Методы инженерно-геологических изысканий для обоснования рабочей документации
Условия инженерной задачи, такие как доработка и уточнение технических решений, разработка детальных конструктивных решений для отдельных гидротехнических сооружений, составление окончательного варианта проекта производства строительных работ и др., требуют проведения инженерно-геологических изысканий в пределах предполагаемых сфер взаимодействия отдельных сооружений. Изыскания должны дать материалы для составления расчетных схем, прогноза инженерно-геологических процессов, а также данные для составления проекта строительных работ.
Главным методом изысканий является детальная инженерно-геологическая разведка.
Горные и буровые выработки располагают на местах строительства плотин, водосбросов, зданий ГЭС, шлюзов, подводящих, отводящих. И деривационных каналов, противофильтрациопных завес, дренажа, дамб и др. Выработки размещают по расчетным сечениям, по осям и контурам сооружения (рис. 13.2). Глубина выработок определяется сферой взаимодействия. По сравнению с изысканиями для проекта большее значение приобретает проходка шурфов, штолен, выработок нестандартного сечения для проведения опытных (опытно-строительных) работ, скважин большого диаметра.
На местах размещения фундаментов ответственных сооружений проводят опытные нагрузки на штампы (на сваи), опытные сдвиги целиков, обрушения (выпирания, раздавливание) призм. На площадке размещения сооружения проводят до пяти испытаний.
В процессе инженерно-геологического опробования по расчетным сечениям каждой зоны сферы взаимодействия сооружения получают данные для уточнения положения границ инженерно-геологических элементов и установления показателей их свойств, которые используются в расчетах процессов.
Объем опробования должен быть достаточным для проведения статистических расчетов (оценка законов распределения, проверка статистической однородности геологических тел по показателям, используемым в расчетах, оценка средних значений и мер их рассеяния). Значения показателей свойств грунтов, используемых при расчетах оснований, получают в лабораторных условиях в ходе модельных испытаний.
Условия и режим их проведения должны отвечать основным этапам развития и функционирования сферы взаимодействия (например, периодам нагрузки пород основания, начала уплотнения пород основания под нагрузкой от сооружения, относительной консолидации грунтов основания, наполнения водохранилища до НПУ).
Геофизические работы выполняют с целью уточнения отдельных вопросов, связанных с прогнозом инженерно-геологических и гидрогеологических процессов. Опытно-фильтрационные работы проводят с целью получения информации, необходимой для уточнения проектных решений в отношении: плотности и глубины противофильтрациопных завес, водоотлива из строительных котлованов, тоннелей, глубинного водопонижения, расчета дренажей. Гидрогеологические работы продолжают изучение режима подземных вод, начатое при изысканиях для проекта. Для этого расширяют сеть наблюдательных скважин, располагаемых по расчетным сечениям, внутри контуров зон изменения гидродинамического режима подземных вод. В скважинах проводят также опытно-фильтрационные исследования.
Изыскание для обоснования РД обычно включает моделирование гидрогеологических
и инженерно-геологических процессов. Для моделирования напряженного состояния
пород, вскрытых выемками и находящихся под нагрузкой от сооружения, применяют
поляризационный метод, метод эквивалентных материалов и др. Поле напряжений в
естественных склонах и откосах выемок получают также методом конечных элементов.
Для получения моделей полей геологических параметров используют методы
ортогональных полиномов, сплайн-интерполяции, МАКФ, самоорганизации. Модели
реализуют на ЭВМ. Для гидрогеологического моделирования применяют различные
математические методы. Моделирование процессов выполняют по специальной
программе.
На стадии РД ответственных сооружений проводят опытно-строительные
работы: строительство опытных котлованов, участков противофильтрационных завес,
опытное водопонижение, строительство опытных участков трасс деривации, частей
земляных сооружений (отработка технологии намыва или отсыпки грунтов). В ходе
этих работ ведутся инженерно-геологические наблюдения по контрольной сети
(реперы, пьезометры, датчики норового давления и другие устройства). Цель
наблюдений — проверка эффективности строительных работ и получение данных для
уточнения инженерно-геологических прогнозов.
В чаше водохранилища на опытных
створах продолжают инженерно-геологические наблюдения с целью получения данных,
на основе которых уточняют проект защитных мероприятий.
На перспективных месторождениях продолжают разведку строительных материалов. По данным предыдущих исследований рассчитывают трехмерный сппипф и размещают скважины и горные выработки (до 20 % от объема сппинфа) на площади месторождения.
По результатам разведки должны быть решены следующие
задачи.
1. Запасы должны быть переведены в категорию
А.
2. Оценены качество строительных материалов и соответствие их
требованиям проекта.
3. Оценены способы разработки
месторождения.
