учебное пособие. Основы инженерной геологии
 Скачать 1.18 Mb.
|
|
6.9. Инженерно-геологическое опробование Инженерно-геологическое опробование проводится на всех этапах и стадиях инженерно-геологических изысканий для определения состава, строения, состояния и свойств массивов горных пород и находящихся в них подземных вод и газов. При этом отбираются образцы: 1) монолиты – с ненарушенным строением и сохранением влажности; 2) «мешочные» – с нарушенным сложением. Для отбора проб из обнажений, горных вы- работок и скважин используются специальные устройства – пробоотбор- щики, колонковые трубы, виброзонды, грунтоносы. Взятые пробы изу- чаются в лабораторных условиях. Инженерно-геологическое опробование конкретных участков прово- дится с учетом сложности инженерно-геологических условий и целевого назначения инженерно-геологических изысканий. В зависимости от ста- дий инженерно-геологических изысканий с использованием инженерно- геологического опробования решаются следующие задачи (Бондарик, Ярг, 2008): I. Инженерно-геологическая рекогносцировка. Решаемые задачи – оценка показателей состава горных пород и свойств грунтов, слагающих геологические тела. II. Инженерно-геологическая съемка среднего масштаба. Решаемые за- дачи: 1. Получение характеристик изменчивости свойств грунтов и уточ- нение ориентировки главных направлений изменчивости этих свойств. 2. Корректировка положения границ структурно-генетических комплексов и МГТ-1 (монопородные геологические тела первого уровня расчленения по минеральному составу). 3. Характеристика состава и свойств горных пород МГТ-1 на ключевых участках. 4. Характеристика свойств грунтов на участках проявления экзогенных геологических процессов. III. Инженерно-геологическая съемка крупного масштаба. Решаемые задачи: 1. Получение количественных параметров пространственной из- менчивости и уточнение ориентировки главных направлений изменчиво- сти свойств горных пород. 2. Корректировка положения границ МГТ-2 (монопородные геологические тела второго уровня расчленения по гра- нулометрическому составу). 3. Характеристика состава и свойств грун- тов, выделенных МГТ-2. IV. Предварительная инженерно-геологическая разведка. Решаемые задачи: 1. Уточнение правильности расчленения геологической среды на тела категории МГТ-2 в соответствии с данными о пространственной изменчивости классификационных показателей свойств грунтов. 2. По- лучение оценок средних значений классификационных показателей для 90 выделения геологических тел МГТ-2 с требуемой доверительной вероят- ностью. 3. Получение частных значений или оценок среднего значения показателей сжимаемости и прочности грунтов по малым выборкам. V. Детальная инженерно-геологическая разведка. Решаемые задачи: 1. Разделение геологического разреза горных пород в расчетных сечениях сферы взаимодействия на геологические тела категории МГТ-3 (монопо- родные геологические тела третьего уровня расчленения, однородные по прочности и сжимаемости горных пород). 2. Получение статистического материала о показателях свойств грунтов, обеспечивающего возможность применения статистических критериев однородности для выделения ин- женерно-геологических элементов (это основная грунтовая единица при инженерно-геологической систематизации грунтовых объектов однород- ная по составу, свойствам и состоянию). 3. Характеристика показателей свойств инженерно-геологических элементов с требуемыми доверитель- ной вероятностью и точностью. VI. Оперативная инженерно-геологическая разведка. Решаемые зада- чи: 1. Характеристика показателей свойств грунтов, вскрытых в строи- тельных выработках в пределах инженерно-геологических элементов, с требуемой точностью и доверительной вероятностью. 2. Оценка свойств искусственных грунтов в телах земляных сооружений для установления их соответствия техническим условиям. Порядок инженерно-геологического опробования, который определя- ет требования к отбору, упаковке, транспортировке и хранению образцов грунтов, регламентируется ГОСТ 12071-2014 (дата последнего изменения 18.02.2016). 6.10. Инженерно-геологические карты Инженерно-геологическое картографирование – это раздел инженер- но-геологического картирования, разрабатывающий теорию и методику создания инженерно-геологических карт. Инженерно-геологическая кар- та – это обобщенное изображение на топографической основе опреде- ленного масштаба инженерно-геологических условий местности. На кар- те отражаются следующие наиболее важные параметры: 1. Геологическое строение территории. Характеристика слагающих ее горных пород – состав, условия залегания, состояние и свойства. 2. Рельеф – его морфологические и морфометрические особенности. 3. Геокриологические условия – распространение мерзлых, талых и немерзлых горных пород, их температура, мощность и криогенное строе- ние мерзлых горных пород, деятельный слой и его характеристика. 