Инженерно-геологические работы на выбранном варианте

После выбора оптимального варианта цель строительного проектирования становится более конкретной. Проектировщик должен наилучшим образом разместить сооружения в пределах строительной площадки, а при составлении проекта линейных сооружений — окончательно проложить трассу и выделить участки индивидуального проектирования; выбрать типы фундаментов; разработать проект защитных мероприятий.

Для того чтобы скомпоновать сооружения и выбрать типы фундаментов, проектировщик проводит предварительные расчеты инженерно-геологических процессов (осадок, фильтрации и т. п.), причем нередко ему приходится выполнять несколько вариантов расчетов основания одного и того же сооружения, если в процессе компоновки изменяется место его посадки.

Компоновка редко бывает свободной. Чаще всего она предопределена архитектурно-планировочным решением или технологической схемой производственного процесса (при проектировании промышленных сооружений).

Во всех случаях проектировщик должен располагать информацией, которая позволяла бы ему в процессе проработки разных вариантов компоновки размещать сооружения в любом месте площадки и проводить предварительные расчеты их основания.

Эти требования к информации определяют цель инженерно-геологических работ, проводимых на этапе IIб. Цель состоит в том, чтобы получить оптимум инженерно-геологической информации, достаточной для решения задач строительного проектирования.

Как сказываются свойства информации, производимой на этапе IIб, на методике инженерно-геологических работ? Инженерно-геологическая съемка, если она предусматривается, должна быть крупномасштабной, обеспечивающей получение преимущественно количественных оценок компонентов инженерно-геологических условий (1 : 10 000 и крупнее). В процессе крупномасштабной съемки геологическая среда разделяется на МГТ-2 в латеральной плоскости.

По данным буровых работ, пенетрации или искиметрии геологический разрез разделяют на МГТ-2 по глубине. Крупномасштабная карта инженерно-геологических условий с выделенными геологическими телами категории МГТ-2, каждому из которых поставлены в соответствие статистики классификационных показателей и частные значения показателей состояния или прочности и деформируемости, пригодна и достаточна непосредственно для проектных проработок. Используя такую карту, проектировщик может выполнять предварительные расчеты оснований и компоновать сооружения на строительной площадке.

Чаще всего основным методом работ на строительной площадке является предварительная инженерно-геологическая разведка. Она включает горно-буровые работы, опытные инженерно-геологические работы и опробование грунтов. Глубинность разведки вытекает из свойства замкнутости информации по глубине. Компоновка сооружений возможна только при наличии данных о разрезе и свойствах грунтов практически на всей площадке. Получение информации такой детальности обеспечивают горно-буровые и опытные работы (пенетрация, прессиометрия, искиметрия и др.), размещенные по регулярным cппинфам.

Объем и параметры cппинфов рассчитывают, используя данные о мерах рассеяния показателей в главных направлениях изменчивости. Для участков размещения ответственных сооружений и при несвободной компоновке следует получать деформационные и прочностные оказатели свойств грунтов полевыми методами (опытные нагрузки на штамп, полевые испытания прочности грунтов). Это позволяет сопоставить результаты расчетов, выполненных по прямым показателям и по нормативным значениям. Для получения гидрогеологических параметров проводят опытно-фильтрационные работы.

Информацию, необходимую для решения инженерной задачи, представляют в виде отчета (заключения), содержащего серию инженерно-геологических разрезов, ориентированных по главным направлениям изменчивости (по направлениям экстремальных значений градиентов); таблицы со статистиками показателей свойств для каждого МГТ-2.

Рассмотрим свойства информации. Учитывая требования компоновки, информация должна быть, замкнута выбранной площадкой (трассой), но при этом следует иметь в виду границы предполагаемых сфер взаимодействия геологической среды с сооружениями, которые могут выходить за границы выбранной строительной площадки.

Замкнутость инженерно-геологической информации по глубине легко установить исходя из задач компоновки сооружений. Информация должна освещать строение геологической среды и свойства грунтов на глубину, соответствующую максимальной глубине предполагаемой сферы взаимодействия геологической среды с сооружением.

Можно оценить эту глубину, рассчитав инженерно-геологические процессы для наиболее крупного и тяжелого сооружения. В простейшем случае это максимальная глубина активной зоны. По характеру оценок инженерно геологическая информация, производимая на этапе IIб, является количественной (требования расчетов) и качественной.

