Наземные и аэровизуальные наблюдения

Лекция 4. Методы инженерно-геологических исследований.

 

1. Общая систематизация методов инженерно-геологических исследований.

2. Полевые и лабораторные методы исследований.

3. Новые методы и способы проведения инженерно-геологических исследований в РБ.

 

Метод наземных визуальных геологических наблюдений — традиционный общегеологический метод. Он сопровождается простейшими измерениями некоторых показателей свойств геологической среды (элементов залегания пород, ориентировки трещин, мощности слоев и др.). Метод чрезвычайно информативный. В ходе наземных наблюдений, сопровождаемых описанием свойств геологической среды, изучают геоморфологический облик территории и ее геоморфологическую структуру; разрез (путем обследования обнажений) и условия залегания пород, их минеральный и гранулометрический состав, состояние, свойства грунтов (например, угол откоса осыпи); гидрогеологические условия, водопроявления, заболоченность, положение УГВ (в колодцах), свойства подземных вод (цвет, запах, вкус, прозрачность и др.); проявления экзогенных геологических процессов. В ходе обследования естественных обнажений пород устанавливают их стратиграфическую принадлежность — происхождение (наличие фауны, характер разреза, структурно-текстурные особенности, характер слоистости, наличие контактов).

Геологическое описание горных пород позволяет: составить геологический разрез, на котором можно отразить все данные, важные с точки зрения инженерно-геологической оценки изучаемой геологической системы применительно к конкретному строительству (например, показатьна разрезе тонкие прослои глин среди песчаных пород, если исследования ведут для проектирования гидротехнических сооружений и возникает сомнение в устойчивости основания напорных сооружений); расчленить исследуемый объем геологической среды на геологические тела, отвечающие таксономическим единицам классификации. Выделение таксономически определенных геологических тел различных категорий предусматривает наличие данных о возрасте и генезисе, составе горных пород и свойствах грунтов. Описание горных пород ведут в процессе наземных наблюдений (изучение обнажений, расчисток), горных и буровых работ, при отборе образцов пород, в процессе полевых и лабораторных испытаний грунтов. Описы­ваются: выветрелые и зачищенные породы в обнажениях, рас­чистках; очищенные от шлама куски керна, извлеченные из скважины; образцы, отобранные из горных выработок, очищенные от парафина монолиты грунта (в лабораторных условиях). При­мерный порядок описания пород: название породы, цвет (в сухом и влажном состоянии), излом, минеральный и гранулометрический состав, структура и текстура, характер структурных связей ми­нерального уровня, активные элементы и структура изучаемого геологического тела, эффективные структурные связи, включе­ния (форма, состав, количество), пористость, наличие пустот, их размеры, пространственное размещение, трещиноватость (генезис, ориентировка трещин, их ширина, характер стенок, заполнитель, пространственное размещение, густота), размер и форма отдельностей и их размещение на поверхности, наличие флоры и фауны; наличие, состав и распределение органического вещества и легко­растворимых солей; влажность, консистенция, прочность в массиве и в образце, изменение описываемых признаков по разрезу.

При описании отмечается характер контактов геологических тел (особенно различающихся влажностью, консистенцией, проч­ностью), выявляются слои пород с низкой прочностью, зоны ослабления и другие компоненты разреза, которые могут оказать су­щественное влияние на характер и интенсивность инженерно-геологических процессов. При визуальных наблюдениях использу­ют простейшие методы инструментальных измерений показателей, характеризующих структуру разреза (элементы залегания пород, ориентировка трещин, углы склонов и др.), а также показателей свойств грунтов (предельное напряжение сдвига, плотность, объемная влажность, относительная прочность). Для оценки показателей свойств грунтов используют микропенетрометры, гамма-гамма плотномеры, нейтронные измерители влажности, ручные искиметры и другие портативные приборы.

В процессе изучения разрезов пород в ходе инженерно-геологических исследований большое внимание уделяется трещиноватости, поскольку трещины нередко являются границами актив­ных элементов, взаимное перемещение которых при механических взаимодействиях определяет деформирование геологического тела в целом и его устойчивость. Трещиноватостью горных пород обусловлены такие их коллективные свойства, как водопроницаемость и блочность.

