CC BY
23Оценка применения радиотехнических систем при геологической разведке Assessment of the application of radio engineering systems in geological inspection
Ь й МОСКОВСКИЙ
шщттттт
^jj ЖУРНАЛ
DOI 10.24411/2413-046Х-2020-10792 Козлов Аркадий Евгеньевич,
ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ)
Филипьева Кристина Александровна, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ)
Колесников Семён Анатольевич, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ)
Строк Юлия Алексеевна, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ)
Олейников Алексей Михайлович, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ)
Kozlov Arkady Evgenievich, FGAOU VO «Siberian Federal University» (SFU)
Filipieva Kristina Alexandrovna, FGAOU VO «Siberian Federal University» (SFU)
Kolesnikov Semyon Anatolievich, FGAOU VO «Siberian Federal University» (SFU)
Strok Yulia Alekseevna, FGAOU VO «Siberian Federal University» (SFU)
Oleinikov Alexey Mikhailovich, FGAOU VO «Siberian Federal University» (SFU)
Аннотация. В статье рассматриваются основные этапы организации геологоразведочных работ при проведении строительных работ. Состав изысканий определяется программой, согласованной с проектной организацией. Объем работ включает в себя сбор, изучение и анализ геологических материалов района строительства; геологические и гидрогеологические исследования, бурение и разведку полезных ископаемых; и геофизические исследования; полевые работы; стационарный мониторинг.
Summary. The article discusses the main stages of organizing exploration work during construction work. The composition of the survey is determined by the program agreed with the design organization. The scope of work includes the collection, study and analysis of geological materials from the construction area; geological and hydrogeological research, drilling and exploration of mineral resources; and geophysical research; field work; stationary monitoring. Ключевые слова: строительство, геологическая разведка, инженерные исследования, экспертиза.
Keywords: construction, geological exploration, engineering research, expertise.
Введение. В последнее время важное место в строительной практике занимает вопрос реконструкции, перестройки и реставрации зданий и сооружений, как правило, в рамках существующего градостроительства. Это налагает особую ответственность на инженеров-геологов, которые должны оценивать масштаб изменений в геологической среде в период эксплуатации зданий и давать рекомендации по будущим проектным решениям в зависимости от изменений в геологической среде.
Целью геологоразведочных работ является получение инженерных и геологических материалов, необходимых для проектирования объекта, так как без этих данных ни один объект не может быть построен.
Основной задачей таких исследований является изучение геологической структуры, геоморфологии, гидрогеологических условий, природных геологических и инженерных процессов, свойств горных пород и прогнозирование их изменений при строительстве и эксплуатации различных сооружений.[2]
Осуществление инженерно-геологических исследований регулируется основным нормативным документом в строительстве «Строительные кодексы и правила» СНиП 1102-96. Настоящий документ определяет порядок, состав, объем и виды разведывательных работ, выполняемых на различных этапах проектирования, строительства и эксплуатации объектов и различных геологических условий, а также состав документации по результатам разведки, порядок представления и принятия, а также ответственность за проведение разведывательных работ.[1]
Методы исследования: в качестве методологической основы исследования использовались диалектические методы познания, анализ и синтез теоретического и практического материала, сравнение, наблюдение, методы, основанные на принципах рассуждения, методы логического познания.
Основные результаты. Инженерно-геологическая разведка для строительства.
В любом случае исследования следует начинать со сбора имеющихся материалов о природных условиях местности (геологическое строение, гидрогеологические условия, климат, гидрология, почвенный покров, рельеф). Эта работа проводится в подготовительный период до начала полевых работ; изучаются материалы, хранящиеся в геологических фондах и других организациях, публикуются работы и собираются данные об опыте строительства и эксплуатации таких сооружений в местных природных условиях. Тщательный сбор и анализ имеющихся материалов, в некоторых случаях дополняемый полевыми исследованиями, позволяют разработать целевую исследовательскую программу и значительно сократить рабочую нагрузку.
После проведения необходимых организационно-хозяйственных мероприятий разведывательная группа или партия выезжают на место будущего строительства и начинают работы (разведку, бурение, геофизические и другие работы).[3]
Окончательная обработка полевых материалов и результатов лабораторных анализов проводится в стационарных условиях в период работы. Обработка материалов дополняется составлением геологических и гидрогеологических инженерных отчетов.
