учебное пособие. Основы инженерной геологии
 Скачать 1.18 Mb.
|
|
Альпийские горно-складчатые области. К ним относятся горные системы Карпат, Крыма, Кавказа, Средней Азии, Восточного Казахстана, Дальнего Востока (Тихоокеанский подвижный пояс). Они имеют следу- ющие характерные инженерно-геологические особенности: 1) широкое развитие разрывной и трещинной тектоники, новейшего вулканизма, сей- смически активных зон; 2) активно протекающие в горах эрозионные склоновые и гравитационные процессы, особенно следует выделить сели; 3) наличие высокогорных зон ледников, многолетнемерзлых грунтов, снежных лавин; 4) встречаются лессовые грунты. Для альпийских структур северной части Дальнего Востока характер- ны развитие зон многолетней мерзлоты и сопутствующие им мерзлотно- геодинамические процессы. На Камчатке и Курилах преобладают про- цессы, связанные с действующими вулканами, повышенной сейсмично- стью и воздействием цунами (цунами – гравитационные морские волны, возникающие вследствие землетрясений и имеющие высоту до 50 м и более). Знаменит регион и снежными заносами. 6. ОСНОВЫ СПЕЦИАЛЬНОЙ ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ 6.1. Общие положения Специальная инженерная геология относится к научному направле- нию инженерной геологии и изучает инженерно-геологические условия строительства инженерных сооружений с использованием методов инже- нерно-геологических изысканий на разных стадиях проектирования со- оружений и хозяйственного освоения территорий. Главная задача инже- нерно-геологических изысканий – изучение природных инженерно- геологических условий возведения и эксплуатации сооружений, получе- ние материалов для разработки комплексных схем освоения природных ресурсов, ведения инженерных работ и охраны геологической среды. Для основных видов строительства разработаны строительные нормы и правила (табл. 6.1.1). Для составления проектов возведения зданий и сооружений различного назначения разработан стандарт, введенный с 74 01.01.1980 г. (дата добавления в базу (01.09.2013 г.), СТСЭВ 1001-78 – «Модульная координация размеров в строительстве», вместо устаревше- го норматива СНиП 11-А.3-62 – «Классификация зданий и сооружений», в котором выделялось 4 класса сооружений в зависимости от назначения, капитальности, эксплуатационных качеств, архитектурной и другой зна- чимости. Т а б л и ц а 6.1.1 Строительные нормы и правила видов строительства Виды строительства СНиП Градостроительство 2.07.01-89 Гидротехническое строительство 2.06.01-86 Автомобильные дороги 2.05.02-85 3.06.03-85 Строительство трубопроводов 2.05.06-85 Электротехнические устройства 3.05.06-85 Строительство аэродромов 3.2.03-96 Сооружение промышленных предприятий (подземные сооружения) 2.09.03-85 Строительство мелиоративных систем и сооружений 3.07.03-85 6.2. Этапы и стадии инженерно-геологических изысканий Этапы и стадии инженерно-геологических изысканий выделяются в зависимости от планов хозяйственного освоения территорий, целей и поставленных задач, видов строительства, сложности и степени изучен- ности инженерно-геологических условий местности, классов возводимых сооружений и др. Проектно-планировочные этапы хозяйственной деятельности и этапы инженерно-геологических изысканий представлены в следующем виде (Бондарик, 2008): Этап I. Инженерно-геологические изыскания для обоснования инже- нерно-геологических, экономических, экологических и других возмож- ностей хозяйственного освоения конкретного района. Исходные матери- алы – инженерно-геологические карты масштабов 1:1 000 000 и мельче, 1:500 000–1:100 000 прошлых лет. При недостаточности материалов про- водится инженерно-геологическая рекогносцировка с необходимым объ- емом горно-буровых и геофизических работ. Этап IIА. Инженерно-геологические работы на перспективных участ- ках строительства района. Содержание работ: инженерно-геологические съемки масштабов 1:100 000, 1:500 000–1:100 000, горно-буровые и поле- вые опытные работы, опробование. 75 Этап IIБ. Инженерно-геологические работы на выбранном варианте. Содержание работ: инженерно-геологические съемки масштабов 1: 10000 и крупнее, предварительная инженерно-геологическая разведка, горно- буровые и полевые опытные работы, опробование. Этап III. Инженерно-геологические работы на участках размещения зданий и сооружений. Составление проекта производства строительных работ. Содержание работ: детальная инженерно-геологическая разведка, горнобуровые и полевые опытные работы, опробование. Этап IV. Инженерно-геологические работы для корректировки рабочей документации, контроля качества строительных работ, оценки прогноза воз- никающих инженерно-геологических процессов. Содержание работ: опера- тивная инженерно-геологическая разведка, инженерно-геологические наблю- дения за геологической средой, опробование, полевые опытные работы. Этап V. Инженерно-геологические работы для оптимального управле- ния геологической средой в пределах сформированной природно- технической системы, рационального использования и охраны природных ресурсов. Содержание работ: режимные наблюдения, литомониторинг. Г.