Инженерно-геологические работы при взаимодействии геологической среды с сооружением

Главная цель строительного проектирования заключается в окончательном расчете сооружения, место постройки которого уже точно установлено, и в разработке проекта производства строительных работ.

Для достижения цели проектировщик должен располагать информацией об инженерно-геологических условиях в пределах предполагаемой сферы взаимодействия геологической среды с сооружением.

Информация должна включать сведения о структуре сферы, разделенной до уровня инженерно-геологического элемента, ее строении в пределах каждой зоны, показателях свойств грунтов, используемых в расчетах инженерно-геологических процессов.

На основе этих данных составляется расчетная схема. Границы информации определяются границами предполагаемой сферы взаимодействия.

Информация является сингулярной, а по времени получения — оперативной. Она в основном количественная.

Доверительная вероятность информации составляет до 0,95 — гражданские и промышленные сооружения; до 0,98 — мосты и трубы; до 0,99 — гидротехнические и уникальные сооружения.

В соответствии с требованиями расчетов геологическая среда разделяется на геологические тела категории МГТ-3.

Расчленение такого уровня следует подтверждать проверкой однородности полей деформационных показателей и показателей прочности или для простых случаев — полей показателей состояния.

Данные, характеризующие детальность проработки других свойств геологической среды на этапе III, приведены в табл. 9.7.

Таблица 9.7 Характеристика свойств инженерно-геологической информации на этапе III

Аспект информации	Свойства информации
Замкнутость	Границы предполагаемой сферы взаимодействия
Характер оценок	В основном количественные
Оценка информации по времени получения	Оперативная
Отношение информации ко времени	Сингулярная с элементами информации о режиме
Доверительная вероятность	До 0,95, 0,98 и 0,99 в зависимости от вида строительства и класса капитальности сооружения
Детальность освещения свойств геологической среды — компонентов инженерно-геологических условии
Геологическое строение	МГТ-3
Тектоническое строение	Количественная характеристика пространственной изменчивости трещиноватости и тектонической нарушенности пород (по ξ1, ξ2 и ξ3)
Гидрогеологические условия	Размах колебаний УГВ, места расположения верховодки, оценки химического состава, агрессивности грунтовых вод, характеристики проницаемости пород, в том числе пород зоны аэрации
Геоморфологическое строение	Детальная характеристика рельефа в пределах сферы взаимодействия геологической среды с сооружением
Проявления ЭГП	Сведения о предполагаемых инженерно-геологических процессах, их интенсивности и предполагаемых границах развития (границах зон сферы взаимодействия)
Показатели физико-механических свойств грунтов	Характеристики пространственной изменчивости, достаточные для проверки однородности полей показателей свойств, используемых при расчетах инженерно-геологических процессов. Оценки средних значений и меры рассеяния показателей деформационных и прочностных свойств грунтов или показателей состояния (для несложных типовых сооружений). Частные значения показателей деформационных и прочностных свойств, полученные полевыми методами

Анализ свойств информации является ключом к методике инженерно-геологических работ III этапа.

Совершенно очевидно, что все работы следует сосредоточить в пределах границ предполагаемой сферы взаимодействия геологической среды с сооружением, т. е. только в той области геологической среды, которая будет взаимодействовать с сооружением или  продуктами деятельности человека. Одна из основных целей строительного проектирования состоит в проведении окончательных расчетов основания сооружения.

Это, по существу, расчеты будущих инженерно-геологических процессов, которые возникнут при строительстве (например, подъем дна котлована) или в ходе эксплуатации ПТС (осадка сооружения, подъем УГВ, нарушение устойчивости откосов, фильтрация из водохранилища и т. п.).

Число инженерно-геологических процессов, рассчитываемых при проектировании сооружения, соответствует количеству зон сферы взаимодействия. Для получения данных, нужных для расчетов инженерно-геологических процессов, работы располагают внутри границ зон.

Например, работы по определению фильтрационных характеристик пород проводят внутри зоны фильтрации, а испытания штампами — в зоне будущего уплотнения грунта под нагрузкой от массы сооружения. Инженерно-геологическая съемка на рассматриваемом этапе работ уже не нужна. Исключение составляют изыскания для гидротехнического строительства.

Инженерно-геологические изыскания, как правило, заключаются в детальной разведке. В состав детальной инженерно-геологической разведки входят горно-буровые работы, полевые опытные работы и опробование.

Так как место постройки, размеры, конфигурация сооружения в плане и распределение нагрузок известны, то места проходки выработок и места проведения полевых испытаний устанавливают, руководствуясь конструктивными соображениями.

Выработки размещают, но осям и конурам сооружения, сечениям зон предполагаемой сферы взаимодействия, которые являются расчетными сечениями при получении параметров инженерно-геологических процессов.

Число выработок устанавливают, учитывая сложность разреза и руководствуясь положением о том, что должны быть, опробованы все геологические тела категории МГТ-3 внутри сферы взаимодействия (задача выделения инженерно-геологических и расчетных элементов).

В зависимости от положения МГТ-3 относительно зоны сферы взаимодействия для него определяют те показатели свойств грунтов, которые будут использованы в расчетах. Объем выборки, достаточный для оценки среднего значения показателя, регламентирован сверху доверительной вероятностью и точностью лабораторных испытаний. Интервал опробования определяют расчетом (одномерный сппинф).

Полевые опытные работы по определению модуля деформации, прочностных характеристик и других показателей, а также гидрогеологических параметров ведут при изысканиях для проектирования ответственных сооружений.

Естественно, речь может идти об отдельных испытаниях, результаты которых сравнивают с данными лабораторных работ и на этой основе корректируют величину соответствующего показателя, используемого в расчете.

В результате проведения работ этапа III получают формализованные инженерно-геологические разрезы по осям и контурам сооружения (по расчетным сечениям) для всех зон сферы взаимодействия.

Глубинность разрезов соответствует предельной глубине предполагаемого развития инженерно-геологических процессов. На разрезах показывают МГТ-3, практически — инженерно-геологические элементы, каждый из которых характеризуют оценками среднего значения и мерами рассеяния показателей, входящих в соответствующие формулы расчета инженерно-геологических процессов.

Такие инженерно-геологические разрезы, дополненные данными о гидрогеологическом строении (в простейшем случае — об УГВ) и другими данными, являются исходными при составлении расчетных схем. Инженерно-геологическая информация, произведенная па этапе III, представляется в виде отчета (заключения).