Объем выполняемых инженерно-геологических исследований варьируется. Это связано с этапом проектирования (предварительные или детальные исследования), геологическим изучением местности (изученный, плохо изученный, неисследованный), сложностью геологической структуры (сложные складки, горизонтальные слои и т. д.), особенностями свойств почв (почвы, требующие и не требующие специальных работ), структурными особенностями сооружений и их капиталовложениями.
Большая часть инженерно-геологических работ связана с исследованиями, выполненными до начала строительных работ. На этом этапе инженерно-геологические исследования дают необходимые данные, связанные с геологией местности, свойствами почвы и получением инженерных выводов. Изучение геологии местности позволяет определить оптимальный участок для строительства, влияние геологических процессов на структуру и влияние самой структуры на природную среду. Изучение почв позволяет определить их свойства, решить, следует ли улучшать их свойства, и получить представление о наличии определенных строительных материалов на данной площади. Важную роль играют инженерные выводы. При этом устанавливаются глубина фундамента и величина допустимого давления на грунт, прогнозируется устойчивость конструкции, ожидаемое количество осадков и т.д.[4]
В период строительства при копании ям наблюдаемые геологические данные сравниваются с геологическими материалами, полученными в период геологических
исследований до зачатия. В случае расхождения назначаются дополнительные инженерно-геологические работы для подтверждения правильности проекта или внесения в него необходимых исправлений.
При эксплуатации зданий и сооружений часто целесообразно проводить работы, связанные с подтверждением прогноза устойчивости объектов. Именно так они контролируют характер и количество осадков, режим подземных вод и рек, эрозию прибрежных районов, стабильность склонов и т. д. Этот период включает в себя работы, называемые инженерной и геологической экспертизой. Целью этих исследований является определение причин деформаций зданий и сооружений.
Инженерно-геологические работы обычно выполняются в три этапа: 1) подготовительные; 2) полевые; 3) служебные.
Подготовительная работа включает изучение местности на основе архивных, складских и литературных материалов. Ведется подготовка к полевым работам.
В течение полевого периода выполняются все инженерные и геологические работы, предусмотренные проектом для участка:
- геологические исследования;
- геологические и геофизические исследования;
- экспериментальные полевые исследования почв;
- изучение грунтовых вод;
- анализ местного строительного опыта и т.д.
В течение рабочего периода обрабатываются полевые материалы и результаты лабораторных анализов, составляется отчет о геологической инженерии с соответствующими графическими приложениями в виде карт, разрезов и т.д.[3]
Инженерно-геологический отчет является результатом инженерно-геологических исследований. Отчет направляется в проектную организацию, и на его основе составляется проектная документация, необходимая для строительства. В целом доклад включает введение, общие и специальные части, заключение и приложения. Во введении указывается место проведения поисковых работ и время года, авторы и цель работ. В общей части, в некоторых ее главах дается описание:
- рельеф, климат, население, растительность;
- геология с использованием геологических карт и разрезов;
- карты строительных материалов, необходимых для выполнения строительных работ.
Специальные главы посвящены почвам и грунтовым водам. Почва является основным объектом исследования.
Подземные виды оцениваются двояко: как источники водоснабжения при строительстве и эксплуатации объекта и как препятствия на пути строительства. В то же время даны рекомендации по сокращению строительства водоотводных и дренажных устройств на период эксплуатации объекта.
В заключительной части отчета дается общая оценка инженерной геологии участка на предмет пригодности для данного строительства, указываются наиболее приемлемые пути освоения территории, а также акцентируется внимание на экологических вопросах.
Отчет должен содержать приложение, содержащее другие графические материалы (карты, разрезы, колонки скважин и т.д.).
Инженерно-геологические заключения. В инженерно-геологической практике очень часто приходится писать инженерно-геологические заключения вместо объемных отчетов. Существует три вида заключений: 1) об условиях строительства объекта; 2) о причинах деформации зданий и 3) экспертиза. В первом случае делается вывод о соотношении технологии и геологии. Такой вывод можно сделать и при строительстве отдельного здания.
