Геофизические методы

Применение геофизических методов исследования грунтов для целей реконструкции зданий имеет весьма важную роль в инженерно-геологических изысканиях.

Актуальность использования геофизических методов обоснована прежде всего плотной городской застройкой с высоким насыщением околодомовых территорий инженерными сетями и другим инженерным оборудованием. В этих условиях закладка разведочных шурфов и бурение скважин сдерживается невозможностью их размещения вблизи здания. Гораздо успешнее поставленные задачи решаются с помощью геофизики, хотя совершенно необходимо такие работы проводить в комплексе с другими методами исследования, например, зондированием и полевыми методами испытания грунтов в скважинах.

Однако количество определений и точек зондирования геодезическими методами можно значительно расширить многократно, этим самым попытаться увеличить точность получаемых характеристик.

Задачи, решаемые геофизическими методами исследования грунтов следующие:

- исследование литологического строения площадки застройки;

- определение вида грунта (насыпных, слабых, заторфованных);

- однородность массива по физическим свойствам;

- измерение плотности и влажности;

- приближенная оценка механических свойств грунта (деформативность, прочность);

- выявление погребенных структур рельефа;

- пенетрационный каротаж;

- определение уровня, скорости и направления подземных вод;

- выявление пустот на глубине (карсты, заброшенные колодцы,

- подземные ходы и т.д.);

- обнаружение в грунтах действующих и заброшенных коммуникаций и протечек;

- обнаружение погребенных фундаментов;

- оценка потенциально опасных в экологическом отношении зон и локальных участков.

Методы, которые могут применяться для изысканий при реконструкции, следующие:

- инженерная сейсморазведка;

- инженерная электроразведка;

- радиолокация (метод «Радар»);

- радиационные методы измерения плотности и влажности грунтов;

- радиометрический метод измерения радиоактивности грунтов;

- радиоволновый метод межскважинного просвечивания;

- сейсмоакустический метод контроля сплошности и толщины фундаментных конструкций (свай, фундаментов, стен в грунте и т.п.);

- электродинамическое зондирование;

- электромагнитный метод поиска и прослеживания кабелей и подземных коммуникаций;

- вертикальное сейсмическое профилирование.

Возможности геофизических методов и средств приведены в табл. 5.2.

Таблица 5.2

Методы и средства геофизических работ при реконструкции зданий

Продолжение табл. 5.2

Окончание табл. 5.2

Требования, предъявляемые к геофизическим методам исследования грунтов, следующие:

- обязательный предварительный учет инженерно-геологической обстановки на площадке по данным бурения имеющихся скважин, а также использование другой информации прошлых лет для разработки программы работ для выбора сети исследований;

- предварительный учет расположения подземных коммуникаций на площадке работ;

- обеспечение достаточной глубины исследований, не меньше глубины бурения исследовательских скважин;

- возможность выявления слоев и структур массивов грунта, различных по физическим свойствам, установленных при бурении другими способами.

В результате проведения геофизических работ должны быть установлены:

- литологическое строение площадки;

- физико-механические свойства грунтов по корреляционным зависимостям и со статистической обработкой;

- степень однородности слоев;

- выделение насыпных (сверху) слоев грунта и наличие слабых (заторфованных, рыхлых);

- наличие в массиве грунта пустот и погребенных объектов;

- положение уровня подземных вод, наличие водоупоров;

- положение глубины заложения фундаментов, в т.ч. и свайных.

Результаты геофизических методов должны способствовать выбору мероприятий по усилению (укреплению) оснований и уменьшению негативных влияний геосферы на здание.

Зондирование

Зондирование является одним из эффективных и недорогих способов исследования грунтов в условиях их естественного залегания. Зондирование может применяться как статическое (вдавливание наконечника), так и динамическое (забивка зонда). Зондированием можно устанавливать последовательность залегания слоев грунта с оценкой их плотности, косвенно определять их физико-механические свойства. Автоматизация процессов погружения зондов и компьютерный прием с обработкой получаемой информации о грунтах оперативно ускоряет весь процесс зондирования, позволяющий проводить и обрабатывать множество точек зондирования и укладываться в короткие сроки исследования грунтов.

Для целей реконструкции решению поставленных задач наиболее отвечает статическое зондирование. Процесс заключается во вдавливании в грунт с постоянной скоростью конуса диаметром 36 мм и площадью 10 см², с углом при вершине 60º. Конус закреплен на штангах, свободно перемещающихся во внешней трубе.

Применение зондирования регламентируется ГОСТ 19912-2001 «Грунты. Методы полевых исследований статическим и динамическим зондированием».

При погружении зонда измеряют удельное сопротивление грунта погружению конуса q_с и общее усилие погружению трубы. Разность этих значений дает величину бокового трения Q_S (см. рис. 5.2).

При использовании специального оборудования зонда возможно измерение порового давления в грунте, а также плотности, объемной влажности и естественного гамма-фона грунта.

Показатели сопротивления грунта следует регистрировать непрерывно или с интервалами по глубине через 200 мм при скорости погружения 1,2÷0,3 м/мин. По данным измерений при погружении вычисляют значения Q_S, q_с, f_c и строят графики изменения этих величин по глубине (см. рис. 5.2).

Обработка данных

Рис. 5.2. Статическое зондирование