М.Д. Скурский Обоснование сущности, последовательности, методов и методики, объемов работ инженерно-геологического обеспечения п. М.Д. Скурский Обоснование сущности, последовательности, методов. Обоснование сущности, последовательности, методов и методики, объемов работ инженерно
 Скачать 256 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра геологии ОБОСНОВАНИЕ СУЩНОСТИ, ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ, МЕТОДОВ И МЕТОДИКИ, ОБЪЕМОВ РАБОТ ИНЖЕНЕРНО- ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА, РЕКОНСТРУКЦИИ, СОДЕРЖАНИЯ И РЕМОНТА АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ, МОСТОВОГО ПЕРЕХОДА Методические указания к практической работе № 3 по курсу «Инженерно-геологическое обеспечение дорожных работ» для студентов специальности 291000 «Автомобильные дороги и аэродромы» Составители М.Д. Скурский А.А. Журавель Утверждены на заседании кафедры Протокол № 4 от 21.04.03 Рекомендованы к печати учебно- методической комиссией по специальности 291000 Протокол № 8 от 29.04.03 Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ Кемерово 2003 1 Практическая работа № 3 Цель работы: обосновать сущность, последовательность, методы, виды и методику, объемы работ инженерно-геологического обеспече- ния проектирования строительства, реконструкции, содержания и ре- монта автомобильной дороги, мостового перехода. Аудиторные занятия – 6 часов Самостоятельная работа студентов – 9 часов При выполнении настоящей работы необходимо исходить из того, что масштаб, методы, виды, методика, объемы работ по инженерно- геологическому обеспечению строительства указанных линейных со- оружений (по инженерно-геологическим изысканиям) зависят от: - стадии проектирования; - типа и степени капитальности линейного сооружения; - сложности инженерно-геологического строения территории; - изменчивости состава, состояния и физико-механических свойств грунтов [14]. Основным инструктивным и направляющим документом к вы- полнению настоящей практической работы является СНиП [45]. При решении поставленных в практической работе задач необходимо руко- водствоваться излагаемыми настоящими методическими указаниями, в которых использованы нормативно-методические и инструктивные до- кументы и литературные источники. Из рекомендуемых нормативно- методических документов следует использовать, прежде всего, новей- шие издания. 1. Инженерно-геологические изыскания для разработки инженерного (рабочего) проекта Основные слагаемые инженерно-геологических изысканий: ин- женерно-геологическая (при необходимости инженерно-геокриологи- ческая) съемка, геофизические, гидрогеологические, аэрогеологические исследования (изыскания), лабораторные и полевые испытания грун- тов, стационарные наблюдения. 2 1.1. Инженерно-геологическая съемка Инженерно-геологическую съемку следует рассматривать как ос- новной метод полевых работ по инженерно-геологическому обеспече- нию дорожных работ (инженерно-геологических изысканий), как ком- плексную геологическую, геофизическую, геокриологическую съемку с привлечением аэроизысканий с необходимым объемом маршрутных, горных, буровых, полевых и лабораторных работ по тщательному все- стороннему изучению грунтов основания линейных сооружений. Чаще съемку называют инженерно-геологической, а геофизиче- ские, геоморфологические, гидрогеологические, геокриологические, аэрогеологические исследования являются ее составными частями. Од- нако в сложных, к примеру гидрологических, геокриологических, ус- ловиях следует предусмотреть в качестве самостоятельных гидрогео- логическую, геокриологическую съемки. Инженерно-геологическую съемку предусматривают и характери- зуют как первоочередную работу по инженерно-геологическому обес- печению дорожных работ, так как она дает возможность в относитель- но короткие сроки выявить общие черты инженерно-геологических ус- ловий изучаемой территории и правильно наметить разведочные, гид- рогеологические и другие работы, дополняющие и уточняющие данные съемки. Вначале обосновывают тот или иной конкретный масштаб инже- нерно-геологической съемки. Его выбор зависит от стадии проектиро- вания, типа и степени капитальности линейного сооружения, сложно- сти инженерно-геологического строения (инженерно-геологических условий – гидрогеологических, геокриологических и др.) конкретного фрагмента сооружения, изменчивости состава, состояния и физико- механических свойств грунтов, степени инженерно-геологической изу- ченности территории трассы. Последняя определяется в немаловажной мере густотой сети ранее проведенных геологических маршрутов и то- чек наблюдений по ним, также густотой (частотой) ранее пройденных горных выработок и скважин (табл. 1, 2) [45, табл. 6.1, 7.1]. 