91 4. Гидрогеологические особенности – типы водоносных горизонтов, закономерности их распространения, глубины залегания, режим, динами- ка, водообильность, состав вод, минерализация, агрессивность по отно- шению к строительным материалам и др. 5. Современные геологические процессы и явления. Инженерно-геологическая информация отражается на карте в виде качественных и количественных показателей. Качественные – это объем- ные или площадные показатели, они фиксируются в геологическом про- странстве в соответствии с масштабом и координатами географического распространения (например, геологические комплексы и др.). Количе- ственные показатели изображаются в свободном пространстве вне мас- штаба (например, цифровая информация – температуры горных пород, их влажность и др.). 6.10.1. Классификация инженерно-геологических карт В зависимости от масштаба инженерно-геологические карты делятся на: 1) обзорные карты – масштаб 1:1 500 000 и мельче; 2) мелкомасштаб- ные карты – масштабы 1:1 000 000 – 1:500 000; 3) среднемасштабные карты – масштабы 1:200 000–1:100 000; 4) крупномасштабные карты – масштабы 1:50 000–1:25 000; 5) детальные карты – масштаб 1:10 000 и крупнее. Обзорные и мелкомасштабные карты относятся к стратегическим. Они используются для общего перспективного планирования всех видов строительства и составления программ дальнейших инженерно- геологических исследований и изысканий. Карты масштабов 1:1 000 000, 1:500 000 и 1:200 000 являются государственными инженерно-геологи- ческими. Они составляются одновременно с государственными геологи- ческими и гидрогеологическими картами на всю территорию Российской Федерации. Среднемасштабные инженерно-геологические карты исполь- зуются для начальных стадий проектирования сооружений и защитных инженерных мероприятий. Они составляются организациями Министер- ства природных ресурсов РФ. Крупномасштабные карты относятся к специальным инженерно- геологическим картам. Они используются для планирования и разработ- ки схем городов, населенных пунктов и промышленных узлов, для про- ектирования разных видов строительства – дорог, гидротехнических со- оружений и др., для обоснования природоохранных мероприятий, проек- тов и программ работ детальных инженерно-геологических изысканий на завершающем этапе проектирования. 92 В зависимости от содержания инженерно-геологические карты делят- ся на 4 типа: 1) карты инженерно-геологических условий, их разновидно- сти – синтетические и аналитические; 2) карты инженерно-геологи- ческого районирования, разновидности – общие и специальные; 3) про- гнозные инженерно-геологические карты и 4) карты изменения инженер- но-геологических условий (или геологической среды). По практическому назначению все инженерно-геологические карты подразделяются на об- щие и специальные. 1. Карты инженерно-геологических условий отражают комплекс па- раметров или отдельные характеристики, которые используются для вы- бора методов изысканий, проектирования, возведения и эксплуатации инженерных сооружений. Общие и синтетические карты этого типа близки по содержанию, отражают весь комплекс факторов, определяю- щих инженерно-геологические условия территорий и являются картами многоцелевого назначения. Специальные, или специализированные, карты отражают группы фак- торов инженерно-геологических условий, которые необходимы для про- ектирования определенных видов строительства (дорожного, гидротех- нического, подземного и т.д.). Аналитические, или частные, карты отражают один или несколько показателей инженерно-геологических условий. Это, например: карты грунтовых вод, просадочности лессовых грунтов, трещиноватости грун- тов, расчлененности рельефа, напряженного состояния массивов горных пород, современных геологических процессов и явлений и т.д. 2. Карты инженерно-геологического районирования характеризуют инженерно-геологические районы разного порядка. Общие карты явля- ются многоцелевыми. Они отражают инженерно-геологические террито- рии разных уровней и используются для планирования и проектирования массовых видов строительства. На специальных картах показаны инже- нерно-геологические районы с конкретными параметрами природных условий, благоприятными для определенных видов строительства. Разработаны два метода инженерно-геологического районирования территорий – генетико-морфологический и оценочный. На основе перво- го метода составляются карты: а) регионального генетико-морфологи- ческого районирования – показывают территориальные таксоны разного порядка, выделенные на основе определенных классификационных при- знаков; б) типологического генетико-морфологического районирования – отражают типы территориальных таксонов разного порядка на основе общих и существенных признаков; в) смешанного генетико-морфоло- гического районирования – сочетают региональное и типологическое 93 районирование, при этом крупные территориальные таксоны выделяются как региональные, а более мелкие – как типологические. С использовани- ем второго метода составляются; г) оценочные сравнительные карты инженерно-геологического районирования – оценивают сложность инже- нерно-геологических условий территории на основе генетико-морфоло- гического районирования; синтетические –оценивают степень пригод- ности территории для строительства; аналитические –отражают разви- тие негативных геологических процессов, требующих инженерной под- готовки территории для хозяйственного освоения; д) геолого-эконо- мического оценочного районирования – показывают сложность инженер- но-геологических условий территорий и стоимость их освоения примени- тельно к разным типам инженерных сооружений. 