Розділ 5. Методи інженерно-геологічної оцінки масивів гірських порід

У практиці інженерно-геологічних досліджень застосовуються наступні методи інженерно-геологічної оцінки масивів гірських порід: 1) непрямий; 2) інженерно-геологічних аналогій; 3) типізації; 4) природно-статистичний; 5) механіко-математичні.

Непрямий метод. До факторів, які непрямо (опосередковано) характеризують інженерно-геологічні умови, належать:

1) умови осадконакопичення, діагенез; 2) тектонічні умови; 3) геоморфологічні умови; 4) літолого-петрографічний склад порід; 5) гідрогеологічні умови; 6) геоботанічні ознаки; 7) характер фізико-геологічних процесів.

Умови осадконакопичення і діагенез впливають на механічний, хімічний і мінеральний склад порід. Цього вже досить для орієнтовного прогнозу інженерно-геологічних властивостей порід і їх поведінки в сфері впливу споруди. (Наприклад, якщо в результаті вивчення тектонічних умов встановлено, що масив порід залягає в ядрі антикліналі, то скоріше за все вони матимуть значну тріщинуватість).

Всі перераховані ознаки не дозволяють дати точної цифрової оцінки інженерно-геологічних умов, але характеризують їх непрямо, побічно. Тому метод застосовується тільки на ранніх стадіях досліджень.

Метод інженерно-геологічних аналогій. Він полягає у виявленні інженерно-геологічних умов будівництва і експлуатації даної споруди та у знаходженні аналогічних умов зведення споруд у минулому. Метод вперше запропонований Ф. П. Саваренським при вивченні зсувних схилів, коли треба вивчати сусідні ділянки, щоб виявити зсуви, які відбулися в аналогічних умовах. За такими зсувами можна з більшим чи меншим ступенем вірогідності встановити положення майбутньої поверхні ковзання, об`єм зсувних тіл, а часто і причини зсуву.

Метод типізації полягає в тому, що для порід, які вивчаються, визначаються класифікаційні і непрямі показники (склад, пластичність, вологість, пористість, консистенція). За їх допомогою у розрізі виділяють інженерно-геологічні тіла, наділені приблизно однаковими інженерно-геологічними властивостями, тобто виділяють інженерно-геологічні види порід. На підставі достатньої кількості цих показників виконують розрахунки за будівельними нормами, визначають поведінку порід в різних умовах. Порівнюючи оцінки окремих інженерно-геологічних видів порід, обирають найкращі з них як майбутні основи споруд.

Природно-статистичний метод. Ідея методу полягає в тому, що в природних умовах геологічні процеси прагнуть прийти в стан рівноваги з умовами довкілля. Ця рівновага триває до того моменту, поки які-небудь штучні чи природні причини не змінять умови довкілля. Метод дозволяє отримувати цифрові дані, що характеризують стійкість порід у даних кліматичних, геологічних, гідрогеологічних та ін. умовах.

Для отримання таких даних під час інженерно-геологічної зйомки виконують масові виміри параметрів, які цікавлять дослідників (наприклад, кута нахилу стійких укосів), і піддають їх статистичній обробці. Метод може застосовуватися на всіх стадіях і етапах інженерно-геологічних досліджень.

Статистичний метод. Він є аналогом природно-статистичного і зводиться до наступних операцій:

породи поділяються на інженерно-геологічні елементи (ІГЕ) за геологічними, літолого-петрографічними ознаками і за найпростішими показниками інженерно-геологічних властивостей порід;

для виділених ІГЕ визначаються показники властивостей порід у кількості, яка забезпечує вірогідність кінцевих даних;

обчислюються узагальнені значення показників властивостей порід, визначених лабораторними і польовими методами;

вибираються розрахункові значення показників властивостей порід із введенням різного роду поправок у значення узагальнених показників.

Цей метод інженерно-геологічної оцінки порід є найточнішим і досконалим. Через необхідність виконання значної кількості гірничо-бурових, лабораторних робіт і польових визначень, а також врахування типу і конструкції споруди, цей метод використовується тільки на останній стадії інженерно-геологічних досліджень (по суті, в процесі детальної інженерно-геологічної розвідки).

Механіко-математичні методи ґрунтуються на застосуванні різноманітних принципів механіки, зокрема механіки грунтів, і математичних способів для обчислення тих чи інших кількісних параметрів. Сюди належать різні методи обчислення величини й швидкості осідання споруд, ширини смуги переробки берегів водосховищ, коефіцієнтів запасу стійкості укосів. Застосування всіх цих методів можливе тільки при детальному розчленуванні геологічного розрізу і наявності надійних розрахункових значень показників фізико-механічних властивостей гірських порід.

Запитання для самоконтролю.

1. Поясніть суть кожного з методів інженерно-геологічної оцінки масивів гірських порід.