыт использования радиоактивных методов на завершающем этапе изысканий, каким является инженерно-геологическая разведка, не позволяет рекомендовать использование этих методов без сочетания с лабораторными.

2.47. Показатели пластичности - пределы раскатывания и текучести - определяются в соответствии с ГОСТ 5183-64 «Грунты. Метод лабораторного определения границы раскатывания» и ГОСТ 5184-64 «Грунты. Метод лабораторного определения границы текучести».

2.48. Пористость грунта определяется обычно расчетом по результатам определения удельного и объемного весов грунта либо лабораторными методами путем прямого определения. Наиболее распространенным лабораторным методом определения пористости песчаных, скальных и полускальных грунтов является метод насыщения измеренного объема грунта жидкостью с известным удельным весом.

2.49. Гранулометрический состав грунтов определяется в лаборатории в соответствии с ГОСТ 12536-67 «Грунты. Метод лабораторного определения зернового (гранулометрического) состава».

Если необходимо установить в глинистом грунте наличие и количество неустойчивых агрегатов, производят анализ двух образцов из одной пробы с подготовкой одного образца к анализу по ГОСТ 12536-67, а другого - с пирофосфатом натрия.

2.50. Водопроницаемость грунтов определяется коэффициентом фильтрации, коэффициентом общей проницаемости и удельным водопоглощением. В практике инженерно-геологических изысканий в подавляющем числе случаев определяется коэффициент фильтрации, реже используется удельное водопоглощение и только при изысканиях для строительства некоторых горных предприятий, подземных емкостей и др. может использоваться для различного рода расчетов коэффициент общей проницаемости.

В табл. 6 перечислены основные лабораторные и полевые методы определения коэффициента фильтрации и указаны границы их использования применительно к различным грунтам.

Выбор метода определения коэффициента фильтрации зависит от геологических (гидрогеологических) условий участка проектируемого строительства и задач, поставленных перед изысканиями. Так, в условиях близкого к поверхности залегания грунтовых вод и относительно высокой водопроницаемости грунтов следует применять метод опытных откачек. При очень высокой водопроницаемости грунтов, например валунно-галечниковых отложений, - методы нагнетания или налива воды в скважины. Если грунтовые воды находятся на глубине более 4-6 м, то коэффициент фильтрации зоны аэрации лучше определять методом налива воды в шурфы. Определение коэффициента фильтрации грунтов для проектирования водоотлива из котлованов следует проводить только методом опытных откачек. Общая оценка фильтрационных свойств грунтов участка проектируемого строительства может быть выполнена для песчаных грунтов методом расчета по гранулометрическому составу либо наблюдением за восстановлением уровня воды в скважинах. При необходимости оценки прогноза подтопления площадки, сложенной грунтами, наилучшие результаты определения коэффициента фильтрации могут быть получены при проведении опытов в компрессионно-фильтрационных приборах.

Таблица 6