МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ОДЕССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ
Кафедра оснований и фундамента
Р Е Ф Е Р А Т
По Основам строительного дела
На тему:
«Полевые работы при проведении инженерно-геологических работ»
Выполнил: Олейник В.А.
Проверил: Новский А.В.
г. Одесса
2003 год.
План
Геофизические работы
Наблюдение за режимом подземных вод и развитием инженерно-геологических процессов.
Буровые и горнопроходческие работы.
Опытные полевые работы.
Геофизические работы
Геофизические методы необходимы для ускорения и повышения качества и точности инженерно-геологической съёмки, что подразумевает под собой исследование состава и свойств пород и геологических явлений. Эти методы также используются для изучения процессов и явлений, происходящих в горных породах, а также для изучения физико-механических свойств горных пород и их изменение с течением времени. Наиболее широкое применение нашли такие методы:
Сейсмическая разведка. Она основана на изучении скорости распространения упругих волн в земных породах, вызванных искусственным сотрясением. На скорость распространения этих волн в грунте влияет минеральный состав пород, структура, наличие трещин, влажность и др.
Электроразведка. На основании изучений условий прохождения электрического тока в различных грунтах. При помощи электроразведки производят уточнение геологического разреза при съёмке, определяют мощность водоносных пластов и глубину водоупоров, устанавливает положение трещиноватых зон и тектонических разломов и др.
Методы ядерной физики. Основаны на применении естественных и искусственных излучений, изменении их интенсивности и измерении поглощающей способности горных пород.
Магнитные методы. Изучение магнитных свойств пород позволяет проверять массивы горных пород на наличие тектонических разломов и трещиноватости.
Термометрические методы. Используются при изучении криогенных физико-геологических процессов и явлений в районах многолетней мерзлоты.
Наблюдение за режимом подземных вод и развитием инженерно-геологических процессов.
Подземные воды являются важнейшим элементом инженерно-геологических условий той или иной территории. При построении большинства строительных сооружений требуется обязательно произвести изучение подземных вод – их распространение, условия залегания, гидравлические особенности, условия питания и разгрузки, запасы и т.д.
Первоначально проверяют глубину залегания уровня подземных вод. Это выполняется с помощью специальных приспособлений. (Так же при этом проводиться отбирание проб воды на разных глубинах для проведения химического анализа.)
Глубина и мощность водоносного безнапорного пласта определяются замерами расстояний от устья скважины до зеркала водоносного горизонта и от зеркала подземных вод до кровли водоносного пласта. Благодаря полученным сведениям можно определить условия производства строительных и горных работ, условия эксплуатации сооружений, агрессивное воздействие вод на подземные части конструкций. Также это позволит определить последующее воздействие строения на окружающую среду и почву, а также позволит, в случае необходимости, выработать меры по борьбе с подтоплением сооружения и прилегающих территорий.
Особенно важным является изучение физико-геологических процессов. Оно включает в себя промерзание и оттаивание, элювиобразование, обвалы, осыпи, лавины, солифлюкация, эрозия почв, подмыв берегов, затопление и подтопление, сейсмические явления, суффозионные фильтрационные затопления, явление усадки и др. В целом среди этих факторов основополагающими являются геологические и климатические, взаимодействие которых и определяет тип процесса и характер его проявления. Основная цель изучения этих факторов состоит в оценке степени их влияния и в выборе способов борьбы с их неблагоприятным воздействием на проектируемые сооружения.
Буровые и горнопроходческие работы.
Горнопроходческие выработки имеют преимущество перед скважинами тем, что в процессе работ можно непосредственно видеть характер напластования пород, отобрать структурно не нарушенные образцы пород, проводить их испытания в условиях естественного залегания, но этот процесс более трудоёмкий.
Расчистка – применяется в местах естественных обнажений и крутых склонах рельефа, когда для вскрытия пород достаточно удалить со склона небольшой склон почвы, делювия или осыпи.
Закопушка – небольшая воронкообразная выработка ? 0,3 м и глубиной 0,5 – 0,8 м. Данная выработка , выполняется для обнажения пород, которые залегают под почвенным слоем. Наибольшее применение данные работы нашли при проведении инженерно-геологической съёмки.
Шурф – вертикальная горная выработка сечением примерно 1,25*1,5 ми глубиной до 20 м и более. Данная выработка проводиться в сухих, рыхлых горизонтальных или чуть наклонных пластах. Шурф дает возможность произвести осмотр, фотографирование, залегание пластов.
Канава – выработка трапецеидального сечения с шириной по основанию около 0,6 м, глубиной до 3 м и протяженностью до 100-150 м. Канавы целесообразно отрываться в ручную и при помощи землеройных машин. Канавы, также дают возможность получать туже информацию, что и шурфах.
канавы целесообразно отрывать в крутопадающих пластах и задавать направление им вкрест простиранию пластов.
Шахта – Только вертикальная выработка (сечение 2*2 или 2*3 м) глубиной до 100 м. Имеет назначение такое же как и у шурфа, но имеет из-за большой стоимости, проводят только на ответственных сооружениях и сложных геологических условиях.