К. Бондарик (2008) и Л.А. Ярг выделяют следующие этапы инже- нерно-геологических работ для разных видов строительства: I. Промышленное и гражданское строительство. 1. Проект генерального плана города (поселка), промышленного ком- плекса – этап I. В программе реализации этапа: проведение крупномас- штабной инженерно-геологической съемки территории города в масшта- бе 1:10 000 и пригородной зоны в масштабе 1:25 000. В результате инже- нерно-геологической съемки составляются карты общего инженерно- геологического районирования территории города в масштабе 1:10 000 – типологического, эколого-геологического и геолого-экономического. 2. Проект детальной планировки микрорайонов, жилых комплексов, города (поселка) – этап IIа. Инженерно-геологические изыскания: а) ин- женерно-геологическая съемка в масштабе 1:5 000; б) инженерно- геологическая съемка в масштабе 1: 2 000 – в сложных условиях. 3. Проект застройки микрорайонов, жилых комплексов и строитель- ства отдельных зданий и сооружений – этапы IIб и III. Проведение на строительных площадках: а) предварительной инженерно-геологической разведки (этап IIб); б) детальной инженерно-геологической разведки (этап III). Для сейсмически активных районов составляется карта сейсми- ческого микрорайонирования в масштабе 1:5 000. II. Гидротехническое строительство. 1. Разработка схемы комплексного использования водного объекта – этап I. Проведение: а) инженерно-геологических съемок, масштаб кото- 76 рых зависит от сложности инженерно-геологических условий и характе- ристики объектов (табл. 6.2.1); б) поисков и разведки строительных мате- риалов для обеспечения будущего строительства местными строитель- ными материалами. 2. Обоснование проекта. 2.1. Инженерно-геологические изыскания на перспективных вариан- тах – этап IIа. Т а б л и ц а 6.2.1 Масштабы инженерно-геологической съемки при изысканиях для обоснования схемы комплексного использования водотока (Бондарик, 2008) Категории сложности инженерно-геологических условий Масштаб съемки Долина реки Район возможного размещения гидроузла Первой очереди Второй очереди I. Не требует ограничений нагрузок от сооружений и улучшения свойств горных пород 1:200 000 1:25 000 1:50 000 II. Требует ограничения нагрузок от сооружений и улучшения свойств горных пород 1:100 000 1:10 000 1:25 000 III. Требует проведения сложных мероприятий по улучшению свойств горных пород и применения специальных конструктивных решений (наличие многолетней мерзлоты, карст и др.) 1:50 000 1:5 000 1:10 000 Проведение: а) в районе строительства гидроузла инженерно-геоло- гических съемок в масштабах 1:25 000 (для районов I категории сложно- сти инженерно-геологических условий), 1:10 000 (II категория сложно- сти) и 1:5 000 (III категория сложности); б) геофизических, горно- буровых, гидрогеологических и опытных полевых работ по соответству- ющим программам; в) по трассам деривации (отводных каналов) – инже- нерно-геологических съемок масштабов 1:25 000–1:5 000 в зависимости от категории сложности инженерно-геологических условий с привлече- нием буровых и горных работ. На пощади будущего водохранилища проводятся инженерно-геоло- гические съемки масштабов 1:200 000–1:50 000 с последующим райони- рованием территории водохранилища и выделением участков, на кото- рых ожидается развитие процессов переработки берегов, подтопления территории, фильтрации воды в борта водохранилища и др. При изысканиях для проекта ведутся поиск и разведка месторождений строительных материалов с подсчетом запасов по категориям С 1 и В. 2.2. Инженерно-геологические изыскания на выбранной строительной площадке – этап IIб. Проводятся инженерно-геологические съемки мас- 77 штабов 1:1 000–1:5 000; масштаб съемки: а) 1:1 000 – узкие горные доли- ны со сложным геологическим строением; б) 1:2 000 – широкие долины со сложными инженерно-геологическими условиями; в) 1:2 000 – широ- кие долины равнинных рек. Продолжается разведка месторождений строительных материалов с подсчетом запасов по категориям В и А. 3. Инженерно-геологические изыскания для обоснования рабочей до- кументации – этап III. Проведение: а) детальной инженерно-геологической разведки: горные и буровые работы, геофизические исследования; б) моде- лирования гидрогеологических и инженерно-геологических процессов; в) опытно-строительные работы (опытные котлованы и др.). 