Общая характеристика инженерно-геологических изысканий и исследований

Федеральное агентство по образованию Томский государственный университет (ТГУ) Геолого-Географический факультет Кафедра динамической геологии Реферат на тему:

Общая характеристика инженерно-геологических изысканий и исследований Проверил доцент кафедры динамической геологии В. С. Чувакин Автор работы студентка 0284 группы М. И. Кукшинова Томск-2010

1. Общие положения

2. Методы инженерно-геологических изысканий

3. Геологические и инженерно-геологические карты и разрезы

4. Стадии инженерно-геологических изысканий

5. Этапы инженерно-геологических работ

6. Инженерно-экологические изыскания Список использованной литературы

1. Общие положения Инженерные изыскания — это комплекс работ, проводимых для изучения природных условий района, участка, площадки, трассы проектируемого строительства и получения необходимых и достаточных сведений для экономически целесообразных, технически обоснованных и экологически безопасных решений при проектировании и строительстве объектов.

Инженерные изыскания предполагают также получение данных для составления прогноза изменений природной среды под воздействием строительства и дальнейшей эксплуатации намечаемого к реализации строительного проекта. Это особенно актуально для таких объектов, как автомобильные дороги и аэродромы, которые либо имеют значительную протяженность, либо занимают большие по площади территории и имеют свою, характерную только для них, специфику воздействия на окружающую среду.

Основными задачами инженерно-геологических изысканий являются изучение рельефа, геологического строения и особенностей грунтов, гидрогеологических условий, геодинамических процессов и явлений на территории, которая будет использована под строительство.

Объемы изыскательских работ зависят от многих факторов:

1. Категории будущего инженерного сооружения и его административной значимости;

2. Рельефа местности (горы, равнины, холмы и т. д.);

3. Климата и природных условий (север, юг, степь, тайга и т. д.);

4. Сложности геологических и грунтовых условий (горизонтальное залегание слоев пород, дислокации, вечная мерзлота, болота и т. д.).

В зависимости от объемов работ стоимость инженерно-геологических изысканий составляет 7—12% общей стоимости строящегося объекта.

Инженерно-геологические изыскания проводят геологические организации, которые специализируются на выполнении работ для дорожных сооружений. Дорожные проекгно-изыскательские и научно-исследовательские институты обычно имеют специализированные отделы. В этих отделах работают инженеры-геологи, которые в своей работе руководствуются нормативными документами, предназначенными для дорожного строительства (СНиПы, СП, ГОСТы, ТСН, РСН, методические и технические указания и т. д.).

В процессе эксплуатации инженерных объектов могут возникать различного рода и масштаба нарушения в земляном полотне, насыпях, мостовых переходах, в дорожных одеждах или в массивах грунтов, на которых располагаются сооружения. Это может происходить, например, за счет активизации оползней, осыпей, оврагов или появления бугров пучения в вечной мерзлоте и т. д. Все это приводит к нарушению нормальной эксплуатации сооружений и требует проведения необходимых мероприятий. В таких случаях создают комиссии, в которые входят инженеры и геологи, а при необходимости и другие специалисты. Основными целями работы комиссии являются поиск причин породивших нарушения и выработка мероприятий по их устранению. При необходимости проводят некоторые инженерно-геологические работы по геологии, грунтам, гидрогеологии, а также анализируют состояние конструкций.

Работа комиссий завершается созданием проекта на устранение нарушений. В зависимости от серьезности нарушений и объема работ, которые необходимо выполнить, экспертиза может быть кратковременной или длительной. Основную роль в работе таких экспертиз обычно играет проектная организация.

2. Методы инженерно-геологических изысканий Для получения инженерно-геологической информации, которая принимается за основу при оценке инженерно-геологических условий местности и составлении проекта того или иного сооружения, используют многочисленные методы исследований. Традиционные методы постоянно совершенствуются, появляются новые методики, приборы, оборудование, программное обеспечение для современных информационных технологий. Все это позволяет выявлять дополнительные признаки и ускоренно определять показатели инженерно-геологических условий строительства и эксплуатации инженерных сооружений.

Далее рассматриваются в основном полевые методы, применяемые при изысканиях, т. е. методы, позволяющие получать инженерно-геологическую информацию непосредственно на месте проектируемого сооружения.