Выводы о причинах деформации зданий и сооружений могут иметь различное содержание и объем. Они основаны на материалах предыдущих исследований, осмотра местности и сооружений. При необходимости также проводится небольшой объем инженерно — геологических изысканий. В заключении следует выявить причины возникновения деформаций и наметить пути их устранения.
Технико-геологическая экспертиза проводится в основном по проектам крупных сооружений. Основой экспертизы является наличие противоречивых и противоречивых оценок природных условий (в ходе исследований) или строительных аварий (в ходе их эксплуатации).
Компетентность крупных специалистов определяет:
- точность методов поиска;
- достаточный объем работ;
- обоснованность выводов и рекомендаций;
- причинами дорожно-транспортных происшествий и т. д.
С точки зрения объема работы, экзамен короткий и длительный. В первом случае вопрос решается практически сразу. Выводы представлены в виде заключения. Во втором случае экспертиза, помимо изучения имеющихся материалов, требует специальной работы в рамках определенной программы со сроками сдачи. В конце работы выводы
могут быть представлены в виде заключения или даже небольшого отчета по инженерной геологии.[2]
Геологическая съемка-это комплексное изучение геологии, гидрогеологии, геоморфологии и других природно — исторических условий освоения территории. Эта работа позволяет оценить территорию с точки зрения строительства.
Масштаб геологических изысканий определяется деталями геологических исследований и колеблется от 1:200 000 до 1: 10 000 и более. В основу исследования положена геологическая карта территории.
Геоморфологические исследования уточняют характер рельефа, его возраст и происхождение. Геологические исследования изучают условия отложения горных пород, их толщину, возраст, тектонические характеристики, степень выветривания и т. д. Для этого изучаются естественные обнажения, представляющие собой обнажения горных пород на склонах гор, оврагов и речных долин. Для каждого слоя записываются название породы, цвет, состав и примеси, а также измеряются кажущаяся толщина и элементы осаждения. На карте показано расположение обнажения. Наиболее характерные обнажения местности нарисованы и сфотографированы.
Участки, где имеется большое количество обнажений, называются открытыми, а если их нет, то они называются закрытыми. На закрытых участках геологическое строение изучается путем геологоразведочных работ(бурение, бурение скважин и т. д.). добыча документируется. При этом из них отбирают образцы горных пород для лабораторных исследований.
При инженерно-геологических изысканиях изучают гидрогеологические условия, определяют содержание воды в горных породах, глубину залегания подземных вод и их химический состав; выявляют геологические явления и процессы (оползни, обвалы, оползни, карсты и др.), которые могут оказать негативное влияние на устойчивость и нормальную эксплуатацию зданий и сооружений; изучают опыт строительства на месте, определяют физико-механические свойства горных пород методами и в полевых лабораториях.
В процессе инженерно — геологических изысканий проводятся исследования месторождений природных строительных материалов.
На основе полученных данных составляется инженерно-геологическая карта района разработки. Это позволяет провести инженерно — геологическое районирование территории и выбрать наиболее подходящие участки для строительства крупных объектов (промышленных предприятий, жилых массивов и др.).
Аэрокосмическая техника. Для ускорения графика токарных работ и повышения их качества применяют аэрометоды, что особенно эффективно в трудноизучаемых районах (болотистые равнины, пустыни и др. В современных условиях широкое применение получили методы пространственной визуализации, для чего была разработана специальная аппаратура, а также методы декодирования изображений, позволяющие получать высокоточную и достоверную информацию.[1]
Обсуждение. Инженерно-геологические изыскания являются начальным этапом строительства любого объекта и полностью зависят от типа объекта (промышленное предприятие, жилой дом, автомобильная дорога и т.д.). поэтому изыскания для каждого типа объекта имеют свою специфику, свои особенности, но все изыскания имеют нечто общее, определенный стандарт.
