Отчет по практике в поле

 

 
Виды открытых выработок:

 

Закапуша -  простейшая, обычно ямообразная горная выработка, которая служит для вскрытия коренных пород, залегающих непосредственно под растительным слоем, почвой и рыхлыми наносами мощностью до 0,5 м. Широко используются на всех стадиях поисковых и разведочных работ, а также для взятия металлометрических и шлиховых проб.

 

Расчистка— в геологии, наиболее простая горная выработка, проходимая при геологоразведочных работах для вскрытия выходов коренных п. и полезных ископаемых путем удаления перекрывающего их маломощного слоя рыхлых отложений.

 

Шурф— вертикальная горная выработка квадратного или прямоугольного сечения, проводимая с поверхности  Земли при поисках и разведке полезных ископаемых, а также при геол. съемке. Глубина шурфа может различаться в зависимости от его назначения и глубины залегания вскрываемого объекта, редко более 20 — 30 м. Неглубокие шурфы круглого сечения называются дудками.

 

Шахта разведочная— вертикальная или наклонная горная выработка большого поперечного сечения (2 × 3 м; 3 × 4 м), проходимая с поверхности Земли или из подземных выработок (слепая шахта ). Из нее проходят квершлаги, штреки и др. подземные выработки. Глубина обычно не превышает 120 — 150 м.

 

 

 

 

Штольня — горизонтальная подземная горная выработка, имеющая непосредственный выход на дневную поверхность. Проходка ее возможна на участке с достаточно расчлененным рельефом. В зависимости от назначения штольни могут быть разведочными и эксплуатационными, кроме того, различают откаточные, вентиляционные и водоотливные  штольни.

 

 

Виды закрытых выработок. Бурение.

 

 

Бурение - процесс прохождения буровой скважины, в которой диаметр устья много меньше длины. В инженерно-геологических целях применяют колонковый, шнековый, ударно-канатный, вибрационный и др. способы бурения.

 

Скважина буровая – цилиндрическая горная выработка, пройденная в процессе бурения и имеющая глубину существенно больше диаметра. Начало скважины называется устьем. Самая глубокая точка – забоем. Скважины проходят с поверхности Земли или из подземных горных выработок под любым углом (вертикальная, наклонная, горизонтальная).   

 

Скважины бурят ручным и механическим способом.

 

• Ручное бурение

 

Ручное бурение используется в труднодоступных местах. Для этого применяют различные буровые инструменты, вид которых определяется исключительно свойствами грунта.

Буровые инструменты можно менять, а штанги наращивать, тем самым углубляя скважину.

 

Основной инструмент ручного бурения - ручной бур.

 

Руной бур — буровой инструмент, при помощи которого в ручную бурятся не глубокие скважины.

 

Ручной бур имеет насадки: шнеки, змеевики, ложки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• Механическое бурение

 

Механическое бурение выполняют буровыми станками и машинами, используя три основных способа:

 

1. вращательный
2. ударный
3. вибрационный

 

При вращательном способе бурения грунт забоя разрушают вращением бурового инструмента, при ударном способе — нанося удары по грунту буровым снарядом, при   вибрационном — воздействием колебаний высокой частоты (до 2500 колебаний в 1 мин). В некоторых случаях для получения наибольшей эффективности при бурении пользуются комбинированными способами — ударно-вращательным или вибровращательным.

 

 

 

1.Колонковое бурение - бурение, осуществляемое вращением колонковой трубы с буровой коронкой на конце. При колонковом бурении горные породы разрушается только по кольцу под буровой коронкой, а ее внутренняя часть сохраняется в трубе, периодически заклинивается, отрывается от забоя и поднимается на поверхность в виде керна. Частицы разрушенной породы удаляются из забоя промывочным раствором или сжатым воздухом.

 

Керн- цилиндрический столбик горной породы, остающийся внутри бурового снаряда при колонковом бурении и периодически поднимаемый вместе со снарядом на поверхность для описания и последующего лабораторного исследования.

