Разведочные работы

Горные выработки (рис. 21)

Изучение геологии местности проводят с помощью, как горизонтальных выработок – канав (1) и штолен (2), так и вертикальных – шурфов (3) и буровых скважин (4). Эти горные выработки дают основной материал по геологии территории, предназначенной под строительство. С их помощью устанавливается геологическое строение местности, изучаются грунты, подземные воды, проводятся полевые испытания грунтов. В изысканиях для строительства основными выработками являются шурфы и буровые скважины, а при строительстве тоннелей ещё и штольни. Буровые скважины используют так же для стационарных наблюдений за геологической обстановкой, например, за режимом уровня грунтовых вод.

Рис. 21. Схематическое изображение горных выработок

Канавы – это неглубокие выработки, которые проходят в основном на склонах долин рек, покрытых делювиальными наносами, мощностью не более 2 м. Канавы имеют ширину 0,75-2,5 м и обнажают коренные породы, которые описывают и зарисовывают инженеры-геологи.

Из слоёв пород отбирают образцы для лабораторных анализов.

Штольни– это горизонтальные выработки, которые закладывают на крутых склонах для изучения геологии в глубине горных (водораздельных) пород возвышенностей.

Штольни также иногда используют, как дренажные сооружения для борьбы с грунтовыми водами, которые обводняют оползневые склоны рельефа. Геологическая документация штолен состоит из описания и зарисовки слоёв горных пород, отбора образцов пород для последующих анализов.

Шурфы – вертикальные (или наклонные) кольцеобразные выработки, которые проходят с поверхности земли.

По глубине их разделяют на мелкие (до 5 м), средние (5-10 м) и глубокие (более 10 м). По сечению они бывают прямоугольными (1х1 м, 1х1,5 м) и круглые (0,8-2 м), называемые «дудками». Шурфы в мягких породах копают вручную или выполняют специальными шурфокопательными (буровыми) машинами. В прочных грунтах используют даже взрывные работы.

При изысканиях чаще всего выполняют мелкие шурфы. Проходка шурфов является трудоёмкой работой и в сравнении с буровыми скважинами их выполняют в меньшем количестве, но они имеют свои преимущества: 1) в шурфах можно визуально проводить осмотр грунтов в природном залегании, 2) точнее определять литологический тип грунтов и мощность слоёв, 3) отбирать пробы любого размера.

Шурфы после проходки документируются геологами. Кроме отбора образцов грунтов и проб воды производят зарисовку их стенок и вычерчивают развёртку шурфов. Образец такой развёртки показан на рис. 22. На развёртке видно геологическое строение этого места, мощность слоёв пород, возраст пород. Литология слоёв отражается стандартными графическими обозначениями. Примеры таких обозначений показаны на рис. 23. Такие условные графические обозначения в документации по инженерно-геологическим изысканиям регламентируются ГОСТ 21.302-96.

Рис. 22. Пример развёртки шурфа

Рис. 23. Некоторые стандартные графические изображения

После окончания работ по геологической документации шурфы засыпаются, что важно в целях охраны природной среды.

Буровые скважины (рис. 24) являются основным видом полевых разведочных работ и представляют собой вертикальные цилиндрические выработки диаметром более 75 мм, т.к. образцы грунтов (пробы) из скважин поступают в грунтоведческие лаборатории, где приборы требуют, чтобы диаметр был необходимых размеров.

Скважины могут быть различной глубины, но для изысканий под объекты промышленного и гражданского строительства она редко превышает 20 м. При изысканиях под крупные наземные здания и сооружения, а также подземные сооружения глубина скважин может составлять многие десятки метров.

Буровые работы выполняются специальными буровыми станками, которые смонтированы на автомобилях, что позволяет быстро передвигаться от одной скважины к другой.

Рис. 24. Схематическое изображение буровых скважин

При бурении скважин на поверхности земли периодически поднимают образцы грунтов. По этим образцам потом устанавливают геологическое строение того участка, где бурили скважины, и литологический тип грунтов. Образцы грунтов из скважин стараются извлекать в виде монолитов, т.е. в состоянии ненарушенных природных структур. Такие образцы называют керном. Изучение свойств глинистых грунтов в монолитном состоянии даёт возможность получать верное представление об их прочностных и деформационных характеристиках. В тех случаях, когда скважина вскрывает подземную воду, отбирают также и пробы воды.

Следует отметить, что бурение одной скважины даёт возможность определить только порядок залегания слоёв грунтов. Для получения сведений о форме их залегания (горизонтальное, моноклинальное и т.д.) необходимо бурить несколько скважин (рис. 24.).

По окончанию бурения по каждой скважине оформляется геологическая документация в виде геолого-литологических колонок (рис. 25). Каждая колонка показывает порядок напластования и мощность слоёв, литологический тип и возраст грунтов, уровень грунтовых вод, места отбора образцов в виде кернов. Грунты обозначаются стандартными обозначениями. После завершения бурения скважина засыпается.