СПЕЦИАЛЬНЫЕ ИНЖЕНЕРНЫЕ ИЗЫСКАНИЯ В ОСНОВНОЙ ПЕРИОД
3.1. В состав специальных инженерных изысканий должны входить в необходимых объемах следующие виды натурных и лабораторных исследований:
изучение аэрологических характеристик горных выработок;
бурение скважин и отбор образцов горных пород;
изучение структурных свойств горных пород;
изучение физических свойств горных пород;
изучение механических свойств горных пород;
изучение напряженного состояния горных пород;
изучение гидрогеологических условий участка.
3.2. При изучении, аэрологических свойств горных выработок должны быть определены аэродинамическое сопротивление горных выработок, температура и относительная влажность воздуха в выработках, запыленность воздуха и интенсивность выделения рудничных газов.
3.3. Бурение скважин и отбор образцов горных пород следует производить для изучения физико-механических свойств горных пород, их трещиноватости, слоистости и расслаиваемости, напряженного состояния, а также для определения скорости распространения упругих волн.
Общее число скважин, точки их заложения, направление, глубина, диаметр и режим проходки должны быть определены проектом исходя из назначения выработок, условий залегания пород и их литолого-структурных особенностей.
На каждом участке горных выработок должно быть не менее двух кустов скважин (по 4 скважины в каждом кусте), а в каждой рекомендуемой к использованию незакрепленной камерной выработке в точках, предусмотренных для отбора образцов пород, не менее одного куста.
Для определения физико-механических свойств горных пород при бурении скважин необходимо обеспечить максимальный (близкий к 100%) выход керна, а также сохранение естественной влажности и сложения образцов пород.
3.4. Отбор, упаковку, транспортирование и хранение образцов горных пород следует выполнять в соответствии с требованиями ГОСТ 12071-72 и ГОСТ 21153.0-75.
Образцы пород необходимо отбирать из каждой литологической разности. Длина образцов должна быть не менее 200 мм. Диаметр керна для скальных пород должен быть 40 – 50 мм, для полускальных 40-100 мм, а для соленосных – не менее 80 мм.
3.5. При изучении структурных свойств горных пород следует определять параметры их трещиноватости, расслаиваемости и слоистости, а также пористость.
3.6. При изучении слоистости и расслаиваемости пород необходимо выполнять следующие требования:
а) исследования должны нестись не менее чем в двух скважинах;
б) разрезы по этим скважинам следует выполнять и масштабе 1:50. На разрезах необходимо фиксировать геолого-петрографические типы ослаблении контактов. Расстояния между ослабленными контактами, превышающие 0,1 м, на разрезах, следует показывать в масштабе; расстояния менее 0,1 м принимать условно равными 0,1 м, обязательно указывая геолого-петрографические типы контактов;
в) для оценки контактов слоев в условиях горных выработок необходимо определять прочность ослабленных контактов на разрыв в направлении, перпендикулярном к контактам, удельное сцепление и угол внутреннего трения на контакте. Одновременно необходимо определять пределы прочности пород при сжатии, а в лабораторных условиях – модуль упругости, коэффициент поперечной деформации и полные кривые деформации от начала нагружения до разрушения. Пределы прочности при сжатии следует определять для всех слоев пород, а деформационные характеристики – для каждой петрографической разновидности;
г) при изучении расслаиваемости пород по керну необходимо оценивать геолого-петрографические факторы, ослабившие поверхность разрушения керна, характер разрушения поверхности, длину обломков керна, показатели трещиноватости пород, элементы залегания косой слоистости.
Результаты описаний пород и поверхности разрушения керна при бурении и специальных испытаниях необходимо заносить в форму, содержащую сведения о наименовании пород, глубине отбора проб, угле падения пород, характеристики торцовых поверхностей керна при разрушении и поверхности раскалывания, а также сведения о пределах прочности на сжатие и на разрыв в направлении, параллельном и перпендикулярном к слоистости, модуле упругости, коэффициенте Пуассона, объемном весе, влажности и пористости,
3.7. При изучении трещиноватости горных пород необходимо определять следующие параметры трещин:
число систем трещин;
расстояние между трещинами в системах;
взаимную ориентировку систем трещин (азимут и угол падения);
длину, ширину и форму поверхности стенок трещин.
При изучении трещиноватости в обнажениях горных пород и по керну следует тщательно описать морфологию поверхностей ослабления и характеристику заполняющего материала. В документации обнажений горных пород должны быть отражены форма и размеры слагающих массив блоков. Блочность и трещинную пустотность пород необходимо оценивать по соответствующей методике.
3.8. Пористость пород, следует, принимать в процентах по отношению разности их удельного и объемного весов к удельному весу. Удельный вес горных пород необходимо определять по ГОСТ 5181-64, а объемный вес – по ГОСТ 5182-64.
