Общие приемы геологических работ и полевых обследований грунтов

Введение

Дорожное строительство предъявляет к инженерной геологии большие требования, связанные с необходимостью обоснования правильного выбора трассы дороги, проекта ее земляного полотна, разработки комплекса инженерных сооружений, обеспечивающих устойчивость и нормальные условия эксплуатации дороги.

Серьезные задачи ставятся также в связи с необходимостью поиска и разведки месторождений дорожно-строительных материалов, источников водоснабжения.

Разнообразные геологические процессы и явления (оползни, обвалы, снежные лавины, мерзлотные процессы, текучие воды, осадки и тд.), постоянно угрожающие устойчивости земляного полотна, вызывают его деформации, которые нарушают нормальные условия эксплуатации и часто приводят к авариям и катастрофам. Все это требует от строителей автомобильных дорог изучения условий возникновения и характера протекания различных геологических процессов, а также знания о составе и свойствах грунтов, используемых в качестве естественного основания или дорожно-строительных материалов.

Способы бурения скважин

 

Механическое бурение неглубоких скважин при изысканиях автомобильных дорог осуществляется четырьмя основными методами:

- колонковым;

- ударно-вибрационным;

- ударно-канатным;

- шнековым.

Колонковое бурение — вид быстровращательного бурения (300-500 об/мин.), при котором разрушение породы происходит по наружной кольцевой части забоя с выбуриванием столбика (колонки) породы - керна. Данная разновидность бурения является одним из основных технических средств разведки месторождений твердых полезных ископаемых.

Колонковое бурение имеет большое преимущество перед другими способами бурения, давая из выбуриваемой породы керны—столбики пород ненарушенной структуры. Для этого керн периодически заклинивают, отрывают от забоя и поднимают на поверхность.

При этом производят промывку забоя скважины (водой или глинистым раствором) или продувку сжатым воздухом. При этом продувка имеет ряд преимуществ перед промывкой:

- не требуется воды;

- не размывает керн и забой;

- исключает дополнительное увлажнение грунта.

Керн - колонка неразрешенной горной породы, извлекаемая из забоя скважины, является важнейшим геологическим материалом, используемым для изучения вещественного состава, структуры и других свойств породы.

Особенности колонкового бурения:

- из скважины извлекают керны;

- возможность бурения под различными углами к горизонту, в породах любой твердости и устойчивости;

- малый диаметр скважины при её большой глубине;

- применение относительно легкого оборудования.

Колонковое бурение производится буровой установкой преимущественно в скальных и полускальных породах. При условии использовании глинистой промывки (на буровой установке монтируется насос, а не компрессор) его можно применять в плотных связных и рыхлых породах.

 

Вибрационное бурение – это бурение при котором для разрушения породы на забое скважины используются механические колебания большой частоты, создаваемые вибрационной машиной и передаваемые породоразрушительному инструменту (кольцевому наконечнику виброзонда с острой режущей кромкой на нижнем торце) через колонну бурильных труб.

Виброзонд – труба длиной 0,5-3 м, имеющая по всей длине прорези для очистки зонда от пустой породы. Начальный диаметр бурения 127-146 мм.

Метод вибрационного бурения весьма производителен, до 70 м в смену. Применяется для проходки рыхлых пород, не содержащих значительной примеси крупнообломочных материалов. Внедрение наконечника происходит за счет вибрации, собственного веса и веса вибратора, а также при помощи вибратора (ударно-вибрационный метод). За счет вибрации происходит резкое снижение лобового и бокового сопротивления внедрению трубы в песках и супесях.

 

Ударно-канатный вид бурения рекомендуется для разведки различных рыхлых пород, скальных и полускальных, а так же в тех случаях, когда не требуется изучать структуру и механические свойства пород. Может вестись сплошным и кольцевым забоем. При бурении сплошным забоем проходка скважины производится путем сбрасывания на забой долота с последующим извлечением его из породы. При бурении кольцевым забоем бурение осуществляется забивкой забивного стакана с последующим подъемом.

