В. Инженерно-геологические исследования

1. 1. Ниже перечислены основные виды работ, входящие в состав инженерно-геологических изысканий. Охарактеризуйте содержание и назначение видов работ, а также основные методы получения инженерно-геологической информации о районе изысканий.

Варианты	Виды работ
	Инженерно-геологическая съемка
	Сбор и систематизация фондовых материалов и литературных источников. Составление программы инженерно-геологических изысканий. Рекогносцировочное обследование
	Горнопроходческие работы. Буровые работы
	Геофизические работы. Зондировочные работы
	Полевые опытные работы. Отбор проб грунтов и воды. Лабораторные исследования грунтов и воды
	Поиск и разведка минеральных строительных материалов. Камеральные работы

Пример ответа. Инженерно-геологическая съемка—это комплексное изучение инженерно-геологических условий территории строительства, включая рельеф, геологическое строение, геоморфологические и гидрогеологические усло­вия, состав, состояние и свойства грунтов, геологические процессы, составление прогноза возможных изменений инженерно-геологических условий в процессе строительства и эксплуатации проектируемых объектов.

В зависимости от задачи исследования стадии проектирования используют съем­ки мелко-, средне- и крупномасштабные. К мелкомасштабным относят съемки масштаба 1:500 000 и мельче, к крупномасштабным — крупнее 1:10 000. Среднемасштабные съемки -выполняются для обоснования предпроектной документации (ТЭО, ТЭР). Мелкомасштабные инженерно-геологические съемки используют в основном при планировании народного хозяйства, в том числе строительства в целом или по отдельным отраслям, а также в простых геологических условиях и при проектировании малоответственных сооружений для обоснования проекта. Круп­номасштабные карты составляют для обоснования рабочих чертежей, а также проекта при сложных геологических условиях.

Инженерно-геологическая съемка начинается со сбора и систематизации мате­риалов. Затем проводятся маршрутные наблюдения, в процессе которых ведется описание рельефа, гидрографии, горных пород, в естественных обнажениях фикси­руются выходы подземных вод и современные физико-геологические процессы и явления. При отсутствии естественных обнажений используются горно-буровые работы, то есть приходятся шурфы, закоушки, канавы, бурятся скважины. Из пройденных выработок отбираются образцы грунта и воды для лабораторных исследований.

Нередко используются геофизические методы. Для получения более надежной характеристики механических свойств грунтов проводятся полевые опытные испы­тания их в массиве.

Основными результатами, получаемыми в процессе съемки, являются инженер­но-геологические карты того же масштаба, что и съемка, а также инженерно-геоло­гические колонки и разрезы.

2. В результате инженерно-геологической съемки составляют карты разного масштаба. Каково назначение карты указанного масштаба?

Варианты
Масштаб карты	1:10 000	1:50 000	1:25 000	1:100 000	1:5000	1:2000

Пример ответа. Инженерно-геологическая карта масштаба 1:10 000 являются крупномасштабной картой и предназначена для обоснования проекта при составлении планов застройки городов, дорожных узлов_; отдельных гидротехниче­ских сооружений.

3. Содержание инженерно-геологической съемки почти не зависит от масштаба, но детальность наблюдений и точность нане­сения их результатов на карту меняются в зависимости от принятого масштаба. Для указанных ниже видов наблюдений, входящих в состав инженерно-геологической съемки, перечислите содержание получаемой информации.

Варианты	Виды наблюдений и работ
	Геологическое картирование — изучение геологического строения
	Геоморфологические наблюдения
	Гидрогеологические наблюдения
	Изучение геологических и инженерно-геологических процес­сов и явлений
	Изучение физико-механических свойств горных пород и грунтовых толщ
	Изучение фильтрационных свойств грунтов

Пример ответа Геологическое картирование основано на стратиграфическом расчленении осадочных, вулканических и метаморфических горных пород. Интрузивные и эффузивные образования разделяются по возрасту и петрографиче­скому составу. В четвертичных отложениях обязательно выделение генетических типов пород. В пределах стратиграфических единиц и генетических типов на основе литологического изучения пород выделяются слои и пачки слоев, характеризующи­еся относительно однородным составом, определяющим их инженерно- геологиче­ские свойства.

4. Назовите основные вопросы, подлежащие освещению в одной из текстовых глав отчета об инженерно-геологических усло­виях участков исследований, а также содержание графической части и приложений.

