Геологическая разведка

Разведочные работы при инженерно-геологических исследованиях проводятся с целью изучения геологического строения территории, гидрогеологических условий, отбора образцов горных пород для лабораторных испытаний, проведения опытных гидрогеологических и инженерно-геологических работ.
Содержание статьи:

Методы инженерно-геологических исследований

Геологическая разведка

Инженерно-геологическая съемка

Инженерно-геологические исследования

При проведении разведочных работ проходятся буровые скважины , шурфы, расчистки и другие.Шурфы представляют собой вертикальные горные выработки глубиной до 20 -25 м сечением 0,8-1,0 х 1,25 -2,0 м. Выработки круглого сечения диаметром 0,8-1,2 м называются дудками.Проходка шурфов в мягких породах до глубины 3-4 м производится с непосредственным выбрасыванием породы лопатой. При глубине шурфа более 3-4 м выдача породы ведется с помощью воротка бадьей или перекидной породы по полкам.

В прочных скальных породах горные выработки проходятся с применением взрывных работ, в песчано-глинистых крепятся с затяжкой боков , сплошным срубом , срубом вразбежку, венцами на бабках. В сложных геологических условиях неглубокие шурфы проходятся при помощи забивки свай с продольными пазами, в которые закладываются поперечные затяжки. Глубокие выработки в водоносных породах осуществляются с применением забивной крепи и водоотлива.

Штольни и шахты проходятся реже.Их применяют для изучения инженерно-геологических условий на участках предполагаемого строительства ответственных сооружений, чаще всего на последних стадиях проектирования или в период строительства.Это объясняется тем, что проходка подобных выработок весьма трудоемкая и дорогостоящая.

Для проходки шурфов круглого сечения (дудок) диаметром 800 мм и 1100 мм на глубину до 10 м в песчано-глинистых породах до IV категории по буримости применяют шурфокопательные машины (ШКМ), копатели шахтных колодцев (КШК). Шурфы, расчистки,шахты и штольни могут проходиться в различных породах. Они незаменимы при изучении зоны выветрелых пород, исследованиях тонких и слабых прослоев в оснований сооружений, изучении трещиноватости и характера заполнения трещин в горных породах и для решения ряда других вопросов.

При инженерно-геологических исследованиях на участках предполагаемого строительства ответственных сооружений и в случае необходимости проходятся скважины большого диаметра (800-1300 мм) станками ТМ-800 и ТМ-1300. Смотровые скважины были пройдены, например, на участке строительства бетонной плотины Братской ГЭС для исследования трещиноватости диабазов, залегающих в основании плотины.

Чаще всего диаметры разведочного бурения составляют 103-168 мм.Выбор диаметра бурения зависит от назначения буровой скважины .Если, например, из скважин предполагается отобрать способом обуривания образцы пород с ненарушенным сложением для компрессионных испытаний, то конечный диаметр бурения должен быть не менее 105 мм ( диаметр кольца компрессионного прибора 87,5 мм плюс 9 х 2 мм пристенная зона нарушенного сложения, возникающая в образце при его обуривании).

Глубина бурения определяется типом сооружения и мощностью активной зоны. При изысканиях для гражданского и промышленного строительства глубина скважин редко превышает 15-30 м, при исследованиях для дорожного строительства -10 м, а для гидротехнического строительства -30-50 м и более.

При инженерно-геологических изысканиях применяются различные способы бурения скважин: ударно-вращательный, ударно-канатный, колонковый, вибрационный и шнековый. При этом ударно-вращательное и колонковое бурение может быть ручным или машинным. При ударно-вращательном бурении порода разрушается в процессе ударов инструмента и при его вращении.

Виды бурения

Для бурения применяется тренога( металлическая или деревянная) высотой 5-7 м с блоком и ручной лебедкой для подъема бурового инструмента. Оборудование для бурения состоит из штанг и буровых наконечников. В качестве наконечников применяются змеевики, буровые ложки, грунтоносы, а при проходке водонасыщенных пород -желонки. Желонка представляет собой отрезок трубы с клапаном на нижнем торце.

При сбрасывании на забой скважины клапан открывается, желонка заполняется водонасыщенным грунтом. Во время подъема клапан закрыт и в желонке удерживается водонасыщенная разжиженная порода. В крупнообломочных породах бурение ведется ударным способом. На забой скважины сбрасывают долото ; после каждого удара оно поворачивается на небольшой угол.