3 Таблица 1 Количество точек наблюдений на 1 км 2 инженерно-геологической съемки (в числителе), в том числе горных выработок (в знаменателе) масштаб инженерно-геологической съемки Категория сложности инженерно- геологических условий 1 : 200000 1 : 100000 1 : 50000 1 : 25000 1 : 10000 I 0,5/0,15 1/0,35 2,3/0,9 6/2,4 25/11 II 0,6/0,18 1,5/0,5 3/1,4 9/3 30/11 II 1,1/0,35 2,2/0,7 5,3/2 12/4 40/16 Таблица 2 Количество точек наблюдений на 1 км 2 инженерно-геологической съемки (в числителе), в том числе горных выработок (в знаменателе) масштаб инженерно-геологической съемки Категория сложности инженерно- геологических условий 1 : 5000 1 : 2000 1 : 1000 1 : 500 I 50/25 200/100 600/300 990/500 II 70/35 350/175 1150/575 1630/800 II 100/50 500/250 1500/750 3200/1600 Примечание: на участках развития геологических и инженерно- геологических процессов, распространения специфических грунтов и со сложными инженерно-геологическими условиями необходимо рас- полагать поперечники из 3-5 выработок и увеличивать ширину инже- нерно-геологической съемки. При съемках масштаба 1 : 200000 точки геологических наблюде- ний, в том числе горные выработки на местности, располагаются вдоль оси трассы в среднем через каждые 1-2 км, при съемках масштаба 1 : 100000 – через каждые 0,5-1 км, при съемках масштаба 1 : 50000 – через каждые 250-500 м, при съемках масштаба 1 : 25000 – через каждые 125-250 м, при съемках масштаба 1 : 10000 – через каж- дые 50-100 м [21; 45]. Ширину притрассовой полосы линейных сооружений следует принимать 200-500 м. Приведенные таблицы и пояснения позволят обосновать выбран- ный масштаб инженерно-геологической съемки. При инженерно- геологических изысканиях для разработки проекта разрешается (преду- 4 сматривается) выполнение инженерно-геологической съемки иссле- дуемой территории притрассовой полосы линейных сооружений в масштабах 1 : 10000 – 1 : 2000. Укажите в отчете, что выполнение инженерно-геологической съемки будет проводиться на топографической основе, масштаб кото- рой на одну ступень крупнее масштаба съемки. В ситуации, когда в обоснованном вами масштабе инженерно- геологической съемки ранее уже были проведены значительные, но не- достаточные работы, предусмотрите в этом же масштабе инженерно- геологическое доизучение. Недостаточность ранее проведенных работ по инженерно-геологической съемке и другим видам работ с точки зрения прежних и новых нормативных документов, как правило, всегда усматривается в производственных проектах, отчетах по отсутствию или использованию недостаточного комплекса геофизических методов, по отсутствию аэрогеологических, аэрогеофизических изысканий, а также по недостаточности буровых скважин и горных выработок, ана- литических полевых и лабораторных работ и т.д. На территории, где ранее пройдено даже достаточное количество выработок, дополни- тельно предусмотрите контрольные выработки на участках с ожидае- мыми изменениями инженерно-геологических условий. Выработки и точки наблюдений сгустите на участках со сложными инженерно- геологическими условиями и в местах сочленений различных геомор- фологических элементов и типов ландшафтов. Количество точек наблюдений, в том числе горных выработок, скважин (их размещение на графическом материале) для инженерно- геологической съемки обоснованного вами масштаба в пределах гра- ниц территории вашего фрагмента трассы определите в зависимости от категории сложности инженерно-геологических условий с учетом сте- пени обнаженности исследуемой территории на основании [45, табл. 6.1, 7.1]. С глубинами выработок определитесь с помощью [45] и другой рекомендованной литературы. По трассам внеплощадных коммуникаций горные выработки раз- местите на графике вдоль основного направления трассы на участках с характерными почвенно-грунтовыми условиями, также в местах пере- хода через речные долины, лога и овраги. Горные выработки предусмотрите также в пределах характерных элементов рельефа на склонах, террасах, в русле или тальвеге (вдоль линии, соединяющей самые глубокие части русла реки). 