Metodichni_vkazivki-inzhen_vishukuv-03_13


Міністерство освіти, науки, молоді і спорту України
Національний технічний університет України
«Київський політехнічний інститут»
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
ДО ВИКОНАННЯ ПРАКТИЧНИХ РОБІТ
З ДИСЦИПЛІНИ
«СУЧАСНІ МЕТОДИ ІНЖЕНЕРНИХ ВИШУКУВАНЬ»
для спеціальності
7(8).05030102 – «Шахтне і підземне будівництво»
Затверджено Вченою радою
інституту енергозбереження та енергоменеджменту НТУУ «КПІ»
Київ
«Політехніка»
2012
Методичні вказівки до виконання практичних робіт з дисципліни «Сучасні методи інженерних досліджень» для студентів спеціальностей 7(8).05030102 «Шахтне і підземне будівництво», / Укладачі: професор В.Г.Кравець, професор Н.В.Зуєвська, доцент В.В. Вапнічна, асистент В.В. Бойко – К.:ВПІ ВПК «Політехніка», 2012. - 72 с.
Гриф надано Вченою Радою інституту
енергозбереження та енергоменеджменту НТУУ «КПІ»
(Протокол №__ від _________ 2012р.)
Навчальне видання
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
ДО ВИКОНАННЯ ПРАКТИЧНИХ РОБІТ
З ДИСЦИПЛІНИ
«ПРОЕКТУВАННЯ ВИБУХОВИХ РОБІТ»
для спеціальності
7(8).05030102 – «Шахтне і підземне будівництво»,
Укладачі:Кравець Віктор Георгійович,
Зуєвська Наталя Валеріївна
Вапнічна Вікторія Вікторівна
Бойко Віктор Вікторович(мол.)
Відповідальний
редактор______________________________
Рецензент______________________________
За редакцією викладачів
Надруковано з оригінал-макету замовника
ЗМІСТ
ВСТУП
ВИШУКУВАННЯ ДЛЯ ПРОЕКТУВАННЯ БУДІВНИЦТВА………6
СКЛАД ІНЖЕНЕРНИХ ВИШУКУВАНЬ……………………………10
Інженерно-геодезичні вишукування…………………………..10
Інженерно-геологічні вишукування…………………………….10
Геотехнічні та інженерно-гідрогеологічні вишукування. …….11
Інженерно-гідрометеорологічні вишукування…………………13
Вишукування для раціонального використання та охорони навколишнього середовища……………………………………..14
Спеціалізовані вишукування………………………………….15
ВИДИ ІНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ……………...17
Сейсмічні методи інженерних вишукувань…………………....23
Модель середовища і хвильове поле……………………….25
Приймання коливань…………………………………………25
Системи спостережень……………………………………….26
Методи сейсморозвідки………………………………………27
Спектральна сейсморозвідка………………………………...29
Електричні методи інженерних вишукувань…………………..29
Організація і проектування електророзвідувальних робіт..31
Метод природного електричного поля (ПЕП)……………..33
Метод електричного зондування (ЕЗ)………………………35
Метод електропрофілювання (ЕП)…………………………39
Метод викликаної поляризації (ВП)………………………..40
Метод заряду (МЗ)…………………………………………..41
Електророзвідка на акваторіях……………………………..42
Магнітні методи інженерних вишукувань…………………….44
Пошуки родовищ рудних і нерудних корисних копалин….44
Застосування магніторозвідки для пошуків корисних
копалин………………………………………………………..45
Магнітні методи дослідження свердловин………………….45
Вивчення геологічного середовища…………………………47
Методи природного магнітного поля і магнітної сприйнятливості…………………………………………………………47
Метод ядерно-магнітного резонансу в геоінженерії……….48
Термічні методи інженерних вишукувань……………………..50
Термометрія…………………………………………………..50
Методика і техніка проведення термометрії свердловин…52
Ядерно-фізичні методи інженерних вишукувань……………..60
ВИМОГИ ДО ІНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГІЧНИХ ВИШУКУВАНЬ …..66
ВИСНОВКИ……………………………………………………………….73
ПЕРЕЛІК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ………………………...80
ВСТУП
Інженерні вишукування для будівництва є видом науково-технічної діяльності (згідно із Законом України «Про наукову та науково-технічну діяльність» від 13.12.1991 № 1997), що забезпечує вивчення природних і техногенних умов територій (або ділянок) об'єктів будівництва, розроблення прогнозів взаємодії об'єктів будівництва з навколишнім середовищем, розроблення усіх видів проектів (у тому числі інженерної підготовки територій, захисту територій і об'єктів від небезпечних процесів).
Інженерні вишукування виконують на основі договору підряду згідно з технічним завданням та програмою виконання робіт.
Залежно від порядку розроблення проектної документації (згідно з ДБН А. 2.2-3-2004) обсяги вишукувальних робіт розподіляють таким чином:
- для передпроектних робіт, а також для розроблення ескізного проекту (ЕП) – на основі літературних, фондових джерел (враховуючи й державний картографо-геодезичний фонд) і обґрунтованого обсягу польових і лабораторних робіт;
- на стадіях: техніко-економічне обґрунтування (ТЕО) чи техніко-економічний розрахунок (ТЕР), проект (П) або робочий проект (РП) – основні обсяги вишукувань (до 100%);
- на стадії робочої документації (Р) – додаткові обсяги вишукувальних робіт за відповідного обґрунтування в технічному завданні.
У всіх випадках склад і обсяги вишукувальних робіт визначає вишукувальна організація з урахуванням таких чинників:
- вид будівництва (мета вишукувань);
- регіональні, територіальні та локальні особливості території (складність умов);
- ступінь вивченості території;
- стадія проектування.
1.ВИШУКУВАННЯ ДЛЯ ПРОЕКТУВАННЯ БУДІВНИЦТВА
Проектування міського та селищного будівництва здійснюється стадійно. В даний час воно складається з проектів: планування і плани розміщення першочергового будівництва; детальне планування та проект забудови.
Відповідно до цього інженерно-геологічні дослідження проводять так само по стадіях для кожного виду проектування.
Інженерно-геологічні дослідження для проекту планування міст (селищ) повинні дати оцінку значній території з точки зору можливості використання її для будівництва. Геологічні роботи проводять у поєднанні з іншими дослідженнями і проектними опрацюваннями: економічними, кліматичними, гідрогеологічними, екологічними, санітарно-гігієнічними та ін.
Перш ніж вивчати території, повинні бути отримані відомості про рельєф, гідрологію, клімат, ґрунти, рослинність, геологічну будову, гідрогеологію, природні геологічні явища та інженерно-геологічні процеси (зсуви, карсти, осідання, сейсміку та ін.), склад і властивості ґрунтів.
Інженерно-геологічні дослідження проводять в три періоди: підготовчий, польовий і камеральний. Інженерно-геологічний звіт слугує підставою для складання проекту планування і плану розміщення першочергового міського та селищного будівництва.
Дослідження для проекту детального планування. Проект детального планування існуючого міста (селища) включає в себе архітектурно-планувальну та технічну організацію районів забудови першої черги, встановлює послідовність забудови, вирішує питання благоустрою, містить проекти детального планування та забудови окремих міських районів.
Основою інженерно-геологічних досліджень для проекту детального планування є матеріали, отримані при дослідженнях для проекту планування. Аналогічний склад і зміст робіт та їх послідовність (підготовчі роботи, польовий період, камеральна обробка матеріалу).
На цій стадії проводять більш детальне вивчення геології місцевості та властивостей ґрунтів. Для цього закладають додаткові свердловини по створах уздовж нових або реконструйованих вулиць в місцях спеціальних споруд. Глибина свердловини під спорудою в більшості випадків досягає 8-10 м. При наявності слабких порід закладаються шурфи з відбором 2-3-х зразків для проведення повного комплексу лабораторних досліджень.
Дослідження для проекту забудови. Проект забудови в межах існуючого міста передбачає будівництво окремих житлових будинків (мікрорайонів), кварталів, вулиць і площ. Проектування проводять у 2 стадії - проектного завдання і робочих креслень. Перед кожною стадією виконують інженерно-геологічні роботи.
Вишукування для проектного завдання висвітлюють геологічні та гідрогеологічні умови всього досліджуваного майданчика, характеризують інженерно-геологічні властивості ґрунтів. У разі, якщо на даному майданчику раніше проводилися вишукування для проекту планування і проекту детального планування, то цих матеріалів достатньо, щоб не проводити нових досліджень на стадії проектного завдання забудови. При відсутності будь-яких інженерно-геологічних досліджень проводять у складі та обсязі, як це було показано вище для проекту планування та проекту детального планування.
На стадії робочих креслень інженерно-геологічні матеріали можуть бути оформлені в одному звіті. При складанні робочих креслень можливі випадки призначення додаткових досліджень. Це пов'язано головним чином зі змінами в розміщенні будівель або з перевіркою наявних геологічних матеріалів.
Інженерно-геологічні вишукування для окремих будівель. Інженерно-геологічні роботи під забудову окремих будівель проводять, як правило, одночасно для проектного завдання і робочих креслень, тобто фактично в одну стадію. Вивченню піддається обмежений майданчик. Обсяг проведених на ньому робіт залежить від складності інженерно-геологічних умов, які поділяють на 3 категорії:
1 категорія -- ділянки з простою геологією; шари залягають горизонтально; несуча здатність ґрунтів не викликає сумніву; ґрунтові води під фундаментами залягають нижче активної зони; потужність насипних ґрунтів не перевищує 2-х м;
2 категорія -- ділянки середньої геологічної складності; товща складена з 4-5 різних літологічних шарів у вигляді складок; ґрунтові води залягають у межах активної зони; потужність насипних ґрунтів становить 3-4 м;
3 категорія -- ділянки геологічно складні; розташовані в межах пересіченого рельєфу; товща багатошарова; залягання шарів складчасте, порушене; ґрунтові води залягають вище підошви фундаментів; активна зона містить ґрунти типу мулу, торфу; потужність насипних ґрунтів перевищує 4 метра; на ділянці розвинені природні геологічні явища.
Інженерно-геологічні роботи виконують у звичайному порядку. Відмінність робіт полягає тільки в тому, що на майданчиках майбутніх висотних будинків (більше 9 поверхів) обов'язково проводиться вивчення грунтів дослідними навантаженнями. Виконані роботи представляють у вигляді висновку про інженерно-геологічні умови майданчика. При написанні звіту велику увагу приділяють і узагальненню досвіду будівництва експлуатації будівель на сусідніх ділянках в подібних геологічних умовах.
2. СКЛАД ІНЖЕНЕРНИХ ВИШУКУВАНЬ
2.1. Інженерно-геодезичні вишукування
Рис.1. Інженерно-геодезичні вишукування.
297624533655Інженерно-геодезичні вишукування повинні забезпечувати отримання топографо-геодезичних матеріалів і даних про ситуацію та рельєф місцевості, розташування й характеристики існуючих будівель і споруд та інших елементів планування, необхідних для комплексного оцінювання природних і техногенних умов території будівництва й обґрунтування можливості проектування, створення та ведення державних кадастрів, забезпечення управління територією і ризиками надзвичайних ситуацій техногенного та природного характеру тощо.
2.2. Інженерно-геологічні вишукування
Інженерно-геологічні вишукування виконуються з метою вивчення та оцінки інженерно-геологічних умов території (або ділянки) будівництва для:
визначення характеристик інженерно-геологічних умов території та отримання вихідних даних для проектів будівництва;
прогнозування змін інженерно-геологічних умов під дією природних і техногенних факторів, визначення допустимих впливів на елементи геологічного середовища та способів досягнення потрібного стану цього середовища;
оцінювання ризику життєдіяльності людини на конкретних територіях;
розроблення проектів захисту територій та окремих об'єктів від несприятливих і небезпечних процесів.
Рис.2. Буріння розвідувальних свердловин.
272859521590За складом інженерно-геологічні вишукування є комплексними і включають види робіт, які направлені на вивчення геологічної будови, стану та властивостей ґрунтів, гідрогеологічних умов, інженерно-геологічних процесів і явищ, а також на розроблення основних прогнозів.
У ході інженерно-геологічних вишукувань використовують маршрутні спостереження, геофізичні роботи, бурові та гірничопрохідницькі роботи, геотехнічні вишукування, лабораторні роботи, польові дослідні роботи, гідрогеологічні вишукування, дослідно-фільтраційні роботи, гідрохімічне випробування та хімічний аналіз підземних вод, стаціонарні спостереження та камеральне опрацювання матеріалів.
2.3. Геотехнічні та інженерно-гідрогеологічні вишукування
До геотехнічних вишукувань відносять роботи, які виконують у комплексі інженерно-геологічних вишукувань або окремо з метою вивченням складу, стану та властивостей ґрунтів як основ, або середовища для влаштування підземних споруд, а також для оцінки стійкості природних або штучних масивів, що формуються, схилів і укосів. Геотехнічні вишукування включають в себе:
прогноз змін стану і властивостей ґрунтів під впливом різних факторів (зволоження, обводнення та осушення, термічні впливи, статичні і динамічні навантаження);
визначення складу, стану і властивостей ґрунтів;
прогнозну оцінку стійкості схилів і укосів;