(Долото́ — инструмент для механического разрушения и дробления горных пород при бурении скважин.

применяются в бурении: а) для создания воронки в случае перехода от большего диаметра долота к меньшему; б) при сбивании в сторону мелких кусков металла в скважине; в) для создания конуса на забое скважины для ловли мелких кусков металла; г) при промывке скважины после длительного простоя во избежание забуривавия нового ствола, применяемого при бурении пород мягких и средней крепости.)

 

Шнековое бурение – вращательное бурение, при котором разрушенная на забое порода выдается на поверхность винтовым транспортером (шнеком). Применяется для бурения песчано-глинистых грунтов, мягкой гальки и щебня.

Шнековое бурение скважин глубиной до 7-10 м при инженерно-геологических изысканиях может производится механическим пробоотборником или мотобуром. При больших глубинах – специальными шнековыми буровыми установками.

(Мотобур, буровая переносная установка для проходки поисково-картировочных, инженерно-геологических и взрывных скважин диаметром 50—100 мм на глубину до 10 м в рыхлых и мягких породах.)

Шнековое бурение производительно, но не обеспечивает точной характеристики разреза. Поэтому при шнековом бурении также как при ударно-канатном и вибрационном, в случае необходимости изучение механических свойств породы в естественном состоянии, следует осуществлять отбор монолитов пород при помощи грунтоносов.

(Грунтонос — прибор для взятия с забоя скважины, из горных выработок или со дна озер образцов грунтов твердой, полутвердой, тугопластичной и мягкопластичной консистенции (глины, песка, суглинка, супеси) с сохранением их природного сложения и влажности.)

Наибольший интерес представляет забивной грунтонос ГК-З конструкции Гидропроекта (рис.1).

 

Основные узлы – керноприемный разъемный стакан и ударная часть. Керноприемный стакан состоит из двух полугильз 9, корпуса 10 и ввинченной в него головки 6. Полугильзы размещаются внутри корпуса. В нижней части они снабжены режущими полубашмаками, а в верхней к ним прикреплены два полузамка 8. Оба полузамка и головка скреплены стопорным винтом 7. Ударная часть состоит из направляющей штанги 5, ударника 4, муфты 3, корпуса ударника 2 и переходника 1, на который навинчивается колонна бурильных труб. Ударник вместе с переходником и собственным корпусом движется по направляющей штанге и наносит удары по верхней части головки 6. За счет этого керноприемный стакан погружается в грунт на заданную глубину. При подъеме грунтоноса на поверхность верхний торец ударника упирается в муфту 3. Грунтоносу придаются две полугильзы, оборудованные в нижней части лепестками для удержания монолита.

 

 

Рис. 1 — Грунтонос ГК-3

Как уже отмечалось ранее при бурении в труднодоступных районах или для проходки небольшого количества скважин в мягких породах когда не целесообразно и экономически не выгодно механическое бурение применяется ручное ударно-вращательное бурение.

Породоразрушающими инструментами являются:

-для вращательного бурения – спиральный бур (змеевик), ложковый бур;

(Буровая ложка (ложковый бур) — буровой инструмент для мелкого (ручного) бурения в мягких или рыхлых породах.)

-для ударного бурения – долото (плоское, двутавровое, крестовое и пирамидальное).

Для подъема разбуренной породы при ударном способе применяется желонка.

(Желонка — цилиндрический сосуд, служащий для извлечения жидкости или буровой грязи из скважины.)

 

 

Полевая документация

Кроме бурового журнала или журнала шурфования, являющимися первичными исходными документами, составляются следующие документы:

- грунтовые (геологические) колонки

- план расположения скважин или шурфов

- инженерно-геологические разрезы

- отчет, а при малом объеме работ пояснительная записка

Для сложных и неблагоприятных участков (оползневые, глубокие выемки, участки с просадочными грунтами) составляются инженерно-геологические карты крупного масштаба.