В ходе наземных наблюдений изучают тектоническое строение (структуру), фиксируются тектонические нарушения, сбросы, зоны дробления, трещиноватости исследуют складчатость, измеряют элементы залегания пород.

В процессе наземных наблюдений большое внимание обращают на гидрогеологические условия. Исследуют и описывают все водопроявления: родники, колодцы, участки высачивания подземных вод и др. Отмечается местоположение водопроявления, его геоло­гические и геоморфологические условия; производится классифи­кация водопроявления (группа и тип источника); измеряется дебит и описывается его режим во времени (при возможности получения данных опроса); оцениваются физические свойства и химический состав (при наличии полевой маршрутной лаборатории). В ко­лодцах (скважинах) измеряют глубину уровня воды.

Наземные наблюдения включают изучение проявлений ЭГЩ. По признакам-условиям процесса устанавливаются примерные границы области с неустойчивой структурой, и внутри нее про­изводится поиск признаков-индикаторов того или иного ЭГП. Все индикаторы процессов тщательно изучаются и документируются (измерение, оценка, описание, зарисовка, фотографирование).

Наблюдается, оценивается и описывается площадь проявления ЭГП, его масштаб и формы, морфологические элементы процесса, приводятся дан­ные о режиме (по результатам опроса) и стадии ЭГП. Описы­ваются и документируются условия процесса, его приурочен­ность к горным породам и геоморфологическим элементам. Оце­ниваются внешние и внутренние причины процесса.

Аэровизуальные наблюдения довольно широко используются при инженерно-геологической съемке и рекогносцировке, а также в ходе работ по контролю и уточнению данных дешифрирования аэрофотоматериалов. Наблюдения ведут с самолета или вертолета. Борт-наблюдатель (инженер-геолог) должен иметь топографи­ческую или геологическую карту крупного масштаба. На карте должны быть нанесены линии маршрутов, показаны высота и скорость полета, основные ориентиры, места желательных внеаэродромных посадок. Рационально также использовать в ходе наблюдений предварительно отдешифрированные фотосхемы. Применение фотосхем позволяет уменьшить объем информации, который должен быть получен в процессе наблюдений, поскольку задача при этом сводится к дополнению и контролю информации, извлекаемой при дешифрировании АФМ [30].

Масштаб наблюдений под углом 90° в вертикальном направ­лении М₉₀ подсчитывают по формуле М₉о= 1: 4Н, где Н — высота полета (в м). При наблюдениях под углом 60° М₉₀=1: 8 Н. При небольших высоте (70—100 м) и скорости полета (до 100 км/ч) время наблюдения не превышает 25—35 с, поэтому при проведении аэровизуальных наблюдений используют дикто­фон, а наблюдения рекомендуется проводить одновременно не­скольким наблюдателям. Например, один наблюдает и фиксирует геоморфологические признаки, второй — геотектонические, тре­тий — проявления ЭГП [9]. После полета, в тот же день, непремен­но производится итоговая запись результатов наблюдений «по па­мяти». Аэровизуальные наблюдения дополняют перспективным

фотографирование наиболее интересных в геологическом отношении участков на трассе. Достоинство аэровизуальных наблюдений – возможность последовательного укрупнения масштаба наблюдений, позволяющая: провести типизацию территории по ландшафтному строению, выявить и пронаблюдать (или наметить к изучению наземными методами) наиболее представительные естественные обнажения пород, проявления ЭГП; наметить места расположения ключевых участков и трассы опорных съемочных маршрутов. Аэровизуальные наблюдения применяют для проверки результатов дешифрирования аэрофотоматериалов и получения дополнительных сведений о компонентах ландшафта и геоло­гических данных, о составе пород, вскрытых в естественных обна­жениях, геоморфологических условиях, проявлениях некоторых ЭГП (оврагообразования, речной эрозии, оползневого, криоген­ных и др.). При проведении инженерно-геологической съемки аэровизуальные наблюдения предшествуют наземным.