Для чего и как проводят геофизические изыскания

Область применения геофизических изысканий

Инженерно-геофизические изыскания активно проводятся для строительства: при проектировании газо-, трубопроводов, ЛЭП, зданий, исследовании грунта для возведения фундамента здания, при поиске причин деформации уже существующего фундамента, поиске источников водоснабжения и др.

Осуществление геофизических исследований – залог надежности, безопасности и долговечности будущего сооружения. Кроме того, эти методы используются в случаях, когда данных геологических исследований (бурение шурфами и канавами) недостаточно.

Нередко геофизические исследования грунтов проводятся в комплексе с геологическими, археологическими, гидрогеологическими изысканиями.

Преимущества геофизических изысканий для строительства состоят в том, что они позволяют получить достоверную информацию в сжатые сроки и сократить трудозатраты (по сравнению с дорогостоящими буровыми работами). Также подобные изыскания отличаются технологичностью, можно комбинировать несколько методов для максимально эффективного достижения целей.

Цели и задачи

Геофизические исследования грунтов позволяют решить ряд инженерно-геологических задач:

  • Определить свойства грунта и его состав, глубину залегания;
  • Выявить наличие на участке специфических грунтов – ила, торфа и др.;
  • Установить границы между слоями разного литологического состава;
  • Обнаружить опасные геологические процессы, которые могут способствовать смещению возведенных сооружений или их разрушению (карсты, оползни, изменение уплотнения грунтов и мощности слоя оттаивания);
  • Оценить активность зоны трещиноватости и тектонических нарушений;
  • Обнаружить подземные объекты (пустоты) и составить карту;
  • Определить скорость, направление и уровень фильтрационного потока грунтовых вод и степень их загрязнения;
  • Обнаружить полезные ископаемые;
  • Составить детальную карту скального основания;
  • Выявить сеть подземных сооружений и коммуникаций;
  • Изучить состояние бетонных и железобетонных конструкций (деформации, ослабленные зоны);
  • Определить толщину техногенных насыпных грунтов на тех участках, где проходят автомобильные дороги;
  • Определить культурный слой (перед проведением археологических работ).

Особенности проведения

При проведении инженерно-геофизических изысканий используются особые методики, оборудование. Например, свойства грунтов измеряют с помощью электроразведки, радиолокации, сейсмического районирования.

Данные исследования выполняются многократно с некой периодичностью. В отличие от геологических испытаний, где проводятся бурение и заборы проб грунтов, они преимущественно проводятся без повреждения изучаемой среды, что позволяет эффективно осуществлять мониторинг геологических процессов.

Геофизические изыскания позволяют:

  • Оценивать состояние грунтов и определять участки их прогнозируемых изменений (напряжения, сплошности, влажности, пр.);
  • Производить наблюдения дистанционно;
  • Прослеживать геологические границы непрерывно.

 

Основные этапы работ

Проведение изысканий включает несколько основных этапов.

  • Подготовительный. Осуществляется сбор, изучение архивных данных по изученности территории. Составляется программа изысканий на основании техзадания.
  • Полевой. Производятся исследования на местности с использованием геофизического оборудования и специальных методик.
  • Камеральный этап. Осуществляется анализ собранных данных, подготовка технического отчета, планов и разрезов территорий с указанием необходимых параметров.

Состав и итоги изысканий

Инженерно геофизические изыскания предполагают проведение работ следующих типов:

  • Электроразведывательные;
  • Сейсморазведывательные;
  • Георадиолокационные;
  • Геофизическое исследование скважин.

Для достижения поставленных целей используются эффективные методы:

  • Электрическое вертикальное зондирование;
  • Сейсмическое профилирование по методу преломления волн;
  • Метод естественных потенциалов;
  • Детальный каротаж;
  • Электропрофилирование и др.

Результат геофизических изысканий – детально исследованная геология участка: точная информация о составе и мощности рыхлых отложений, особенности литологического строения массива горных пород, локализация зон повышенного риска и др. По окончании работ заказчик получает подробный отчет с планами и разрезами территории.

Почему важно провести инженерно-геофизические изыскания перед строительством?

Инженерно-геофизические исследования — это обязательный этап проектирования объекта. Без заключения ни одна экспертиза не даст разрешения на строительство, потому что стройка «вслепую» — это опасное и безответственное мероприятие. В первую очередь геофизические изыскания нужны, чтобы разработать проект с учетом всех возможных вариантов поведения грунта и продлить срок эксплуатации будущего строения.