В основном эта информация будет сингулярной, поскольку освещается состояние квазистатической геологической системы на момент изысканий. Надежность информации в отношении классификационных показателей регламентирована нормативами. Доверительная вероятность составляет 0,85-0,95 для гражданских и промышленных сооружений, 0,9-0,98 — для мостов.

С целью компоновки сооружений и проведения предварительных расчетов геологическая среда должна быть разделена на такие геологические тела, которые были бы однородными по классификационным показателям. Это значит, что частные значения классификационных показателей находятся внутри классификационных интервалов, а их геологические поля однородны.

Таким критериям в классификации геологических тел удовлетворяет монопородное геологическое тело второго уровня расчленения, МГТ-2.

Однако получить оценки средних значений классификационных показателей для всех МГТ-2 еще недостаточно. Для предварительных расчетов, которые часто выполняют, руководствуясь нормативными значениями показателей, нужно иметь данные о показателях состоя ния (например, о степени влажности песков, консистенции глинистых пород и т. д.).

Ведь нормативные значения показателей, используемые в расчетах, устанавливают, опираясь на классификационные показатели и показатели состояния. Отсюда вытекает необходимость на этапе Пб получить данные о показателях состояния фунтов.

С целью решения задач проектирования нужны сведения о положении уровня грунтовых вод, направлении их движения, условиях питания и разгрузки, водопроявлениях, химическом составе и агрессивности, напоре и положении первого от поверхности водоносного горизонта, содержащего напорные воды.

Рельеф и геоморфологические условия нередко существенно влияют на компоновку сооружений. Поэтому сведения о геоморфологической структуре площадки предполагаемого строительства должны быть полными. Инженерно-геологическая информация, получаемая па этапе работ IIб, должна содержать следующие сведения об ЭГП:

• границы областей с неустойчивой структурой для отдельных процессов;
• количественные и качественные данные об интенсивности ЭГП;
• предварительные данные об их механизме;
• данные о внешних и внутренних причинах ЭГП, необходимые для проектирования защитных мероприятий;
• предварительные данные о предполагаемом наборе инженерно-геологических процессов, об их масштабах и интенсивности.

Детальность информации в отношении физико-механических свойств грунтов должна быть следующей. Каждое МГТ-2 необходимо охарактеризовать опенками средних значений классификационных показателей и мер их рассеяния, подсчитанными с требуемой доверительной вероятностью. Кроме того, для МГТ-2 следует получить некоторое число (малая выборка n ≈ 10) показателей состояния или частных значений показателей прочности и сжимаемости. Выделение МГТ-2 контролируется оценками однородности полей классификационных показателей.

Данные о свойствах инженерно-геологической информации (этапа IIб) и ее краткая характеристика приведены в табл. 9.6.

Таблица 9.6 Характеристика свойств инженерно-геологической информации на этапе IIб

Аспект информации	Свойства информации
Замкнутость
В латеральной плоскости	Границы вариантов
По глубине	Максимальная глубина прел полагаемых сфер вза­имодействия, устанавливаемых с учетом возмож­ных вариантов типов и конструкций сооружений
Характер оценок	В основном качественные
Оценка инженерно-гео­логической информации по времени се получения	Главным образом оперативная
Отношение ко времени	Сингулярная
Доверительная вероят­ность	Не выше 0,7-0,85
Детальность освещения свойств геологической среды — компонентов инженерно-геологических условий
Геологическое строение	СГКиМГТ-1
Тектоническое строение	Тектоническая структура вариантов. Элементы тектоники, которые могут оказать влияние па оценку варианта
Гидрогеологические условия	Гидрогеологическое строение. Отношения напорных и грунтовых вод. Уровни грунтовых вод и пьезометрические уровни; химический состав и аг­рессивность подземных вод, проницаемость пород
Геоморфологическое строение	Геоморфологическая структура вариантов, оп­ределяемая отношениями геоморфологических элементов одинакового уровня для всех вариан­тов. Данные о геоморфологических элементах
Проявления ЭГП	Перечни ЭГП, границы областей с неустойчивой структурой, их связь с геоморфологическими элементами и с MIT-1. Качественные сведения об интенсивности и масштабе ЭГП. Оценки пораженпости территории вариантов ЭГП, данные о сейсмических процессах
Показатели физико-механических свойств грунтов	Классификационные показатели для МГТ-1, при­водимые в виде размахов, частные значения показа­телей физико-механических свойств, полученные экспресс-методами (плотность, влажность, про­чность в условиях одноосного сжатия, предельное напряжение сдвига). Характеристика изменчивости СГК и МГТ-1 по классификационным показателям