Одним из основных методов инженерно-геологического изучения местности является инженерно-геологическая съемка — комплекс визуальных и инструментальных маршрутных исследований, заключающийся в измерении, описании и нанесении на карту всех природных и искусственных факторов, определяющих инженерно-геологические условия территории.

В зависимости от необходимой детальности сведений и объема задач, стоящих перед проектными организациями, проводят инженерно-геологическую съемку того или иного масштаба. Для очень больших территорий применяется съемка масштаба 1:200 000 и мельче. Это так называемая мелкомасштабная или обзорная съемка. Среднемасштабная съемка ограничена масштабами 1:50 000— 1:10 000. Крупномасштабная или детальная съемка имеет масштабы 1:5000 и крупнее. Естественно, что при инженерно-геологической съемке используют топографические карты соответствующих масштабов, на которые и наносят все полученные сведения.

Инженерно-геологическая съемка может производиться на готовой геологической основе, если на данной территории уже была проведена геологическая съемка соответствующего (или более крупного) масштаба. В том случае, если геологической съемки не было, то проводят комплексную инженерно-геологическую съемку. При этом помимо изучения инженерно-геологических условий для проектируемого строительства должна быть проведена собственно геологическая съемка с выяснением геологического строения территории и предварительной оценкой месторождений полезных ископаемых, которые могут быть выявлены в процессе съемки.

При изысканиях практически всегда проводят комплексную инженерно-геологическую съемку, в процессе которой должны быть изучены:

1. Геологическое строение местности (стратиграфия, литология, тектоника и т. д.);

2. Геоморфологические особенности территории будущего сооружения (сведения о рельефе);

3. Гидрогеологические условия (уровни подземных вод, их динамика, химический состав и агрессивность по отношению к бетону, источники подземных вод и их дебит);

4. Неблагоприятные геодинамические процессы и явления (оползни, заболоченность, карст, суффозия и т. д.);

5. Физико-механические свойства грунтов;

6. Состояние существующих сооружений (если они имеются) и возможность появления техногенных процессов и явлений;

7. Месторождения местных строительных материалов с их предварительной оценкой.

Все указанные сведения в процессе инженерно-геологической съемки получают либо при изучении естественных обнажений (выходов на поверхность слоев горных пород на склонах гор, в оврагах, в бортах речных долин и т. п.), либо в результате проведения разведочных работ.

Разведочные работы могут включать в себя проходку горных выработок, геофизические исследования, аэрокосмические методы, опытные полевые работы по определению свойств грунтов, гидрогеологические опытные работы и др.

Прочностные показатели свойств грунтов в полевых условиях определяют в песках, глинистых и органоминеральных грунтах, которые не содержат примесей в виде щебня или гравия. Чаще всего используют два экспресс-метода: статическое и динамическое зондирование.

Динамическое зондирование выполняют путем ручной или механической забивки в грунты конуса (зонда). Забивку осуществляют стандартными ударами свободно падающего молота. В процессе зондирования фиксируют величину погружения зонда в зависимости от числа ударов молота и определяют сопротивление грунтов внедрением конуса.

Статическое зондирование осуществляют путем плавного вдавливания в грунты конического зонда. Вдавливание осуществляют с помощью гидравлических, винтовых или реечных домкратов. При погружении зонда замеряют сопротивление грунтов его внедрению.

Считается, что статическое зондирование дает более верные результаты в силу непрерывности и плавности приложения нагрузки, это особенно предпочтительно при определении физико-механических показателей грунтов.

Статическое и динамическое зондирования позволяют оценивать несущую способность грунтов, степень их уплотнения в насыпях и намывных образованиях, определять глубину залегания скальных и крупнообломочных, грунтов, устанавливать консистенцию глин и определять модуль деформации Е.

Метод зондирования нашел широкое применение при инженерно-геологических полевых изысканиях при строительстве автодорог и аэродромов. Этот метод позволяет ускорить изыскательские работы, сократить объем буровых и лабораторных исследований грунтов, но при этом следует заметить, что в глинистых грунтах он дает несколько завышенные значения модуля деформации Eq в сравнении с более высокоточным методом штампов. Потому результаты испытаний глинистых грунтов зондированием следует сравнивать с методом штампа и компрессионных испытаний образцов грунтов в грунтоведческих лабораториях.