Штольня – горизонтальная выработка трапецеидального сечения, высотой около 1,8 м, шириной по основанию 1,3-1,7 м, а по верху – 1 м, имеющая выход на поверхность. Этот вид горных выработок предназначен для решения различных задач, в частности при гидротехническом строительстве для определения трещиноватости и фильтрационных свойств грунтов в береговых участках плотины, для выявления суффозионных процессов.
Бурение – это вид полевых работ, при котором проводиться изучение геологического разреза, т.е. для выявления последовательности залегания пластов, их мощности, состава, плотности, консистенции, влажности, водоносности, а также отбора образцов пород и последующего испытания в лабораторных условиях. Оно подразделяется на ручное и механическое бурение. Выбор способа бурения зависит от состава проходимых пород, от назначения и глубины бурения, от условий производства работ. При выборе способа бурения особое внимание уделяется качеству и виду отбираемых образцов пород и экономической эффективности способа.
Способ ручного бурения применяется на объектах с малыми объёмами работ, в районах, куда доставка механических буровых установок может быть сопряжена с трудностями.
По способу проходки скважины оно может быть вращательным, ударным и комбинированным – ударно-вращательным.
Бурение ударно-канатным способом может вестись сплошным и кольцевым забоем. При бурении сплошным забоем проходка скважины производиться путем сбрасывания долота с последующим извлечением породы желонкой, а при бурении кольцевым забоем кольцевым забоем – сбрасыванием забивного стакана, который постепенно наполняется грунтом и затем поднимается на поверхность. Данный вид работ имеет большой недостаток в том, что очень трудоёмок и слишком маленький темп работы.
Колонковое бурение, является разновидностью способа прокладки скважин. Ему преимуществом является возможность бурения в породах любой крепости под различными углами наклона к горизонту, а также получение образцов в виде колонки породы-керна, по которой судят о геологическом строении и физико-механических свойствах проводимых пород. Коме того по извлекаемым кернам можно восстановить характер пород в массиве – их слоистость, состав, прерывистость напластования, трещиноватость, наличие пустот.
Шнековое бурение, также относится к категории вращательного способа бурения, однако оно применяется лишь для бурения в глинах, суглинках, илах глинистых суспензиях. Шнек представляет собой трубу, на которой по винтовой линии с шагом 0,6-0,8 м от его диаметра приварена спираль из стальной ленты.
Не смотря на то, что при данном способе бурения плохо определяются границы отдельных пластов, так как структура грунта, выходящего из скважины, оказывается нарушенной, он имеет высокую производительность, а также нет задержки для подъёма грунта.
Вибрационное бурение основано на внедрении в породу кольцевого наконечника – виброзонда, который представляет собой трубу диаметром 40-200 мм, длинной 0,5-3 м. По всей длине труба имеет одну или несколько прорезей для очистки зонда от породы, а её нижний конец снабжен кольцом с острой режущей гранью. Внедрение в грунт происходит благодаря тому, что под воздействием вибрации зонда в очень сильной степени ослабевает лобовое и боковое сопротивление грунта и зонд под действием собственного веса и веса вибратора погружается в грунт. Выгодная глубина бурения при этом способе составляет 15-20 м. Этот метод имеет высокую производительность, а также дает возможность отобрать образцы грунта с ненарушенной структурой.
Опытные полевые работы.
Для строительства сложных конструкции, для получения более надежных характеристик физико-механических свойств грунтов, наряду с лабораторными, проводятся испытания грунтов непосредственно в массиве, на месте будущего строительства. Она применяется на последних стадиях проектирования, когда уже существует полная картина геологического строения участка, геологические разрезы и генеральный план сооружения. На данный момент используются такие методы проверок:
Метод статических нагрузок на штамп.
Прессиометрия.
Статическое и динамическое зондирование.
Испытание грунтов инвентарными сваями и испытание опытных свай натурных размеров.
Определение типа грунтовых условий по просадочности опытным замачиванием.
Срез целиков в горных выработках, раздавливание, выпирание, обрушение, вращательный срез крыльчаткой.
Самым важным при проведении основных полевых работ является выявление величины сжимаемости грунта и сопротивление сдвигу.
Модуль деформации грунта в полевых условиях определяется испытанием грунта статическими нагрузками (штампами). Это наиболее распространенный и достоверный способ. Целью испытания получить достоверные сведения о сжимаемости грунта в слое глубинной, равной полуторной ширине штампа, а также дополнительная величина осадки при увлажнении грунта. Штампы, состоящие из толстых металлических пластин (усиленных ребрами жесткости) и установленные в шурфе или скважине, подают равномерное давление ступенями по 0,01-0,1 МПа. Каждую ступень выдерживают до стабилизации осадки.
Также применяется испытание с помощью прессиометра. Прибор состоит из цилиндрической резиновой герметичной камеры, которую опускают в пробуренную скважину на глубину, где требуется определить показатели сжимаемости грунта, а затем создают давление при помощи специальной гидравлической или пневматической систем. Оболочка камеры плотно прижимается к стенкам скважены и начинает расширять последнюю деформируя грунт.