Лекция №34

Методика инженерно-геологических изысканий (съёмки)

План:

1. Требования к инженерной геологии изучаемой горные породы

2. Состав инженерно-геологических изысканий

3. Методика и этапность изысканий

4. Выводы

Ключевые слова:Пояснительная записка, сбор и анализ, обобщение фондовых данных, маршрутные наблюдения, съемка, дешифрирование, режим подземных вод, масштаб, прогнозы, обзорные, региональные, среднемасштабные, крупномасштабные, висячий блок, лежачий блок.

 

Составная часть инженерно-геологических исследований инженерно-геологического исследования, рассматриваемые как самостоятельный вид производства, позволяющий получить необходимую информацию о составлении горных пород и массива. Инженерно – геологические изыскания предусматривают сбор, анализ и обобщение исследованных и природных данных о природных условиях района, а также приведение инженерно-геологической рекогносцировки, инженерно-геологической съёмки и инженерно – геологической разведки

1) Сбор и обработки различного материала (пояснит. записи) производят на всех стадиях изысканий, что позволяет разработать и уточнять района, намечать направления изысканий и устанавливать их оптимальный объём

2) Инженерно-геологическая рекогносцировка выполняется путём маршрутных наблюдений в регионе предлагаемых работ и в ряде случаев включает проходку разведочных выработок, зондирование геофизической работы, опробование горных пород и подземных вод. Маршрутные наблюдения позволят уточнить собранные данные об инженерно-геологических условиях района, выявить геодинамические особенности участков размещения объектов, определённой зоны проведения стандартных наблюдений

По результатам инженерно-геологического опробования устанавливает литологический тип горных пород и проводят выборочное определение классифицирующих показателей их свойств, включая ориентированную оценку прочных и деформационных показателей.

3) Инженерно-геологическая съёмка предусматривает комплексное изучение геологических условий района. Как вид изысканий съёмка представляет процесс изучения обобщения, анализа, систематизация природных условий с последующим составлением специальных карт (например, геологических, гидрогеологических, инженерологических). В отличие от геологической инженерно-геологическую съёмку выполняют с использованием различного рода выработок, вскрывающих геологический разрез. В состав вида изысканий входит дешифрование, проведение маршрутных наблюдении, проходка горных выработок, геофизические исследования, натуралом и лабораторные опробования горных пород, химические анализы подземных вод, опытно-фильтрационные работы, стандартные наблюдения геодинамических процессов и явлений.

Результаты дешифрования аэроматериалов отражают на инженерно-геологических картах, являются основой проведения инженерно-геологического районирования по площади и используют для корректировки маршрутов наблюдений. Проведение исследований в горных выработках позволяет детализировать геологический разрез, определить показатели физико-механических свойств горных пород, характеризовать химический состав и режим подземных вод, выявить зону проявлений геодинамических процессов.

Выбор вида горной выработки зависит от рельефа, геологических условий, способа разработки месторождения полезного ископаемого и задачи исследований. Эти съёмки широко используют для обоснования противооползневых, хорошозащитных мероприятий, составления прогнозов изменения инженерно-геологических условий, разработка мероприятий по рациональному использованию и охране геологической среды. Съёмки позволяют разработать рекомендации на следующий этап изысканий – инженерно-геологическую разведку. Масштаб съёмки определяется целевым назначением, стадий проектирования, степенью изученности территории, сложностью и характером изменчивости инженерно-геологический условий. Инженерно-геологические карты, отображающие геолого-литологическое строение, тектонику, геоморфологию, гидрогеологические условия, физико-геологические процессы и явления и физико-механические свойства горных пород не имеют общепринятой номенклатуры.

Основанием для составления карт может служить рекомендованная комиссией СЭВ номенклатура карт по геологии, включающая обзорные 1:500000 и мельче, мелкомасштабные 1:20000 – 1:100000, среднемасштабные 1:50000 – 1:25000, крупномасштабные 1:10000 – 5000 и крупнее. Мелкомасштабные инженерно-геологические карты, составленные по результатам изучения фондовых материалов и обобщений, отображают общее региональные условия. Они используются при разработке гипотез об инженерно-геологических условиях, планирование детальных исследований.

Среднемасштабная съёмка служит основой регионального изучения территории страны и выполняется совместно с геологической и гидрогеологической. Эта съёмка позволяет геологической и гидрогеологической наметить мероприятия по рациональному использованию и охране геологической среды.

Крупномасштабную выполняют применительно к отдельным районам, детализируя ранее выполненную съёмку, и на основании полученных данных выбирают участок инженерного освоения. По материалам съёмки намечают объекты детальных изысканий. Детальные съёмки (1:10000 и крупнее) выполняют на стадиях технического проекта и чертежей.