3. Прогнозные карты отражают прогноз изменения инженерно- геологических условий территорий в ходе их хозяйственного освоения и эксплуатации инженерных сооружений. Они могут составляться в двух вариантах: а) карты комплексного прогноза; б) карты частного прогноза. 4. Карты изменения инженерно-геологических условий характеризуют степень изменения природной геологической среды под влиянием антро- погенеза. Составляются общие карты, отражающие изменения инженер- но-геологических условий в результате комплексного воздействия инже- нерно-хозяйственной деятельности человека, и частные карты, показы- вающие изменения геологической среды в результате конкретных видов хозяйственной деятельности. Выделяются дежурные инженерно-геологические карты. Они посто- янно пополняются новыми данными о динамике изменения инженерно- геологических условий. Содержание их может быть различным. Эти кар- ты эффективно используются для прогнозирования состояния инженер- но-геологических условий, рационального использования территорий и планирования защитных мероприятий. 6.10.2. Эколого-геологические карты Под эколого-геологическим картированием территорий понимается составление карт, отражающих загрязнение различными компонентами элементов геологической среды – горных пород, почв и подземных вод. Эколого-геологические карты – это карты, дающие представление о природных свойствах и строении геологической среды, масштабах и ха- рактере техногенного воздействия, экологических результатах взаимо- действия объектов техносферы с геологической средой и прогнозе дина- мики геологической среды под влиянием существующих и планируемых 94 видов воздействия (освоения). Эколого-геологическая карта характеризу- ет картографическими средствами геологическую среду и происходящие в ней процессы, оказывающие влияние на экосистемы и среду обитания человека с интегральной оценкой этого влияния и его динамики. Эколо- го-геологические карты являются комплексными и составляются на ос- нове ряда вспомогательных карт. В комплект эколого-геологических карт входят аналитические, оце- ночные и синтетические карты, отражающие сведения о состоянии геоло- гической среды и инженерно-геологических условиях рассматриваемых территорий. Аналитические и оценочные карты характеризуют отдель- ные параметры и процессы. Синтетические (покомпонентные) карты от- ражают комплексные характеристики компонентов геологической среды. Основой эколого-геологического картографирования являются геоло- гические, гидрогеологические, геоморфологические, инженерно- геологические, почвенные, ландшафтные карты и другие, которые можно объединить в 4 блока. Первый блок объединяет карты типизации геологической среды. Сю- да входят геологические, геоморфологические, инженерно-геологические и гидрогеологические карты, характеризующие природные свойства гео- логической среды на глубину проектируемого техногенного воздействия. На их основе составляется общая карта типологического инженерно- геологического районирования, которая является базовой для первого блока и отражает территории с разной реакцией геологической среды на потенциальное техногенное воздействие. Регионы разного порядка на карте выделяются по геоструктурному и морфоструктурному признакам; области – по особенностям геоморфологических структур; районы и подрайоны – по составу слагающих их горных пород и четвертичных отложений; участки – по совокупности и интенсивности проявления эк- зогенных геологических процессов или гидрогеологическим условиям. Для урбанизированных территорий важными элементами анализа явля- ются морфометрия рельефа и способность геологической среды экрани- ровать подземные воды от загрязнения на глубину техногенного воздей- ствия. Составляются также частные карты типологического инженерно- геологического районирования для характеристики отдельных компонен- тов геологической среды, ориентированных на определенные виды тех- ногенного воздействия без анализа их конкретных источников. К част- ным картам можно отнести карты защищенности первого от поверхности грунтового водоносного горизонта, карты чувствительности геологиче- ской среды к техногенному загрязнению и др. 95 Второй блок – включает карты, характеризующие техносферу: 1) карты источников техногенной нагрузки от инженерно-хозяйственного освоения территории; 2) карты техногенного воздействия на геологиче- скую среду; 3) карты функционального устройства территории. На осно- ве их составляются сводные карты, на которых присутствует информация об административном положении территории, расположении сельскохо- зяйственных и лесных угодий, урбанизированных территориях, располо- жении промышленных и сельскохозяйственных объектов с классифика- цией их по типам хозяйственной деятельности, характеру и интенсивно- сти воздействия на геологическую среду. Основными объектами, подлежащими изучению