Рис.3. Обладнання лабораторії для дослідження властивостей порід

моделювання та розроблення рекомендацій з підвищення стійкості природних і створення штучних геотехнічних масивів ґрунтів;
розроблення рекомендацій із влаштування основ, фундаментів і захисних споруд;
розроблення рекомендацій із використання природних і штучних ґрунтових матеріалів у будівництві.
Інженерно-гідрогеологічні вишукування виконують у комплексі інженерно-геологічних вишукувань або окремо з метою одержання відомостей про інженерно-гідрогеологічні умови території і даних для проектів будівництва або проектів захисту будівель, споруд і територій від небезпечних процесів.
Види й обсяги інженерно-гідрогеологічних робіт визначаються цільовим призначенням вишукувань і ступенем гідрогеологічної вивченості території.
До складу інженерно-гідрогеологічних вишукувань входять:
дослідно-фільтраційні роботи (відкачування, наливання, нагнітання) виконують з метою одержання гідрогеологічних параметрів для розрахунків дренажів, водознижувальних систем, протифільтраційних завіс, водопритоку в котловани й колектори, тунелі, витоків із водосховищ, накопичувачів, а також для розроблення прогнозів;
гідрохімічне опробування та хімічний аналіз підземних вод виконують для оцінки агресивних властивостей води до бетонів і металів, а також для оцінки видів і ступеня забруднення підземних вод; число відібраних проб і аналізів повинне бути не меншим трьох;
стаціонарні спостереження проводять з метою отримання інформації про розвиток інженерно-геологічних та гідрогеологічних процесів, їх циклічність, вплив на стан і експлуатаційну придатність будівель і споруд.
2.4. Інженерно-гідрометеорологічні вишукування
Інженерно-гідрометеорологічні вишукування здійснюють з метою комплексного вивчення природних умов навколишньої території та локальних умов об'єкта, що проектується, визначення розрахункових кліматичних і гідрологічних характеристик у обсягах, необхідних для вибору майданчика будівництва та прийняття проектних рішень. При визначенні складу цих видів вишукувань необхідно враховувати регіональний характер поширення небезпечних явищ і процесів.
До складу інженерно-гідрометеорологічних вишукувань входять:
•інженерно-метеорологічні вишукування, які виконують для визначення метеорологічного режиму та кліматичних характеристик території, мікрокліматичних особливостей майданчика об’єкта будівництва, наявності та ступеня впливу небезпечних метеорологічних явищ і процесів;
•інженерно-гідрологічні вишукування, які виконують для визначення гідрологічного режиму території прилеглої до майданчика будівництва, режиму водних об’єктів, у зоні впливу яких перебуває майданчик, визначення розрахункових гідрологічних характеристик, ступеня впливу небезпечних гідрологічних явищ і процесів;
2.5. Вишукування для раціонального використання та охорони навколишнього середовища
Вишукування для раціонального використання та охорони навколишнього середовища виконують у складі комплексних інженерних вишукувань для будівництва (або окремо) з метою:
•оцінки сучасного стану основних компонентів навколишнього середовища (літосфери, гідросфери, атмосфери, біосфери) для подальшого врахування в проекті;
•розроблення матеріалів оцінки впливів об'єктів і господарської діяльності на навколишнє середовище (ОВНС) у складі проектної документації для нового будівництва, реконструкції, технічного переоснащення або ліквідації об'єктів відповідно до ДБН А. 2.2-1-2008 «Інженерні вишукування для будівництва»;
•прогнозування можливих змін при збереженні існуючих тенденцій і при планованих впливах;
•виявлення геопатогенних зон;
•розроблення рекомендацій з регулювання впливів, інженерної підготовки освоюваної (освоєної) території та особливостей конструкцій будинків і споруд, а також рекомендацій зі створення сприятливих екологічних умов;
•розроблення заходів щодо охорони навколишнього середовища.
2.6. Спеціалізовані вишукування
Спеціалізовані вишукування (умовно вишукувальні роботи) виконують з метою забезпечення органів управління, юридичних і фізичних осіб продукцією, що може бути отримана за допомогою технічного та інтелектуального потенціалу вишукувальних організацій.
До спеціалізованих вишукувань відносять:
моніторинг навколишнього середовища в межах населених пунктів (об'єктів);
контроль стану об'єкта (інжиніринг);
інвентаризацію земель і кадастрові роботи;
геодезичне забезпечення в процесі будівництва;
пошук і розвідку підземних вод;
281876547625проектування та буріння розвідувально-експлуа-таційних свердловин для питного й технічного водопостачання;
Рис.4. Пошук підземних вод
за допомогою буріння свердловин
обстеження ділянок для розроблення проектів локальної реконструкції ландшафтів;
бурові та гірничопрохідницькі роботи в процесі будівництва й реконструкції;
дослідження забруднення ґрунтів і підземних вод;
роботи із санації територій, забруднених нафтопродуктами та іншими хімічними речовинами;
створення штучних геотехнічних масивів (основ);
випробування натурних паль.
3. ВИДИ ІНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
Інженерно-геологічні вишукування можуть включати в себе аерофотозйомку, маршрутні спостереження, проходження гірничих виробок, геофізичні дослідження, польові дослідження властивостей ґрунтів, лабораторні дослідження складу та властивостей ґрунтів і хімічного складу підземних вод, дослідно-фільтраційні роботи (див. розділ 5), стаціонарні спостереження (при необхідності виявити динаміку геологічних процесів).
Перед проектуванням крупних промислових підприємств та населених пунктів, що розташовуються в межах заново освоюваних територій, виникає необхідність у даних про загальні інженерно-геологічні умови великих площ. При цьому суттєву увагу приділяють вивченню геоморфологічних умов (рельєфу місцевості). Так, при описуванні річкових долин відмічають наявність терас, їхні типи (ерозійні, акумулятивні), ширину, висоту та ін. При описуванні степових територій відмічають наявність степових "блюдець". Для територій розвитку карстових процесів характерна наявність такого геоморфологічного елемента, як карстові западини. Горбистість рельєфу, наявність своєрідних терас у межах схилів і тріщин на земній поверхні в багатьох випадках є ознакою зсувних процесів. Усі ці особливості мікрорельєфу можуть бути виявлені за результатами аерофотозйомки (планові знімки місцевості з літаків та вертольотів).
Для виявлення особливостей геологічної будови та гідрогеологічних умов будівельного майданчика проходять гірничі виробки. До них відносять шурфи, дудки, траншеї, шахти, штольні, свердловини.
Шурф - вертикальна гірнича виробка квадратного або прямокутного перерізу розмірами від 1x1,25 до 1,5x1,5 м, глибиною до 5-8 м. Розробку шурфів проводять вручну. У нестійких породах стінки шурфів доводиться закріплювати (підручним лісоматеріалом).
Шурфи круглого в плані перерізу носять назву дудок. Їхня перевага - більша, ніж при прямокутному перерізі, стійкість стінок. Мінімальний діаметр дудок 0,75-1м.Для проходки дудок застосовуються спеціальні станки.
Рис.5. Шурф
5207010795До ряду безперечних переваг шурфів та дудок відносяться доступність порід у стінках та вибою для огляду, можливість відбору шляхом вирізання зразків (монолітів) з максимальним збереженням їхньої природної будови та вологості, можливість проведення в них польових випробувань ґрунтів. До ряду недоліків відносяться значна трудомісткість проходки (особливо шурфів), необхідність закріплення стінок, виконання водовідливних робіт при проходці нижче рівня ґрунтових вод.
Розвідувальні виробки великої глибини (декілька десятків метрів) і відповідно значного поперечного перерізу носять назву шахт. Вони використовуються у найбільш відповідальних випадках, як правило, з застосуванням кріплень та механізованого водовідливу і підйому.
1397011430Траншеї - це канави, які улаштовуються на схилах при вивченні дислокованих (круто падаючих) товщ. Горизонтальні гірничі виробки, що улаштовуються в межах схилів, називаються штольнями. Для забезпечення стоку підземних вод та полегшення транспортування дну штольні надають деякого нахилу від вибою до гирла.
Рис.6. Траншея
Проходження гірничих виробок супроводжується веденням спеціальних журналів, в яких описуються гірські породи та умови проходки. Зразки порід відбираються у виробках через 0,5-1 м ,а також при зміні складу порід.
Виробки циліндричної форми, що проходяться спеціальними буровими інструментами, називаються свердловинами. Діаметр свердловин, які використовуються в практиці інженерно-геологічних досліджень, знаходиться в межах 34-325 мм. Буріння свердловин може здійснюватися різними способами. При невеликих глибинах та обсягах робіт у слабких породах (пісок, глина) може проводитись ручним способом; глибокі свердловини, особливо в міцних породах, проходять механічним способом. Для прискорення буріння використовується вібрація і застосовується різноманітне вібробурові обладнання.
Верх свердловини називається гирлом, нижня частина - вибоєм.
Для руйнування та відділення гірських порід від масиву використовуються такі робочі наконечники: желонка, буровий стакан, долото, ложковий бур, змійовик.
Желонку застосовують при бурінні свердловин у сипучих породах (пісках) і дуже нещільних розріджених глинистих. Ударяючись об вибій свердловини, клапан желонки підіймається і ґрунт переміщується в желонку. При підйомі клапан знову закривається.
Буріння свердловин у суглинках, глинах та вологих пісках виконується за допомогою бурового стакана - відрізка труби з фрезою. Порода, яка увійшла усередину стакана, утримується в ньому силами тертя.
Для проходження свердловин в скельних породах застосовують долото. Породи здрібнюються під його ударами і в такому стані витягуються із свердловини. Буріння желонкою, буровим стаканом та долотом відносяться до ударного виду буріння. Поряд з ударним бурінням у практиці широко використовують буріння обертальне.
Рис.7. Бур, для буріння свердловин
322389528575У слабких глинах та суглинках, у супісках, сухих пісках, крейді застосовується ложковий бур. При обертанні цього бура його лезо, яке знаходиться унизу, зрізує породу. Зрізана порода заповнює порожнину циліндра.
При обертальному бурінні в щільних глинах, суглинках, мергелі, крейді застосовується шнек. Це спіраль, яка закінчується донизу ріжучим лезом у вигляді риб'ячого хвоста. При підйомі порода утримується між його лопастями.
Робочі наконечники з'єднуються з буровими штангами. Для кріплення стінок свердловин у породах, що обсипаються та обвалюються, застосовують сталеві обсадні труби.
31381701109980При обертальних способах буріння немає можливості витягувати зразки порід непорушеної структури. Тому для відбору зразків використовують спеціальні ґрунтоноси (порожнисті циліндри з утримуючим грунт обладнанням).
Рис.8. Коронка бурова з резцами РП-3.
При проходженні свердловин в скельних породах використовується колонкове буріння за допомогою бурової коронки. Коронки мають у нижній частині зубці із твердих сплавів, алмазів або дробові наконечники. При обертанні коронки в породі вибурюється кільцевий вибій, а усередині її залишається циліндр, який називається керном. Для очищення свердловини при колонковому бурінні її продувають повітрям, промивають водою або глинистим розчином.
При бурінні свердловин ведуть буровий журнал і складають розріз (колонку) свердловини.
З розвідувальних виробок, в міру їх проходження, відбирають зразки ґрунтів двох видів - порушеної структури і непорушеної при природній вологості (моноліти). Зразки порушеної структури для визначення вологості відбирають із збереженням природної вологості (у мішечки з еластичної плівки або щільної тканини). Об'єм відібраних зразків повинен бути не менше 2000 см3 у скельних і великоуламкових ґрунтах, 1000 см3 - у піщаних і 500 см3 - у глинистих ґрунтах. Готують дві етикетки, в яких зазначено місця, номер розвідувальної виробки і глибина відбору. Одну етикетку, загорнуту в кальку, вкладають усередину, другу - наклеюють на мішечок.
Із шурфів моноліти відбирають у формі кубів і циліндрів, а із свердловин - циліндричні. Розміри монолітів у формі кубів звичайно складають 20×20×20 см (для скельних ґрунтів 10×10×10 см). Діаметр монолітів циліндричної форми - не менше 8 см при висоті не більше 16 см. Моноліти ізолюють двома шарами марлі, змоченої сумішшю парафіну з гудроном. Моноліти теж наділяють двома етикетками з позначенням їх верху і низу.
У теперішній час велике розповсюдження одержали геофізичні методи досліджень, які дозволяють прискорити і підвищити точність інженерно-геологічних вишукувань. Ці методи застосовуються для дослідження в природних умовах процесів та явищ у гірських породах, а також для визначення фізико-механічних властивостей гірських порід з урахуванням їх просторової мінливості.
Серед геофізичних методів широке розповсюдження одержали сейсмічні, електричні, магнітні, термічні та ядерної фізики.
Сейсмічні методи ґрунтуються на виявленні швидкості розповсюдження хвиль (пружних коливань), які спеціально збуджуються в гірських породах за допомогою вибухів та ударів. У результаті оцінюється вплив ґрунтових умов на розповсюдження сейсмічних коливань. Ці методи дозволяють оцінити стан і властивості гірських порід в умовах природного залягання, визначити глибину залягання скельних порід, виявити карстові порожнини, рівень підземних вод, потужність талого шару у вічномерзлих породах та ін.
Електричні методи ґрунтуються на дослідженнях природних та штучно утворених електромагнітних полів. Оскільки кожна порода має певний електричний опір, то, вимірюючи його, можна скласти геоелектричний розріз. Використовуючи цей принцип, можна визначити потужність водоносних пластів та порожнин у карстових районах і т.і.
Магнітні методи побудовані на використанні особливостей магнітного поля Землі та магнітних властивостей гірських порід. Частіше за все магнітна розвідка гірських порід застосовується в інженерно-геологічному картуванні.
Термічні методи застосовуються для досліджень фізико-геологічних процесів у районах багаторічної мерзлоти.
Методи ядерної фізики засновані на вимірюванні інтенсивності природних та штучних випромінювань (наприклад, гама-каротаж). Методи дозволяють оцінити щільність та вологість гірських порід.
Польові методи визначення властивостей гірських порід призначені для оцінки як фізичних (щільність, вологість), так і механічних (стисливості та міцності) характеристик.
Стисливість у польових умовах оцінюється в основному на базі випробувань ґрунтів статичним навантаженням на штамп у шурфах та свердловинах. Суть методу полягає в тому, що за допомогою спеціальних пристроїв створюється навантаження на жорсткий штамп площею 5000 см2 у шурфах або 600 см2 у свердловинах. У процесі передачі навантажень вимірюють деформацію ґрунту під штампом, у результаті чого визначають головну деформаційну характеристику ґрунту - модуль загальної деформації.
Існують декілька методів визначення характеристик міцності ґрунтів в польових умовах. Найбільш достовірними із них є випробування на зсув у заданій площині з використанням обійм (у шуфрах). У свердловинах характеристики міцності визначають методами поступального та кільцевого зрізу, а також крильчаткою (обертальний зріз).
Для визначення щільності ґрунтів у польових умовах частіше за все застосовують зондування. Суть його полягає у занурюванні конічного наконечника (зонда) діаметром 36 або 74 мм з кутом при вершині 60°. Розрізняють статичне та динамічне зондування.
3.1. Сейсмічні методи інженерних вишукувань
31762701537335У поняття "сейсморозвідка" входять геофізичні методи дослідження земної кори, засновані на вивченні штучно генерованих пружних хвиль. За допомогою сейсморозвідки вивчається глибина будова Землі, виділяються родовища корисних копалин (в основному нафти і газу), вирішуються завдання гідрогеології та інженерної геології. Сейсморозвідка відрізняється надійністю, високою роздільною здатністю, технологічністю і колосальним обсягом одержуваної інформації.
Рис.9. Пружні хвилі.
В основі сейсмічних методів лежить збудження пружних хвиль за допомогою спеціального технічного комплексу - джерела. В результаті геологічне середовище реагує виникненням періодичного коливального процесу і утворенням пружної хвилі. Поширюючись в гірській породі, пружна хвиля потрапляє на межі розділу, змінює напрямок і динамічні властивості, утворюючі нові хвилі. На шляху проходження хвиль розміщуються точки спостереження, де за допомогою спеціальних приладів - сейсмоприймачів - визначаються властивості коливальних процесів. З отриманих даних витягується корисна інформація про будову і склад досліджуваної середовища.
Найбільш ефективна сейсморозвідка при вивченні осадового чохла древніх платформ, оскільки його горизонтально-шарувата будова найбільш просто інтерпретується за сейсмічними даними. Зі збільшенням нахилу геологічних меж надійність одержуваної сейсморозвідкою інформації різко падає.
Для генерації коливань застосовуються вибухи зарядів тротилу в неглибоких свердловинах, а також тривалий (вібраційний) або короткий (імпульсний) вплив на гірські породи. Вибухові джерела характеризуються найбільшою потужністю і компактністю, при цьому вимагають дорогих підготовчих і ліквідаційних робіт, а також завдають великої шкоди навколишньому середовищу.
Невибухові джерела набагато слабкіші, але можуть використовуватися багаторазово в одній і тій же точці, більш керовані, а також безпечніші для людини та екології.
Джерело збуджує два типи незалежних сейсмічних хвиль - поздовжні і поперечні. З поздовжніми хвилями пов'язані коливання, спрямовані вздовж напрямку руху хвилі, а з поперечними – поперек напрямку руху.
Прямою хвилею називається поздовжня або поперечна хвиля, яка поширюється безпосередньо від джерела до точки спостереження. Поздовжні хвилі характеризуються великими швидкостями, приходять в будь-яку точку середовища раніше поперечних, поширюються практично в будь-яких речовинах. В силу цих обставин сейсморозвідка використовує переважно поздовжні хвилі.