Инженерно-геологическая разведка на область влияния горнотехнического сооружения, занимающего часть массива горных пород, в пределах которого поиск существенного изменения состава, состояния и свойства горных пород, а также возникают горно-геологическая разведка, включающая проведение горных выработок, натуральное и лабораторное изучение свойств горных пород, опытно-фильтрационные работы, стационарные наблюдения. Результаты выполняемых на этой стадии работ опробования используют для получения нормативных показателей свойств горных пород применительно к расчётным показателям свойств горных пород применительно горнотехнических сооружений. В качестве исходных данных исследователи используют для составления прогнозных оценок состояния горных пород и горнотехнических сооружений. Состояние массива горных пород используется в качестве критерия классификационного показателя нормативных документов.

Общую оценку инженерно-геологических условий разработки месторождений составляют по результатам предварительной и детальной разведок. Границу устанавливают по данным предварительной разведки, выявлений геологических особенностей строения и месторождения. Ориентировочно границу размещения выработок для их инженерно-геологических исследований можно определить из выражения:

, где

- граница исследований

Н – намеченная глубина разработки

ориентировочное значение угла наклона борта карьера

- ширина призмы, возможного обрушения. (табл.1)

Характеристика прочности пород Условия залегания пород в мм.
Слабые, песчано-глинистые породы Изотропный массив или горизонтальное залегание слоёв 0,64
  Наклонное залегание слоёв Висячий 50 г. 6,6 Н  
Лежащий 50 г. 1 Н
Природы средней прочности (алевролиты, аргиллиты, песчаники, конгломераты) Горизонтальные и слабополосые залегания слоёв 0,3-0,4 Н
  Наклонные залегания слоёв Висячий 0,3Н
Лежащий 0,6Н
Неслоистые породы - средней прочности - прочные Поверхности ослабления отсутствуют 0,2Н 0,1 Н

 

В эксплуатационной период инженерно-геологические исследования выполняют в следующем объёме. Структуру массива горных пород изучают с помощью систематической документации уступов в масштабе 1:50 – 1:200. При геологическом строении составляют геолого-структурные колонки, а на участках тектонических нарушений ведут сплошную бортовую зарисовку. Расстояние между пунктами наблюдений и документации вскрышных пород зависит от сложных горно-геологических условий разработки. Детально геологические наблюдения и документацию целесообразно освещать с систематическими определениями прочности для разных пород при мощности слоя более 0,4 м.

Основные показатели трещиноватости - густота и ориентировка трещин – определённые при массивах заметок элементов залегания и расстояния (по нормам) между трещинами каждой системы. По результатам систематического изучения трещиновидности строят сводные диаграммы и карты районов вскрышного массива, различных по степени трещиноватости.

Сложные условия добычи полезных ископаемых обуславливается необходимостью проведения инженерно-геологической съёмки карьера. Цель этих работ оценка инженерно-геологических условий эксплуатации, планирование осушительных мероприятий, выявление неустойчивых участков, откосов и отвалов карьеров, обоснование размещения точек режимных наблюдений. Масштаб съёмки 1:2000. При её выполнении изучают и наносят на план следующие данные:

Элементы залегания, трещиноватость, полезные ископаемые и тектонические нарушенность, литологический состав вмещающих пород, участки развития инженерно-геологических процессов, выветренных пород. Их мощность и зональность, инженерно геологические особенности горных пород (прочность , точность, устойчивость, анизатропность, отношение к воде) дренажные и водоотводные технические сооружения, расходы воды на период проведения съёмки состояния откосов и дна карьеров, размещения отвалов, их высоту, крутизну. Наличие деформации, выходы подземных вод в бортах карьеров. Результаты инженерно-геологической съёмки служат основой для программы стационарных инженерно-геологических наблюдений. Наблюдения за устойчивостью бортов и отвалов проводит визуально и с использованием инструментальных методов.

Во время наблюдений фиксируются углы откосов в породах различного состава, закономерности их выхолаживания, влияние технологических зон на величину углов откосов, признаки деформации в бортах и дне карьера и их влияние на ведение горных работ.

Кроме того, оценена связь деформаций с тектоническими зонами (сбросы, зоны, дробление) с наличием слабых контактов между слоями, степенью выветриваемости горных пород в откосах карьеров и зависимость от неё устойчивости бортов влияние обводнённых пород на возникновение и развитие деформаций откосов и бортов карьеров, а также взрывных работ на увеличение трещиноватости пород и их устойчивость в бортах карьера. В сложных условиях для прогноза развития деформаций проводят специальные опыты (натуральные испытания горных пород на сдвиг).

5. Результаты инженерно-геологических исследований используют при составлении оперативных рекомендаций по производству горных пород на участках карьерных полей.