 

Этим способом можно пройти твердый скальный грунт не нарушив строение(монолит).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Ударно-канатное  бурение - способ бурения, при котором разрушение горных пород на забое осуществляется породоразрушающим инструментом ( массой 0,5-3 т), удерживаемый на канате и падающим с частотой 40-60 ударов в мин.

 

Используется, как правило, для рыхлых или слабосвязанных грунтов. Главным рабочим инструментом является забивной стакан с режущим кольцом и желонкой.

 

Режущее кольцо - тонкостенный цилиндр с заостренным с одной стороны краем, используемый для задавливания в грунт с целью отбора пробы ненарушенной структуры.

 

Желонка - инструмент, применяемый при бурении скважин , для подъема на поверхность водонасыщенного песка, жидкости и буровой грязи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Геофизические  исследования (электро- и сейсморазведка) .

 

Электроразведка – группа геофизических методов получения инженерно-геологической информации, основанных на определении электрических свойств горных пород в естественных или искусственно создаваемых электрических полях. С учетом того ,что электрические свойства( удельное электрическое сопротивление, диэлектрическая проницаемость) меняются с изменением состава, плотности, структуры, водонасыщенности геологической среды, методы электроразведки позволяют определить границы геологических тел( в том числе погребенные речные долины, оползневые тела, карстовые полости), зоны трещиноватости, положения уровня грунтовых вод , поверхности скольжения оползней и решать другие геологические задачи.

 

                                                                                    Существует несколько методов электроразведки, отличающихся техникой проведения полевых работ, родом используемого искусственного электрического поля, применяемым оборудованием. Основными разновидностями электроразведки являются вертикальное электрическое зондирование, электропрофилирование, элетрокаротаж скважин, круговое вертикальное зондирование. Метод ВЭЗ предполагает определения удельного электрического сопротивления на различной глубине под точкой зондирования, что дает возможность изучить изменение параметров геологической среды по вертикали. В случае ЭП удельное электрическое сопротивление измеряется на определенной глубине вдоль заданного направления.

 

 

 

 

Сейсморазведка - геофизический метод получения инженерно-геологической информации, основанный на наблюдении процессов распространения в земной коре искусственно возбуждаемых взрывом или ударом сейсмических  волн. Используется для изучения тектонического, геологического, гидрологического строения верхней части литосферы и оценки некоторых свойств геологической среды ( плотность, пористость, трещиноватость, водонасыщенность, упругость).

 

 

Глава IV

Опытно-полевые исследования.

Штамповый метод.

 

      Штамповые  исследования, или испытания грунтов  статической нагрузкой – один  из наиболее достоверных методов  определения деформационных свойств  дисперсных (песчано-глинистых) отложений. Сущность метода заключается  в приложении к исследуемой  толще грунтов ступенчатых статических  нагрузок через жесткие штампы  заданной формы и размера с  последующим замером динамики  осадок.

      Основным преимуществом испытаний грунтов штампом является то, что испытания проводятся в горных выработках, непосредственно в природном залегании грунтов, что позволяет определить характеристики деформируемости грунтов, сохраняя природное сложение и  природную влажность грунтов.

        Метод позволяет очень точно определять характеристики деформируемости грунтов. Поэтому испытания штампом являются основным методом испытаний при выполнении инженерно- геологических изысканий под строительство высотных зданий и подземных сооружений.

       Характеристики  определяются по результатам  постепенного нагружения грунта вертикальной нагрузкой в забое горной выработки с помощью штампа.

       Испытания  штампом проводятся в соответствии  с ГОСТ 20276-99 "Грунты. Методы полевого  определения характеристик прочности  и деформируемости".

 

 

       В соответствии  с представлениями Н.М. Герсеванова (1930) процесс осадки, протекающий в грунте под жестким фундаментом и моделируемый с помощью нагрузок на штамп, характеризуется несколькими стадиями (рис. 1).

 

Стадия уплотнения (участок 1) характеризуется деформациями сжатия скелета грунта, выражающимися в уменьшении пористости. Эту стадию характеризует прямолинейная (либо близкая к ней) зависимость S =f (P).