3.1.1. Модель середовища і хвильове поле
Встановлено, що різні гірські породи характеризуються різними швидкостями поширення пружних хвиль. Параметр швидкості визначається пружними константами і щільністю гірської породи, а вони в свою чергу залежать від мінерального складу, пористості, тріщинуватості і глибини залягання.
За значенням швидкості пружної хвилі геологічний розріз поділяється на відносно однорідні шари гірських порід, на межах яких швидкість змінюється стрибком. Як правило, межі областей з різними фізичними властивостями збігаються з геологічними кордонів, що використовується при інтерпретації сейсмічних даних.
Наявність різких меж розділу між пластами призводить до утворення вторинних хвиль - відбитих, що проходять через межу поділу, і заломлених. Інтенсивність вторинних хвиль залежить від контрастності кордону за пружними властивостями. Чим складніша будова досліджуваного геологічного середовища, тим більше хвиль утворюється на межах поділу. Всі разом вони утворюють вторинне хвильове поле - об'єкт вимірювання в сейсморозвідці. Якщо вторинні хвилі містять інформацію про геологічні межі і успішно реєструються на поверхні землі або в свердловини, то вони називаються корисними. За типом корисних хвиль в сейсморозвідці розрізняють методи відбитих і заломлених хвиль.
3.1.2. Приймання коливань
Основним вимірювальним пристроєм в сейсморозвідці служить сейсмоприймач, що перетворює механічні коливання пружних хвиль в електричний струм змінної напруги. При переміщенні частинок гірських порід поблизу корпусу приймача в ньому виробляються електричні імпульси, які потім відкладаються на осі часу. Отримувані залежності називаються графіками коливань або сейсмотрасамі.
Рис.10. Сейсмоприймач СМ-3.
3309620-1193800Сейсмотраси об'єднуються в сейсмограми - первинний польовий матеріал сейсморозвідки. Сигнали від приймачів піддаються передобробці - посиленню, фільтрації небажаних коливань і перетворенню в цифрову форму. По незалежним інформаційним каналам дані з точок спостереження надходять у єдиний центр - сейсмічну станцію, де подаються в зручній для оператора формі. Сейсмічна станція являє собою єдиний інформаційно-вимірювальний комплекс, призначений для об'єднання даних з сейсмоприймачів, їх передобробки, візуального аналізу та збереження на пристроях пам'яті .
3.1.3. Системи спостережень
Для ефективного простежування цільових сейсмогеологічних кордонів застосовуються типові способи установки і переміщення пунктів збудження і прийому коливань - системи спостережень. Типовою системою спостережень є пункт збудження, від якого пружні хвилі реєструються шляхом розстановки, що складається з 100-300 пунктів приймання, або - каналів сейсмостанції. Пункт збудження зазвичай розташовується в центрі розстановки приймачів і для отримання нової сейсмограми переміщується на відстань в 25-50 м. Інтервал між пунктами прийому також вибирається рівним 25-50 метрів. Параметри розстановки при переміщенні за профілем не змінюються для полегшення подальшої автоматизованої обробки даних. Описана система спостережень дозволяє виділяти зону з достатньою надійністю, яка забезпечується надмірністю одержуваної інформації. Наприклад, при використанні 240 пунктів прийому в розстановці кількість сейсмострас для однієї точки на межі може досягати 120. Правильний вибір системи спостережень дозволяє без зайвих витрат отримувати необхідну інформацію про будову частини геологічного середовища, що нас цікавить.
Рис.11. Сейсмограма.
-508066675Отримувані в процесі польових робіт сейсмограми містять значну частку небажаних шкідливих хвиль та коливань, через що корисні хвилі незручно для інтерпретувати. Тому первинні сейсмограми обробляються з використанням найсучаснішої комп'ютерної техніки. В результаті виконання процедур обробки сейсмограми перетворюються в тимчасовій або глибинний розріз - матеріал для геологічного тлумачення. За відомими ознаками на отриманих розрізах виділяються аномальні ділянки, з якими зв'язують скупчення корисних копалин.
3.1.4. Методи сейсморозвідки
Методи сейсморозвідки розрізняються за типом використовуваних корисних хвиль, по стадії геологорозвідувального процесу, за важливістю справ, за способом отримання даних, розмірністю, типом джерела коливань і частотою коливань хвиль.
За типом використовуваних хвиль виділяються: метод відбитих хвиль (МОВ) - заснований на виділенні хвиль, одноразововідбитих від геологічного кордону. Це найбільш затребуваний метод сейсморозвідки, що дозволяє вивчати геологічний розріз з детальністю до 0,5% від глибини залягання кордону. Використовується в поєднанні з методикою багаторазових перекриттів, в якій для кожної точки межи реєструється велика кількість сейсмічних трас. Надлишкова інформація підсумовується за ознакою загальної середньої або глибинної точки (ОСТ або ОГТ).
Метод загальної глибинної точки значно розширює можливості МОВ і застосовується в більшості сейсморозвідувальних робіт.
Метод заломлених хвиль (МПВ) орієнтований на заломлені хвилі, які утворюються при падінні хвилі на межу двох пластів під певним кутом. При цьому утворюється ковзна хвиля, що поширює зі швидкістю підстиляючого пласта. МПВ використовується тільки для вирішення спеціальних завдань через суттєві обмеження методу.
За стадією геологорозвідувального процесу розрізняють регіональну, пошукову і детальну сейсморозвідку.
За розв'язуваним завданням сейсморозвідка підрозділяється на глибинну, структурну (нафтогазову) та інженерну.
За способом отримання даних виділяють наземну, свердловину, морську і лабораторну сейсморозвідку.
За розмірністю сейсморозвідка розрізняється на 1D, 2D і 3D варіанти. В одновимірному варіанті пружна хвиля збуджується і реєструється вздовж одного вертикального променя - в свердловині. Двовимірна сейсморозвідка реалізується розстановкою пунктів збудження і прийому уздовж лінійного профілю. Об'ємна (3D) сейсморозвідка проводиться при розміщенні пунктів прийому по площі.
За типом джерела розрізняється вибухова, вібраційна і невибухова імпульсна сейсморозвідка.
За частотою коливань сейсморозвідка класифікується на низькочастотну, середньо-частотну, високочастотну і сейсмоакустичну.
3.1.5. Спектральна сейсморозвідка
Ця розвідка називається також спектральним сейсмопрофіліюруванням (ССП). Це новий напрям в сейсморозвідці, заснований на "вивченні спектральних характеристик власного акустичного поля Землі і резонансних явищ, що виникають у шарах гірських порід при взаємодії їх з сейсмічними хвилями" . Основним параметром, що вивчається даним методом, є акустична жорсткість середовища. Ділянки розрізу з підвищеною акустичної жорсткістю на спектральних розрізах відображаються високими рівнями амплітуд частотного спектру і навпаки. Перші згадки про практичну значущість цього методу з'явилися в кінці XX століття . В даний час метод спектральної сейсморозвідки викликає дискусії і не є загальновизнаним. Однак окремі дослідження підтверджують виправданість його застосування у виявленні карстових пустот , нафтогазових покладів , при інженерно-геологічних дослідженнях .
3.2. Електричні методи інженерних вишукувань
Електророзвідка призначена для вирішення великого кола інженерно-геологічних, гідрогеологічних та спеціальних завдань і об'єднує групу методів розвідувальної геофізики, основаних на спостереженні і вивченні особливостей розподілу характеристик електромагнітних полів природного або штучного походження.
Електророзвідка є провідним методом комплексу геофізичних робіт та в залежності від розв'язуваних завдань і інженерно-геологічних умов може застосовуватися або самостійно, або в поєднанні з іншими геофізичними та інженерно-геологічними методами.
Нормами регламентуються наступні електророзвідувальні методи, що мають найбільше застосування в інженерних вишукуваннях: природного електричного поля (ПЕП); електричного зондування (ЕЗ); електропрофілювання (ЕП); викликаної поляризації (ВП); заряду (МЗ). При вирішенні окремих інженерно-геологічних завдань в дослідному порядку застосовуються електромагнітні методи. За характером використовуваних полів виділяються наступні методи: індуктивні, частотні, радіохвильові, радіолокаційні та ін. У разі їх застосування слід керуватися відповідними інструкціями, рекомендаціями та посібниками.
Електророзвідку слід застосовувати для вирішення наступних інженерно-геологічних і гідрогеологічних задач :розчленування розрізу на літологічні шари; визначення глибини залягання покрівлі скельних ґрунтів; картування похованих річкових долин; картування ґрунтів; виявлення та оконтурювання закарстованих зон; встановлення та простежування тектонічних порушень і зон тріщинуватості; визначення положення рівня ґрунтових вод; визначення напряму і швидкості руху підземних вод; визначення корозійної активності ґрунтів і наявності блукаючих струмів. Всі перераховані вище завдання вирішуються, як правило, при використанні декількох електророзвідувальних методів або комплексу геофізичних методів, що включають електророзвідку.
При виконанні робіт масштаби і густота розташування мережі спостережень встановлюються в залежності від стадії вишукувань, складності геологічної будови досліджуваної території, необхідної точності результатів і визначаються цілями і поставленими завданнями. При виборі робочої мережі зйомки відстані між точками спостережень задаються такими, щоб досліджуваний об'єкт (зона порушення, карстова зона і т.д.) чітко виділявся не менше ніж на двох профілях і 3-4 точками на профілі. Роботи з деталізації виявлених аномалій проводяться в наступному по крупності масштабі.
Застосування електророзвідувальних методів ґрунтується на відмінності ґрунтів за електричними властивостями (питомий електричний опір, діелектрична проникність і ін.). Питомий електричний опір (ПЕО) ґрунтів змінюється в широких межах - від доль до сотень тисяч Ом і залежить від складу, стану, вологості, засоленості, пористості, тріщинуватості, розмірів і форми порових каналів.
Для впевненої інтерпретації результатів польових електророзвідувальні робіт слід в обов'язковому порядку проводити параметричні виміри поблизу свердловин (шурфів), на відслоненнях, а в ряді випадків доповнювати польові дослідження лабораторними вимірами електричних параметрів на зразках і моделях ґрунтів.
При інженерно-геологічних вишукуваннях в основному вивчається верхня 15 - 30-метрова товща; при вирішенні окремих завдань глибинність збільшується до 150-200 м. Глибина ефективного проникнення електричного струму в землю (НЕФ) залежить від структури геоелектричного розрізу і може змінюватися від 0,5 до 0,1 відстані між струмовими електродами АВ. При складанні програм робіт слід приймати максимальну величину розносів струмових електродів (АВ), рівну 4 - 6 НЕФ.
3.2.1. Організація і проектування електророзвідувальних робіт
Електророзвідувальні роботи повинні вестися за програмою, складеною, як правило, у вигляді окремого розділу загальної програми інженерно-геологічних робіт. Програма повинна містити: цільове призначення робіт, що проектуються, ув'язаних з рішенням інженерно-геологічних і гідрогеологічних задач;методику робіт, включаючи відомості про масштаб і густоту мережі спостережень, обсяги параметричних і контрольних вимірів, про необхідну точність польових вимірів, техніку безпеки і охорони навколишнього середовища; очікувані обсяги і результати робіт. Для невеликих за обсягом електророзвідувальні робіт допускається складати припис.
Рис.12. Електророзвідувальні
роботи.
342392069215Електророзвідувальні роботи слід проводити польовими бригадами, які є первинними виробничими підрозділами, організованими для виконання робіт одним з електророзвідувальних методів за допомогою одного електророзвідувального приладу, станції або комплекту апаратури.
3423920144145Рис.13. Польові роботи.
Інженер-інтерпретатор (геофізик) безпосередньо керує камеральною обробкою польових матеріалів. Спільно з начальником і старшим геофізиком бригади або за їх дорученням приймає польову документацію від польових загонів, керує обробкою і здійснює інтерпретацію матеріалів, бере участь у складанні звіту.
Старший технік (технік-оператор) організовує роботу на ділянці, виконує спостереження і веде документацію польових спостережень, керує первинною обробкою матеріалів, несе відповідальність за робочий стан апаратури і правильність виконання спостережень, в окремих випадках бере участь у камеральній обробці матеріалів, складанні звітів , а також у ремонті і налагодженні апаратури.
Технік веде польову документацію, проводить контрольні обчислення, побудову кривих ВЕЗ і графіків ЕП, виконує інші допоміжні роботи під керівництвом старшого техніка.
Основними технічними засобами для виконання електророзвідувальних робіт є переносні вимірювальні й генераторні пристрої (АНЧ-3, АНЧ-5, АЕ-72 та ін) і самохідні електророзвідувальні станції ("Єнісей", СГЕ-72, ВП-62 і ін), а також допоміжне обладнання - електроди (струмові і вимірювальні), котушки (лебідки), комплекти проводів, батареї живлення, контрольно-вимірювальна апаратура та ін.
3.2.2. Метод природного електричного поля (ПЕП)
Метод природного електричного поля (ПЕП) слід застосовувати для пошуків джерел водопостачання, виявлення місць фільтрації вод з водосховища і каналів, вивчення динаміки вологоперенесення в зоні аерації, вивчення зсувів, виявлення зон тектонічних порушень, визначення корозійної активності ґрунтів і наявності блукаючих струмів.
Необхідною умовою для проведення робіт методом ПЕП є наявність сприятливої гідрогеологічної, гідрохімічної і геологічної ситуації, що сприяє створенню досить інтенсивних природних електричних полів. Перешкодою для застосування методу є блукаючі струми.
Спостереження в методі ПЕП проводяться двома способами - потенціалу і градієнта потенціалу. У способі потенціалу вимірюють потенціал точки М по відношенню до якої-небудь опорної точки профілю (точки N); в способі градієнта потенціалу - різницю потенціалів між сусідніми точками. Спостереження в основному слід проводити за способом потенціалу. Спосіб градієнта застосовується в умовах наявності електричних перешкод (блукаючих струмів).
Для роботи за методом ПЕП застосовується апаратура типу АЕ-72. При стаціонарних спостереженнях у разі безперервної реєстрації сигналів слід використовувати записуючі прилади типу ПАСК-9, ФР-5, Н-361 та ін.
В якості вимірювальних електродів використовуються неполярізуючі електроди, для з'єднання - легкі проводи типу ГПСМПО, ПСРП. Вимірювання слід проводити з використанням ретельно вибраних неполярізуючих електродів, що мають малу різницю власних потенціалів (не більше 1-2 мВ) і стійких у часі. У процесі роботи електроди необхідно встановлювати в розпушений ґрунт в лунки; під час перерв у спостереженнях електроди містяться в ідентичних умовах; після роботи електроди встановлюють у вологому ґрунті, политому мідним купоросом, і з'єднують один з одним мідним дротом.
При розбивці системи профілів, особливо для способу градієнта, слід уникати крутих схилів, місць скупчення виробничих відходів, місць інтенсивних витоків електричного струму. Відстань між профілями в залежності від очікуваних аномалій приймається - від 5 до 50-100 м, крок спостережень за профілем від 2 до 20 м.
Спостереження потенціалу, як правило, ведуть з магістральною точки профілю, поблизу якої розташовується нерухомий електрод (N). Рухливий електрод (М) переміщується по профілю. По закінченні вимірів на останній точці профілю проводиться змотування дроту із зупинками для повторних (контрольних) спостережень в точках сумнівного (невпевненого) первинного запису. При переході з одного профілю на наступний проводиться ув'язка значень поля між профілями по магістральних точкам (точкам стояння нерухомого електрода N на профілях) і крайніми пікетами. По закінченні вимірів на всіх профілях планшета проводиться повторна ув'язка значень поля всіх профілів по магістралі.
Спостереження за способом градієнта ведуться по замкнутих полігонів, кожен з яких представлений двома профілями, ув'язаними по магістралі і крайнім точкам. Спостереження виконуються з переставленням електродів через один пікет (при переході передній електрод залишається на місці, задній переноситься через два інтервали вперед). При переході з точки на точку підключення проводів до приладу не змінюється. Провід, підключений до клеми М приладу, завжди спрямований вперед по ходу профілю.
Оцінка точності спостережень за способом потенціалу проводиться за середньою величиною розбіжності значень між основними і повторними спостереженнями. У нормальних умовах середня величина розбіжності по планшету не повинна перевищувати 5 мВ; на окремих точках ці розбіжності не повинні перевищувати 15 мВ; в аномальних точках (15% від вимірюваної величини. Оцінка точності при спостереженнях за способом градієнта потенціалу проводиться за величиною нев'язки, яка не повинна перевищувати 5% суми абсолютних значень виміряних градієнтів по планшету. Розбіжність спостережень на окремих точках в спокійному поле не повинно перевищувати 5 мВ, в аномальних полях - 15 мВ.
3.2.3. Метод електричного зондування (ЕЗ)
Метод електричного зондування (ЕЗ) слід застосовувати для розчленування літологічного розрізу і визначення глибини залягання корінних порід, виявлення зон тріщинуватості при пошуках і простежуванні великих карстових порушень, підземних гірничих виробок, виявлення лінз солоних і прісних вод, локальних перезаглиблених, вивчення мерзлих порід (виявлення таликів , жильних льодів і високольодистих порід і т.д.).
Найбільш сприятливими для ефективного застосування вертикального електричного зондування (ВЕЗ) є наступні умови: кут нахилу геоелектричних меж не перевищує 20о; (наявність невеликої кількості геоелектричних шарів в розрізі при їх значній диференціації за питомим електричним опором; відсутність екрануючих (високого і низького опору) горизонтів в розрізі;наявність опорного електричного горизонту.