5 В целом по трассам внеплощадных коммуникаций размещение и глубины горных выработок на участках индивидуального проектиро- вания и возведения малых искусственных сооружений регламентиру- ются [16, с. 39-40; 45]. В составе работ необходимо предусмотреть также для исследова- ния мест перепускных труб по одной скважине под каждую трубу. Проходку слабого грунта следует осуществлять полностью с заглублением в подстилающий его слой на 1-2 м. По трассам внеплощадных коммуникаций глубины горных выра- боток примите до 5 м, но не менее 1-2 м ниже глубины сезонного про- мерзания глинистых грунтов или уровня грунтовых вод при располо- жении уровня в пределах указанных глубин [16; 45]. На участках переходов трасс через водотоки, лога и овраги глуби- ны выработок примите не менее 5 м, в местах возможного устройства мостовых переходов, путепроводов, глубоких выемок не менее 10 м, а с учетом конкретных инженерно-геологических условий и более [16]. На участках с неблагоприятными физико-геологическими явле- ниями горные выработки предусмотрите не менее чем на 5 м ниже зо- ны их развития: плоскостей скольжения (ложа) оползневых тел, по- верхностей раздела подвижных и неподвижных частей тела осыпей, предполагаемой глубины карстообразования и пр. На болотах предусмотрите выработки глубиной на 1-2 м ниже кровли минерального дна. Укажите, что при этом проходка буровых скважин будет сопровождаться послойным описанием торфа с указа- нием (определением) степени разложения, плотности и состава. На участках расположения специфических грунтов, развития опасных геологических процессов и индивидуального проектирования предусмотрите отдельные поперечники из 3-5 выработок, а также уменьшите расстояние между выработками и увеличьте их глубину со- гласно требованиям [45]. Вдоль фрагмента дороги или по мостовому переходу вами в пре- дыдущих работах показаны на графических приложениях и изложены в тексте сведения по участкам с различными инженерно-геологическими условиями. Все это позволяет обосновать здесь по каждому участку вашего фрагмента трассы или мостовому переходу густоту горных вы- работок и скважин, указать их глубины на графике и по тексту, интер- валы отбора проб горных пород (грунтов) из них для лабораторного 6 изучения их физико-механических, водно-физических и других свойств [1; 3, с. 384; 16; 20, с. 65-101; 21, с. 32-34; 24, с. 163; 47, с. 380]. Из табл. 1, 2 видно, что далеко не все точки инженерно- геологических наблюдений по маршрутам при съемке заверяются гор- ными выработками, скважинами. Поэтому в практической работе обоснуйте и изложите методику проведения маршрутных исследова- ний, существо инженерно-геологического описания на маршрутных точках наблюдений. Также обоснуйте необходимость проходки горных выработок и скважин, какие инженерно-геологические исследования вы предусматриваете в них. При введении в состав работ по инженерно-геологическому обес- печению дорожных работ инженерно-геологической съемки укажите основной документ при ее проведении (полевой дневник) и требуемое содержание в нем инженерно-геологических записей (маршрутных на- блюдений) по ходу маршрутов, а также порядок и содержание доку- ментации горных выработок, полевых исследований грунтов. Виды, объемы полевых и лабораторных исследований изложены далее в п. 1.6. Характеристику состава полевых работ при инженерно- геологической съемке изложите в соответствии с [13, с. 103-130; 35, с. 36-39; 30, гл. 2; 31; 34, с. 71-84; 45]. Инженерно-геологические изыскания мостовых переходов на стадии технического (инженерного) проекта на выбранном варианте заключаются в следующем. Цели инженерно-геологических изысканий: получение инженер- но-геологических материалов, необходимых для разработки схемы и конструкции моста, подходов к нему, защитных и регуляционных со- оружений; обеспечение планируемого строительства местными иско- паемыми строительными материалами. Задачи инженерно-геологических изысканий: построение деталь- ных инженерно-геологических разрезов по участку мостового перехо- да, включая подходы к мосту и различные обустройства; изучение ме- сторождений полезных ископаемых строительных материалов, их со- става и свойств; определение состава, сложения, состояния и свойств грунтов оснований всех сооружений перехода, выемок на подходах к мосту, карьеров, из которых будут возведены походные насыпи и дам- бы, состава вод; детальное изучение развитых на участке перехода раз- личных физико-геологических явлений и процессов [27; 45; 52]. 7 В состав инженерно-геологических изысканий входят: - геофизические исследования; - разведочное бурение и горнопроходческие работы с отбором образцов грунтов и проб воды из выработок; - полевые испытания прочности и деформируемости грунтов не- сущих пластов в массиве; - режимные гидрогеологические и температурные наблюдения за развитием и протеканием некоторых неблагоприятных геоло- гических процессов; - лабораторные исследования грунтов и воды. При этом геофизические исследования проводятся с целью уточ- нения положения контактов пластов, степени трещиноватости пород, местонахождения, форм и размеров разных образований (полостей, линз льдов и др.) на берегах и в русле реки, а также границ участков, выделенных по