3.9. При изучении физических свойств горных пород должны быть определены: объемный вес, естественная влажность, тепловые свойства, показатели проницаемости жидкости и газов через горные породы, коэффициент газопроницаемости.
3.10. При изучении тепловых свойств горных пород следует определить их температуру, коэффициент теплопроводности, удельную теплоемкость и коэффициент температуропроводности. Температуру горных пород необходимо определять в натурных условиях термодатчиками. Удельную теплоемкость горных пород следует определять в лабораторных условиях на образцах по методу смещения или методу микрокалориметра регулярного теплового режима, коэффициент температуропроводности – по первому методу, а коэффициент теплопроводности – по второму.
3.11. Показатели проницаемости газов через горные породы и коэффициент газопроницаемости следует определять в натурных условиях по щелевому методу путем нагнетания газа, а показатели проницаемости жидкостей через горные породы – по методу нагнетания (в сухих и обводненных породах) или по методу откачки (в водоносных породах).
3.12. При изучении механических свойств горных пород в натурных условиях должны быть определены пределы прочности пород в массиве при сжатии и изгибе и скорости распространения упругих и упругопластических волн; в лабораторных условиях пределы прочности при одноосном сжатии и одноосном растяжении, предел длительной прочности при объемном сжатии, удельное сцепление, угол внутреннего трения, модуль упругости, коэффициент Пуассона, упругая деформация образца при нагрузке, достигающей 80% разрушающей, величина предельной деформации ползучести в зависимости от приложенных нагрузок, время до разрушения.
3.13. Предел прочности скальных и полускальных пород в массиве на сжатие и изгиб следует определять соответственно путем раздавливания или изгиба продольной призмы в натурных условиях.
Предел прочности при одноосном сжатии и одноосном растяжении следует определять соответственно по ГОСТ 21153.2-75 и ГОСТ 21153.3-75 или в необходимых случаях по соответствующим методикам.
3.14. Удельное сцепление и угол внутреннего трения следует определять с помощью стабилометров или срезных приборов, а угол внутреннего трения по контактам и прослоям – по методу одноплоскостного сдвига.
3.15. Модуль упругости, коэффициент Пуассона и упругую деформацию образца при нагрузке, достигающей 80% разрушающей, следует определять при одноосном сжатии цилиндрических образцов и другими способами.
3.16. Величину предельной деформации ползучести в зависимости от приложенных нагрузок, время до разрушения образцов пород и предел длительной прочности при сжатии следует определять на рычажных, пружинных или гидравлических установках.
3.17. Скорость распространения продольных упругих и упругопластических волн в горных породах следует определять лишь для выработок в зонах возможных сильных разрушений. Распределение скорости продольных волн во вмещающих породах необходимо устанавливать непосредственным измерением времени пробега волн в этих породах. В монолитных породах, где отсутствуют крупные нарушения типа зон дробления и трещин, допускается определять скорость распространения продольных волн при испытании образцов горных пород согласно ГОСТ 21153.7-75. Для определения скорости распространения колебаний в сейсмическом диапазоне частот (0-300 Гц) следует применять обычные геофизические методы со стандартной аппаратурой. Определению скорости распространения продольных волн должно предшествовать изучение петрографического состава участка исследуемого массива, условий залегания пород, анизотропии упругости, слоистости, трещиноватости и нарушенности пород. При определении скорости распространения ударной волны в зоне упругопластических деформаций па расстоянии до 20 радиусов заряда при взрыве следует регистрировать два вида волн: упругие, движущиеся перед фронтом основной пластической волны, и пластические.
Для принятия конечных результатов действия взрыва необходимо определить его параметры, характеризующие ударную волну.
Скорость распространения ударной волны необходимо определять в диапазоне напряжении на фронте ударной волны, превышающей предел упругих деформаций изучаемых горных пород.
Скорость распространения ударной волны следует определять в выработках, расположенных в массиве пород и подобных выработкам, в которых проектируется размещение объекта.
При отсутствии таких выработок необходимо использовать косвенные методы определения скорости распространения ударных волн.
3.18. При выборе определенной схемы метода разгрузки необходимо учитывать вид напряженного состояния исследуемого объекта (одноосное, плоское, объемное), направления главных напряжений и геологические факторы (трещиноватость пород, анизотропия, хрупкость, прочность и т.д.).
Исследуемый объект следует относить к тому или иному виду напряженного состояния на основании следующих качественных градаций:
к одноосному напряженному состоянию – среднюю по высоте часть столбчатых целиков с отношением высоты целика к его диаметру (ширине) большим, чем 2-2,5;
к плоскому напряженному состоянию – среднюю по высоте часть ленточных целиков, если высота целика в 1-2,5 раза больше ширины; массив горных пород вблизи обнажении на глубинах до 0,5-1 м (стенки выработок, целиков);
к объемному напряженному состоянию – все прочие объекты (широкие целики, массив вокруг одиночной выработки, нетронутый массив).