Рис.14. Приймачі та блок виділення і реєстрації допплерівських зміщень частоти.

Рис.15. Елементи низькочастотної антенної гратки – вертикальної ромбічної антени Айзенберга.

Рис.16. ПЕОМ обробки даних системи часткових відбиттів. На екрані монітору –
фрагмент часового ходу амплітуди сигналу, частково відбитого з висоти 90 км.

Рис.17. Система зондування з використанням сигналів низькоорбітних
ШСЗ СРНС "ЦИКАДА".
Для виявлення структур з кутами падіння до 40о слід використовувати установку за способом "двох складових", в яких вимірювання здійснюються двома взаємно перпендикулярними приймальними (вимірювальними) лініями із загальним центром.
Мережа спостережень вибирається залежно від поставлених завдань, розмірів і глибини залягання досліджуваних об'єктів. Критерієм вибору оптимальної відстані між точками ВЕЗ є вимога простежуваності геоелектричних меж що виділяються не менше ніж на двох-трьох сусідніх ВЕЗ. При рекогносцирувальних роботах відстань між точками ВЕЗ приймається рівною 100-200 м, а відстань між профілями - 200-500 м. При детальних дослідженнях відстань між точками ВЕЗ і розвідувальними профілями зменшується до 25-50 м.
При виконанні ВЕЗ необхідно дотримуватися таких вимог: центр ВЕЗ слід розташовувати на рівному місці, поблизу від якого в радіусі 20-30 м немає ям, канав або природних нерівностей рельєфу;легкість під'їзду (або підходу) до центру ВЕЗ;при орієнтуванні розносів слід уникати перетинів ліній з підземними комунікаціями, ЛЕП, залізничними коліями, різко неоднорідними товщами, що залягають поблизу поверхні, різкими формами рельєфу, річками, забудованими територіями;напрямок розносів струмових електродів (АВ) вибирається з урахуванням тектонічних і геоморфологічних особливостей району робіт, умов прохідності і зручності робіт уздовж профілю.
При влаштуванні заземлень повинні бути вжиті заходи для зменшення опору заземлення шляхом збільшення кількості електродів в струмових лініях або підливання води. У разі несприятливих умов заземлення положення електродів може бути зміщене відносно заданої точки в помсту, найбільш сприятливий для влаштування заземлення, при цьому зміщення заземлень до 0,1 м, практично не впливає на результати вимірювань.
Для зменшення можливого впливу витоків вимірювальну лінію слід розташовувати в 1-5 м від джерела (при розносі АВ до 100 м); в сиру погоду - до 10 м. Всі можливі джерела витоків (прилади батареї, котушки струмових ліній) слід розташовувати по можливості далі від вимірювальних електродів. При вимірюванні витоку слід виконувати вимогу техніки безпеки. При хорошій ізоляції проводів і сухому ґрунті контроль витоку в методі ВЕЗ слід проводити на максимальних розносах АВ. У сиру погоду, при вологому ґрунті і поганому стані проводів контроль витоку проводиться на кожній вимірювальної лінії при максимальних розносах АВ для даної лінії MN. Величина витоку вважається допустимою, якщо різниця потенціалів, зумовлена наявністю витоку, не перевищує 5% вимірюваної різниці потенціалів.
3.2.4. Метод електропрофілювання (ЕП)
Метод електропрофілювання на постійному струмі слід використовувати для виявлення і оконтурювання положення неоднорідностей геологічного розрізу в горизонтальному напрямку з наближеною оцінкою інтервалу глибин, на яких ця локальна неоднорідність спостерігається. Метод ЕП застосовується в якості основного методу при вирішенні таких завдань: оконтурювання і оцінка елементів залягання меж локальних неоднорідностей (зон тріщинуватості, тектонічних порушень, карстових зон і т.д.); вивчення розповсюдження в плані вічномерзлих порід і виявлення в межах мерзлих масивів льоду і сильнольодистих порід, оконтурювання зон таликів, жильних льодів, вивчення динаміки шару таяння і промерзання;картування покрівлі скельних і мерзлих порід; визначення корозійної активності ґрунтів.
Сприятливими умовами для застосування методу ЕП є: круте падіння контактів порід і зон порушень;різке розходження в питомому опорі складаючих товщ і витриманість питомого опору в кожній з товщ;відносна простота геоелектричного розрізу.
При електропрофілювання застосовуються як симетричні, так і несиметричні схеми (дипольне електропрофілювання - ДЕП, комбіноване електропрофілювання - КЕП з установкою АМNВ і електропрофілювання в модифікації серединного градієнта - СГ). Несиметричні схеми (з одним електродом, віддаленим в "нескінченність", знаходиться на відстані, що в 10 разів перевищує ефективну глибину розвідки в пункті виміру) володіють значно більшу чутливість до вертикальних неоднорідностей розрізу, але не дозволяють точно визначати положення цієї неоднорідності.
У місцевостях із щільною забудовою рекомендується використовувати ЕП в модифікації серединного градієнта, при цьому струмові електроди схеми СГ можуть встановлюватися несиметрично відносно профілів вимірювальних електродів, що дозволяє оптимально використовувати незабудовані ділянки території. Коефіцієнти установки в цьому випадку розраховуються для кожного розташування електродів.
3.2.5. Метод викликаної поляризації (ВП)
Метод викликаної поляризації (ВП) рекомендується застосовувати для дослідження будови розрізу у вертикальному і горизонтальному напрямках. Метод заснований на вивченні вторинних електричних полів, які виникають в результаті фізико-хімічних процесів, що протікають в породах при накладенні первинного електричного поля.
Методом ВП вирішуються завдання розчленування розрізу за літологічним складом, вологістю, льодистістю, виділення водоносних порід, визначення рівня ґрунтових вод, кількісної оцінки засоленості порід зони аерації, вивчення зсувних масивів, картування сильнольодистих мерзлих ґрунтів. Метод в основному застосовується для уточнення і більш надійної та достовірної інтерпретації результатів зондування та профілювання.
В інженерних вишукуваннях метод ВП переважно застосовується з використанням імпульсів постійного струму.
3.2.6. Метод заряду (МЗ)
Метод заряду (МЗ) застосовується для виявлення і оконтурювання заповнених карстових порожнин в навколосвердловинному просторі, виділення розривних порушень, а також для визначення напрямку і швидкості руху підземного потоку (гідрогеологічний варіант МЗ).
Для вирішення інженерно-геологічних і гідрогеологічних задач в даний час використовується метод заряду з вимірюванням характеристик електричного поля (МЗЕП). Ефективність методу заряду залежить від співвідношення електричних параметрів провідного середовища і вміщуючих порід, умов залягання провідного середовища і т.д. Найбільш сприятливими умовами для роботи МЗ є ділянки з різкою контрастністю УЕС досліджуваного об'єкта і вміщуючих порід.
Роботи з МЗ проводяться шляхом вимірювання градієнта потенціалу (основний спосіб реєстрації). В окремих випадках ці вимірювання доповнюються вимірюванням потенціалу в кожній з 5-10 точок для розрахунку поля потенціалу по всій ділянці. В умовах відсутності перешкод вимірювання проводяться приладом АЕ-72, станцією типу "Єнісей", при наявності перешкод - захищеній від перешкод апаратурою типу АНЧ-3.
Вимірювання градієнта потенціалу здійснюється за профілями, орієнтованими навхрест переважного простягання об'єктів. Довжину вимірювальної лінії MN і крок спостережень зазвичай беруть рівними 5 м.
Вимірювання потенціалу слід проводити за системою паралельних або радіальних профілів в залежності від наявної ситуації. Найбільш зручною є радіальна схема спостережень за вісьмоми профілями (16 променів), що відходить від гирла свердловини через 45о. При паралельній сітці спостережень відстань між профілями приймають рівною 20-25 м з орієнтуванням профілів навхрест передбачуваного простягання досліджуваного об'єкта. Відстань між точками спостережень рекомендується не більше 10 м. При вивченні тіл невеликих розмірів сітку профілів і крок спостережень вибирають виходячи з розрахунку фіксацій аномалії не менш ніж по двох профілях і трьох точках на профілі.
Зарядний електрод А встановлюється в провідній зоні досліджуваного об'єкта (наприклад, в карстовій порожнині) в свердловині за допомогою щіткового зонда, другий струмовий електрод В ("нескінченність") заземляється на поверхні землі на відстані, що перевищує в 10 разів глибину заземлення електроду А з тим, щоб його полем можна було знехтувати в межах досліджуваної площі.
3.2.7. Електророзвідка на акваторіях
При проведенні електророзвідки на акваторіях рекомендується застосовувати методи ВЕЗ і ЕП. Роботи можуть проводитися як з поверхні води (на річкових водоймищах), так і по дну водойми (озера, морський шельф і т.д.).

Рис.18. Електророзвідка на акваторіях.
2566670-29210Рис.19. Буріння інженерно-геологічних свердловин в акваторіях портів та на мілководді проводиться за допомогою плавучого понтона "Дацит", на борту якого знаходиться бурова установка УГБ-50М. Буріння здійснюється при глибинах морського дна від 1 до 10 м, на глибину до 30 м.
При проведенні робіт з поверхні води необхідно мати плавзасоби (човни, плоти), на яких встановлюються струмова лінія (два кінцеві човни) і вимірювальна лінія (центральний човен, заякорений). До ліній на відстані 1-2 м один від одного прикріплюються дерев'яні або пінопластові бони розмірами 3-5 см для підтримки ліній на плаву. Особливу увагу слід приділяти запобіганню знесення ліній течією. Вимірювання проводяться за звичайною схемою, тільки не при розмотуванні, а при змотуванні струмової лінії. В якості електродів використовуються мідні або вугільні пластини розміром близько 10 см.
Рис.20. Геологорозвідка на шельфі В'єтнаму.