Геологическая колонка представляет разрез по скважине или шурфу. Для ее составления необходимо знать отметку поверхности места заложения скважины (устья скважины), а также иметь буровой журнал со всеми записями относящимися к данной скважине.

(Колонка инженерно-геологическая - изображение вертикального сечения геологического разреза в точке наблюдения, отображающее характеристику инженерно-геологических условий.)

Инженерно-геологический разрез представляет собой вертикальный разрез поверхностной толщи грунтов вдоль заданного направления и в пределах изученной глубины.

Разрез является геологическим документом показывающим последовательность залегания горных пород, их выдержанность, механический состав, естественную связь между собой, УГВ.

При обследовании дорожной трассы составляется упрощенный инженерно-геологический разрез, получивший название продольного грунтового разреза, который наносится на продольный профиль проектируемой дороги.

 

Этот документ составляется в следующем порядке:

1. На продольном профиле а/д на расстоянии 2 см ниже черной линии (поверхности земли) проводят параллельную линию. На ней в местах закладки шурфов помещают колонки грунтов. Вертикальный масштаб для грунтов при этом 1:50, горизонтальный – в соответствии с масштабом продольного профиля трассы дороги.

Одноименные грунты на смежных колонках соединяются прямыми линиями, между колонками грунтов делают надписи наименования грунтов по гранулометрическому составу.

2. На колонке грунтов наносят также другие данные, существенным образом влияющие на устойчивость дорожного полотна: УГВ, границы оглеения, уровень многолетней мерзлоты.

(Глей, оглеенный горизонт, часть почвенного профиля, характеризующаяся зелёной, голубой, сизой или неоднородной сизо-ржавой окраской, бесструктурностью и низкой порозностью. Образуется в результате оглеения почв — сложного комплекса процессов, преимущественно микробиологической и биохимической природы, включающего: восстановление минеральных и органических веществ с образованием легкоподвижных форм закиси железа, марганца, алюминия и др. элементов, накапливающихся в почве; трансформацию гуминовых кислот в фульвокислоты; подкисление реакции почвы с вхождением в поглощающий комплекс двухвалентного железа, водорода, алюминия; разрушение минералов — алюмосиликатов с новообразованием глинных минералов, содержащих двухвалентное железо, и ряд др. явлений. Развивается в различных заболоченных и болотных почвах в горизонтах с затруднённым доступом или без доступа кислорода (под влиянием грунтовых или поверхностных вод).)

3. В особой графе ниже километровых и пикетных отметок вычерчивается план придорожной полосы на 100 м в обе стороны от оси трассы в масштабе продольного профиля.

Кроме этих данных на продольном профиле в горизонтальном направлении наносятся проектные данные уклонов и отметок кюветов и резервов. Указываются пикеты, километры и другие технические данные.

(Кювет - боковая сточная канава трапецеидального сечения для отвода поверхностных вод с полотна и откосов выемки дороги.

Резервы - неглубокие выработки вдоль дороги, из которых был взят грунт для отсыпки насыпи. Боковые резервы, так же как и кюветы, являются средством водоотвода.

Пикет - на российских автомобильных дорогах длина пути, равная 100 м)

 

Отчет о полевых грунтовых обследованиях дорожной трассы должен включать следующие данные:

1. характеристика климата местности;

2. описание растительности на определенных участках;

3. описание рельефа;

4. характеристика геологического строения местности с описанием наиболее характерных шурфов, скважин, естественных обнажений;

5. гидрологическая и гидрогеологическая характеристика с описанием условий поверхностного стока, грунтовых вод и верховодки;

6. подробное характеристика грунтов, используемых в качестве естественных оснований под сооружения и в качестве материала для насыпи;

7. описание болот;

8. характеристика местных естественных строительных материалов;

9. указание на наличие в районе оползней, карстовых явлений.

В заключении отчета дается общая оценка природной обстановке применительно к условиям возведения сооружений.

 

Осыпи и обвалы.