и картографирова- нию, являются: 1) горно-добывающие предприятия (рудники, шахты, карьеры, дражные полигоны и др.); 2) промышленные предприятия (ком- бинаты, заводы, фабрики, автопарки, техстанции и др.); 3) хранилища промотходов (хвостохранилища, пруды-накопители, пруды-отстойники, полигоны наземного и подземного захоронения отходов производства, золоотвалы, породные отвалы, терриконы, шламонакопители и др.); 4) тепловые и энергетические объекты (гидроэлектростанции, атомные станции, теплоэлектроцентрали и др.); 5) полигоны захоронения твердых бытовых отходов; 6) станции аэрации; 7) поля фильтрации; 8) бензо- и маслозаправочные станции и нефтебазы; 9) склады ядохимикатов; 10) сельскохозяйственные объекты (животноводческие фермы, птицефабри- ки, парниковые хозяйства и др.) и т.д. Информация по хозяйственным источникам техногенного воздействия на геологическую и природную среду в целом содержится в экологических паспортах предприятий, технических проектах и органах СЭС и включает следующие сведения: 1) размеры (площади) техногенного воздействия; 2) режим эксплуатации; 3) технология производства; 4) элементы водного баланса, включая объемы утечек; 5) состав и объем жидких и твердых от- ходов промышленных отбросов, атмосферных выбросов; 6) количество вносимых на 1 га удобрений и ядохимикатов; 7) места сбросов промстоков в поверхностные водоемы и гидрографическую сеть; 8) характер земле- пользования с выделением площадей и видов мелиорации и т.д. Третий блокпредставляют карты измененности геологической среды под влиянием техногенного воздействия, или карты современного состо- яния геологической среды. Карты измененности геологической среды составляются с использованием коэффициентов площадной и относи- тельной пораженности территории или на основе суммарной оценки сте- пени измененности геологической среды через ее компоненты и выбран- ные критерии оценки. 96 Четвертый блок составляют прогнозные карты геологической сре- ды, карты рекомендательного характера или картографические модели рационального использования геологической среды, а также карты-схемы организации мониторинга геологической среды. 6.10.3. Прогнозные карты изменения инженерно-геологических условий Прогнозное картографирование позволяет рассматривать одновре- менно большую группу взаимосвязанных и взаимообусловленных про- цессов и явлений и обосновать системный подход к исследованию техно- генных изменений геологической среды и инженерно-геологических условий в целом. Для прогнозного картографирования применяется ме- тод сопряженного анализа карт геологической среды (и ее отдельных элементов) и техносферы (техногенной нагрузки), что позволяет оценить степень опасности техногенного влияния. Прогнозные карты изменения геологической среды составляются в следующих случаях: 1) изменения геологической среды происходят только под влиянием действующих (существующих) источников техно- генного воздействия; 2) изменения геологической среды происходят и будут происходить под влиянием действующих и проектируемых источ- ников техногенного воздействия; 3) изменения геологической среды бу- дут происходить под влиянием только проектируемых источников техно- генного воздействия. Сначала составляются поэлементные прогнозные карты развития кон- кретных процессов или вида воздействия. Количество и содержание та- ких карт определяются исходя из наличия и значения прогнозируемых процессов с экологических позиций, а также характера и интенсивности источника воздействия. Карты составляются на определенный (прогно- зируемый) период времени в соответствии с техническим заданием по оценке воздействия на геологическую среду. Прогнозируемые изменения геологической среды выражаются через коэффициенты площадной пораженности и степень измененности геоло- гической среды или характеристиками степени измененности геологиче- ской среды на основе принятых критериев оценки в оценочном варианте. Учет ожидаемых изменений геологической среды осуществляется на основе градационной шкалы степени измененности, которая должна быть единой для всех критериев оценки или видов техногенного воздействия. Разница в составлении поэлементных и интегральных карт прогноза со- стоит в том, что на первых отражаются изменения геологической среды 97 под влиянием какого-либо одного вида воздействия или процесса, а на вто- рых – их суммарное воздействие через соответствующие коэффициенты. При составлении поэлементных прогнозных карт используются нор- мативные документы и методические разработки по прогнозированию разных видов воздействий или процессов, изложенные в действующих инструкциях по инженерно-геологическим и гидрогеологическим съем- кам. При построении прогнозных карт существующие источники или виды воздействия переносятся с карты антропогенной нагрузки с допол- нением проектируемых объектов. При сильной загруженности основной карты измененности геологической среды или прогнозной карты антро- погенная нагрузка существующая или проектируемая может быть отра- жена в виде карт-накладок. В целом рекомендуются два варианта составления прогнозных карт изменений геологической среды. |