Зондування рекомендується виконувати двосторонніми трьохелектродними або дипольними осьовими установками. Вимірювальна установка (за А.Н.Боголюбовим) монтується у вигляді коси з виведенням кінців від струмових і вимірювальних електродів в центрі. Коса виготовляється з серійного геофізичного дроту (ГПСМО або ПСМО) і прикріплюється до буксирного тросу попередньо розміченого.
Прив'язка пунктів спостережень здійснюється за допомогою двох теодолітів, що встановлюються на березі методом прямих зарубок на пункти спостережень. Точність прив'язки - не менше 5 м.
Детальність і точність розчленування розрізу за даними донних ВЕЗ визначається тими ж параметрами, що і у випадку звичайних ВЕЗ. Реєстрація спостережень проводиться в журналах звичайної форми.
Електророзвідувальні роботи на акваторіях доцільно проводити взимку з льоду. Для пристрою заземлень ручним льодобури або механічною установкою бурять лунки. Застосовується звичайна донна установка. Струмові і вимірювальні електроди конусоподібної форми виготовляють з свинцю. Маса електродів підбирається в залежності від швидкості течії.
3.3. Магнітні методи інженерних вишукувань
3.3.1. Пошуки родовищ рудних і нерудних корисних копалин
Магніторозвідка застосовується при пошуках таких корисних копалин, як поліметалічні, сульфідні, мідно-нікелеві, марганцеві руди, боксити, розсипні родовища золота, платини, вольфраму, молібдену та ін Це виявляється можливим завдяки тому, що в рудах в якості домішок часто містяться феромагнітні мінерали або ж вони самі мають підвищену магнітну сприйнятливість. Крім того, за даними магнітної зйомки виявляються зони, сприятливі рудоутворенню (скиди, контакти і т.п.). Відмінні результати виходять при розвідці кімберлітових трубок, до яких приурочені родовища алмазу.
3.3.2. Застосування магніторозвідки для пошуків корисних копалин
Рис.21. Аеромагнітна зйомока.
2030095989965Пошуки і розвідка залізорудних родовищ - завдання, краще всього розв'язуване магніторазвідкою. Дослідження починаються з проведення аеромагнітних зйомок масштабу 1 : 100 000. Залізорудні родовища виділяються дуже інтенсивними (сотні і тисячі гам) аномаліями. Деталізація аномалій проводиться наземної зйомкою. При цьому ведеться не тільки якісна, але і кількісна інтерпретація, тобто оцінюється глибина залягання магнітних мас, простягання, падіння, розміри залізовмісних пластів, а іноді за інтенсивністю намагнічування навіть якість руди.
Найбільш сприятливі для розвідки магнетитові руди, менш інтенсивними аномаліями виділяються гематитові родовища.
3.3.3. Магнітні методи дослідження свердловин
Магнітні властивості гірських порід, їх магнітна проникність μ і магнітна сприйнятливість χ визначаються, головним чином, присутністю феромагнітних мінералів - магнетиту і титаномагнетиту. Негативними значеннями χ характеризуються кварц, кальцит, ангідрит, галіт, графіт; позитивними (слабко вираженими) - осадові гірські породи. Високі значення χ характерні для феромагнітних мінералів, метаморфічних і магматичних порід. Магнітні властивості гірських порід визначаються також наявністю елементів, ядра яких мають більші значення відношення магнітних моментів до механічних. Максимальні значення цього відношення мають ядра водню, що створює передумови для ідентифікації колекторів магнітними методами. Існують свердловинні методи природного магнітного поля, магнітної сприйнятливості та ядерно-магнітний метод.
Магніторозвідувальні методи застосовуються для геологічного картування в умовах магнітоактивних порід (основні вивержені, деякі метаморфічні і піщано-глинисті з вмістом уламків порід з підвищеною магнітною сприйнятливістю).
Мікромагнітна зйомка застосовується для розчленування осадових порід і четвертинних відкладів по літологічних ознаках, вивчення тріщинуватості скельних порід і геодинамічних процесів на зсувних і карстонебезпечних ділянках. Використовуються прилади підвищеної чутливості (протонні, квантові магнітометри) і спеціальні прийоми обробки матеріалів.
Наземна профільна магніторозвідка для картування проводиться в залежності від масштабу зйомки і стадії (етапу) проектування при відстані між профілями 20 - 100 м.
Мікромагнітна зйомка на майданчиках проводиться в залежності від масштабу зйомки і стадії (етапу) проектування при відстані між профілями 5 - 10 м з кроком спостережень за профілем 2 - 2,5 м, на окремих відокремлених профілях - з кроком 2 - 5 м, на зсувних ділянках - по мережі від 1'1 до 2'2 м.
Мікромагнітна зйомка при вивченні геодинамічних процесів, пов'язаних з переміщеннями окремих частин масиву грунтів і (або) з перерозподілом напружень, проводиться на закріплених пунктах з періодичністю, що забезпечує контроль за зміною в часі геодинамічної обстановки.
3.3.4. Вивчення геологічного середовища
При вивченні геологічного середовища для вирішення інженерно-геологічних, гідрогеологічних, мерзлотно-гляціологічних та екологічних завдань магніторозвідка використовується перш за все на етапах як загального, так і спеціалізованих видів картування. Висока точність сучасних польових магнітометрів (помилки у визначенні аномалій поля близько 1 нТл) забезпечує можливість поділу по літології порід за ступенем їх немагнітності. Детальні, в тому числі мікромагнітні, зйомки можна використовувати для вивчення ділянок під відповідальне будівництво з метою літолого-петрографічного розчленування порід і виявлення їх тріщинуватості, зруйнованості, закарстованості. Ці ж методики можна застосовувати для виявлення тріщини-карстових підземних вод в скельних породах. Періодично повторювані детальні зйомки зсувів, в які заглиблені металеві стрижні, забезпечують можливість визначення напрямку і швидкості їх руху. Є позитивні приклади картування покладів підземного льоду (великих крижаних внутрішньогрунтових тіл і повторно-жильного льоду). З успіхом використовуються археомагнітне дослідження для вирішення деяких археологічних завдань. Детальна магнітна зйомка і каппаметрія (польові визначення магнітної сприйнятливості) несуть інформацію про концентрацію гумусу і солей у ґрунтах, забруднення ґрунтів важкими металами, відходами промислових виробництв, нафтохімічними продуктами.
3.3.5. Методи природного магнітного поля і магнітної сприйнятливості
Метод природного магнітного поля (МПМП) заснований на вивченні магнітного поля Землі. Найбільш інтенсивні аномалії відзначаються поблизу магнетитових руд і вивержених порід основного і ультраосновного 221488043815складу. Вимірюють складові повного вектора напруженості геомагнітного поля Т, що дозволяє виявляти незначні рудні тіла в навколосвердловинному Рис.22. Сонце (ліворуч) направляє величезний потік сонячної плазми на магнітосферу Землі, внаслідок чого магнітосфера стискається і видувається в протилежну сторону..
просторі (в тому числі розташовані на 200 - 300 м нижче вибою) і визначати елементи їх залягання. Дані цього методу дозволяють визначити напрямок намагніченості порід, в тому числі виявити пласти зі зворотною намагніченістю.
2680970106045Рис.23. Магнітне поле Землі
Метод магнітної сприйнятливості (ММС) заснований на вивченні штучного змінного магнітного поля, значення ЕРС якого визначається магнітною сприйнятливістю гірських порід. Завдання, розв'язувані ММС, - літологічне розчленування та кореляція розрізів свердловин, виділення скупчень бокситів, марганцевих, хромітових, нікелевмісних, сідерітових і олов'яних руд, оцінка вмісту заліза в магнетитових рудах.
3.3.6. Метод ядерно-магнітного резонансу (ЯМР) в геоінженеріїЯМР ймовірно одне з найяскравіших досягнень у промисловий геофізиці за останні десятиліття. Він чутливий до пористості, незалежний від літології і здатний виявити розподіл розмірів пор, що корисно при підрахунку проникності і залишкової водонасиченості.
ЯМР заснований на вирівнюванні магнітного моменту протонів у напрямку існуючого магнітного поля. Протони вирівнюються відповідно до напряму магнітного поля. Потім, коли поле зникає або змінюється, протони починають прецесувати (обертатися подібно дьдзуги), щоб вирівнятись в напрямку нового магнітного поля. У результаті прецесії протонів випромінюється радіосигнал. Як тільки протони вирівнюються по новому магнітному полю, сигнал загасає з швидкістю, залежною від сил, що зв'язують водень. Шляхом невеликого запізнювання часу вимірювання, сигнал, що виходить від стовбура свердловини, мінімізується. Сигнал від водню, асоціюється з флюїдом, що заповнює великі відкриті пори, затухаючи повільно. Сигнали, що надходять від маленьких пор, загасають швидше. І, нарешті, сигнал від водню, пов'язаного з глинистими мінералами, загасає дуже швидко. Іноді настільки швидко, що неможливо виміряти його. Газ дає низький сигнал через низький вміст воднів. Сумарна амплітуда радіосигналу представляє частину породи, заповненої рухомим флюїдом, зазвичай позначається як FFI (індекс рухомого флюїду).
Постійний магніт в ЯМР - зонді створює статичне магнітне поле, магнітна сітка якого розподіляється між ядрами водню. Пульсуючий радіосигнал обертає магнітну сітку на 90 ° від його статичного положення. Після припинення радіосигналу протони прецесують назад у вихідне положення, випромінюючи в свою чергу радіосигнал величиною пропорційного вмісту флюїду в породі.
В даний час існує 2 зонди різної можливості та техніки виконання. Контактний зонд CMR (Шлюмберже), що має високий розв'язок і MRIL (Халібертон), чутливий до кільцевих зон навколо стовбура свердловини.
FFI, або обсяг вільного флюїду, не зв'язаного електрично або хімічно з кристалічною решіткою глинистих мінералів, з поверхнею порід або з кристалічними решітками інших мінералів, включає в себе вільну нафту і воду, за винятком залишкової води.
FFI може бути порівняний з ефективною пористістю, і оскільки він не залежить від зв'язаної води кристалічних ґраток, то він також є ефективним методом визначення пористості в водневмісних мінералах (гіпс, карналіт, полігаліт і глинисті мінерали).
На додаток до вимірювання загального сигналу водню, може бути виконаненою обробку процесу загасання, за допомогою якого з безлічі коефіцієнтів загасання можна витягти відносний внесок у загальний сигнал. Цей внесок називається Т2 – розподілом, що тісно пов'язаний з розподілом розміру пор.
3.4. Термічні методи інженерних вишукувань.
3.4.1 Термометрія
Термометрія заснована на вивченні температурного поля ґрунтів. Інформація, отримана з її допомогою, використовується при інтерпретації геофізичних даних (особливо, в районах поширення мерзлих ґрунтів, де його застосування є обов'язковим). Крім того, результати вимірювання температури в ґрунтовому масиві або в товщі води можуть використовуватися для вирішення інженерно-геологічних і гідрогеологічних задач, таких як:
- отримання температурних даних для вибору типів фундаментів і вироблення рекомендацій з вибору принципу використання багаторічно мерзлих ґрунтів як підстав фундаментів;
- виявлення зон впливу термальних вод;
- виявлення зон порушення режиму підземних вод за рахунок витоків з водонесучих комунікацій;
- виявлення місць протікання і дії фізико-хімічних процесів, що впливають на забруднення геологічного середовища;
- оцінка і прогноз стійкості територій освоєння.
Термометрія здійснюється як польовими, так і лабораторними методами.
Польові вимірювання слід виконувати відповідно до ДСТУ 25358-82. Вимірювання температури повинні виконуватися у заздалегідь підготовлених свердловинах. Для вимірювання температури ґрунтів не допускається використання свердловин, заповнених водою або іншою рідиною.
291909567945При термометрії використовуються термометри будь-якого типу (термометри розширення, термоелектричні прилади, термометри опору - металеві або напівпровідникові прилади), що мають наступну інструментальну похибку:
± 0,1 ° С в діапазоні температур ± 3 ° С;
Рис.24. Термоелектричні прилади
± 0, 2 ° С в діапазонах температур +3 - + 10 ° С і -3 - 10 ° С;
± 0,3 ° С в діапазонах температур понад +10 ° С і нижче -10 ° С.
Результати термометрії слід оформляти в табличній формі у вигляді зведеної відомості і у вигляді графіків розподілу температури по глибині по кожній свердловині при одноразових вимірюваннях або у вигляді графіків термоізоплет (в координатах «глибина» і «час») для режимних вимірів по окремих свердловинах. Для однократних вимірювань по ряду свердловин будуються графіки ізотерм (в координатах «глибина» та «відстань між свердловинами»). Графіки ізотерм, як правило, слід поєднувати з геологічним розрізом, на якому показуються межі поділу талих і мерзлих ґрунтів, отримані за результатами інженерно-геологічної та геофізичної розвідки, із зазначенням часу проведення цих робіт.
3.4.2 Методика і техніка проведення термометрії свердловин
353822014605
При інженерно-геологічних і гідрогеологічних вишукуваннях вимірювання температур в свердловинах проводяться з метою вирішення різних завдань.
Рис.25. Приклад комплексної геологічної інтерпретації геолого-геофізичних матеріалів з побудовою літологічної та флюїдної моделей розрізу.
В області поширення ґрунтів з негативною температурою:
3552190430530- визначення температурного режиму ґрунтів в природних і порушених мерзлотно-грунтових умовах;
- визначення температурного режиму ґрунтів в процесі проведення спеціальних дослідних робіт.
В області поширення ґрунтів з позитивною температурою:
Рис.26. Приклади рішення структурних і фаціальних задач
методом пластової нахилометрії
показано
- визначення температурного режиму водонасичених і текучепластичних ґрунтів з метою створення "мерзлотних завіс" для виконання підземних будівельних робіт (тунелі, шахти).
99695-19050При проведенні гідрогеологічних вишукувань:
Рис.27. Приклади виявлення технічних дефектів обсадних колон та форми представлення матеріалів досліджень
визначення в процесі стабільного відкачування місцеположення водоносних горизонтів в розрізі за даними температурних вимірювань;
визначення температурного режиму води по стовбуру свердловини при стабільному режимі наливання з метою визначення фільтраційних характеристик ґрунтів;
визначення температурних властивостей шарів розрізу по градієнт-термограмам;
- визначення температури води по стовбуру свердловини при оцінці мінералізації підземних вод за даними резістівіметріі.
Температуру в "сухих" інженерно-геологічних свердловинах вимірюють мідними (ПВМ) та напівпровідниковими термометрами опору (КМТ, ММТ), ртутними пасивними термометрами, термодіод - і термотранзисторамі (КТ301) з притискним пристроєм.
У гідрогеологічних та інженерно-геологічних свердловинах, заповнених водою або фільтратом промивальної рідини, температурні вимірювання проводять спеціальними засобами електротермометрії (ЕТМІ, ЕТС2, ЕСО-2, ЦЕ-2, СТТ-1, ТЕТ-2, ТЕГ-36).
Природний температурний режим ґрунтів слід визначати за умови, що свердловина повністю відстоятись.
При бурінні інженерно-геологічних свердловин в мерзлих ґрунтах, призначених для вивчення їх температурного режиму, не допускається промивання, підливання води або глинистого розчину, а також використання сольових розчинів. Буріння свердловин проводиться при найменшій швидкості обертання бурового снаряду укороченими заходками (0,2 - 0,3 м).
Орієнтовний час вистоювання таких свердловин до початку термокаротажних робіт становить:
при ручному бурінні до глибини 12 - 15 м - 5 - 10 діб;
те ж до глибини 20 - 25 м - 12 - 15 діб;
при механічному колонковому бурінні до глибини 12-15м – 12-15 діб;
те ж до глибини 20 - 25 м - 25 - 30 діб.
При бурінні свердловин в великоуламкових і скельних мерзлих ґрунтах час їх вистоювання збільшується в 1,5 рази.
Інженерно-геологічні свердловини, призначені для температурних режимних або разових спостережень, обладнують після закінчення буріння наступним чином:
а) в обсаджену свердловину до забою вводять спеціальні труби з мінімально можливим діаметром і з запаяним нижнім отвором (в залежності від діаметра термозонду, термокоси). Спеціальні труби рекомендується виготовляти з вініпласту або поліетилену. Після введення спеціальних труб в свердловину обсадні труби витягають. Затрубний простір спеціальних труб необхідно ретельно засипати сухим піском або глинисто-цементним розчином;
б) спеціальні труби повинні бути вище гирла свердловини на 0,3-0,5м;
в) з метою максимального запобігання циркуляції повітря в свердловині і попадання в неї вологи в спеціальну трубу вводять дерев'яний стрижень довжиною не менше висоти оголовка і діаметром трохи менше внутрішнього діаметра оголовка. На верхньому кінці дерев'яного стрижня закріпляють кришку для щільного прикриття верхнього отвору оголовка;
г) протягом усього часу проведення термометричних вимірів природні умови на поверхні ґрунту у свердловини повинні зберігатися в радіусі, рівному її глибині.
Свердловина має вистояти, якщо при трьох вимірах температури, вироблених поспіль з інтервалом в 1 добу, різниця у виміряних температурах на глибині понад 5м не перевищує ± 0,1 ° С.
Тягар вистойки гідрогеологічних свердловин, заповнених буровим розчином або водою, визначається зі співвідношення