 

Образовавшиеся на крутых склонах гор (косогорах) продукты геологического выветривания горных пород в виде мелкого щебня или дресвы под действием силы тяжести перемещаются к подножиям склонов, где образуют конические накопления получившие название осыпей.

Дресва - рыхлые осадочные горные породы, образовавшиеся в результате механического разрушения самых разных горных пород (обломочные). Они представляют собой скопление крупных (200−20 мм — щебень, 20−2 мм — дресва) угловатых обломков. Если таких обломков в составе грунта содержится более 50%, то грунт называют щебенистым, либо дресвяным.

Осыпи бывают действующие, т.е. обнаженные, не заросшие растительностью, весьма подвижные, и затухшие, т.е. задерненные, неподвижные. Действующие осыпи создают опасность при проложении и эксплуатации автомобильной дороги в горах, так как легко могут придти в движение, т.е. сползти и засыпать дорогу. Сползание действующих осыпей происходит при их увлажнении и сопровождается смещением всей осыпи или некоторой ее части.

Наклон поверхности смещенной осыпи обычно соответствует естественному углу откоса породы в насыщенном водой состоянии.

Обвалом называют внезапный отрыв от массива больших масс горных пород, которые устремляются вниз, опрокидывая и разрушая встретившиеся на пути скалистые выступы.

Обвалы происходят из-за неравномерного физико-химического выветривания пород на вершинах гор или на крутых скалистых склонах у щелевидных долин горных рек. Больше это относится к сильно трещиноватым породам – известнякам, песчаникам, базальтам, порфирам, диабазам, реже к глубинным изверженным горным породам.

В местах заложения глубоких выемок оползневые участки и косогоры подвергаются особенно тщательному обследованию.

Задачами обследования являются:

1. установление порядка напластований и характер грунтов залегающих на участке будущих работ, определение степени трудности их разработки,

2. выявление условий залегания грунтов (горизонтальное, наклонное, складкообразное и др.)

3. выявление водоносности отдельных пластов, направления, скорости, расхода грунтового потока и фильтрующих свойств водоносных пород,

4. установление степени устойчивости откосов выемки и грунтов основания, наметка мероприятий по их укреплению,

5. определение способов разработки и путей использования грунтов выемки.

 

Для размещения этих задач на изучаемом участке закладываются шурфы или скважины, которые размещаются так, чтобы в дальнейшем через них можно было провести продольный разрез по оси трассы и один или несколько, в зависимости от длины выемки, поперечных разрезов.

 

 

Расстояние между выработками 50-100 м устанавливается в зависимости от длины выемки, рельефа местности, степени сложности геологических условий. Шурфы или скважины должны закладываться на 2 м ниже отметки проектируемой выемки. В результате обследования составляются:

1. план расположений скважин (шурфов) на изученном участке с показанием оси трассы, привязкой к пикетажу и нанесением ситуации местности,

2. геологические колонки по всем шурфам (скважинам), заложенным на участке,

3. продольный и поперечный грунтовые разрезы,

4. пояснительная записка с подробным изложением геологических условий и их оценкой.

 

Обследование болот

При изыскании дорог болота стремятся обходить. Если же по условиям проектирования этого сделать нельзя, то их тщательно обследуют с целью выбора того или иного способа возведения на них насыпи, а в определенных случаях и с целью выбора наилучшего варианта перехода через болото.

Болото — участок суши (или ландшафта), характеризующийся избыточным увлажнением, сточными или проточными водами, но без постоянного слоя воды на поверхности. Для болота характерно отложение на поверхности почвы неполно разложившегося органического вещества, превращающегося в дальнейшем в торф. Слой торфа в болотах не менее 30 см, если меньше, то это заболоченные земли.

Задачами обследования являются:

1. определение вида болота и условий питания его водой;

2. выявление глубины и рельефа дна болота в полосе перехода через него;

3. определение вида и физико-механических свойств торфа (по слоям), сапропеля и минерального дна;

4. выбор наилучшего варианта перехода через болото.