4. Инженерно-геологические изыскания в период строительства гид- ротехнических сооружений – этап IV. Содержание работ: а) авторский надзор за техническими условиями выполнения строительных работ; б) корректировка рабочих чертежей в ходе ведения строительных работ; в) оперативная инженерно-геологическая разведка. 5. Инженерно-геологические изыскания в период эксплуатации гидро- технических сооружений – этап V. Проведение режимных наблюдений за динамикой инженерно-геологических и гидрогеологических процессов. III. Дорожное строительство. При проектировании дорог на выбран- ных вариантах трасс работы производятся в одну (рабочий проект – если строительство ведется по типовым или повторно используемым проек- там) или две (проект и рабочая документация) стадии. При планировании дорожного строительства выделяется несколько этапов. Этап I. Камеральная обработка накопленных материалов про- шлых исследований и составление специальной (для дорожного строи- тельства) карты инженерно-геологических условий масштабов 1:50 000– 1:25 000. В слабоизученных районах проводятся инженерно-геологи- ческая рекогносцировка, а также маршрутные, горно-буровые и геофизи- ческие работы с составлением схематической инженерно-геологической карты крупного масштаба. Этап IIа. Для обоснования проекта проведение инженерно-геологической съемки масштабов 1:5 000-1:10 000 вдоль бу- дущей трассы шириной 0,4–0,6 км. Выбор оптимального варианта трас- сы. Этап IIб – работы на оптимальном варианте. Этап III. Инженерно- геологические изыскания для рабочей документации. Детальная разведка на участках индивидуального проектирования дорожных сооружений. Для районов со сложными инженерно-геологическими условиями – спе- циальные работы (горно-буровые, опробование, режимные наблюдения и др.) для обоснования проектов защитных мероприятий. IV. Строительство трубопроводов. Этап I. Разработка схемы размеще- ния трубопроводов. Камеральная обработка инженерно-геологических 78 материалов прошлых лет и составление предварительно возможных ва- риантов трубопроводных трасс. Этап IIа. Проектирование магистральных трубопроводов. Инженерно-геологические изыскания для выбора опти- мального варианта трассы трубопровода (рекогносцировочные обследо- вания, горные работы, на сложных участках инженерно-геологическая съемка масштабов 1:5 000–1:25 000). Этап II. Инженерно-геологические изыскания на выбранном варианте трассы трубопровода (предваритель- ная инженерно-геологическая разведка, горно-буровые и геофизические работы, опробование и др.). Этап III. Инженерно-геологические изыска- ния на стадии рабочей документации (участки индивидуального проек- тирования и мест размещения сооружений, на сложных участках инже- нерно-геологическая съемка масштабов 1:2 000–1:5 000, полевые опыт- ные работы и геофизические исследования. Сбор данных для разработки защитных мероприятий. V. Строительство линий электропередач. Этап I – проект выбора трас- сы воздушной линии электропередач (ЛЭП). Проведение инженерно- геологической рекогносцировки. Этап IIа – выбор варианта трассы ЛЭП, и этап IIб – работы на выбранном варианте трассы ЛЭП. Инженерно- геологическая съемка по оси трассы шириной 0,6 км масштабов 1:5 000– 1:25 000, горно-буровые и опробовательские работы. Этап III (рабочая документация) – проект расстановки опор. Проведение детальной инже- нерно-геологической разведки, дополнительные горные работы, выпол- нение динамического или статистического зондирования. На сложных участках – специальные инженерно-геологические исследования для оценки общей устойчивости территории и прогноза негативных процес- сов. Одностадийное проектирование и инженерно-геологические изыска- ния допускаются для снабжения электроэнергией населенных пунктов в сельской местности, если напряжение ЛЭП не превышает 500 кВ, а стои- мость строительства укладывается в установленные лимиты. VI. Строительство аэродромов. Этап I. Планирование предполагаемо- го размещения участка аэродрома на основе имеющихся материалов по инженерно-геологическому строению территории. Этап IIа. Выбор вари- анта расположения аэродрома на основе проведения инженерно- геологической рекогносцировки. Этап IIб. Работы на выбранном вариан- те: проект размещения аэродромных сооружений и проведение защитных мероприятий. Проведение специальных инженерно-геологической, поч- венной и геоботанической съемок масштаба 1:10 000 на базе топографи- ческой основы масштаба 1:5 000; горные работы. На местах