Оптимальный выбор стройматериалов

На выявленные свойства грунтов опираются и при выборе сырья для строительства: некоторые параметры почв исключают применение тех или иных стройматериалов. Имея эти данные на руках, проектировщики могут точно сказать, какие варианты оптимально подходят для конкретного участка, а какие использовать ни в коем случае нельзя.

Геофизические изыскания для строительства Геофизические изыскания для строительства

Геофизические исследования решают ряд задач

  • Детальное изучение геологических условий территории на предмет выявления пустот в породах и их геофизические характеристики
  • Изучение гидрогеологической составляющей территории, условия залегания водоносных горизонтов, свойства воды, степень влажности грунта и др.
  • Анализ и изучение процессов и явлений геологической среды – оползневые процессы, карсты, суффозионные явления.
  • Наблюдения за массивами грунта, находящимися в зоне активной застройки, а в дальнейшем в процессе эксплуатации зданий
  • Выявление сети подземных коммуникаций и сооружений
  • Изучение бетонных и железобетонных конструкций на предмет поиска деформаций и выявления ослабленных зон
  • Определение толщины техногенных насыпных грунтов на учатсках прохождения автомобильных дорог
  • Определение культурного слоя при обосновании археологических работ.

Таким образом, при заказе комплекса геофизических исследований зачастую отпадает необходимость проведения сложных дорогостоящих геологических и гидрогеологических изысканий.

Организация инженерно-геофизических изысканий

При заключении договора на проведение комплекса работ по геофизическим исследованиям, заказчик должен предоставить следующие документы:

  • Техническое задание на проведение изысканий. Здесь должно быть отражен состав работ и их объем.
  • Аэрографические и топографические планы территории исследования(при наличии) с детальным указанием точек исследований. Условие необязательное, и если конкретного указания нет, то специалисты самостоятельно разработают схемы разведки территории.
  • Договор, в котором будет прописано стоимость и сроки проведения инженерно-геофизических изысканий.

Что входит в состав геофизических изысканий для строительства

Основная задача специалистов, которые проводят инженерно-геофизические изыскания , — это выявление свойств грунта, которые могут оказать фатальное влияние на судьбу будущего сооружения. Расположение границ слоев грунта и их параметры, сейсмическое поведение местности и другие частные геофизические особенности участка — все эти данные в совокупности и являют собой цель исследований.

Определение интенсивности блуждающих токов

Блуждающие токи — это электротоки, которые неизбежно утекают в почву с заземленных устройств. Основной источник их появления — это наземный и подземный электрический транспорт (троллейбусы, трамваи, электропоезда, вагоны метро и т.п.).

Такое напряжение в грунте таит две опасности. Во-первых, люди, которые будут заняты в строительстве и будущие жители дома подвергаются риску получения электротравм. Во-вторых, блуждающие токи — это одна из прямых причин преждевременного коррозионного разрушения строительных конструкций.

Направление, форма и амплитуда блуждающих токов опасны своей непостоянностью. Самыми вредными для металлоконструкций признают блуждающие токи от источников выпрямленного и постоянного напряжения: разрушение в анодных областях может достигать 10 мм в год.

Определение интенсивности блуждающих токов Определение интенсивности блуждающих токов

Помимо блуждающих токов, на коррозионную активность почв влияют следующие параметры:

  • влажность;
  • пористость и состав газовой фазы порового пространства;
  • проницаемость грунта;
  • величина pH;
  • процентное содержание органических кислот и соединений;
  • содержание сульфат-восстанавливающих бактерий;
  • состав минеральных солей грунтового электролита.

Чтобы определить, какие меры будут оптимальными для конкретного участка, проводят вертикальное электрическое зондирование. Это один из первых методов электроразведки, его популярность объясняется простотой работ и высокой достоверностью результатов.

Микросейсморайонирование

Этот тип работ встречается под разными названиями — микросейсмика, сейсмическое микрорайонирование, сейсмомикрорайонирование или просто СМР. Исследование позволяет вычислить расчетные значения активности на участке, чтобы на их основании специалисты могли оценить риски и принять верное проектное решение.

Если балльность местности, где планируется строительство, по картам общего сейсмического районирования превышает 7 баллов (для объектов повышенного уровня ответственности — 6 баллов), эта процедура обязательна для проведения.

Помимо расчетных значений сейсмичности, исследования дают и другую важную информацию:

  • как глубоко залегают подошвы оползней;
  • есть ли на участке и на близлежащей территории водорастворимые породы и карстовые явления — полости, оставшиеся на месте таких пород.

Сейсморазведка (МОВ ОГТ)

Этот метод нужен для поучения геолого-геофизической информации, полезной при проектировании и строительстве объекта. В ходе проведения сейсморазведки специалисты искусственно возбуждают упругие волны и регистрируют их. Вне геологических изысканий для строительства метод применяют при поиске месторождений полезных ископаемых. Сейсморазведка ценна количеством информации, которую получают в ходе исследований.