Варианты	Главы отчета (по СНиП 11-02—96)	Варианты	Чертежи, текстовые приложения (по СНиП 11-02—96)
	Введение		Карта фактического мате­риала
	Изученность инженерно-геологических условий		Карта опасности и риска от опасных геологических и инженерно-геологических процессов
	Физико-географический очерк и техногенные условия		Инженерно-геологичес­кие разрезы
	Геологическое строение (литология, стратиграфия, тектоника)		Колонки и зарисовки гор­ных выработок и буровых скважин
	Гидрогеологические усло­вия		Специальные карты (гидроизогипс, гидроизоквез, кровли коренных пород, мощности четвертичных от­ложений и др.)
	Геологические и инженерно-геологические процессы		Карта инженерно-геоло­гического районирования с таблицей характеристик рай­онов
	Специфические грунты		Описания буровых сква­жин (при отсутствии в отчете колонок скважин)
	Инженерно-геологичес­кое районирование		Таблицы лабораторных определений показателей свойств грунтов и химическо­го состава подземных вод
	Методы работ		Таблицы и графики ре­зультатов зондирования, гео­физических исследований, режимных наблюдений за уровнем грунтовых вод, тем­пературой грунтов, деформа­циями и другими процессами
	Выводы и рекомендации		Каталоги координат и вы­сот горных выработок, буро­вых скважин, точек зонди­рования и других точек на­блюдений

5. Охарактеризуйте способ бурения и назовите породы, для проходки которых он чаще всего применяется.

Варианты	Способы бурения	Варианты	Способы бурения
	Механическое колонковое Механическое ударно-ка­натное Механическое ударно-вращательное		Механическое вибрацион­ное Механическое шнековое Ручное ударно-вращательное

Пример ответа. Колонковое бурение ведут кольцевым забоем путем вращения буровым станком через штанги колонковой трубы с коронкой. Это позволя­ет выбурить из горных пород керн — цилиндрический столбик породы. Наилучшая сохранность керна получается при бурении скальных и полускальных пород, а также плотных глин. Для увеличения процента выхода керна может использоваться двойная колонковая труба, внутренняя часть которой не вращается.

Колонковое бурение по сравнению с другими способами самое дорогое, но оно позволяет наиболее надежно изучать состав, структуру и текстуру крепких и плот­ных пород. Обычно бурение ведут с промывкой забоя водой или глинистым раствором, что обеспечивает вынос из скважины раздробленной породы и охлажде­ние буровой коронки. Глинистый раствор за счет поддержания и глинизации стенок скважин позволяет проходить их и в неустойчивых породах: слабоуплотненных связных, песчаных и обломочных. В этом случае керн превращается в шлам и информация о геологических условиях частично теряется.

Для правильной оценки естественного состояния пород при отборе проб на лабораторные испытания в кавернозных, трещиноватых, легкоразмываемых и мер­злых породах колонковое бурение ведут обычно на низких скоростях всухую или с продувкой забоя сжатым воздухом.

6. Бурение инженерно-геологических скважин преследует следующие цели: 1) определение точного положения литологических границ, состава и состояния горных пород; 2) отбор образцов для лабораторных исследований; 3) подготовка места для проведения опытных работ и режимных наблюдений. Какие из перечисленных целей достигаются с помощью названных в задаче №5способов бурения?

7. Охарактеризуйте горные выработки, используемые в инженерной геологии.

Варианты	Простые выработки	Варианты	Сложные выработки
	Закопушки Канавы Расчистки		Шурфы Шахты Штольни

Пример ответа. Закопушки —выработки, которые служат для описания

пород, залегающих непосредственно под почвенно-растительным слоем или рых­лыми наносами. Глубина их обычно не превышает 0,5 м.

В процессе бурения скважин и проходок горных выработок. наряду с технической (способ бурения, выход керна в %, провалы снаряда, промывка или продувка забоя, разлив воды и т. д.) ведется геологическая документация. По приведенным ниже данным о литологическом составе пород, встреченных при бурении скважи­ны, составьте геологическое описание скважины в форме геологического журнала.