 

Стадия сдвигов (участок 2) соответствует предельному равновесию грунта. Кривая S =f (Р) приобретает криволинейный характер, что свидетельствует о возникновении местных сдвигов, развивающихся в первую очередь по краям подошвы фундамента.

 

Стадия разрушения (участок 3) характеризуется полным разрушением боковых стенок грунта, т.е. отвечает деформациям, сопутствующим образованию поверхностей скольжения. Конусообразный уплотненный объем грунта перемещается со штампом вниз, почти не встречая сопротивления, а боковой выпор пород из-под штампа происходит свободно. Этот процесс сопровождается резким возрастанием деформаций при незначительном увеличении нагрузок либо незатухающими деформациями при постоянном значении нагрузок.

 

 

Схема установки для испытаний грунтов штампом с упором в стенки шурфа:

 

1 - нагружающий гидравлический  домкрат; 2 - упорная траверса; 3 - винтовые  распоры упорной траверсы; 4 - вертикальные  стойки; 5 - распорные гидравлические  домкраты; 6 - горизонтальные распоры; 7 – штамп.

       Испытаниям  подвергают все основные несущие  слои грунтов. Если зона уплотнения  сферы взаимодействия представлена  одним достаточно однородным слоем грунта, то испытания проводят на одной глубине, соответствующей отметке заложения основных фундаментов. Минимальное число частных испытаний для определения значения модуля деформации, в соответствии со СНиП 2.02.01-83, должно составлять 3.

       Нагрузка  на штамп передается ступенями  давлений в зависимости от  показателей физических свойств пород. Удельное давление штампа на грунт ( Р ) определяют по формуле: ,Pн- давление на манометре, МПа (кгс/см2); Fн - площадь поршня домкрата, см2 ; Fшт - площадь штампа, см2.

    Общее число  ступеней давлений Р после  давления, соответствующего природному  давлению на грунт на отметке  испытания, должно быть не менее 4. В первую ступень давления  следует включать вес деталей  установки, влияющих на нагрузку  штампа.

     Осадку следует  определять как среднее арифметическое  показаний двух прогибомеров, фиксирующих осадку противоположных сторон штампа. Измерение осадок необходимо производить с точностью 0,1 мм. Отсчеты по прогибомерам на каждой ступени давления необходимо производить при испытаниях глинистых грунтов через каждые 15 мин. в течение первого часа, 30 мин - в течение второго часа и далее через 1 ч до условной стабилизации осадки.

    Данные и результаты  испытаний грунтов статическими  нагрузками заносятся в журнал, который является основным документом  производства испытаний.

    По результатам  испытания грунтов статическими  нагрузками оценивают их сжимаемость, количественной характеристикой  которой служит модуль деформации  К. Для вычисления модуля деформации строят график зависимости осадки от давления, откладывая по оси абсцисс значения Р (в масштабе 1 см - 0,025 МПа) и по оси ординат соответствующие им условно стабилизированные значения S(в масштабе 1 см - 1 мм осадки).

 

Графики S = f (Р) :

 

1 - отсутствие осадки на  первых ступенях, нагрузки; 2 - преувеличение осадки на первых ступенях нагрузки;3 - неравномерный прирост осадок по ступеням нагрузок.

 

 

 

 

 

 

Зондирование.

      При проведении  инженерно-геологических исследований  специалисты прибегают к методу  статического зондирования грунтов, т. к. он по праву считается  наиболее эффективным из всех используемых методов.

      Самым быстрым, экономным был определен метод  статического зондирования. Он помог  специалистам решить вопрос целесообразности  использования таких фундаментов, а также позволил получить  наиболее полные и объективные  данные для составления чертежей  свайных фундаментов.

      Применение  метода статического зондирования  сводится к непрерывному вдавливанию  в почву с помощью статической  нагрузки специального зонда. При  проведении испытательных работ  применяют различные конструкции  установок. Работы методом статического зондирования производят специальной установкой, которая осуществляет непрерывное вдавливание зонда в грунт со скоростью 1,2 м/мин. Регистрируют данные о сопротивлении зонда погружению непрерывно либо с шагом менее 0,2 м.