( Виды болот:

Низинные — расположены в низких местах, характерная растительность — ольха, берёза, осока, тростник, рогоз.

Переходные — характерны берёза, сосна, осоки, сфагновые мхи.

Верховые — расположены на водоразделах, вода в них резко кислая, растительность — лиственница, багульник, кассандра, клюква, пушица, шейхцерия. В свою очередь они делятся на два типа:

Лесные — покрыты низкой сосной, вересковыми кустарниками, сфагнумом.

Грядово-мочажинные — похожи на лесные, но покрыты торфяными кочками и деревья на них практически не встречаются.

Сапропель – пресноводный ил, образовавшийся на дне застойных водоемов из продуктов распада растительных и животных организмов и содержащий более 10 % (по массе) органического вещества в виде гумуса и растительных остатков.)

Работы по обследованию болот включают в себя составление плана болота в месте перехода, зондировку болота, лабораторные исследования, камеральную обработку материалов. План болота составляют путем простейшей инструментальной съемки.

На план болота наносятся контуры болота, растительность, незаросшие водные пространства («окнища»), места заложения буровых скважин.

Зондировка болота проводится с целью определения его глубины, мощности, состава торфа и сапропеля, а также отбора их проб для лабораторных испытаний. Зондировку скважины располагают по поперечникам так, чтобы среднее из них лежали на оси дорожной трассы. Это позволяет проследить изменения глубины болота и в продольном и в поперечном направлениях. Расстояние между скважинами в поперечнике и между поперечниками не должно быть больше 20-30м

 

 

При этом, если между соседними скважинами глубина болота более 1 м, закладывают дополнительную промежуточную скважину.

При пересечении большого однородного болотного массива, расстояние между скважинами может быть увеличено. Бурение скважин ведется специальными болотными бурами с отбором проб грунта нарушенного сложения и монолитов через каждые 0,5-1 м.

В результате полевых обследований болота составляют не только план болота на участке пересечения его дорожной трассой, но и продольный и поперечные разрезы.

 

Рисунок – Схематический продольный разрез через болото

 

 

Лабораторные исследования отобранных проб торфа и сапропеля уточняют полевые характеристики в отношении вида, степени разложения, растекаемости и влажности. Кроме того при необходимости в лаборатории определяют зольность и сжимаемость торфа.

Общая оценка болота делается исходя из способности торфяной залежи воспринимать внешнюю нагрузку (несущая способность). В соответствии с несущей способностью устанавливают высот насыпи на болоте и способ ее возведения.

 

Подготовительные работы.

Перед производством поисков тщательно изучают литературу и картографические материалы, относящиеся к району изыскания. Весьма полезны при этом геологические материалы (описание отдельных районов, материалы геологического исследования района, подробные геологические карты с пояснительной запиской) и материалы по характеристики минерального сырья области или республики (описание строительных материалов, карты карьеров, карты сырьевых ресурсов), имеющиеся в фондах территориальных административных органов и геологических организаций.

По собранным данным можно составить первое представление о возможности обеспечения строящейся дороги местными дорожно-строительными материалами.

 

Полевые работы.

В зависимости от степени насыщенности района природными материалами ширина полосы, в границах которой ведутся обследования карьеров и месторождений, может колебаться в широких пределах. Чаще всего она доходит до 10-20 км для песка, до 20 км и более для гравия и камня.

В горной местности или местности богатой строительными материалами ширина полосы может быть уменьшена; в местности бедной материалами – наоборот.

По прибытии к месту расположения карьера осматривают места выходов материала на дневную поверхность для установления его наименования и качества. Если при этом естественное обнажение, старые разработки, шурфы, ямы обваливались и не дают возможности ознакомиться с материалом, то производят их расчистку. Качество материала является главным фактором при оценке месторождения. По этой причине прежде всего знакомятся с качеством материала путем его внешнего осмотра и простейших испытаний:

-для песка определяют крупность зерен и степень загрязненности пылевато-глинистыми частицами,

-для гравия определяют гранулометрический и петрографический состав.

