Среднемасштабная инженерно-геологическая съемка
При среднемасштабной инженерно-геологической съемке полевым работам обычно предшествует дешифрирование АКФМ, цель которого заключается в составлении предварительной схематической карты инженерно-геологических условий или в худшем случае — схемы размещения отдельных компонентов инженерно-геологических условий; выявлении структуры ландшафта (составление схемы ландшафтного районирования) и установлении местоположения ключевых участков общего (эталонов и граничных) и специального назначения, опорных маршрутов аэропрофилей, наземных и опорных профилей, ориентированных по главным направлениям изменчивости.
Затем проводят маршрутное обследование территории и работы на опорных профилях (геофизические методы, зондирование, пенетрационно-каротажный метод). По результатам этих исследований уточняют положение ключевых участков, получают информацию о пространственной изменчивости геологических параметров по главным направлениям, необходимую для установления ширины квазиоднородной зоны и выбора местоположения ключевых участков — эталонов. На ключевых участках и в местах, интересных с геологической точки зрения, проводят наземные наблюдения и описание свойств геологической среды, горно-буровые работы, инженерно-геологическое опробование.
Общая глубина освещения компонентов инженерно-геологических условий при съемке должна быть достаточной для вскрытия закономерностей их формирования в процессе геологической истории, для выявления взаимосвязей свойств приповерхностной области литосферы со свойствами нижележащей части и с экзогенными геологическими процессами. Доверительная вероятность среднемасштабной инженерно-геологической съемки не должна превышать 0,8.
В процессе среднемасштабной инженерно-геологической съемки наземные наблюдения, горные и буровые работы и инженерно-геологическое опробование сосредоточивают преимущественно на ключевых участках. Полученная на них инженерно-геологическая информация распространяется на часть территории съемки, квазиоднородную по компонентам инженерно-геологических условий. В ходе экстраполяции данных об инженерно-геологических условиях используют метод ландшафтных индикаторов. Квазиоднородные по компонентам инженерно-геологических условий области устанавливают с учетом ландшафтного районирования территории.
На ключевых участках изучают либо наиболее типичные для квазиоднородной области компоненты инженерно-геологических условий, либо отдельные, не типичные, но наиболее отчетливо выраженные компоненты инженерно-геологических условий и проявления геологических процессов. В первом случае говорят о ключевых участках общего назначения, во втором — специального назначения. Участки общего назначения могут быть эталонными и граничными. Граничные располагают в местах сопряжения нескольких природно-территориальных комплексов (ПТК).
Число и положение граничных участков устанавливают на основании анализа ландшафтной структуры территории, определяемой пространственными отношениями ПТК разных категорий. Метод расчета числа ключевых участков разработан М. И. Горальчук и Е. С. Мельниковым. Задачу о числе участков они предлагают решать в два этапа. На первом этапе определяют площадь каждого типа ПТК — ƒi по схеме ландшафтного районирования (число типов ПТК — т). Оценивают относительную сложность каждого типа ПТК в баллах — ki устанавливают суммарную площадь ключевых участков Σƒky, учитывая объемы работ, которые может выполнить на ключевых участках съемочная партия. Долю площади детальных исследований в пределах территории, занимаемой каждым типом ПТК, определяют из выражения
а число участков находят как Σ ƒky:s, где s - площадь ключевого участка (от 20 до 40 км2). После получения данных детальных исследований на ключевых участках можно уточнить их число и местоположение.
Последовательность операций при этом такова:
- по аэрофотосхемам подсчитывают число контуров ПТК каждого типа — Ni;
- для наиболее варьирующего классификационного показателя рассчитывают V1i — коэффициент изменчивости для всех ПТК i-огo типа; V2i коэффициент изменчивости среднего арифметического значения того же показателя между ПТК i-ro типа;
- задав величины доверительной вероятности а и относительной точности р (%),
находят число пунктов получения информации на ключевом участке по формуле:
- число ключевых участков в пределах территории распространения ПТК i-ого
типа n2i определяют по формуле:
где A = p² : t²α (α принимают не выше 0,8, р = 10 %).
На ключевых участках исследования проводят в масштабе 1:25 000 (при масштабе съемки 1 : 200 000) или 1 : 50 000 (при масштабе съемки 1:500 000).
На опорных профилях, ориентированных по главным направлениям изменчивости, проводят геофизические исследования, динамическую или статическую пенетрацию, пепетрационно-каротажные работы. Цель работ на опорных профилях заключается в получении данных, необходимых для составления инженерно-геологических разрезов по ξ1 и ξ2, в получении случайных последовательностей показателей свойств по ξ1 и ξ2, необходимых для оценки режимов их изменчивости, расчета ширины квазиоднородной зоны, расчета параметров cппинфов, уточнения но показателям свойств положения геологических границ в местах сечения их линией профиля. Точки геофизических наблюдений, динамического или статического зондирования располагают на опорном профиле на расстояниях, полученных расчетом.
С этой целью на небольшом отрезке опорного профиля длиной 5-7 км реализуют несколько испытаний ВЭЗ или динамическим зондированием и по полученной информации рассчитывают одномерную систему опробования, определяя Δξ. Горно-буровые работы и инженерно-геологическое опробование ведут преимущественно на ключевых участках. За пределами ключевых участков эти работы выполняют в местах, интересных и важных в геологическом отношении. На ключевых участках реализуют двумерные регулярные cппинфы, для расчета объема и параметров которых используют данные, полученные на опорных профилях или в процессе рекогносцировочных работ по опробованию.
Глубина горно-буровых выработок устанавливается с таким расчетом, чтобы они вскрыли толщу горных пород до нижней границы возможной сферы взаимодействия геологической среды с сооружением. Обычно глубина выработок при среднемасштабной инженерно-геологической съемке составляет 15-20 м. В процессе опробования отбирают образцы пород с целью определения классификационных показателей. Для выделенных МГТ-1 показатели приводятся в табличных приложениях к карте инженерно-геологических условий в виде размахов значений. Доверительная вероятность, с которой подсчитывают оценки классификационных показателей и число проб, не превышает 0,8. Разрез пород на ключевом участке по данным горно-буровых работ и опробования должен быть расчленен на геологические тела категории МГТ-2.
Для каждого тела подсчитывают оценки средних значений классификационных показателей. На ключевых участках проводят ландшафтно-индикационные исследования, в основе которых лежит ландшафтная привязка горно-буровых работ и работ по опробованию к соответствующим компонентам ПТК (рельефу, растительному покрову, элементам гидросети). Данные ландшафтно-индикационных исследований используют для экстраполяции инженерно-геологической информации, полученной на ключевом участке, на квазиоднородную по инженерно-геологическим условиям область, предварительно выделенную по схеме ландшафтного районирования (по АКФМ). Правильность экстраполяции проверяется путем постановки контрольных геологических наблюдений.