Данные бурения скважины: абсолютная отметка устья скважины 180,1 м. Встречены с поверхности до глубины 4 м суглинки, в интервале 4...7 м — галечники, глубже до забоя — песчаники. Вода появилась и установилась на глубине 5 м. Отобраны пробы фунта с нарушенной структурой с глубины 5 и 7 м, монолиты грунта — с глубин 1, 2, 3 и 8 м. Бурение велось 25.05.99 г. до глубины 9 м колонковым способом. Песчаник мелового периода, средней проч­ности, не трещиноватый, с карбонатным цементом, мелкозерни­стый, плотный, светло-серый. Галечник темно-серый, с окатанными обломками; имеются включения до 30 % песчаных зерен, с глубины 5 м водонасыщенный, преобладают обломки размером 10...20 см. В составе галек преобладают магматические горные породы. Суглинок твердый, местами опесчаненный с лин­зами мелкого песка и растительными остатками в верхней части слоя. Суглинок и галечник представляют отложения третьей речной террасы, сформированной в верхнечетвертичное время. Из галечников произведена одиночная откачка и отобрана проба воды.

Указание. При заполнении журнала информацию вносите в следующем поряд­ке: 1) номер слоя; 2) описание слоя: название породы, цвет, ее минеральный и гранулометрический составы, текстура, наличие включений и пор, влажность, кон­систенция, а для скальных пород: структура, наличие трещин, характер цемента, прочность породы в куске; 3) глубина залегания кровли и подошвы слоя; 4) генезис ^! и возраст пород; 5) сведения о воде: уровень появления и установления, дата замера; 6) сведения об отборе образцов грунта нарушенной структуры, а также монолитов И проб подземной воды; сведения о проведении опытных работ.

Пример заполнения журнала приведен в табл.

Таблица 2. –Геологический журнал скважины. Абсолютная отметка устья 205,83 м. Глубина 18,2 м. Дата проходки 18.05./2 г.

Номер слоя	Описание породы	Глубина зале­гания, м	Геоло­гичес­кий индекс	Уровень грун­товых вод, м (дата замера)	Глубина отбора об­разцов для проведе­ния лабораторных работ, м
кровля	подошва	появив-шийся	установи-вшийся
	Супесь бурая и желто-серая, пылеватая, слюдистая, с растительными ос­татками, с просло­ями и линзами песка, твердая, с глубины 2,8 м пла­стичная, с глубины 3,0 м текучая	0,0	4,2	aQ4	3,1 (18,05)	3,0 (18,05)	Нарушенной структуры 1 м; 2 м;. 5 м; 7 м; 9 м.Моно-лит: 2 м; 3 м. Испы­тание прессиометром на глубине 2,5 м, крыльчаткой — на глубине 3,5 м
	Песок мелкий, желтый, кварце­вый, слюдистый, однородный, зерна хорошей окатанности, обводненный	4,2	9,8	aQ4			…
	Гравий	…	…	…			…

9. В процессе бурения скважин из однородных слоев парал­лельно отобрано три монолита грунтоносами различных видов. По результатам лабораторных определений массы образцов т (г) при объеме их V= 50 см³ для связных грунтов и V= 350 см³ для несвязных, для каждого монолита определить плотность грунта р (г/см). Сравнить результаты, полученные для образцов, отобран­ных разными способами погружения грунтоносов, расположить их в порядке уменьшения сохранности текстуры и объяснить причины ее изменения.

Варианты	Наименование грунтов	Масса образца т (г) при погружении
вдавливанием	ударом	обуриванием
	Супесь	90,0	93,0	87,5
	Суглинок	96,5	98,5	95,0
	Глина	96,0	97,5	95,0
	Песок рыхлый	581,0	602,0	567,0
	Песок плотный	609,0	595,0	612,5
	Песок гравелистый	610,0	595,0	613,0

Решение. В супесях плотность грунта составляет 1,80 г/см при отборе монолита обуривающим грунтоносом, 1,83 г/см — вдавливаемым и 1,88 г/см — забивным.

Наибольшая сохранность образцов получается при отборе их обуривающим грунтоносом, так как внутренняя керноприемная гильза не вращается, керн не деформируется и соответственно менее всего нарушаются структурные связи и текстура грунтов. При отборе вдавливаемым грунтоносом текстура нарушается только в приконтактной зоне гильза-грунт, а при забивном способе отбора моноли­тов текстура образцов нарушается в еще большей зоне. Как видим, при отборе монолитов вдавливанием и забивным грунтоносом произошло уплотнение супесей по плотности грунта 1,83 и 1,88 г/см³.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
Рекомендуемая литература
Методические указания
Грунтоведение
Инженерная геодинамика
Вопросы региональной инженерной геологии
Контрольная работа
А. Основы грунтоведения
Б. Инженерная геодинамика и основы региональной инженерной геологии
В. Инженерно-геологические исследования