Для каменных материалов определяют цвет, структуру, минеральный состав, наименование породы, степень ее выветренности, прочность при испытании ударом молотка, степень однородности породы, трещиноватость и т.п. Одновременно с этим отбирают типичные пробы для лабораторных испытаний. При обследовании месторождений и карьеров подробно описывают имеющиеся обнажения или скрытые стенки расчисток, измеряют мощность пород, лежащих над полезной толщей (вскрыша), и мощность полезной толщи. По имеющимся на обследуемом участке обнажениям, расчисткам и другим выработкам, а также по рельефу местности судят о распространении материала и составляют предварительные суждения о его количестве (запасе).

Для характеристики карьера важно также знать расстояние от него до строительного объекта (дорога, мост), состояние подъездных путей к карьеру, характер угодья, где располагается карьер (лес, луг, пашня), наилучшее время года для его разработки и прочее. Все полученные во время обследования данные заносят в полевой журнал, в нем же делаются зарисовки обнажения или расчисток. Знакомство с естественными обнажениями, обследования речных долин позволяет составить суждение о том, какие материалы могут быть встречены в данном районе. При благоприятных условиях такие обнажения могут служить и местом разработки материалов.

Аллювиальные (речные) отложения представлены обычно песчаными и гравийными материалами. Они залегают в виде кос, узких береговых лент, полуостровов или островов. Их мощность от 0,25 м до 2 м и более, вскрыша отсутствует (самые молодые отложения), либо сравнительно небольшая.

Гравийные или песчаные древние аллювиальные отношения обычно приурочены к более высокой террасе, их мощность бывает значительно больше. Для большинства аллювиальных отложений характерна малая загрязненность пылевато-глинистыми частицами, что является их достоинством.

При осмотре оврагов могут быть обнаружены такие же естественные отложения, как и по берегам рек. Если качество вскрытых оврагом горных пород хорошее, а вскрыша небольшая, то эти обнажения могут служить местом разработки материалов. В областях распространения ледниковых отложений на возвышенных элементах рельефа могут быть обнаружены залежи валунов, гравия и песка. Гравийно-валунные отложения часто приурочены к конечным моренам отдельных отрогов ледников или к озам и представляют собой холмы или удлиненные валы. В горной местности на крутых склонах на дневную поверхность могут выходить наиболее прочные каменные горные породы. В предгорных районах залежи гравия или естественного щебня могут быть обнаружены в местах современных или прежних выходов горных потоков в прилегающую к горам равнину (пролювиальные отложения). При поисках строительных материалов можно руководствоваться следующими внешними признаками:

1. произрастание сосны часто указывает на наличие хорошо дренируемых грунтов – песка, гравия, дресвы, естественного щебня;

2. наличие в поверхностных слоях грунтов гравийных зерен, щебня в заметных количествах указывает на то, что на небольшой глубине возможно встретятся залежи гравийного материала камня;

3. если коренные отложения данной местности представлены скальными породами высокой прочности, то по берегам рек может быть встречен гравий. Наибольшее его количество может быть обнаружено, когда коренные породы представлены конгломератами.

В результате поисков составляются следующие документы:

1. план-схема трассы с нанесением на нее всех выявленных при поисках месторождений и карьеров. При наличии карты крупного масштаба трассы выявленные места и карьеры наносят на карту.

2. ведомость месторождений и карьеров,

3. ведомость характерных анализов и испытаний материалов,

4. пояснительная записка, в которой даются краткая характеристика размещения месторождений и карьеров вдоль трассы и качественная оценка материала, а также излагаются соображения о снабжении проектируемой дороги дорожно-строительными материалами.

 

Предварительная разведка дорожно-строительных материалов.