де t - час витримки свердловини в спокої;
Dt0 - різниця температур фільтрату промивної рідини в свердловині і навколишніх породах у початковий момент часу;
Dt - те ж після закінчення часу відстоювання свердловини;
d - діаметр свердловини;
а - температуропровідність середовища.
Термометри в режимних інженерно-геологічних свердловинах встановлюють таким чином: в інтервалі глибин від 0 до 5 м - через кожні 0,5 м; те ж від 6 до 20 м - через кожні 1 м; на глибинах понад 20 м - через кожні 5 м.

Рис.28. Манометр-термометр глибинний "САМТ - 02"
призначений для реєстрації значень тиску та температури по стовбуру свердловини і (або) зміни їх у часі в будь-якій точці, наприклад, на забої при знятті кривої відновлення тиску. "САМТ-02" є автономним приладом.

Тривалість часу від моменту установки термометрів (датчиків) в "сухих" інженерно-геологічних свердловинах до початку вимірювання температури повинна бути не менше 3 год, що пов'язано з їх великими значеннями постійної часу.
Для проведення термометрії інженерно-геологічних свердловин ртутні термометри об'єднуються в зв'язки, причому в одній зв'язці повинно бути не більше п'яти термометрів.
Термометри опору (мідні, напівпровідникові) об'єднуються в комплекти (коси).