В зависимости от назначения долота могут иметь в сечении различную форму ( двутавровую, крестообразную и другие). При бурении может быть использован забивной грунтонос, состоящий из металлического стакана с нижним режущим краем и внутренней обоймы, в которую поступает образец породы при забивке грунтоноса.

Ударно-канатный способ бурения заключается в том, что буровой снаряд ( забивной стакан, долото или желонка) сбрасывается на забой на канате или забивается и разрушает породу. Песчаные и глинистые породы проходятся забивными стаканами или грунтоносами. В водонасыщенных и мелкообломочных применяются желонки.

Рисунок-1. Буровая установка УГБ-50М

Полускальные и прочные породы грунта проходятся при помощи долот. Во избежание вывалов , осыпания и оплывания пород скважины крепятся обсадными трубами. Для ударно-канатного бурения применяются станки Д-6-15, БУКС-Л1Т, УГБ-50М и другие. Колонковое бурение применяется как правило для бурения более глубоких скважин. Буровой инструмент, называемый колонковой трубой, состоит из двух труб; на внешнюю, вращающуюся при бурении , навинчена буровая колонка.

При вращении бурового снаряда коронка разрушает породу по кольцу, оставляя в центре столбик породы ( керн). Внутренняя труба (керноприемник) соединена с внешней при помощи плоского подшипника. При бурении по мере врезания снаряда в породу в нее поступает керн. Вращение буровых штанг с колонковой трубой ведется станком. Для бурения сравнительно неглубоких колонковых скважин применяются станки АВБ-100, РБУ-50А, МРБ.

Вибрационное бурение основано на погружении в грунт стакана с режущим башмаком при помощи вибратора или вибромолота. Вибратор крепится на штанге. Вибрационное бурение применяется для проходки песчано-глинистых пород. Бурение ведется установками ЭВБУ-20, СВУ-55 и др.

Шнековый способ бурения характеризуется тем, что вращающееся долото разрушает породу на забое скважины и транспортирует ее на поверхность по винтовой поверхности шнеков.Недостатком способа является перемешивание породы. Для отбора образцов применяется магазинный шнек диаметром 127/114 мм с коронкой и внутренней трубой диаметром 92 мм.

Для шнекового бурения применяются станки УГБ-50А, УШБ-16, УРБ-1С и другие виды. Более всего отвечают требованиям инженерно-геологических исследований колонковый и шнековый ( при бурении с магазинным шнеком) способы бурения, позволяющие отбирать пробы пород с ненарушенной структурой .

Вибрационное бурение не дает возможности брать образцы пород с совершенно ненарушенной структурой.Вибрационное бурение не дает возможности брать образцы пород с совершенно ненарушенной структурой. Вибрационное бурение не дает возможности брать образцы пород с совершенно ненарушенной структурой. Поскольку при вибрации может происходить некоторое изменение плотности песчано-глинистых масс. Однако, несмотря на этот недостаток, вибробурение дает возможность получить точный разрез .

При изысканиях из-за своих скоростных качеств такое бурение довольно широко применяется.Для проходки скважин в песчано-гравелистых породах, галечниках и глинах, содержащих включения гравия, гальки и валунов, применяются ручное ударно-вращательное или механизированное ударно-канатное бурение, при которых отбираются только образцы перемятых или разрушенных пород.

Вследствие этого при использовании на изысканиях этих способов бурения для отбора образцов пород с ненарушенной структурой применяются грунтоносы различных конструкций. По принципу действия все грунтоносы могут быть разделены на обуривающие и вдавливаемые, или забивные.
Обуривающие грунтоносы меньше нарушают естественное сложение образцов.

Образцы пород с естественной структурой и влажностью ( монолиты) отбирают из горных выработок и скважин, консервируют, упаковывают и направляют в лабораторию для испытаний. Из шурфов , расчисток и других горных выработок, а также из естественных обнажений берутся монолиты, имеющие форму куба, с размерами не более 25 х 25 х 25 см и не менее 10 х 10 х 10 см.

При отборе монолит вырезают сначала лопатой, а затем зачищают ножом боковые, верхнюю и заднюю грани, потом подрезают нижнию грань и осторожно снимают. После зачистки граней монолит обертывают марлей , которую пропитывают парафином.Каждый монолит снабжают двумя этикетками, одну из которых кладут на верх образца под марлю, а вторую прикрепляют сверху, на марле.