Результаты инженерно-геологических изысканий направляются в проектную строительную организацию в виде отчета. Отчеты должны содержать материалы для инженера-конструктора по семи основным пунктам результатов инженерно-геологических изысканий:
- оценка пригодности участка для строительства данного объекта;
- геологический материал, позволяющий решить все вопросы о фундаментах и фундаментах;
- оценка наземной базы на подверженность возможным динамическим воздействиям со стороны объекта;
- наличие геологических процессов и их влияние на устойчивость будущего объекта;
- полное описание подземных вод;
- вся информация о грунтах, как для подбора несущего основания, так и для производства земляных работ;
- о влиянии будущего объекта на природную среду.[3]
Проектирование крупных объектов осуществляется поэтапно: технико-экономическое обоснование (ТЭО), техническое проектирование и рабочие чертежи. Наименование этапов инженерно-геологических изысканий соответствует этапу проектных работ, за исключением этапа технико-экономического обоснования, где геологические работы называются рекогносцировочными инженерно-геологическими изысканиями. Следует отметить, что в практике строительства не всегда соблюдается последовательность этапов проектирования. Проектирование крупных объектов может осуществляться в два этапа, проектирование жилого дома- в один этап. В соответствии с этими этапами проводятся инженерно-геологические изыскания.
На ранних стадиях проектирования инженерно-геологические изыскания охватывают обширные территории, причем используются не очень точные, но относительно простые и экономически эффективные технические средства. По мере перехода к более поздним этапам съемок территория сужается и используются более сложные и точные методы геологических работ.
На участке, отведенном под строительство, на каждом отдельном этапе инженерно-геологические изыскания выполняются в определенной последовательности:
- собирать общие сведения о территории по литературным изданиям и архивным материалам и изыскательским организациям; сведения о климате, рельефе местности, населении, речной сети и др.;
- осматривать строительную площадку инженерами совместно с инженером-геологом; определять степень ее освоения, осматривать ранее построенные здания, дорожную сеть, рельеф местности, растительность и т.д.; В целом определять пригодность земельного участка для освоения и составлять техническое задание на межевание;
- выполняют инженерно-геологические изыскания; в полевых условиях изучают геологическое строение участка, гидрогеологию, геологические процессы, при необходимости ставят опытно-конструкторские работы на местности; отобранные пробы грунта и грунтовых вод изучают в лабораториях;
- по окончании полевых и лабораторных работ в служебный период составляется инженерно-геологический отчет, который защищается в проектной организации, после чего он становится документом и используется для проектирования объекта.
Выводы. Основной целью геологической разведки является изучение естественной геологической обстановки местности до начала строительства, а также прогнозирование изменений, которые произойдут в геологической среде, прежде всего в горных породах, в процессе строительства и в процессе эксплуатации сооружений. В современных условиях ни одно здание или сооружение не может быть спроектировано, построено и надежно эксплуатировано (а впоследствии может быть ликвидировано или реконструировано) без надежных и полных инженерно-геологических материалов.[4]
Все это определяет основные задачи, которые стоят перед геологами в процессе разведывательных работ еще до начала проектирования объекта (при принятии решения о строительстве, инвестировании проекта и т.д.), а именно:
- Выбор геологически — оптимального (благоприятного) участка строительства данного объекта;
- Выявление инженерно — геологических условий с целью определения наиболее рациональных конструкций фундаментов и объекта в целом, а также технологии строительных работ;
- Разработка рекомендаций по необходимым мероприятиям и сооружениям для инженерной защиты территорий и охраны геологической среды при строительстве и эксплуатации сооружений.
Сложный узел проблем, возникающих при взаимодействии современных строительных объектов с окружающей средой, в том числе геологической средой, определяет необходимость наличия у инженера-строителя знаний в области инженерной геологии, а у инженера-геолога- в области строительства. В настоящее время только такое «взаимопроникновение» позволяет грамотно и экологически решить все проблемы при строительстве, эксплуатации, реконструкции и ликвидации объектов строительства.
Список литературы
1. Ананьев В.П., Потапов А.Д. Инженерная геология. Учеб. для строит. спец. вузов. - 2 изд. - М.: Высш. школа, 2012.
2. Грабчак Л.Г. Горноразведочные работы. Учебник для вузов. - М.: Высш. школа, 2013.
- 661 с.
3. Кобахидзе Л.П. Экономика геологоразведочных работ. Монография. - М.: Недра, 2003. - 301 с
4. Салье Е.А., Гоц А.С. Организация и планирование геологоразведочных работ. Учеб. пособие. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1990. - 319 с.