Рис.30. ТП-2 термометр опору.
3501390294005Рис.29. Термометри опору.
Досить перспективним є використання малоінерційних мікротермотранзісторних датчиків спільно з притискним пристроєм. Цей прилад дозволяє використовувати тільки один датчик, різко підвищити продуктивність термометрії "сухих" свердловин, збільшити точність реєстрації температури, вимірювати температуру в будь-якій точці, створити необхідні умови без термостатування.
Показання датчиків повинні бути високостабільними протягом тривалого часу експлуатації. Високостабільні датчики градуюються один раз в три місяці.
Для високостабільного термотранзісторного датчика не потрібно градуювальна таблиця. При експлуатації так датчика потрібне визначення ціни поділки стрілочного індикатора в град. С. Визначення ціни поділки в град. С і поправки до 0 ° С необхідно проводити один раз у три місяці.
Для визначення температури різних шарів розрізу в гідрогеологічних свердловинах слід застосовувати метод диференційного вимірювання з реєстрацією градієнт-термограм. Такий метод істотно підвищує чутливість температурних вимірювань до 0,004 град/см.
Градієнттермометри складаються з двох термоопорів, розташованих на фіксованій відстані один від одного, утворюючи два плеча місткової схеми.
Температурну криву в гідрогеологічних свердловинах записують тільки при спусканні термометра, при цьому швидкість переміщення його повинна бути постійною. При підйомі допускається проводити лише контрольні вимірювання температур.
Швидкість переміщення термометра в свердловині залежить від постійної часу приладу. Нижче наводяться допустимі швидкості переміщення термометрів з різними постійними:
постійна часу, з - 0,5; 0,5 - 1; 1 - 2; 2 - 4; понад 4;
допустима швидкість, м/год - 1000, 800, 600, 400, 300.
Термометр (терморезистор) градуюють не рідше одного разу на три місяці.
В області позитивних температур термометри (терморезистори) градуюють в термостаті (ванні), заповненому водою. Воду при нагріванні перемішують, щоб забезпечити в обсязі рівномірну температуру. Температуру контролюють ртутним термометром з ціною поділки не менше 0,1 ° С.
В області негативних температур (від 0 до -20 ° С) градуювання проводять в посудині з сумішшю "вода-лід-кухонна сіль". Посудину з термометрами (терморезисторами) поміщають в холодильник. Температуру суміші контролюють двома-трьома ртутними термометрами з ціною поділки не менше 0,1 С. У цьому випадку похибка градуювання забезпечується не більше ± 0,05 ° С.
Для термометрів з бруківкою схемою в свердловину приладі (термометр для роботи з трижильним кабелем) при градуюванні визначають відношення напруги у вимірювальній діагоналі моста DU до сили струму живлення J його при різних температурах t °. За результатами градуювання будують криву Перетин її з ординатою дає нульову температуру Т0, при якій міст збалансований і показання реєструючого приладу дорівнює нулю. Кутовий коефіцієнт, який розраховується по кривій, визначає постійну термометра t в градусах на 1 см.
При нелінійній залежності графік використовують для визначення шкали термограми.
Для кожного типу і екземпляра термометра (терморезистора) повинна бути визначена постійна часу (теплова інерція) t, протягом якої прилад сприйме 0,63 різниці температур вимірюваних середовищ.
Для визначення t беруть дві посудини, заповнених водою з температурою Т1 і Т2, що відрізняються приблизно на 10 ° С. Послідовно проводять вимірювання t спочатку в одній Т1, а потім в іншій Т2 посудинах. Час, витрачений на встановлення 0,63 різниці температур [Т = 0,63 (Т 2-Т 1)], і визначить величину t.
Для підвищення точності вимірювання температур рекомендується поєднувати безперервний запис термограми з точковими спостереженнями на заздалегідь визначених інтервалах (глибинах). При цьому виміри в кожній точці спостереження повинні виконуватися неодноразово через кожні 5 - 10 с. Похибка дискретного вимірювання не повинна перевищувати 0,05 - 0,1 ° С.
Якщо температурні вимірювання проводять в комплексі з іншими видами каротажу, то на свердловині спочатку записують температурну криву, а потім інші у послідовності, визначеній програмою робіт.
Стандартними масштабами глибин термограмм є 1:200 і 1:50, масштаб запису не більше 1 ° С на 1 см, рідше 0,25 - 0,5 ° С на 1 см паперу. Допустима похибка у визначенні абсолютного значення температур 0,5-1 °. При точкових вимірах температури всі необхідні дані записують у журнал польових спостережень.
При визначенні термометрією поглинаючих (що віддають) пластів і місць затрубної циркуляції в гідрогеології застосовується метод оттартиванія і метод продавлювання. Вибір методу залежить від обладнання свердловини. При великому поглинанні рекомендується користуватися методом продавлювання.
Метод оттартиванія застосовується після попереднього промивання свердловини (при несталому тепловому режимі). Контрольний вимір повинен підтвердити відсутність на термограмі різких аномалій.
Після контрольного виміру вимірюють температуру при різних зниженнях рівня рідини в свердловині, що викликає приплив в неї води з водоносних горизонтів.
Метод продавлювання застосовується при режимі, можливо більш близькому до сталого. Роботи зводяться до продавлювання стовпа рідини близько 50 - 100м, до продавлювання та в процесі його проводять ряд вимірювань температури.
3.5. Методи ядерної фізики
Геофізичні методи при будівництві різних споруд застосовують під час проектування інженерних споруд, безпосередньо в самому будівельному процесі і для режимних спостережень. У перерахованих вище областях за допомогою геофізичних методів вирішуються різні задачі. Це і створення геофізичних моделей залягання гірської породи, вивчення їх стану і властивостей, визначення різноманітних властивостей і характеристик підземних вод, дослідження змін з урахуванням часу, які викликаних людською діяльністю.
До ядерно-фізичних методів досліджень тут умовно відносяться всі методи, засновані на виявленні і використанні закономірностей поширення і поведінки штучних і природних стабільних і радіоактивних ізотопів у природних водах з метою вирішення найрізноманітніших гідрогеологічних задач. Ці методи отримали інтенсивний розвиток в останні роки і починають досить широко використовуватися для вирішення окремих гідрогеологічних задач (вивчення походження, розподілу і віку підземних вод, інтенсивності зміни вологості порід в зоні аерації і руху підземних вод в зоні насичення, визначення водно-фізичних та фільтраційних характеристик гірських порід, оцінка взаємозв'язку різних типів природних вод і т. п.).
Ядерно-фізичні методи використовують в своїй основі передусім природні стабільні і радіоактивні ізотопи, особливості природного поширення яких можуть бути використані і при гідрогеологічних дослідженнях. До числа таких природних ізотопів відносяться стабільні ізотопи водню і кисню (D і 180), що входять до складу води та утворюються під дією космічних променів, вуглець 14С, тритій Т, кремній, гелій 3Не та ізотопи сімейства урану і торію (гг2Іп, 226Іа та інш.).
Основними важкими сполуками стабільних ізотопів кисню і водню є НД160 і Н2180, які присутні в природних водах у кількості 320 і 2000 на мільйон молекул (відповідно на частку звичайних молекул води Н20 доводиться 997 680 частин).
Вивчаючи ізотопний склад атмосферних опадів, морських і підземних вод та аналізуючи причини можливої його зміни, можна більш обґрунтовано вирішувати питання походження вод досліджуваного об'єкта.
Визначаючи вміст у воді різних природних радіоактивних ізотопів, що є продуктами радіоактивного розпаду вихідних ізотопів, і аналізуючи закономірності такого розпаду і можливі шляхи збагачення підземних вод даними ізотопами, встановлюють вік підземних вод. Для цієї мети використовують дані як про вміст окремих радіоактивних ізотопів (наприклад тритію), так і їх співвідношень (радію та радону, гелію і аргону та ін.)
Виявлені закономірності вмісту і співвідношення природних радіоактивних ізотопів у різних типах природних вод (в опадах, річках, морях, озерах, підземних водах тощо) і аналіз причин можливих змін дають можливість вирішувати найрізноманітніші гідрогеологічні задачі, починаючи від виявлення генезису тих чи інших природних вод і кінчаючи обґрунтуванням шляхів найбільш раціонального вивчення, оцінки і використання їх в народному господарстві.
Ядерні та ізотопні методи досліджень також широко використовують штучні радіоізотопи, одержувані шляхом бомбардування стабільних елементів ядерними частинками (наприклад нейтронами в ядерному реакторі). Різні види випромінювань, що випускаються радіоізотопами, дають можливість мітити ними водні та інші об'єкти, простежувати за їх міграцією і, таким чином, використовувати штучні радіоізотопи в якості радіоактивних індикаторів. Застосування радіоактивних ізотопів при дослідженнях руху підземних вод є, по суті, логічним розвитком відомого методу індикаторів. До числа переваг методів мічених атомів відносяться: висока чутливість виявлення індикаторів при низьких їх концентраціях, великий вибір ізотопів для індикації і технічна можливість «мічення» великих обсягів води. З недоліків радіоіндікаторних методів слід зазначити: порівняно високу їх вартість, потребу в спеціалізованому польовому обладнанні та спеціальному навчанні співробітників, що виконують роботу з радіоактивними речовинами.
В кожному конкретному випадку радіоіндікатори вибираються з урахуванням умов проведення експерименту, індикаційних властивостей ізотопу (енергії випромінювання, періоду напіврозпаду, сорбційних і розчинних властивостей) і його вартості. В якості найбільш поширених у світовій практиці індикаторів використовуються ізотопи: 3Н, 131151Сг, 60С, 82Вг ін. На стадії планування експериментів необхідно отримати дозвіл від органів охорони здоров'я. У кожному разі використання радіоактивних ізотопних індикаторів повинно бути обґрунтовано науковою чи економічною перевагою або більшою точністю очікуваних результатів у порівнянні із звичайно практикуються методами.
Сутність радіоіндікаторних методів стосовно визначення напрямку і швидкості фільтрації підземних вод була викладена раніше. Однак діапазон практичного застосування радіоіндікаторних методів при гідрогеологічних дослідженнях є істотно ширшим. Вони можуть з успіхом використовуватися при вивченні геометрії порового простору, процесів вологопереносу в насичених і неповністю насичених гірських породах (капілярний, інфільтраційний та фільтраційний рух), фізичної картини руху в пористих і тріщинуватих середовищах, умов переміщення розчинів, забруднень та інших речовин в різній природній обстановці , процесів осушення або зволоження при дії різних інженерних споруд, для визначення вологості, пористості, водопровідності та інших параметрів, виявлення та оцінки роліт ектонічних розломів та інших меж області фільтрації, областей живлення і розвантаження підземних вод, ступеня їх взаємозв'язку з поверхневими водами, умов фільтрації води з каналів і водосховищ і т. д.
До ядерно-фізичних методів досліджень відноситься також група методів, заснованих на застосуванні для вивчення водних і інших об'єктів герметизованих радіоактивних джерел. У цю групу, зокрема, входять і широко практикуються в геофізиці методи радіоактивного каротажу, основані на вимірі різного роду випромінювань в розрізах свердловин під впливом джерела радіоактивного випромінювання, що розміщується в каротажному зонді. До них відносяться гамма-каротаж, гамма-гамма-каротаж, нейтрон-нейтронний каротаж і нейтронний гамма-каротаж. Ці методи виявляються ефективними при літологічному і гідрогеологічному розчленуванні досліджуваного розрізу свердловин будь-якої глибини. Слід особливо відзначити високу ефективність геолого-гідрогеологічного вивчення розрізу пухких відкладень за допомогою радіоактивного каротажу, виконуваного пенетраціонно-каротажним методом, при якому каротажний зонд встановлюється в пухкі відклади за допомогою спеціальної гідравлічної установки, змонтованої на автомобілі. Цим методом забезпечується, швидкісне геолого-гідрогеологічне вивчення товщі пухких відкладень зони аерації та зони насичення на глибину до 40м.
Ядерно-фізичний метод зазвичай використовують, коли необхідно найбільш повно вивчити водно-фізичні та фізико-механічні властивості ґрунту.
Ядерно-фізичні (радіоізотопні) методи базуються на існуванні зв'язків ядерних властивостей порід з їх щільністю, вологістю і глинистю. Найбільш широко використовуються: гамма-гамма метод (ГГМ) визначення щільності, нейтрон-нейтронний метод (ННМ) визначення вологості і метод природної радіоактивності для визначення глинистості, як правило, в модифікації свердловинного і пенетраціонного каротажу. Роботи першими двома методами вимагають використання штучних радіоактивних джерел.
Метод ГГМ заснований на розсіянні і ослабленні гамма випромінювання на електронах атомів речовини, що пронизуються гамма випромінюванням. Джерелом гамма-квантів є цезій-137. Використовуються два способи: просвічування (метод ослаблення первинного гамма-випромінювання) і метод розсіяного первинного випромінювання. В обох випадках вимірюється щільність потоку, або інтенсивність гамма квантів. Щільність визначається перерахунком по градуювальній залежності відповідно до ДСТУ 23061, що регламентує виконання градуювання.
Метод ННМ заснований на ефекті уповільнення швидких нейтронів на атомах водню і полягає в реєстрації потоку уповільнених надтеплових і теплових нейтронів. У методі використовується плутонієво-берилієве джерело швидких нейтронів і гелієвий або сцинтиляційний лічильник в якості детектора повільних нейтронів. Методика, вимоги до дотримання заходів безпеки при роботі і до градуюванні приладів регламентуються ДСТУ 2306.
Метод природної радіоактивності для визначення глинистості дисперсних порід заснований на залежності природного гамма випромінювання від вмісту глинистої фракції в породах. Для розрахунку вмісту глинистої фракції b використовуються кореляційні зв'язки інтенсивності природного гамма випромінювання з величиною b. Природна радіоактивність вимірюється відповідно до ДСТУ 25260 .
Метод протонного магнітного резонансу (ПМР) заснований на збудженні осцілюючим сумарним магнітним моментом протонів і подальшого детектування електромагнітного поля, створюваного цим осцилюючим магнітним моментом. У процесі роботи антеною великих розмірів створюється імпульсне магнітне поле всередині досліджуваного об'єму. Частота заповнення імпульсу вибирається рівною частоті прецесії магнітних моментів протонів навколо магнітного поля Землі. Вимірювання наведеного прецесующего магнітного моменту після закінчення дії збуджуючого магнітного поля здійснюється тією ж антеною. Основним носієм протонів в ґрунті є вода, тому метод розрахований на детектурування води. Сигнали від різних шарів води, що розрізняються по глибині і часу релаксації, складаються один з одним в інтегральному вираженні.
Розподіл вологості по глибині визначається спеціальною обробкою одержуваних матеріалів. Метод дозволяє оцінювати кількість води в межах циліндра глибиною D і діаметром 2D, де D - діаметр антени.
4. ВИМОГИ ДО ІНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГІЧНИХ ВИШУКУВАНЬ
Вимоги до інженерно-геологічних вишукувань:
1. Інженерно-геологічні вишукування повинні проводитись у відповідності з рекомендаціями БНіП 11-02, СП 11-105, МГСН 2.07, Інструкцією [26] і цим документом.
2. Результати інженерно-геологічних вишукувань повинні містити дані, необхідні для обґрунтованого вибору типів і розмірів фундаментів і габаритів несучих конструкцій підземних частин будівлі з урахуванням прогнозу змін інженерно-геологічних умов і можливого розвитку небезпечних геологічних і інженерно-геологічних процесів (у період будівництва та експлуатації об'єкта), а також необхідні інженерно-геологічні дані для оцінки впливу будівництва на навколишню забудову і геологічне середовище.
3. Загальну оцінку інженерно-геологічних умов майданчика будівництва та попередній вибір типу фундаментів слід виконувати на основі вишукувань на передпроектній стадії. На цій же стадії слід проводити оцінку можливого прояву небезпечних геологічних і інженерно-геологічних процесів (карстово-суфозійних, зсувних та ін), за наявності яких будівництво висотного будинку на даному майданчику не рекомендується.
4. Можливість будівництва висотних будівель і вибір типу фундаментів в районах прояву небезпечних геологічних процесів і в районах зі складними інженерно-геологічними умовами слід розглядати згідно з вказівками п. 1.3 цього документа і вирішувати з урахуванням геологічного ризику можливих втрат відповідно до Рекомендацій . При цьому складність інженерно-геологічних умов повинна оцінюватися у відповідності з додатком Б до СП 11-105 за сукупністю геологічних та гідрогеологічних факторів.
5. У технічному завданні на інженерно-геологічні вишукування, який складається згідно з вимогами БНіП 11-02, необхідно вказати конструктивні характеристики об'єкта, його геотехнічну категорію (відповідно до п. 1.4 категорію 3), а також привести, з одного боку, характеристику очікуваних впливів об'єкта будівництва на природне середовище з зазначенням меж цих впливів у просторі і в часі, а з іншого боку, - впливів середовища на об'єкт відповідно до вимог БНіП 22-01.
Технічне завдання, що затверджується замовником, має бути складене організацією, яка проектує підстави, фундаменти і підземні частини будинку, та погоджене організацією, яка виконує інженерні вишукування.
6. Програма інженерно-геологічних вишукувань повинна складатися з участі спеціалізованих організацій з геотехніки. При цьому слід враховувати геотехнічні особливості висотних будівель.
У програмі інженерно-геологічних вишукувань на території будівництва слід передбачати проходження наступних свердловин:
розвідувальних з відстанню між ними не більше 50 м і не менше двох по протилежних кутах обраного майданчика;
інженерно-геологічних в кількості не менше п'яти: по кутах і в центрі габаритів висотної частини будівлі в плані при відстані між ними не більше 20 м.
Число розвідувальних та інженерно-геологічних свердловин, відстані між ними як у межах висотної частини будинку, так і в межах іншої майданчика забудови призначають залежно від вивченості і складності геологічних умов майданчика з урахуванням розмірів і призначення будівлі.
Розміщення свердловин у плані будинку повинне забезпечувати оцінку неоднорідності нашарувань грунтів, а також враховувати конструктивні особливості будівлі та характер розподілу навантажень.
7. У складі вишукувань слід передбачати виконання статичного зондування для уточнення інженерно-геологічної будови підстави між свердловинами, виявлення неоднорідності грунтів, їх міцності та деформаційних характеристик, а також оцінки несучої здатності паль. Кількість точок зондування має становити не менше десяти, причому при виявленні значної неоднорідності і складних грунтових умов це число слід збільшувати.
8. До складу робіт при вишукування слід включати геофізичні дослідження для уточнення геологічної будови масиву грунтів між свердловинами, зокрема визначення глибини залягання карстівних порід, їх тріщинуватості і закарстованості, наявності і товщини прошарків слабких грунтів і водотривів, напрямку і швидкості руху підземних вод.
9. Для визначення деформаційних параметрів грунтів необхідно передбачати польові випробування штампами у кількості не менше трьох або пресиометрами в кількості не менше шести для кожного виділеного інженерно-геологічного елемента. Програма польових випробувань повинна включати визначення модулів загальної та пружної деформації відповідно по гілкам навантаження та розвантаження графіків "осідання і навантаження".
