Разведочные работы
13. Разведочные работы включают вскрытие горных пород с помощью разведочных выработок-шурфов и буровых скважин.
Разведочные выработки предназначены для изучения строения грунтов и горных пород (последовательности залегания и мощности отдельных слоев, состояния грунтов (мерзлые или немерзлые), строения грунтов (слоистость, дисперсность, наличие включений, в том числе льда и т. д.), плотности и консистенции, влажности и водоносности и т. д., для отбора образцов, монолитов и кернов с целью определения физико-механических и тепло-физических свойств грунтов, а также для измерения температуры и проведения геофизических исследований.
14. К горным выработкам, применяемым в процессе мерзлотно-грунтовых исследований, относятся шурфы, стенки которых в необходимых случаях закрепляются. Наиболее применяемыми являются шурфы с размером сторон 0,85×1,30; 0,90×1,40 и 1,0×1,50 м.
Разведочные работы проходкой шурфов целесообразно выполнять в зимнее время, когда крепление стенок шурфов и водоотлив при проходке водонасыщенного деятельного слоя не требуются.
Проходка шурфов в мерзлых грунтах может осуществляться следующими способами: механическим (пневматическими и электрическими лопатами, отбойными молотками), взрывным, ручным.
Наиболее производительным является механический способ проходки, но для его применения требуется наличие вблизи каждой выработки электроэнергии или сжатого воздуха. В отдельных случаях допустим взрывной способ проходки, требующий сравнительно небольшого количества взрывчатых веществ. Рыхление горных пород на забое горных выработок с применением взрывчатых веществ (обычно аммонита) производится зарядами по 0,3-0,5 кг, взрываемыми в шпурах глубиной 0,3-0,4 м. Использование более крупных зарядов и более глубоких шпуров обычно не дает должного эффекта. Взрывной способ следует применять ограниченно, поскольку восстановление нарушенных при взрыве естественных условий (растительного покрова, теплового и гидрогеологического режимов грунтов и др.) может оказаться затруднительным или невозможным.
Предварительное оттаивание вечномерзлого грунта кострами или нагретыми камнями при ручном способе проходки не разрешается, так как оно приводит к нарушению естественного состояния мерзлых пород и получению искаженных данных в документации.
Разведка посредством шурфов позволяет осуществлять непосредственный осмотр структуры проходимых пород и условий их залегания, отбирать пробы грунтов с ненарушенной структурой в любом объеме, а также осуществлять более полную и точную документацию выработок. Однако, такой способ не имеет широкого применения вследствие большой трудоемкости, а часто и невозможности проходки пород на участках с наличием большого притока грунтовых вод; закладка выработок глубиной более 5 м экономически нецелесообразна.
15. Разведка буровыми скважинами и зондированием является более быстрым, а на участках с наличием значительного притока грунтовых вод и единственным способом получения данных о состоянии и свойствах грунтов и их тепловом режиме, необходимых для проектирования сооружений.
Для зондировочного и мелкого разведочного бурения следует использовать портативные переносные и передвижные механические буровые станки и зонды. При зондировочном бурении, применяемом обычно для исследования грунтов деятельного слоя и верхних слоев вечномерзлого грунта, закладываются скважины диаметром от 33 до 89 мм. Для проходки разведочных скважин глубиной до 5 м на трассе и станционных площадках используются преимущественно буровые комплекты с рабочим органом диаметром 75 и 108 мм, а на мостовых переходах – 127 и 168 мм.
Начальный диаметр разведочных скважин назначается в зависимости от характера ожидаемого геологического разреза, проектной глубины скважины, условий доставки оборудования к месту работ и других местных условий. Проектная глубина скважин назначается в зависимости от этапа изысканий и целевого назначения бурения.
16. Проходку скважин в мерзлых глинистых грунтах следует осуществлять при минимальной скорости вращения бурового снаряда, укороченными до 0,2-0,3 м рейсами. В качестве бурового снаряда целесообразно применять укороченные колонковые трубы или коронки, оснащенные резцами из высокопрочных металлов. Для рыхления на забое крупнообломочных грунтов и скальных пород целесообразно применять наконечники шарошечного типа, а для проходки мерзлых глинистых грунтов, содержащих включения крупных камней – долот.
Очистку забоя следует выполнять ложковым буром или желонкой, использование для этого нагретых наконечников, горячей воды, а также глинистых, соляных и других растворов не допускается.
17. Документация геологического разреза выполняется в процессе проходки выработок и отбора образцов грунта. При этом устанавливаются: мощность деятельного слоя, глубина залегания поверхности вечномерзлых грунтов, форма включений льда и распределения его по глубине (кристаллы, прослойки, слои, линзы, карманы и т. п.), процентное содержание льда в грунте (визуально), влажность и консистенция грунтов после оттаивания (по визуальным признакам), наличие надмерзлотных вод с использованием классификации ГОСТ 25100-82 и СНиП 2.02.04-88.
18. Образцы мерзлых грунтов ненарушенной структуры отбираются для лабораторного определения их физико-механических свойств способами выпиливания, выкалывания или вырубания монолитов в шурфах; выбуривания кернов в скважинах с применением специальных наконечников или грунтоносов согласно ГОСТ 12071-84 и СНиП 1.02.07-87.
Количество проб должно быть достаточным для послойной характеристики состава и свойств грунтов. Оно зависит от этапа изысканий, а также от типа, назначения и размера проектируемого сооружения.
19. Объем разведочных работ при обследовании трассы назначается в зависимости от сложности инженерно-геологических и мерзлотно-грунтовых условий, а также от этапа изысканий.
По степени сложности мерзлотно-грунтовых условий различают участки:
а) простые-с однообразным напластованием грунтов, однородностью их состава и свойств, выдержанным залеганием верхней поверхности вечномерзлых грунтов, отсутствием грунтовых вод или выдержанным их залеганием и распространением, отсутствием проявлений мерзлотных процессов и т. п.;
б) сложные-с разнообразным напластованием грунтов, неоднородностью их состава и свойств, изменчивым залеганием поверхности вечномерзлых грунтов, присутствием невыдержанных по залеганию и распространению водоносных горизонтов (в прослойках, линзах, карманах), наличием проявлений мерзлотных процессов и т. п.
20. На эталонных участках с простыми мерзлотно-грунтовыми условиями на стадии ТЭО выполняют по 1-2 разведочных выработки.
На крутых склонах с наличием перегибов (стены крутых участков более пологими и наоборот) разведочные выработки необходимо закладывать по 2-3 выработки на каждом поперечном створе.
Глубину разведочных выработок устанавливают, исходя из следующих ориентировочных положений:
на участках размещения насыпей – на 1,5-2,0 м ниже верхней поверхности вечномерзлых грунтов, но не более 3,0 м от поверхности земли;
На участках размещения выемок – не менее 2,0-2,5 м ниже дна кювета;
на склонах круче 25° – до коренных скальных пород.