размещения сооружений и взлетно-посадочных полос – предварительная инженерно- геологическая разведка. Этап III. Расчет оснований аэродромных соору- 79 жений, составление проектов производства строительных работ и защит- ных мероприятий. Проведение детальной инженерно-геологической раз- ведки, полевые опытные работы для определения прочностных и дефор- мационных свойств грунтов, гидрогеологические работы по трассам нагорных канав и дренажей. Малые аэродромы местных авиалиний проектируют и проводят изыскания в одну стадию (рабочий проект). VII. Строительство подземных сооружений (тоннели, шахты, храни- лища нефти и газа, холодильники, складские помещения, резервуары специального назначения и др.). Этап I. Составление инженерно- геологического заключения по накопленным материалам на геологиче- ское пространство, рекомендуемое для строительства подземных соору- жений. Этап II. Составление проекта строительства: этап IIа – инженер- но-геологические изыскания для обоснования проекта на конкурирую- щих вариантах; этап IIб – инженерно-геологические работы на выбран- ном варианте. Задачи второго этапа решаются: а) проведением инженер- но-геологической съемки специального назначения масштаба 1:10 000. На участках размещения порталов (главных входов в подземные соору- жения) масштаб съемок составляет 1:2 000–1:5 000. При изысканиях ли- нейных сооружений ширина полосы съемки достигает 1 км; б) опробова- ние (инженерно-геологическое и гидрогеологическое); в) горные и буро- вые работы; г) полевые опытные работы; д) геофизические исследования (электропрофилирование, ВЭЗ, сейсморазведка, каротажи скважин); е) гидрогеологические исследования; ж) обследование состояния суще- ствующих подземных сооружений. Этап III (рабочая документация). Ре- шаются задачи: а) расчет сооружений; б) обоснование способов произ- водства горных работ; в) составление проекта защитных мероприятий. Содержание работ: а) детальная инженерно-геологическая разведка участков размещения подземных сооружений; б) дополнительное буре- ние скважин; в) опробование (в том числе на воду); г) полевые испытания грунтов на сжимаемость, прессиометрические испытания для определе- ния прочности и модуля деформации, измерение горного давления; д) наблюдение за поведением горных пород. Этапы IV и V. Изыскания, проводимые в ходе строительства и эксплуатации горных сооружений. Оперативная инженерно-геологическая разведка, опробование, опытные полевые работы по измерению горного давления, гидрогеологические исследования, наблюдения за состоянием крепления сооружений и инже- нерно-геологическими процессами. VIII. Строительство мелиоративных систем и сооружений (плотины, дамбы, каналы). Этап I. Планирование мелиоративных систем. Составле- 80 ние схемы комплексного использования и охраны земельных и водных ресурсов на основе анализа имеющихся литературных и фондовых инже- нерно-геологических материалов по региону. Для решения отдельных вопросов планирования проводится инженерно-геологическая рекогнос- цировка по трассам переброски стока рек или на участках размещения крупных гидротехнических сооружений. Этап II. Составление проекта работ: этап IIа – изыскания по выбору оптимального варианта (специаль- ная инженерно-геологическая и гидрогеологическая съемки масштаба 1:200 000, горно-буровые работы, геофизика – электроразведка и элек- тропрофилирование); этап IIб – работы на выбранном варианте (ком- плексная инженерно-геологическая и гидрогеологическая съемки мас- штаба 1:50 000, реже 1:25 000, горно-буровые работы, геофизика – ВЭЗ, электропрофилирование, опробование, опытно-фильтрационные работы, динамическое и статистическое зондирование на местах расположения сооружений (насосные станции, плотины, магистральные каналы и др.). Этап III (рабочая документация) – проведение детальной инженерно- геологической разведки, горно-буровые работы, полевые испытания грунтов, инженерно-геологическое и гидрогеологическое опробование, составление расчетных схем и окончательных расчетов оснований со- оружений. Допускается проектирование в одну стадию (рабочий проект) не- сложных мелиоративных систем на небольших территориях. В процессе эксплуатации мелиоративных систем проводятся дополнительные инже- нерно-геологические изыскания, полевые опытные работы и режимные наблюдения для проверки инженерно-геологических и гидрогеологиче- ских прогнозов, оценки негативных процессов (подтопление, засоление почв, снижение плодородия земель и др.), эффективного использования земельных и водных ресурсов, охраны геологической среды и разработки рекомендаций по оптимальному управлению мелиоративных систем и сооружений. |