Деформационные показатели в полевых условиях определяют в скальных и нескальных грунтах. Наибольшее применение в полевых условиях получил метод штампов, позволяющий определять значения допустимых нагрузок по предельным значениям напряжений, при которых структуры грунтов начинают разрушаться. Так определяют модуль общей деформации Е, МПа.

3. Геологические и инженерно-геологические карты и разрезы Результаты изучения природных условий территории с помощью инженерно-геологической съемки и других методов оформляют в виде разнообразной геологической документации, которую должен уметь прочитать и грамотно использовать инженер-строитель, проектирующий и возводящий строительный объект.

Главными итоговыми документами в этом случае являются геологические и инженерно-геологические карты и разрезы с различными приложениями, которые служат основой для создания проектов_, в частности, проектов автомобильных дорог, городских путей сообщений и аэродромов с присущей им инфраструктурой. Инженерно-геологическая карта занимает особое место. Она является итоговой комплексной картой, содержащей все данные по геологии, гидрогеологии, свойствам грунтов, опасным геологическим и техногенным процессам. Именно такую карту создают в процессе инженерно-геологических изысканий и передают проектной организации для выполнения проекта, в данном случае дорожного сооружения.

Мелкомасштабные карты, создаваемые, как правило, на большие по площади территории, являются основой для перспективного планирования освоения этих территорий, в том числе и для генерального планирования дорожной сети и примерных мест расположения аэродромов.

Среднемасштабные карты чаще всего используют для поисков и сравнения конкретных конкурирующих вариантов мест строительства.

Детальные карты необходимы для решения вопросов по отдельным сооружениям, например при проектировании и строительстве крупных мостов.

В большинстве случаев на инженерно-геологических картах проводится районирование — деление обследованной территории на части (регионы, области, районы) в зависимости от общности их инженерно-геологических условий. Такие карты обычно называют картами инженерно-геологического районирования.

4. Стадии инженерно-геологических изысканий Проектирование различных сооружений в соответствии со Сводом правил по инженерно-геологическим изысканиям для строительства (СП 11−105—97) должно состоять из двух стадий:

1. Разработка предпроектной документации.

2. Разработка проекта и создание рабочей документации Инженерно-геологические изыскания выполняют отдельно под каждую стадию на основании выданного заказчиком (проектной организацией) технического задания и составленной исполнителем (изыскательской организацией) и утвержденной заказчиком программы работ.

Первую стадию называют предварительной стадией или стадией проектного задания.

Стадия разработки предпроектной документации (стадия проектного задания) должна обеспечить:

· определение цели инвестирования;

· разработку ходатайства (декларации) о намерениях;

· разработку обоснования инвестиций в строительство с учетом намеченных конкурирующих вариантов месторасположения строительства.

Инженерно-геологические исследования на этом этапе заключаются прежде всего в сборе и обработке материалов изысканий прошлых лет и других данных об инженерно-геологических условиях конкурирующих вариантов, а также в дешифрировании аэрокосмоматериалов. Последнее позволяет познать и раскрыть имеющиеся в натуре объекты и элементы местности, их характеристику и особенности.

При недостаточности имеющихся материалов обычно выполняют полевое рекогносцировочное обследование территории или (реже) инженерно-геологическую съемку в масштабе 1:50 000—1:25 000, сопровождающуюся использованием полевых методов исследований грунтов. На этом этапе изысканий рекомендуется применять в основном геофизические методы, а также статическое и (или) динамическое зондирование и другие экспресс-методы.

В техническом отчете (заключении) по результатам изысканий для разработки предпроектной документации должны быть сформулированы предложения по выбору одного из конкурирующих вариантов трассы (места) строительства, а также рекомендации по проведению последующих изысканий.

На стадии рабочей документации инженерно-геологические изыскания должны обеспечивать комплексное изучение инженерно-геологических условий выбранного варианта места расположения сооружения и прогноз их изменений в период строитеяьства и эксплуатации. Исследования проводят с детальностью, достаточной для выделения в плане и по глубине инженерно-геологических элементов по ГОСТ 20 522–96 с определением для них прочностных и деформационных характеристик грунтов, их нормативных и расчетных значений. Одновременно должны быть установлены гидрогеологические параметры территории, количественные показатели интенсивности развития геологических и инженерно-геологических процессов и явлений, агрессивность подземных вод по отношению к бетону и их коррозионная активность к металлам в зоне взаимодействия проектируемого объекта с геологической средой.

