Современные методы инженерно-геологических изысканий

В мировой практике изысканий исследования оснований фундаментов зданий и сооружений при всех различиях имеют одну общую черту – комплексность, где один вид исследования дополняется другим. Данный подход позволяет максимально точно выявить несущие свойства грунтов.

Всесторонняя и достоверная оценка инженерно-геологических условий площадки строительства должна выполняться на основании комплексных инженерных изысканий, поскольку в мире нет универсального способа исследования окружающей среды, и лишь сочетание различных методов позволяет достичь достоверных результатов.

Особенности инженерно-геологических изысканий для проектирования сильно загруженных фундаментов (АЭС, ГРЭС) на примере опыта российских изыскателей:

1. сооружения гравитационного типа;
2. размеры фундаментных блоков значительны в плане – от 60 до 120 м;
3. объем вовлекаемого в работу системы «сооружение-основание» грунта значителен, вплоть до глубин от 50 до 100 м;
4. залегание в пределах зоны влияния сооружений большого числа слоев грунта разного возраста, происхождения, состояния, мощности;
5. при определении свойств грунтов в лабораторных условиях и в массиве необходимо учитывать как значительные естественные (природные, бытовые) напряжения в скелете грунта, так и значительное давление столба воды;
6. значительные дополнительные напряжения (хотя и несколько разного характера) от сооружений и природных воздействий;
7. необходимость применения как российских, так и международных стандартов и нормативных документов, практик и методов.

Динамические исследования грунтов

Для обоснованной и надежной оценки предельных динамических сдвигающих напряжений необходимо произвести:

• оценку уровня снижения прочности в связных грунтах вследствие накопления повреждае­мости (потерей структурных связей в скелете грунта);
• оценку величины избыточного порового давления в несвязных грунтах, как в процессе, так и после динамического воздействия;
• оценку величины постциклической прочности грунтов (прочности грунтов после завершения динамического воздействия);
• оценку динамических модулей сдвига и демпфирования в процессе динамического воздействия, которые необходимы также для определения действующих в грунте сдвигающих напряжений csr;
• оценку величины дополнительных деформаций грунтового основания вследствие динамического воздействия.

Изучение проблем поведения грунтов при динамических нагрузках идет по трем основным направлениям:

• получение и систематизация опытных данных по динамической устойчивости скелета грунта, росту избыточного парового давления в условиях закрытой системы и динамической доуплотняемости в открытой системе, оценке модулей сдвига и демпфирования;
• разработка моделей переноса результатов испытаний при гармонических внешних воздействиях на реальные нерегулярные воздействия;
• развитие численных моделей расчета избыточного парового давления при частичном дренировании мелкодисперсных слабосвязных грунтов.

В расчетах сил предельного сопротивления могут использоваться параметры прочности с учетом их снижения при динамическом нагружении для связных грунтов:

S^δ_u/S^cm_u,

и для несвязных грунтов:

tgϕ′δ = [1-∆u/σ′νο]tgϕ′cm.

Метод SPT

Метод SPT – наиболее широко распространенный метод зондирования грунтов, опробованный еще в 1902 году. Суть метода SPT заключается в заделывании грунтов на глубину 15 см с отбором образцов, дальнейшей зачисткой вращательным бурением или другим способом. Такой процесс предотвращает боковое трение.

Метод статического зондирования предполагает использования зондов для разных видов исследований, позволяющих измерять различные параметры:

• удельное сопротивление грунта под наконечником зонда;
• удельное сопротивление грунта на боковой поверхности зонда;
• паровое давление;
• инклинометрию;
• электропроводимость грунта;
• измерение сейсмоакустических параметров;
• мониторинг глубины грунтовых вод (при помощи пьезометра);
• отбор проб грунтов и воды.