 

Целью предварительной разведки является:

-установление границ распространения полезного ископаемого и выявление участков наиболее пригодных для эксплуатации в первую очередь. Этот вид работ называется оконтуриванием месторождений;

-определение площади контура и расчет количества запасов материалов в месторождении;

-изучение качества материалов в месторождении;

Установление условий залегания полезного ископаемого (глубина залегания, мощность вскрыши, мощность полезной толщи, простирания, падение и угол падения пластов подземной воды и т.д.);

-уточнение условий транспортировки материалов из месторождения.

Экономическую целесообразность разработки во многом определяет соотношение между мощностью вскрышных пород и мощностью полезного ископаемого.

Отношение мощности вскрыши (Н) к полезной толще (h) носит название геологического коэффициента I, при этом имеющиеся среди полезной толщи прослойки «пустой»породы причисляются к вскрышным породам. Например, для месторождения известняка показанного на рисунке:

 

Н₁ – мощность вскрыши (суглинок),

h₁ – полезная толща,

Н₂ – мощность «пустой» породы (глина, другая прослойка),

h₁ – полезная порода,

П – песок (подошва известняка).

 

где H и h подставлены в метрах.

Ценность месторождений будет тем значительней, чем меньшую величину имеет коэффициент I.

При I=0 полезное ископаемое будет залегать на поверхности и разработка такого месторождения наиболее экономически выгодна.

В случае положительного решения о возможности укрепления вскрыши, «пустой» породы или некондиционных по своим свойствам отдельных прослоек породы вяжущими материалами, экономическая целесообразность разработки такого месторождения резко возрастает.

Для определения границ распространения полезных ископаемых на выявленном поисками участке закладываются шурфы или буровые скважины. Намечая места заложения шурфов учитывают все старые выработки, обнажения и расчистки, имеющиеся на изучаемой территории.

 

 

При разведке гранитов и других магматических горных пород ограничиваются изучением имеющихся обнажений и заложением неглубоких шурфов (2-5 м) для определения мощности вскрыши и выветренной толщи породы (элювия).

При разведке осадочных горных пород закладывают шурфы или скважины на глубину намечаемой эксплуатации месторождения.

Качество закладываемых шурфов устанавливается в зависимости от сложности геологического строения и рельефа местности, а также от количества материалов, намечаемых к использованию из данного месторождения. Выработки на изучаемом участке располагаются в виде правильной сетки. Расстояния между выработками и разведочными линиями чаще всего составляют 50-100 м в зависимости от местных условий.

 

Подсчет запасов.

 

На план месторождений, составленный инструментальной съемкой (масштаб плана 1:2000) наносят точки заложения шурфов (скважин) и отмечают для каждого шурфа мощность вскрыши полезного слоя. Все выработки, имеющие удовлетворительный геологический коэффициент, считаются положительными и должны попасть в контур подсчета запасов.

 

Рис – контур подсчета запасов:

скважины 2,4,5,8,9,11 – положительные (вскрыли полезный материал);

скважины 1,3,6,7,10,12 – отрицательные (полезный материал отсутствует).

 

Выработки с большой вскрышей и малой мощностью полезного слоя или вовсе не содержащие полезного материала должны остаться вне контура.

Границы наиболее выгодного для эксплуатации залегания полезного ископаемого проводятся по крайним положительным выработкам. Естественно, что при малом количестве шурфов, закладываемых во время предварительной разведки, контур подсчета запасов будет установлен приблизительно.

Площадь контура подсчитывается следующим образом:

Вся оконтуренная часть территории делится на несколько правильных геометрических фигур (треугольники, квадраты, прямоугольники).

Площадь каждой фигуры (S₁, S₂, S₃,…, S_n) подсчитывается исходя из масштаба плана.

Сумма площадей всех выделенных фигур дает площадь контура S

S=S₁+ S₂+ S₃+…+ S_n

Подсчет запасов полезных ископаемых на оконтуренной территории проводится различными методами. При разведке карьеров дорожно-строительных материалов чаще всего применяют среднеарифметический метод или метод поперечных сечений.