10. Лабораторні дослідження ґрунтів повинні моделювати роботу ґрунту в основі будівлі в умовах мінливого напружено-деформованого стану. Зокрема, випробування ґрунту в компресійних приладах і приладах тривісного стиснення необхідно проводити з урахуванням природного напружено-деформованого стану ґрунтового масиву і структурної міцності ґрунту в діапазоні діючих у підставі будинку напружень і передбачати реконсолідацію зразків ґрунту та урахування iсторiї навантаження об’єму ґрунту в натурі. Рекомендується розробляти та застосовувати сучасні способи відбору зразків, що забезпечують збереження природного напруженого стану зразка при відборі та транспортуванні.
Програма лабораторних випробувань повинна включати визначення модуля загальної деформації ґрунту, характеристик пружної деформації (модуль пружності і коефіцієнт Пуассона), а також структурної міцності ґрунту на стискання, обумовленої початковим переломом кривої стиснення відповідно до методики, описаної в ДСТУ 12248.
11. Глибину буріння розвідувальних та інженерно-геологічних свердловин, а також глибину зондування та геофізичних досліджень слід визначати з урахуванням передбачуваних габаритів будівлі і навантаження на основу, а також попередньо обраного типу фундаментів висотного будинку. Мінімальну глибину виробок слід призначати з урахуванням глибини котловану, розрахункової глибини стисливої товщі основи і параметрів пальових елементів фундаменту.
12. У випадках, коли активна зона масиву при будівництві висотного будинку і влаштування його підземної частини і огороджувальної конструкції досягає верств переущільнених і скельних грунтів і в розрахунках повинні враховуватися їх специфічні фізико-механічні та фільтраційні характеристики, в програмі вишукувань повинні передбачатися відповідні лабораторні та натурні випробування для визначення цих характеристик.
13. При застосуванні плитного фундаменту глибина розвідувальних та інженерно-геологічних свердловин повинна визначатися з урахуванням глибини котловану та стисливої ​​товщі і повинна становити не менше 1,5 метрів. При навантаженнях P на плиту від 400 до 600 кПа глибина буріння повинна бути нижче глибини закладення її підошви на величину не менше:
- При ширині плити b = 10 м - (1,3 - 1,6) b - для квадратної плити і (1,6- 1,8) b - для прямокутної з співвідношенням сторін = 2;
- При ширині плити b = 20 м - (1,0 - 1,2) b - для квадратної плити і (1,2- 1,4) b - для прямокутної з співвідношенням сторін = 2;
- При ширині плити b> = 30 м - (0,9 - 1,05) b - для квадратної плити і (1,0 - 1,25) b - для прямокутної з співвідношенням сторін = 2.
Для проміжних значень b, P і або для значень цих величин, що виходять за вказані межі, глибина виробок призначається за інтерполяцію та екстраполяцію або безпосередньо визначається за величинами.
14. Для пальового фундаменту і комбінованого пальово-плитного фундаменту глибина інженерно-геологічних виробок повинна бути не менш ніж на 5 м нижче проектованої глибини закладення нижніх кінців паль при рядовому їх розташуванням і навантаженнях на кущ паль до 3 МН і на 10 м нижче - при навантаженнях на кущ більше 3 МН і пальових полях розміром до 10 x 10 м. При пальових полях розміром більше 10 x 10 м і застосуванні комбінованих пальово-плитних фундаментів глибина виробок повинна перевищувати передбачуване заглиблення паль на величину не менше 15 м.
Для розрахунків опади пальового фундаменту по схемі умовного фундаменту глибина розвідувальних виробок повинна призначатися.
15. При наявності верств специфічних ґрунтів (техногенних ґрунтів, пухких пісків, слабких глинистих, органо-і органічних грунтів) глибина виробок визначається з урахуванням необхідності їх проходження і встановлення глибини залягання підстилаючих ґрунтів та визначення їх характеристик.
У зонах можливого прояву карстово-суфозійних процесів необхідно пробурити не менше двох свердловин і розкрити товщу теригенно-карбонатних ґрунтів до глибин залягання незакарстованних і невивітрілих карбонатних порід і верств глин.
16. При розташуванні майданчика будівництва на похилому елементі рельєфу або поблизу його бровки гірничі виробки (точки зондування) необхідно розміщувати як на самому схилі, так і в зонах, прилеглих до його брівки і підошві, із заглибленням частини виробок нижче зони можливого активного розвитку зсуву в незміщувані породи не менше ніж на 3 - 5 м. Бурові роботи, польові та лабораторні дослідження ґрунтів, гідрогеологічні та геофізичні дослідження повинні бути спрямовані на виявлення і вивчення всіх факторів, що мають визначальне значення в зсувному процесі (динаміка підземних вод, наявність слабких глинистих і суфозійно-нестійких піщаних ґрунтів та ін.) Повинні бути визначені міцнісні та реологічні характеристики ґрунтів, проведені прогнозні розрахунки стійкості схилу, а в необхідних випадках організовані стаціонарні спостереження.
17. При влаштуванні під висотною будівлею розвиненої підземної частини при складанні програми інженерно-геологічних вишукувань слід враховувати додаткові вимоги, які пред'являються до вишукувань для підземних і заглиблених споруд, які містяться в п. 4.5 Інструкції[26].
18. Враховуючи значні глибини стисливої ​​товщі основи висотних будівель, допускається при спеціальному обґрунтуванні в програмі вишукувань частину польових досліджень ґрунтів (зондування, випробування ґрунтів штампами) виконувати з дна котловану.
19. При застосуванні пальових і комбінованих пальово-плитних фундаментів слід виконувати випробування паль статичними навантаженнями в обсязі, що залежить від їх загального числа і неоднорідності підстави, але не менше трьох випробувань паль на об'єкт.
20. На майданчику будівництва висотного будинку, як правило, слід виконувати дослідні геотехнічні роботи, склад та обсяг яких визначаються спеціальною програмою, яка розробляється за участю спеціалізованої організації з геотехніки в процесі проектування залежно від інженерно-геологічних умов і прийнятої схеми влаштування фундаментів.
21. При будівництві висотного будинку поблизу існуючої забудови необхідно виконувати інженерно-геологічні вишукування та обстеження стану конструкцій, основ і фундаментів будівель і споруд, що потрапляють в зону впливу висотного будівництва, а також здійснювати прогноз змін напружено-деформованого стану ґрунтового масиву і гідрогеологічного режиму підземних вод.
22. Для території розташування висотного будинку необхідно передбачати проведення моніторингу геологічного середовища, включаючи спостереження за деформаціями поверхні ґрунтів у межах мульди осідання, спостереження за рівнем ґрунтових вод, за небезпечними геологічними та інженерно-геологічними процесами. Вимірювання осідань повинні виконуватися до їх стабілізації, наступ якої оцінюється за графіками залежностей фактичних осідань марок від часу з урахуванням їх порівняння з результатами розрахункового прогнозу осідань.
23. Обсяг і склад вишукувань, передбачених програмою, можуть уточнюватися в процесі їх виконання за погодженням з генеральним проектувальником.
ВИСНОВКИ
Інженерні вишукування – комплексна дисципліна, яка вивчає такі види інженерних вишукувань як економічні, екологічні, архітектурно – містобудівні, геодезичні, геологічні, гідрометричні, меліоративні, транспортні, розглядає соціальні, демографічні, історико–архітектурні вишукування тощо. Основною концепцією є визначення вишукувань як збирання та систематизації інформації про стан середовища для майбутнього будівництва. Мета вивчення дисципліни полягає в отриманні знань про склад та методи проведення відповідних вишукувань, уміння аналізувати одержані результати, вирішувати практичні задачі.
Інженерні вишукування для будівництва забезпечують комплексне вивчення природних і техногенних умов території (регіону, району, майданчика, дільниці, траси) об'єктів будівництва, складання прогнозів взаємодії цих об'єктів з навколишнім середовищем, обґрунтування їх інженерного захисту та безпечних умов життя населення.
На основі матеріалів інженерних вишукувань для будівництва здійснюється розробка передпроектної документації, в тому числі містобудівної, та обґрунтувань інвестицій у будівництво, проектів і робочої документації будівництва підприємств, будівель та споруд, включаючи розширення, реконструкцію, технічне переозброєння, експлуатацію та ліквідацію об'єктів, ведення державних кадастрів та інформаційних систем поселень, а також рекомендацій для прийняття економічно, технічно, соціально та екологічно обґрунтованих проектних рішень.
Інженерні вишукування, включають інженерно-геологічні та інженерно-гідрологічні дослідження з метою виявлення особливостей геоморфологічної будови і ділянок з розвитком несприятливих інженерно-геологічних процесів і явищ, обстеження існуючих будівель.
Інженерно-геодезичні вишукування
-527052674620Рис.31. Топогеодезичні роботи.
-52705114935Топогеодезичні роботи проводяться з метою отримання точної інформації про місцевості (рельєф, існуючі будівлі і споруди) у графічному і цифровому видах, з подальшим її використанням у проектуванні та інших завданнях.
Рис.32. Топогеодезичні роботи.
Проведення обмірювальних і геодезичних робіт при проектуванні, будівництві, реконструкції, адміністративному обліку та інших видах діяльності, на основі новітніх технологій у цій сфері може використовуватися в наступних областях:
- проектування нового будівництва (топографічна зйомка місцевості);
- реконструкція, реставрація та капітальний ремонт будівель і споруд (плани поверхів, розрізи, фасади існуючих споруд);
- геодезичні роботи (винесення проектних точок в натуру);
- будівництво (контроль будівельного монтажу, геодезичне забезпечення будівництва, виконавча документація);
- експертиза нерухомості (визначення точних площ та об’єм об'єкта, складання креслень);
- адміністративний облік територій (землевідведення, кадастрова зйомка);
- геоінформаційні системи ГІС (підоснова, інформаційна база).
Інженерно-геологічні вишукування
Інженерно-геологічні вишукування виконуються для проектування цивільних (багатоповерхової і котеджної забудови), промислових, енергетичних, сільськогосподарських і шляхових об'єктів будівництва.
У перелік вишукувальних робіт можуть входити:
збирання та обробка матеріалів вишукувань минулих років;
маршрутні спостереження (рекогносцирувальна обстеження);
польові роботи (буріння і випробування свердловин, польові дослідження властивостей грунтів);
геофізичні дослідження;
лабораторні дослідження (визначення властивостей грунтів і підземних вод);
- дослідження грунтів підстав фундаментів існуючих будівель і споруд;
- складання прогнозу змін інженерно-геологічних умов;
- оцінка небезпеки і ризику від геологічних та інженерно-геологічних процесів.
Для проведення інженерно-геологічних вишукувань Замовник надає:
- технічне завдання на інженерно-геологічні вишукування, отримане у проектувальників споруди.
- топографічний план ділянки з підземними комунікаціями і нанесеними контурами проектованої будівлі (масштаб - 1:500).
- в якості результату виконаних вишукувальних робіт Замовнику надається технічний звіт (висновок) про проведені інженерно-геологічні дослідження.
Виробництво інженерних вишукувань у повному їхньому комплексі повинно бути підпорядковане обгрунтуванню вирішення ряду проектних завдань.
До числа завдань, що вирішуються з використанням матеріалів інженерно-геологічних вишукувань, відносяться:
обгрунтування технічної можливості та економічної доцільності будівництва об'єкту в даному районі;
порівняння можливих варіантів розташування об'єкта, що проектується, і вибір з них оптимального;
обгрунтування компонування будівель і споруд проектованого об'єкта за вибраним варіантом;
аргументація розрахункових схем основ і середовища будівель і споруд;
здійснення авторського нагляду за виробництвом будівельних робіт.
Необхідно також мати на увазі, що рішення деяких проектних завдань не вимагає обов'язкового проведення польових інженерно-геологічних робіт.
Для реалізації будівельного проекту, а саме будівельних робіт необхідна проектна документація.
Основним документом, що встановлює склад, порядок розробки, погодження та затвердження проектної документації на нове будівництво та реконструкцію будівель і споруд цивільного призначення і на нове будівництво, реконструкцію та технічне переоснащення об'єктів виробничого призначення в Україні, є ДБН А.2.2-3-2004 «Склад, порядок розробки, погодження та затвердження проектної документації для будівництва».
Розробляти проектну документацію може тільки ліцензована організація. Так само генеральний проектувальник веде авторський нагляд за реалізацією проектних рішень при будівництві.
Для виконання проектних робіт на відповідній стадії замовник зобов'язаний надати вихідні дані:
архітектурно-планувальне завдання (АПЗ);
технічні умови щодо інженерного забезпечення об'єкта (ТУ);
завдання на проектування;
правовстановлюючі документи фірми-замовника, а також документацію, що підтверджує права на ділянку або приміщення / будівля.
На стадії проектування замовник може доручити проектувальникам виконати будь-які передпроектні роботи щодо розміщення об'єкта на будь-якій території без спеціальних дозволів та погоджень.
Такі передпроектні роботи не можуть бути стадією проектування і підлягають тільки розгляду та схваленню замовником і органами містобудування та архітектури.
Для технічно нескладних об'єктів проектування виконується:
в одну стадію - робочий проект (РП);
у дві стадії - для об'єктів цивільного призначення - ескізний проект (ЕП), а для об'єктів виробничого призначення - техніко-економічний розрахунок (ТЕР) та для обох - робоча документація (Р).
Для об'єктів III категорії складності проектування здійснюється в дві стадії: проект (П); Р.
Для об'єктів IV і V категорії складності, технічно складних відносно містобудівних, архітектурних, художніх та екологічних вимог, інженерного забезпечення, впровадження нових будівельних технологій, конструкцій та матеріалів, проектування виконується в три стадії:
для об'єктів цивільного призначення - ЕП, а для об'єктів виробничого призначення - техніко-економічне обґрунтування (ТЕО); П; Р.
ЕП розробляється для принципового визначення вимог до містобудівних, архітектурних, художніх, екологічних та функціональних рішень об'єкта, підтвердження можливості створення об'єкта цивільного призначення.
ТЕО розробляється для об'єктів виробничого призначення, які потребують детального обґрунтування відповідних рішень та визначення варіантів і доцільності будівництва об'єкта.
П розробляється для визначення містобудівних, архітектурних, художніх, екологічних, технічних, технологічних, інженерних рішень об'єкта, кошторисної вартості будівництва і техніко-економічних показників.
РП розробляється для визначення конкретних містобудівних, архітектурних, художніх, екологічних, технічних, технологічних, інженерних рішень об'єкта, розрахункової вартості будівництва, техніко-економічних показників і виконання будівельно-монтажних робіт (робочі креслення).
РП застосовується для технічно нескладних об'єктів, а також об'єктів з використанням проектів масового застосування.
Р розробляється для виконання будівельно-монтажних робіт. Р розробляється на підставі затвердженої попередньої стадії.
ЕП, ТЕО, ТЕР, П, РП (затверджувана частина) погоджуються з місцевими органами містобудування та архітектури відповідно до місцевих правил забудови відносно архітектурно-планувальних рішень, розміщення, раціонального використання наміченої для відведення території, відповідності передбачених рішень вимогам архітектурно-планувального завдання, містобудівній документації .
На стверджувальній стадії погоджується напрямок мереж інженерних комунікацій.
Утвердженню підлягає тільки одна стадія, визначена в АПЗ.
ЕП, ТЕР, П, РП (затверджувана частина) їх затвердження підлягає обов'язковій комплексній державній експертизі відповідно до законодавства незалежно від джерел фінансування будівництва.
Комплексна державна експертиза проводиться службами Укрінвестекспертизи, як відповідального виконавця, із залученням представників органів державного нагляду з питань санітарно-епідеміологічного благополуччя населення, екології, пожежної безпеки, охорони праці та енергозбереження.
По об'єктах, які становлять ядерну та радіаційну небезпеку, крім зазначених видів експертизи, проводиться державна експертиза ядерної та радіаційної безпеки.
Будівництво розпочинається після затвердження проектної документації. Основним документом для початку будівельних робіт є дозвіл державного будівельно-архітектурного контролю (ДАБК) на будівельні роботи.
ПЕРЕЛІК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1.РСН 64-87. Инженерные изыскания для строительства. Технические требования к производству геофизических работ. Электроразведка.
2.ДБН А.2.1-1-2008. Інженерні вишукування для будівництва.
3.Зміна № 1 СНиП 1.02.07-87 Инженерные изыскания для строительства (Інженерні вишукування для будівництва);
4.ДК 004-2003 Український класифікатор нормативних документів (ICS: 2001, IDT);
5.Справочник современного изыскателя / Под общ. ред. Л.Р. Маиляна. — Ростов н/Д: Феникс, 2006. — 590 с.: ил. — (Строительство и дизайн);
6.СП 11-105-97 Часть VI. Правила производства геофизических исследований.
7.«Инструкция по применению каротажных методов при инженерных изысканиях для строительства» РСН 46-79. - Москва 1979.
8.«Свод правил по инженерно-геологическим изысканиям для строительства» СП 11-10 5- 97, часть VI « Правила производства геофизических исследований». – Москва 2004.
9.СНиП 11-02-96 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения».
10.ГОСТ 25358-82 «Метод полевого определения температуры».
11.РСН 75-90 «Инженерные изыскания для строительства. Технические требования к производству геофизических работ. Каротажные методы».
12. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых (петрофизика). Под редакцией Н.В.Дортман. М., Недра, 1976.
13. Грушинский Н.П., Сажина Н.Б. Гравитационная разведка. М., "Недра", 1988.
14. Якубовский Ю.В., Ляхов Л.Л. Электроразведка. М.,Недра, 1988.
15. Литвиненко О.К. Геологическая интерпретация геофизических данных. М., Недра, 1983.
16. Гурвич И.И., Боганик П.Н. Сейсмическая разведка. М., Недра, 1980.
17. Итенберг С.С. Интерпретация результатов геофизических исследований скважин. М., Недра, 1987.
18. Толстой М.Н., Тимошин Ю.В. и др. Основы геофизических методов разведки. Киев, "Вища школа", 1985.
19. Логачев А.А., Захаров В.П. Магниторазведка. Л., Недра, 1979.
20. Ларионов В.В., Резванов Р.А. Ядерная геофизика и радиометрическая разведка. М., Недра, 1976.
21. Радиоактивные элементы в горных породах. Новосибирск, Наука, 1976.
22. Основы методологии комплексирования геофизических исследований при поисках рудных месторождений. М., Недра,1978.
23. Горбунов Л.М. и др. Геофизические методы поисков и разведки. Л., "Недра", 1982.
24. Матвеев Б.К. Электроразведка при поисках месторождений полезных ископаемых. М., Недра, 1982.
25. Вахромеев Г.С. Основы методологии и комплексирования геофизических исследований при поисках рудных месторождений. М., Недра, 1978.
26. Геофизические поиски рудных месторождений // Под редакцией Кличникова В.А. и др.). Алма-Ата, 1970.
27. Комаров В.А. Электроразведка методом вызванной поляризации. Л., Недра, 1980.
28. Семенов А.С. Электроразведка методом естественного электрического поля. Л., Недра, 1980.
29. Руководство по применению методов переходных процессов в рудной геофизике // Под ред. Каменецкого Ф.М., Л., Недра, 1977.
30. Гамма-методы в рудной геологии // Под ред. Очкура А.П., Л., Недра, 1976.
31. Родионов Д.А., Коган Р.И., Голубева В.А. и др. Справочник по математическим методам в геологии. М., Недра, 1987.
32. Садовский М. А., Николаев А. В. Новые методы сейсмической разведки. Перспективы развития. - Москва: Вестник АН СССР, 1982.
33. Ян В. Д.Спектральная сейсморазведка в инженерно-геологических изысканиях / материалы II Междунар. конф. "Предотвращение аварий зданий и сооружений". - Магнитогорск: 2007.

Приложенные файлы

  • docx 18268881
    Размер файла: 2 MB Загрузок: 1

Добавить комментарий