Аббревиатура МОВ расшифровывается как метод отраженных волн, его суть заключается в однократном отражении искусственных волн от целевой геологической границы. При изучении георазреза таким образом детальность составляет 0,5% от глубины залегания границы. Полученные в ходе исследования избыточные данные суммируют по признаку общей глубинной точки, или ОГТ — это расширяет возможности метода отраженных волн.

Геофизические методы исследования скважин

Это комплексное изучение почвы и породы, получаемой при бурении скважин, с помощью специального геофизического оборудования, а также проверка технического состояния самих скважин.
Существует две группы методов исследования:

  • методы каротажа;
  • методы скважинной геофизики.

Методы классифицируются как электрические (метод естественной поляризации, электрического каротажа и т.д.), ядерные (нейтронные, гамма-метод), термические, магнитные и сейсмоакустические.

Каротаж

В каротаже исследуются относительно небольшие объемы почвы и породы из стенок скважины.

Каротаж (буровая геофизика) — один из основных методов геофизического исследования геологических структур скважины при помощи специального зонда.

Этот метод отличается высокой точностью и структурированностью изысканий, так как полученные данные заносятся в виде постоянной диаграммы или в цифровом (математические значения) виде.

Скважинная геофизика

Методы скважинной геофизики позволяют исследовать межскважинное и околоскважинное пространство путем изучения геофизических полей. От методов каротажа скважинная геофизика отличается более широкой областью проводимых исследований.

Скважинная геофизика — это исследования с целью изучения извлекаемых пород из стенок и между скважинами на любом заданном расстоянии.

Наиболее широкое применение скважинные геофизические методы получили при работах по добычи полезных ископаемых. Для изучения материала используются электрические, радиоволновые, геохимические и магнитные методы.

Когда нужно проводить инженерно-геофизические изыскания

Для обычного строительства инженерно-геофизические изыскания используются редко из-за высокой стоимости, сложного оборудования и необходимости привлекать специалистов с квалификацией геофизиков. Та точность и широта результатов, которую можно получить, как правило, считается излишней для соблюдения строительных нормативов в стандартных проектах. Зато такие исследования целесообразны, если:

  • геологическое строение заведомо неоднородно, необходимо четкое выявление линз рыхлых, трещиноватых, обводненных грунтов;
  • необходимо получить точные гидрогеологические данные по участку изысканий, включая направление движения водотоков, мощности и границы водоупорных слоев;
  • опасные геологические процессы активны на участке строительства, требуется анализ ситуации и мониторинг;
  • работы ведутся в сейсмоопасном районе.

Помимо строительства инженерно-геофизические изыскания проводятся для геологоразведки и поиска полезных ископаемых, в том числе воды, экологического и геологического мониторинга обширных участков, научных исследований.

Как проходят геофизические изыскания на участке

Основа геофизических методов изысканий – использование устройств, генерирующих волны (электромагнитные, акустические, тепловые, ионизирующие и другие), а также датчиков, которые регистрируют колебания, передают информацию в компьютерные системы, где специальные программы по результатам обработки показаний выдают необходимую информацию о геологическом строении территории.

В полевых условиях для сплошного изучения территории по заранее утвержденной сетке проходятся выработки (или используются скважины инженерно-геологических изысканий), куда помещаются элементы геофизического оборудования. Исследования можно проводить на любой технически доступной глубине, современная техника хорошо защищена от помех, присущих районам с плотной застройкой, развитой промышленностью, наличием транспортных магистралей и коммуникаций.

Обработка данных измерений проводится в компьютерных программах, но для интерпретации результатов необходимо участие опытных специалистов.

Исследовательские мероприятия

Геофизические изыскания, цена которых зависит от объема и особенностей проводимых исследований, могут включать разное количество исследовательских мероприятий. Перечень необходимых работ составляют после ознакомления с проектом возводимого объекта.

Фотоматериалы

После выполнения полевых и камеральных работ составляют технический отчет, который содержит акты, лабораторные материалы и фотоматериалы, подтверждающие выполнение исследовательских работ. Фотоматериалы содержат результаты топографической съемки, точно отображающей рельеф и текущую ситуацию на объекте. Фотоматериалы получают с использованием спутниковых технологий, с помощью оборудования лазерного сканирования, стереотопографическим методом, тахеометрическим способом, цифровой аэрофотосъемкой, а также путем комбинирования различных технологий.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
4ccc87c4b1f6ec05