Суть первого метода заключается в том, что по данным всех выработок, входящих в контур подсчета запасов, определяется средняя мощность полезной толщи

 

 

Тогда запасы (V) будут равны произведению площади контура подсчета запасов на среднюю мощность полезной толщи (h_ср)

,[м³]

 

Качество материалов

Для изучения качества материалов из наиболее характерных шурфов отбирают пробы в количестве достаточном для производства лабораторных испытаний:

1. для песка – 2-3 кг зависимости от крупности зерен;

2. для гравийных материалов при наибольшей крупности зерен 60 мм – 15-20 кг;

3. для камня – 15-20 кг и более.

Пробы должны быть отобраны таким образом, чтобы они были характерны для данного месторождения, слоя, шурфа и отражали их качество. Для характеристики условий залегания материала в месторождении составляют один или несколько геологических разрезов по наиболее характерным направлениям. Эти разрезы дадут возможность составить суждение о том, как залегает полезная толща и вскрыша:

-наклонно или горизонтально,

-в виде выдержанного пласта или гнездообразно.

При предварительной разведке выясняется вопрос о грунтовых водах:

-устанавливают с какой глубины они появляются,

-какова интенсивность их поступления.

Эти данные необходимы при оценке месторождений и при решении вопросов, связанных с его разработкой.

Если при поисках карьеров и месторождений не были собраны достаточные данные о состоянии транспортных путей, расстояние от месторождения до различных точек трассы и т.п., то все эти данные выясняются при предварительной разведке.

 

Документация.

В итоге проведения предварительной разведки составляются документы, которые входят в состав технического проекта дороги:

1. карта крупного масштаба с нанесенной на ней трассой дороги и обозначением разведанных месторождений и карьеров,

2. ведомость разведочных месторождений и карьеров,

3. паспорт каждого разведанного месторождения или карьера, в который входят:

а) план расположения выработок с нанесенной ситуацией по горизонталям через 1 м и контуром подсчета запасов,

б) таблица основных показателей разведки по отдельным выработкам (мощность вскрыши и полезной толщи, геологический коэффициент, относительные отметки устья, шурфов или скважин),

в) геологические разрезы по наиболее характерным направлениям и наиболее характерные геологические колонки,

г) таблица исходных данных для подсчета запасов и запасы по отдельным геометрическим элементам и контуру в целом,

д) главнейшие характеристики относящиеся к месту нахождения карьера, условиям разработки и транспортировки,

е) таблица результатов лабораторных испытаний основных проб.

Все перечисленные материалы помещаются на одном листе.

 

4. пояснительная записка по обеспечению строящейся дороги строительными материалами

 

Введение

Дорожное строительство предъявляет к инженерной геологии большие требования, связанные с необходимостью обоснования правильного выбора трассы дороги, проекта ее земляного полотна, разработки комплекса инженерных сооружений, обеспечивающих устойчивость и нормальные условия эксплуатации дороги.

Серьезные задачи ставятся также в связи с необходимостью поиска и разведки месторождений дорожно-строительных материалов, источников водоснабжения.

Разнообразные геологические процессы и явления (оползни, обвалы, снежные лавины, мерзлотные процессы, текучие воды, осадки и тд.), постоянно угрожающие устойчивости земляного полотна, вызывают его деформации, которые нарушают нормальные условия эксплуатации и часто приводят к авариям и катастрофам. Все это требует от строителей автомобильных дорог изучения условий возникновения и характера протекания различных геологических процессов, а также знания о составе и свойствах грунтов, используемых в качестве естественного основания или дорожно-строительных материалов.

Общие приемы геологических работ и полевых обследований грунтов

 

Общими приемами геологических работ являются:

- маршрутные наблюдения (рекогносцировочное обследование);

Рекогносцировка – осмотр и обследование местности с целью выбора положения астрономических и геодезических опорных пунктов для обоснования топографических съёмок. Сопровождается расчётами высоты геодезических сигналов, устанавливаемых в опорных пунктах и обеспечивающих видимость между ними; при расчётах учитывается кривизна Земли, особенности рельефа и местные препятствия. Предварительное обследован