На этой стадии изысканий следует выполнять инженерно-геологическую съемку масштаба 1:25 000—1:10 000 со всеми сопутствующими работами — бурение, разведочные выработки, опробование грунтов, геофизические исследования и т. д. При проектировании особо ответственных объектов (мосты, тоннели, путепроводы и др.), а также при пересечении трассой участков со сложными инженерно-геологическими условиями (болота, мерзлота, оползневые склоны и т. п.) масштаб съемки может быть увеличен до 1:1000—1:500 с соответствующим обоснованием в программе изысканий.

Состав и содержание окончательного технического отчета (заключения) по результатам изысканий должны соответствовать требованиям СНиП 11−02—96 и СП 11−105—97. При этом в отчете должен быть приведен количественный прогноз изменений инженерно-геологических условий исследованной территории во времени и пространстве.

Следует отметить, что инженерно-геологические исследования могут проводиться и в период строительства и даже в период эксплуатации дорожных сооружений. Они должны обеспечивать получение материалов и данных о состоянии и изменениях отдельных компонентов геологической среды в связи со строительством и эксплуатацией объектов.

В период строительства осуществляется также ведение геологической документации строительных выемок, а также геотехнический контроль за производством земляных работ. Другие виды работ, в том числе авторский надзор изыскательской организации, выполняют в случае необходимости по техническому заданию проектной организации, осуществляющей авторский надзор за строительством.

5. Этапы инженерно-геологических работ инженерный геологический карта строительство Инженерно-геологические изыскания под каждую стадию проектирования выполняют поэтапно:

1. Подготовительные работы,

2. Полевые исследования,

3. Камеральный период.

При изысканиях под рабочую документацию обычно ограничиваются двумя этапами — полевыми и камеральными работами.

Подготовительный этап включает изучение по району будущего строительства материалов прошлого времени (архивы, литературные публикации и т. д.). На этом этапе определяют объем и состав инженерно-геологических работ на полевой этан исследований и стоимость этих работ.

Полевой этап — это детальное изучение инженерно-геологических условий трассы автодороги (участка автодороги) для получения полной информации при решении вопросов, связанных с проектированием профиля земляного полотна и организацией работ по его возведению. Изучают геологию, грунты, гидрогеологию, геодинамические процессы и т. д.

Камеральный этап — проводят обработку полевых материалов и лабораторных анализов грунтов и проб подземных вод. Все результаты оформляют в виде инженерно-геологического отчета.

Инженерно-геологический отчет является итогом инженерно-геологических изысканий, под какой-то конкретный объект (автомобильная дорога, мост, аэродром и т, д.). В общем отчет состоит из введения, общей части, специальной части, заключения и приложения.

Введение

обычно содержит следующие сведения: административные границы района изысканий, цель работ, описание рельефа, климата, растительности, рек, дорог, состав населения, сроки изыскательских работ и их исполнители.

В общую часть входят главы по геологии, гидрологии и геодинамическим процессам. В главе по геологии основное место занимают как конечный результат изысканий инженерно-геологические карты и разрезы.

В главе по гидрогеологии приводят материалы по подземным водам, их режиму, влиянию на производство строительных работ, показывают возможность использования этих вод в техническом и питьевом водоснабжении. В главе, посвященной геодинамическим процессам, описывают опасные геологические природные и техногенные явления, которые имеют место на трассе дороги или на участке аэродрома. При этом рекомендуются мероприятия по борьбе с этими процессами.

Специальная часть содержит детальную характеристику грунтов, которые в дорожных сооружениях будут являться основаниями земляного полотна и мостов, выступают как материал для создания насыпей, слагают места, где будут пройдены дорожные выемки. Помимо общего описания грунты оценивают различными численными показателями, которые необходимы для расчетных характеристик, особенно при оценке их прочностных и деформационных свойств. В этой главе приводят сведения о месторождениях и карьерах дорожно-строительных материалов.