особенностям их инженерно-геологических условий. В пределах проектируемого моста на подходах к нему и в местах размещения проектируемых регуляционных, защитных и других со- оружений на каждом из выделенных при выборе варианта перехода участков предусмотрите разведку не менее чем одной-двумя выработ- ками и не реже чем через 200 м на берегах и 100 м в русле реки по про- тяжению трассы (табл. 3). Таблица 3 Число выработок в русле и на каждом берегу реки Длина выделенного участка на морфологическом эле- менте долины в пределах сооружения или подходов, м в пределах проек- тируемого моста на подходах Меньше 25 1 1 25-50 1-2 1 50-100 2-3 1-2 100-500 3-5 2-3 Больше 500 не реже чем через 100 м не реже чем через 100 м При неблагоприятных условиях предусмотрите скважины и на поперечниках к оси моста [7; 27; 52]. В основании подходных насыпей и регуляционных дамб при их высоте до 6 м предусмотрите скважины глубиной 3 м, а при бóльшей 8 высоте – до 6 м. При наличии слабых грунтов проходку их следует предусмотреть на всю мощность, но не более полуторной высоты про- ектируемой насыпи; участки проектируемых выемок следует разведы- вать на всю глубину последних плюс 3 м. В пределах моста при благо- приятных инженерно-геологических условиях на берегах русла реки нужно закладывать по одной скважине глубиной в песчано-глинистых грунтах не менее 15 м, в русле для среднего моста закладывают 1-2 скважины, для большого моста выработки задают не реже чем че- рез 100 м, но не менее двух, той же глубины, считая от дна реки. В крепкие интрузивные породы скважины следует заглубить не менее чем на 2 м, в эффузивные, метаморфические и осадочные скальные по- роды – на 5 м, в полускальные валунно-галечные и глыбово-щебенис- тые грунты не менее чем на 10 м. При наличии под скальными, полу- скальными и крупнообломочными грунтами рыхлых и более мелких по составу отложений глубину скважины увеличивайте на полную мощ- ность грунтов, но не более чем на 15 м. Если для увязки геологического разреза выработок не хватает, следует предусмотреть дополнительные скважины или увеличить их глубину [27]. Предварительно объемы ра- бот на месте расположения моста примите по табл. 4 в зависимости от намеченной длины моста и инженерно-геологических условий. Таблица 4 Инженерно-геологические условия простые сложные Длина моста (с учетом коэффициента 1,3), м количество скважин 25-100 3-5 5-7 100-200 5-7 7-9 На подходах в пределах поймы на мостовом переходе количество скважин предусмотрите из расчета одна скважина на 100 м. На воде бурят с понтонов, плотов, льда. Виды испытаний грунтов примите со- гласно [27]. 9 1.2. Геофизические исследования Предусмотрите геофизические исследования как опережающие другие виды работ при инженерно-геологической съемке. Виды, масштабы, задачи, методики и методы геофизических ис- следований регламентированы [16; 34; 45]. Кроме этого для постановки и решения геофизических задач конкретно для ваших инженерно- геологических условий используйте [4; 6; 11; 20; 25, с. 197-207, 219; 28; 35; 45; 55]. Эти источники позволят применительно к инженерно-гео- логическим условиям вашего фрагмента трассы, мостового перехода обосновать постановку и проведение необходимого рационального комплекса методов геофизических исследований в составе инженерно- геологического обеспечения дорожных работ. Геофизические исследования предусмотрите, в частности, для вы- явления и прослеживания неоднородности строения массивов грунтов, обусловленной изменением их состава, состояния, мощности, и усло- вий залегания, а также для определения гидрогеологических характе- ристик, выявления тектонических нарушений, зон повышенной трещи- новатости, мощности зон выветривания и т.д. Сделайте выбор методов геофизических исследований (электро- разведка ВЭЗ, электропрофилирование, сейсмические и другие рабо- ты), определение густоты геофизических точек и систему их размеще- ния и охарактеризуйте исходя из сложности инженерно-геологических условий с учетом табл. 4 [16], а также в соответствии с [13, с. 162-165; 45]. Для повышения достоверности интерпретации результатов геофи- зических исследований предусмотрите комплексное применение гео- физических методов, а также проведение параметрических определе- ний соответствующих свойств грунтов в горных выработках, скважи- нах и на образцах грунтов. Для заверки и оценки достоверности результатов геофизических работ предусмотрите бурение заверочных скважин. По исследованиям мерзлых толщ грунтов заложите специфический комплекс геофизиче- ских работ [55]. На графике обозначьте места проведения геофизических работ, к примеру профиля ВЭЗ, площадные работы тех или иных видов. 10 |