Исследования на стадии предварительной разведки:

Базируются на материалах обзорной карты инженерно-геологического районирования, которая содержит обоснование принципов выделения инженерно-геологических районов.

А также создают краткие инженерно-геологические характеристики условий разработки месторождений полезных ископаемых и отвалообразование в пределах выделенных районов.

На стадии проектного задания проводят специальные гидрогеологические и инженерно-геологические наблюдения по разведочным работам, в специальных выработках пустот опытных скважин.

На стадии предварительной разведки организуют стандартные наблюдения за режимом подземных вод, водотоков и водоёмов района, изучают воднофизические и механические свойства горных пород. Комплексная геологическая съёмка выполняется в масштабе 1:50000 – 1:100000.

Основные геологические материалы к проектированному заданию:

1) инженерно-геологическая карта района месторождений в масштабе 1:50000 – 1:100000.

2) структурно-геологические разрезы и планы для отвальных участков с соответствующими инженерно-геологическими характеристиками горных пород.

3) инженерно-геологические мероприятия по обеспечиваемости, устойчивости отвалов.

4) расчёты устойчивых конфигураций откосов отвалов по типичным структурно - геологическим профилям с обоснованием, расчётных схем и параметров.

5)Общая пояснительная записка.

Гениальный план предприятия уточнён на основе дополнительных изысканий, в том числе разведок и инженерно-геологических и гидрогеологических исследований месторождений. Детальная инженерно-геологическая съёмка производится в масштабе 1:50000 – 1:1000. При съёмке проводимой детально изучение и картирование физико-геологических процессов и горно-геологических явлений. На стадии детальной разведки используют данные наблюдений за состоянием пород и поведения откосов отвалов, строящихся карьеров бассейна или горно-рудного района , на основании которых прогнозируются инженерно-геологических условий для объекта.

Оценка состояния оснований дамб гидроотвалов и хвостохранилищ производится по специальным программам с учётом класса ответственности этих сооружений. Для обеспечения эксплуатационной надёжности, долю вечности и экономичности намывных сооружений проектом должны быть предусмотрены (СН и П – II – 16-);

1) Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства с соответствием инженерно-геологической модели основания; 2) оценка несущей способности основания и устойчивости сооружения; 3)Оценка местной прочности основания; 4) Оценка устойчивости естественных и искусственных склонов и откосов;5) Определения величин перемещения сооружения вследствие деформируемости основания; 6) Определение напряжения на контакте сооружения с основанием; 7) Оценка фильтрационной прочности основания, противодавления воды и фильтрованности расхода; 8) Разработка инженерных мероприятий, способствующих повышению несущих способностей, уменьшению перемещений и обеспечению требуемой домовечности сооружения и его основании.

Выводы:

2) Т.О. инженерно-геологические исследования – это комплексная геологическая съёмка, основная задача которой состоит на изучение и сопровождение на топографической основе инженерно-геологических условий тех или иных территорий, т.е. геологических условий рационального использования территорий и их охраны, строительства различных сооружений, производства строительных, горных и других инженерных работ. Конечным итогом геологических съёмок являются составление инженерно-геологических карт, описание, характеристики, оценки инженерно-геологических условий заснятой территории. Материалы исследования (съёмки) необходимы для правильной разработки других видов геологических работ ( разведочные, опытные и стационарные наблюдения и другие) позволяющих с достаточной полнотой на той или иной стадии изысканий осветить инженерно-геологические условия района месторождений.

Т 33 и Т 34

Цель и задачи, методика и состав инженерно-геологических исследований (изысканий)

I. При исследовании важно учитывать степень сложности инженерно-геологических условий района.

а) с простыми условиями сложности;

б) средней сложности;

в) весьма сложные

II. а) сбор и анализ литературных фондовых материалов района исследований;

б) инженерно-геологическая рекогносцировка района исследований;

в) инженерно-геологическая съёмка района

г) инженерно-геологическая съёмка района;

д) результаты инженерно-геологических исследований (отчёт о результатах).

Контрольные вопросы:

1. Какие виды работы предусматривается при инженерно-геологической съемки?

2. Что понимается под рекогносцировочной работы?

3. В каких масштабах производится инженерно-геологическая съемка?

4. Какие карты относится среднемасштабным инженерно-геологическим картам?

5. Какие работы проводится на стадии предварительной разведки?

 

 

Литературы:

1. Якушева А. Ф. «Общая геология». М. Недра 1988.

2. Мильнучук В. И. «Общая геология». М. Недра 1989.

3. Ершов В. В. «Основы геологии». М. Недра 1986.

4. Иванова М. Ф. «Общая геология». М. Недра 1974.

5. Панюков П. Н. «Основы геологии». М. М. Недра 1978.