В заключительной части отчета дают общую инженерно-геологическую оценку территории применительно к строительству дороги, указывают наиболее приемлемые пути ее освоения. Заостряют внимание на опасных геологических процессах и вопросах охраны окружающей природной среды.

Приложения к отчету содержат материалы по полевым и лабораторным исследованиям, графические и фотоматериалы, рисунки, таблицы и т. д. Эти исходные материалы изысканий позволяют проектировщикам не допускать ошибок и недоработок в период проектных работ.

Следует отметить, что иногда инженерно-геологические изыскания заканчиваются не отчетом, а «инженерно-геологическим заключением», т. е. отчетом, но в кратком изложении. Обычно это делают для небольших объектов, например для подъездной дороги. Изыскания в таких случаях имеют небольшие объемы и выполняются в сжатые сроки

6. Инженерно-экологические изыскания Данный вид изысканий для строительства выполняется для оценки современного состояния и прогноза возможных изменений окружающей природной среды под влиянием антропогенной нагрузки с целью предотвращения, минимизации или ликвидации вредных и нежелательных экологических и связанных с ними социальных, экономических и других последствий и сохранения оптимальных условий жизни населения.

Инженерно-экологические изыскания и исследования выполняются в установленном порядке проведения проектно-изыскательских работ для поэтапного экологического обоснования намечаемой хозяйственной деятельности при разработке следующих видов документации: прединвестиционной, градостроительной, предпроектной, проектной (проекты и рабочая документация).

В период строительства, эксплуатации и ликвидации строительных объектов инженерно-экологические исследования и изыскания должны быть при необходимости продолжены.

В состав изысканий в общем случае входят следующие виды работ:

· сбор, обработка и анализ опубликованных и фондовых материалов и данных о состоянии природной среды, поиск объектов-аналогов, функционирующих в сходных природных условиях;

· экологическое дешифрирование аэрокосмических материалов с использованием различных видов съемок (черно-белой, многозональной, радиолокационной, тепловой и др.);

· маршрутные наблюдения с покомпонентным описанием природной среды и ландшафтов в целом, состояния наземных и водных экосистем, источников и признаков загрязнения;

· проходка горных выработок для получения экологической информации;

· эколого-гидрогеологические исследования;

· почвенные исследования;

· геоэкологическое опробование и оценка загрязненности атмосферного воздуха, почв, грунтов, поверхностных и подземных вод;

· лабораторные химико-аналитические исследования;

· исследование и оценка радиационной обстановки;

· газогеохимические исследования;

· исследование и оценка физических воздействий;

· изучение растительности и животного мира;

· санитарно-эпидемиологические и медико-биологические исследования;

· стационарные наблюдения (экологический мониторинг);

· камеральная обработка материалов и составление отчета.

Программа инженерно-экологических изысканий составляется в соответствии с техническим заданием заказчика (инвестора) согласно требованиям действующих нормативных документов на изыскания для строительства.

Состав и содержание разделов программы, а также детальность их проработки могут меняться в зависимости от местных условий и степени их изученности, вида строительства и стадии проектно-изыскательских работ. При формировании программ обязательно учитываются результаты изысканий на предшествующих стадиях.

При комплексном заказе изыскательских работ программа инженерно-экологических изысканий увязывается с программами других видов изысканий (в частности, инженерно-геологических, инженерно-гидрометеорологических), что позволяет избежать дублирования отдельных видов работ (бурения, отбора образцов и т. п.) и соответственно удешевить работы в целом.

На основании результатов изысканий разрабатываются рекомендации по возможному использованию обследованной территории, способам обращения с перемещаемыми грунтами, необходимости рекультивации территории и проектирования специальной инженерной защиты объекта в целях обеспечения безопасности населения и окружающей среды.

Отчет по проведенным инженерно-экологическим изысканиям является обязательной частью проектной документации по объекту. Результаты инженерно-экологических изысканий проходят экспертизу и должны быть подтверждены санитарно-эпидемиологическим заключениям территориального органа Роспотребнадзора Список использованной литературы:

1. В. П. Ананьев, А. Д. Потапов / Специальная инженерная геология.- М.: Высшая школа, 2008

2. Г. К. Бондарик / Инженерногеологические изыскания. — М: КДУ, 2008

3. В. П. Ананьев, В. М. Коробкин / Инженерная геология. — М.: Высшая школа, 1973